DE1012572B - Futterrohre, insbesondere fuer Tiefbohrloecher - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft ein Futterrohr zur Auskleidung von Bohrlöchern, insbesondere für Erdölbohrungen großer Teufe.

Tiefbohrlöcher werden mit Futterrohrsträngen ausgekleidet, um das Bohrloch abzudichten und zu stützen. Die Futterrohre werden in das Bohrloch eingehängt, so daß die oberen Rohre jeweils das gesamte Gewicht des darunterhängenden Stranges tragen.

Die Verbindung der Rohre untereinander erfolgt durch Gewinde. Bei normaler Ausführung von Rohr und Gewinde stellen die Verbindungen Schwächestellen des Futterrohrstranges dar und versagen infolgedessen bei hoher Belastung eher als das glatte Rohr.

Die Erfindung hat zur Aufgabe, ein Futterrohr zu schaffen, das ohne erhöhten Aufwand an Herstellungskosten und Material, sogar noch unter Einsparungen, insbesondere beim Gebrauch des Rohres, wie gezeigt werden wird, auch mit seinen Verbindungen die gleichen Kräfte übertragen kann wie das glatte Rohr.

Die angeführte Aufgabenstellung hat zu vielen Vorschlägen geführt, die jedoch insgesamt die aufgestellten Forderungen, nicht erfüllen konnten,-

Umfangreiche Versuchsreihen mit bekannten Futterrohren, aber auch mit eigenen neuen Entwicklungen haben gezeigt, daß das Problem der Herstellung eines Futterrohres gemäß der oben erläuterten Aufgabenstellung darin, liegt, eine Verbindung zu schaffen, die ohne Verstärkung der Rohrwand arbeitet. Es wird hierdurch der Kraftsprung (Versetzung des Kraftfiusses) vermieden, und die Biegemomente, die in Innen- und Außenteil der Gewindeverbindung auftreten und durch Verformung des Gewindes ein frühes Abstreifen bewirken würden, werden kleiner. Wenn nun die Wand des Rohres an den Stellen, die das Gewinde aufnehmen, nicht verstärkt ist, wird durch das Einschneiden der Gewindegänge eine Schwächung des vollen Rohrquerschnittes eintreten. Da das Rohr beim Gebrauch sehr starken Zugbelastungen ausgesetzt ist, treten an den Einkerbstellen Ouerkräfte auf, die einen Teil der Schwächung, die durch die Einkerbung verursacht wird, kompensieren. Es verbleibt jedoch immer noch eine Schwächung des Querschnittes.

Gemäß der Erfindung wird die verbleibende Schwächung dadurch kompensiert, daß durch Kaltverformung, also Verformung über die Streckgrenze hinaus, über die Gesamtlänge des vorgesehenen beispielsweise konischen Gewindes der Vaterteil eingezogen und der Mutterteil aufgeweitet ist und eine Vorzone, die unmittelbar an das vorgesehene Gewinde anschließt, in gleichem Maße, jedoch entgegengesetztem Sinne kaltverformt ist. Die Vorzone hat dabei etwa die Hälfte bis ein Drittel der Länge wie das vorgesehene Gewinde. Durch das Einziehen des Vaterteiles des Gewindes wird Futterrohre, insbesondere für Tiefbohrlöcher

Anmelder:

Phoenix-Rheinrohr Aktiengesellschaft Vereinigte Hütten- und Röhrenwerke, Düsseldorf, Ronsdorf er Str. 130-180

Dipl.-Ing. Werther Pavel

und Dipl.-Ing. Wolfgang ν. Creytz, Düsseldorf, sind als Erfinder genannt worden

die zwangläufig auftretende Verdickung in den Verbindüngen nach innen, gelegt, ohne jedoch die zulässigen Grenzen zu überschreiten. Weiterhin werden die dünner auslaufenden Enden beider konisch ausgebildeten Rohrenden, die das Gewinde aufnehmen sollen, während des letzten Drittels bis Fünftels der vorgesehenen Gewindelänge durch Kaltverformung zu Kegeln der Steigung 1 : 10 beim Vaterteil eingezogen und. beim Mutterteil aufgeweitet. Die Außenseiten dieser Endkegel sind parallel zu den Rohrachsen abgedreht.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispieles mit Hilfe von Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen stellen dar in

Fig. 1 einen Querschnitt durch das Ende eines erfindungsgemäßen Futterrohres, das den Vaterteil eines Gewindes aufnehmen soll, in

Fig. 2 einen Querschnitt durch das Ende eines erfindungsgemäßen Futterrohres, das den Mutterteil eines Gewindes aufnehmen soll, in Fig. 3 einen Querschnitt durch die Enden von zwei erfindungsgemäßen Futterrohren, die mit Gewinde versehen und im Handanzug verschraubt sind, in vergrößertem Maßstab.

