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Rohrkupplung
Die Erfindung bezieht sich auf Rohrkupplungen für zwei koaxiale Rohrstränge, deren Rohre durch koaxiale, die Rohrenden übergreifende und miteinander durch Abstandhalter verbundene Kupplungsmuffen miteinander verbunden sind und bei der zwischen der inneren Kupplungsmuffe und der aussenliegenden Kupplungsmuffe axiale Durchtrittsöffnungen liegen und die Kupplungsmuffen wenigstens je an einem Ende mit den auf der gleichen Seite der Kupplung liegenden Rohren lösbar verbunden sind, wobei die äussere Muffe mit dem ausseren Rohr verschraubt ist.
Koaxiale Rohrstränge, die je gegeneinander und nach aussen dicht abgeschlossen sind, werden in der Technik häufig verwendet. Die Förderung oder Rückleitung eines zweiten Mediums in derartigen Rohrsträngen macht solche Leitungen z. B. in der Tiefbohrtechnik und auch bei der Erdölförderung notwendig.
Die Ausbildung der Verbindung der Rohre der beiden Stränge war bisher problematisch, da bei den bekannten Vorschlägen der Aufwand für die Herstellung der Verbindungsmittel und ihre Anwendung mit der erreichten Wirkung nicht im Einklang steht oder aber eine nur ungenügende Abdichtung insbesondere der beiden Rohrstränge gegeneinander erzielt wird.
Der erste Mangel tritt vornehmlich bei der bekannten Verbindung durch gleichzeitiges Verschrauben der in gleicher Höhe liegenden Enden der inneren und der äusseren Rohre mit den korrespondierenden Rohren der anzuschliessenden Teile der Stränge auf. In diesem Falle ergibt sich die Forderung nach grosser Genauigkeit sowohl bei der Herstellung der Gewinde als auch beim Zusammenfügen der Teile des Doppelrohrstranges. Es leuchtet ein, dass das Schneiden der Gewinde höchste Ansprüche stellt, weil durch die betrieblich verursachten Toleranzen funktionsstörende Abweichungen hinsichtlich der Lage der Gewinde des inneren mit Bezug auf die Gewinde des äusseren Rohrstranges unausbleiblich sind.
Diese Art der Rohrverbindung entspricht damit fur den allgemeinen Gebrauch nicht den Anforderungen der Praxis. Die zweite bekannte Art von Kupplungen für koaxiale Rohrstränge geht von einer mit Flanschen versehenen äusseren Kupplungshülse aus, die zwischen die zu verbindenden Teile des äusseren Rohrstranges eingeschaltet wird und mit diesen verschraubt ist, während die innenliegenden Rohre durch eine konzentrisch zur äusseren Muffe liegende Kupplungshülse verbunden werden, in welche die über das
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chung durch Wegfall der Gewinde, doch handelt es sich auch hier noch um eine durch die Vielzahl der Teile und die im allgemeinen nur geringe Ansprüche befriedigende Dichtungswirkung der Innenrohrverbindung mangelhafte Lösung der gestellten Aufgabe.
Die Ausbildung des äusseren Teiles dieser Kupplung macht viele Verbindungsteile notwendig und verursacht ausserdem einen beträchtlichen Platzbedarf der Kupplung.
Die Behebung aller dieser Mängel der vorstehenden Ausbildungsformen von Kupplungsmuffen für zwei koaxiale Rohrstränge ist Gegenstand der Erfindung. Sie besteht im wesentlichen darin, dass die lösbare Verbindung der inneren Muffe mit dem inneren Rohr auf der Seite der Rohrkupplung, auf der die äussere Kupplungsmuffe mit dem äusseren Rohr verschraubt ist, in an sich bekannter Weise durch eine Steckverbindung gebildet ist. Diese Kombination einer Schrab- un einer Steckverbindung ergibt bei koaxialen Rohrsträngen eine einfachejeichtzuhandhabende und vor allem bei Anwendung entsprechender Dichtungsmittel auch bei verhältnismässig bescheidenen Genauigkeitsansprüchen einwandfrei dichte Rohrverbindung, die simultan für beide Rohrstränge wirksam wird.
Diese Rohrverbindung ist vor allem für die Bedürfnisse der Tiefbohrtechnik von Bedeutung, deren Ansprüche hinsichtlich einfacher und rascher Handhabung und Widerstandsfähigkeit gegen rauhen Betrieb nun-
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mehr erstmals erfüllt werden. In der Tiefbohrtechnik hat man zwar schon konzentrisch angeordnete Rohre zur Förderung von Öl aus zwei Ölhorizonten verwendet ; man behalf sich dabei jedoch durch getrennten Einund Ausbau der beiden unabhängig gekuppelten Rohrstrange. Zunächst wurde der äussere Rohrstrang eingelassen und nach Erreichen der Bohrsohle oder des Bearbeitungsortes im Bohrloch wurde der innere Rohrstrang in den bereits eingebauten äusseren Rohrstrang eingesetzt. Auch beim Heraufholen der Stränge war der zweifache Arbeitsvorgang - jedoch in umgekehrter Reihenfolge - erforderlich.