1 bezeichnet das Ende eines Futterrohres, das zur Aufnahme eines Außen- oder Vatergewindes vorbe

4-5 reitet ist. Es ist durch Kaltverformung der Teil 2 des Rohres aufgeweitet, beispielsweise beim 5 · ¹Iz" Rohr (139,7 mm) um etwa 1,7 mm, und der Teil 3 eingezogen, der gemeinsam mit Teil 4 das Außen- oder Vatergewinde aufnehmen soll, und zwar gegenüber dem unbearbeiteten Rohr um etwa 3,8 mm und dem aufgeweiteten Teil gegenüber um etwa 5,5 mm. Das letzte Stück 4 des Rohres, etwa 30 mm, ist wiederum durch Kaltverformung zu einem Kegel 1 : 10 eingezogen. Das Rohrende 5 des nächstfolgenden Futter-

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rohres ist im Teil 6 dem unbearbeiteten Rohr gegenüber um etwa 3,8 mm eingezogen und der daran anschließende Teil 7, der gemeinsam mit Teil 8 das Innen- oder Muttergewinde aufnehmen soll, um etwa 1,7 mm aufgeweitet, d; h. dem Teil 6 des Rohres gegenüber um etwa 5,5 mm. Der Endkegel 8 sodann ist in der Länge von. etwa 30 mm mit der Steigung 1 : 10 aufgeweitet.

Mit Vorteil werden diese Kaltverformungen so vorgenommen, daß zunächst beim Vaterteil das ge- ίο samte Rohrende in der Länge von etwa 210 mm um den für Teil 2 notwendigen Betrag aufgeweitet und dann etwa in der Länge von 133 mm das Rohr, wie es für Teil 3 notwendig ist, eingezogen und schließlich Teil 4, wie beschrieben, kegelförmig verformt wird. Beim in Fig. 2 dargestellten. Vaterteil wird analog verfahren und zunächst das Rohrende in der Länge von etwa 210 mm eingezogen und sodann in Länge von etwa 133 mm aufgeweitet und schließlich der Endkegel in Länge von etwa 30 mm, wie beschrieben, nochmals aufgeweitet. Es können die Kaltverformungen auch wiederholt werden oder stärker als notwendig ausgeführt und dann zurückverformt werden.

Der eingezogene Teil 3 des Futterrohrendes, das das Außen- oder Vatergewinde aufnehmen soll, wird durch die Kaltverformung um etwa 0,42 mm verstärkt, so daß, abgesehen von der Erhöhung der technologischen Eigenschaften des Rohrendes, wie Zugfestigkeit, durch die Kaltverformung eine weitere Verstärkung durch diese Verdickung eintritt. Die Übergänge 9, 10 von normalem Rohrdurchmesser zu den Einziehungen bzw. 11, 12 zu den Aufweitungen und zwischen Aufweitungen und Einziehungen sind etwa 15° gegen die Rohrachse geneigt. Alle absoluten Maßangaben beziehen sich auf das Ausführungsbeispiel eines 5 · Vs" Futterrohres.

In die Innenseite 13 des Rohrendes 5., dessen Ende aufgeweitet ist, kann ein Muttergewinde bekannter Art geschnitten, werden und in die Außenseite 15 des entsprechenden Gegengewindes ein entsprechendes Vatergewinde. Mit besonderem Vorteil werden diese Gewinde so ausgebildet, wie sie im deutschen Patent 946 525 geschildert sind.

Das in. Fig. 3 dargestellte Gewinde ist durch Handanzug bis zur Ebene 16 angezogen, kann jedoch durch Kraftanzug noch bis zur Ebene 17 weiter angezogen werden. Die Außenseiten der Endkegel 4 und 8 beider Rohre sind parallel zur Rohraohse abgedreht. Zum Vergleich ist der Außendurchmesser 18 einer Muffe des gleichen API-Standardgewindes eingezeichnet, deren Durchmesser im vorliegenden Falle um etwa 12,3 mm höher ist als der des erfindungsgemäßen Futterrohres an. der Stelle größten Durchmessers.