Die damit verbundene Mehrarbeitist zeitraubend und kostspielig ; ausserdem kommt noch hiezu, dass bei schiefen Bohrlöchern die Einhaltung des notwendigen Abstandes zwischen den beiden Strängen nicht gewährleistet ist.
Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemässen Rohrkupplung liegt darin, dass die bisher verwendeten Rohre oder Hohlgestänge insbesondere bei der Erdölförderung ohne Änderung oder sonstige maschinelle Nachbearbeitung zusammen mit der erfindungsgemässen Rohrkupplung weiterhin verwendet werden können. Mit Hilfe der Erfindung können in der Erdölfördertechnik die Rohre, beispielsweise bei Dual-Completion für die Gasliftmethode bei Fertig stellungen unter Bekämpfung von zum"Nachfall"neigender Sonden bzw. Bohrungen vermittels des Counter Flush-Verfahrens, u. a. auch unter Zuhilfenahme des Rotary- oder Turboverfahrens bei gleichzeitiger Verwendung verschiedener Spülmedien angewendet werden.
Die erfindungsgemässe Rohrkupplung weist überdies keine losen Teile auf, ist besonders robust und widerstandsfähig gegen rauheste Behandlung sowohl auf dem Bohrturm während des Einsatzes und während des Transportes und gewährleistet bei einfachster Handhabung eine sichere und feste Verbindung der Rohre, so dass"Ver- nagelungen"der Sonde vermieden werden.
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das Ende des inneren Rohres über das Ende des äusseren Rohres vorragen, so dass beim Kuppeln der Rohre das Ende des inneren Rohres mit dem Ende der inneren Muffe früher in Eingriff kommt als das Ende des äusseren Rohres mit der äusseren Muffe. Diese Massnahme erleichtert das Zusammenfügen der Rohre, da zunächst die innenliegenden Rohre in die richtige Lage zueinander gebracht werden können und sodann erst die Verbindung der Aussenrohre erfolgt.
In der Zeichnung ist ein AusiUl1rungsbeispiel der Erfindung dargestellt, wobei Fig. l einen axialen Mittelschnitt durch die erfindungsgemässe Rohrkupplung mit an dieser befestigten Rohrsträngen und Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie li-li in Fig. l zeigt.
Die dargestellte Rohrkupplung besteht aus zwei Muffen 1 und 2, von welchen die äussere MJffe 1 die beiden Rohre 3 und 3'des aussenliegenden Rohrstranges und die Muffe 2 die beiden Rohre 4 und 4'des innenliegendenRohrstranges miteinander verbindet. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, sind die Muffen 1 und 2
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in Fig. 1 gestrichelt eingezeichneten Querschnitt des Steges 5 entnommen werden kann, zur Vermeidung eines zu grossen Strömungswiderstandes und von Wirbelbildungen an ihren in Achsrichtung liegenden Stirnseiten schneidenartig abgeschrägt.
Die beiden Muffen 1 und 2 sind mit den Enden aller Rohre 3, 3', 4 und 4'lösbar verbunden, wobei sie an ihren beiden Enden vollständig gleich ausgebildet sind. Zwischen der äusseren Muffe 1 und den Enden der äusseren Rohre 3, 3' ist jeweils eine Schraubverbindung, zwischen der inneren Muffe 2 und den Enden der inneren Rohre 4,4' hingegen jeweils eine Steckverbindung vorgesehen. Die äussere Muffe 1 ist zu diesem Zweck mit Innengewinde versehen und auf die Enden der mit entsprechendem Aussengewinde versehenen Rohre 3 und 3'aufgeschraubt.
Im Inneren der Muffe 1 ist am Ende des Gewindes jeweils ein Absatz 9, 9'vorgesehen, der eine Ringnut mit eingelegtem Dichtring 10, 10' aufweist. Bei eingeschraubten Rohren 3, 3' liegen deren Stirnseiten 11, 11'fest an den Dichtungsringen 10, 10'an, so dass stets eine einwandfreie Abdichtung des äusseren Rohrstranges gewährleistet ist.
Die innere Muffe 2 weist, von beiden Enden ausgehend, je eine zylindrische Ausnehmung 12, 12' auf, in die die inneren Rohre 4,4' eingesteckt sind. In der Innenwand jeder Ausnehmung 12, 12' sind jeweils zwei Umfangsnuten ausgespart, in die Dichtringe 13, 14 und 13', 14' eingelegt sind. Diese Dichtringe gewährleisten eine sichere Abdichtung des innenliegenden Rohrstranges. Um ein Einstecken der Rohre 4,4' in die zylindrischen Ausnehmungen 12, 12' der Muffe 2 zu erleichtern, sind diese an ihren Enden 15. 15' konisch zugespitzt ; ausserdem sind auch die zylindrischen Ausnehmungen 12, 12' der Muffe 2 im Bereich ihrer aussenliegenden Enden 16, 16'trichterförmig erweitert.
Aus Fig. l ist weiterhin ersichtlich, dass auf beiden Seiten der Muffen 1 und 2 die Enden 15, 15' der inneren Rohre 4, 4'über die Enden der äusseren Rohre 3, 3'vorragen. Dadurch wird erreicht, dass beim Kuppeln der Rohre das Ende 15 bzw. 15'des inneren Rohres 4,4' mit dem Ende 16, 16' der inneren Muf-
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fe 2 jeweils früher in Eingriff kommt als die Enden der äusseren Rohre 3, 3' und der äusseren Muffe 1. Dadurch wird die Herstellung der Verbindung zwischen den einzelnen Abschnitten der Rohrstränge wesentlich erleichtert, da das Einfügen der miteinander zu verbindenden Rohre der Stränge zwangsläufig in richtiger Reihenfolge nacheinander erfolgt.
Die beiden ineinanderliegenden Rohre eines Abschnittes der Rohrstränge sind koaxial angeordnet und an einem Ende des Abschnittes mittels radial verlaufenden, schmalen Stegen 17 miteinander verbunden.
Diese Stege 17 sind zwischen die beiden Rohre 3,4 eingeschweisst und an ihren in Achsrichtung liegenden Stirnseiten schneidenartig abgeschrägt, um den durch sie verursachten Strömungswiderstand möglichst klein zu halten. Die beiden Rohre 3 und 4 können aber auch lediglich drehfest miteinander verbunden sein, zu welchem Zweck das Rohr 4 beispielsweise mit klauenartigen radialen Ansätzen versehen sein könnte, die in entsprechende Ausnehmungen eines um das Rohr 4 herum vorgesehenen und mit den Stegen 17 verbundenen Ringes oder einer entsprechenden Hülse eingreifen.
Damit ist gewährleistet, dass das Rohr 4 zur Kontrolle oder etwa zur Reinigung aus dem Aussenrohr ij leicht herausgenommen werden kann, wenn die Rohrstränge für Überholungsarbeiten zerlegt sind, und dass ausserdem Wärmedehnungen zwischen den inneren und den äusseren Rohren nicht innerhalb der Rohrstränge zu Reaktionskräften führen, die bei Förderung von Medien stark verschiedener Temperatur in den beiden Rohrsträngen beträchtliche Werte erreichen können. Durch die drehfeste Verbindung zwischen den beiden Rohren 3 und 4 ergibt sich der Vorteil. dass beim Einschrauben des Rohres 3 in das entsprechende Innengewinde der Muffe 1 auch das Rohr 4 eine Drehbewegung ausführt, wodurch das Einstecken des Endes des Rohres 4 in die zugehörige zylindrische Ausnehmung 12 der Muffe 2 erleichtert wird.
Es ergibt sich dabei eine schraubenlinienförmige Relativbewegung geringer Steigung zwischen dem Ende des Rohres 4 und der Innenwand der Ausnehmung 12, wodurch auch die Dichtringe 13 und 14 geschont werden.
Im Rahmen der Erfindung kann die Rohrkupplung aber auch abweichend von der dargestellten Ausführungsform ausgebildet sein. Beispielsweise können die Muffen 1 und 2 an einem Ende der zu verbindenden Abschnitte der Rohrstränge, beispielsweise an den Enden der Rohre 3'und 4'fest angebracht, z. B.
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weils das mit den Muffen 1 und 2 versehene Ende eines Abschnittes des Rohrstranges mit dem andern, keine Muffen aufweisenden Ende des darauffolgenden Abschnittes verbunden.
Bei der Rohrkupplung nach der Erfindung wird zweckmässig darauf geachtet, dass keine vorstehenden, die Strömung nachteilig beeinflussenden oder zu Wirbelbildungen führenden Grate oder Ecken entstehen.
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wandfrei hindurchtreten können ; hiezu kann der Querschnitt der in die innere Muffe eingesteckten Rohre im Bereich ihrer Enden beispielsweise leicht konisch erweitert sein.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Rohrkupplung für zwei koaxiale Rohrstränge, deren Rohre durch koaxiale, die Rohrenden übergreifende und miteinander durch Abstandhalter verbundene Kupplungsmuffen miteinander verbunden sind, und bei der zwischen der innenliegenden Kupplungsmuffe und der aussenliegenden Kupplungsmuffe axiale Durchtrittsöffnungen liegen und die Kupplungsmuffen wenigstens je an einem Ende mit den auf der glei- chenseite der Kupplung liegenden Rohren losbar verbunden sind, wobei die äussere Muffe mit dem äusseren Rohr verschraubt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die lösbare Verbindung der inneren Muffe (2) mit dem inneren Rohr (4, 4') auf der Seite der Rohrkupplung, auf der die äussere Kupplungsmuffe (1) mit dem äusseren Rohr (3, 3') verschraubt ist,
in an sich bekannter Weise durch eine Steckverbindung gebildet ist.
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