Die durch zahlreiche Abstreifversuche erwiesenen Vorteile des erfindungsgemäßen Futterrohres sind so zu erklären, daß außer der günstigen Wirkung der Kaltverformung, wie sie im vorstehenden bereits geschildert wurde, durch die Bildung einer Einziehung 6 bzw. Aufweitung 2 an den rohrseitigen Enden der vorgesehenen Gewinde bei Belastung des Rohres ein Moment erzeugt wird, das die Ouerkontraktionen und Aufwertung bzw. Einziehung des dünnen Gewindeendes kompensiert und dadurch einem Abstreifen entgegenwirkt· Durch das Verlegen der Verdickung, die zwangläufig eintritt, nach innen, wird der relative Flächenanteil des Querschnittes, den- das Gewinde wegnimmt, kleiner als bei den bisher üblichen Verbindungen. Schließlich wirkt die kegelige Aufweitung bzw. Einziehung der äußersten Rohrenden, die außen durch ein Abdrehen parallel zur Rohrachse entfernt wird, so, daß in den Gebieten der größten Kraftübertragung je ein Teil der Gewindeverbindung dünn und infolgedessen elastisch gehalten wird.

Generell ist beim erfindungsgemäßen Futterrohr jede stärkere Vergrößerung des Außendurchmessers dem glatten Rohr gegenüber vermieden und wird maximal auf 1 bis 2°/o beschränkt, während der Innendurchmesser etwasi mehr, jedoch nicht stärker als 2 bis 4°/o·, verringert ist, so daß in jedem Falle der Dorn der nächst größeren Wanddicke nach API-Standard noch einwandfrei passieren kann. Die Tatsache, daß bei überlegener Haltbarkeit eines Futterrohrstranges aus erfindungsgemäßen Rohren der Außenquerschnitt des Stranges um etwa 15% geringer ist als bei den bisher bekannten Verbindungen, innen jedoch eine gleiche lichte Weite besitzt, bringt einen außerordentlichen Vorteil im Betrieb mit sich, da durch Wahl kleinerer Bohrer die Betriebskosten bei der Bohrung selbst erheblich sinken.

Weitere Vorteile bestehen darin, daß, da für Futterrohre stets vergütetes Material verwendet wird, bei Ausschuß einer Verbindung nicht die Vergütung des ganzen Rohres wiederholt zu werden: braucht, wie bei Futterrohren mit warmbehandelten Verbindungen, da zur Vorbereitung des Röhrendes keine Warmbehandlung, sondern lediglich eine Kaltverformung erforderlich ist. Schließlich ist ein weiterer Vorteil darin zu sehen, daß nur ein Gewinde erforderlich ist, während bei dem Rohr mit der API-Standardverbindung deren zwei notwendig sind.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Futterrohre, insbesondere für Tiefbohrlöcher, dadurch gekennzeichnet, daß durch Kaltverformung über die Gesamtlänge des vorgesehenen beispielsweise konischen Gewindes der Vaterteil eingezogen, der Mutterteil entsprechend aufgeweitet und eine Vorzone, die unmittelbar an das vorgesehene Gewinde anschließt, in gleichem Maße, jedoch entgegengesetztem Sinne aufgeweitet bzw. eingezogen ist.

2. Futterrohre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorzone etwa halb so lang ist wie die Gewindelänge.

3. Futterrohre nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zwangläufig auftretende Verdickung in der Verbindung nach innen verlegt ist.

4. Futterrohre nach einem der Ansprüche Ibis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die dünneren Enden der beiden konisch ausgebildeten Gewindeteile während des letzten Fünftels der Gewindelänge durch Kaltverformung zu einem Kegel der Steigung 1 : 10 aufgebogen sind.

5. Futterrohre nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenseiten der Endkegel der Gewindeteile parallel zu den Rohrachsen abgedreht sind.

In Betracht gezogene Druckschriften: Britische Patentschriften Nr. 190 463, 508 664; französische Patentschrift Nr. 896 342; schweizerische Patentschrift Nr. 176 702.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 7095891/64 T.