DE1058954B - Gas- und fluessigkeitsdichte Schraub-verbindung fuer OElfeldrohre - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

PATENTSCHRIFT 1 058 ANMELDETAG:

BEKANNTMACHUNG DEH ANMELDUNG UND AUSGABE DER AUSLEGESCHRIFT:

AUSGABE DER PATENTSCHRIFT:

KL.5a 32/30

INTERNAT. KL. E 21 L·

28.MÄRZ 1958

11. JUNI 1959

16. APRIL 1964
WEICHT AB VON

AUSLEGESCHRIFT

(P 20416 VI a/5 a)

Die Erfindung betrifft eine gas- und flüssigkeitsdichte Schraub verbindung für ölfeldrohre für Tiefbohrungen, wie Futter- und Steigrohre, mit konischem Gewinde, unter Verwendung von bei beweglichen Rahrverbindungen für Leitungsrohre bekannten Gewindegängen aus einem Werkstoff mit einer dem Rohr gegenüber großen elastischen Verformbarkeit, wie Gummi, Kunststoff oder Vulkanfiber.

Es sind Leitungsverbindungen bekanntgeworden, die eine gewisse Beweglichkeit dadurch besitzen, daß die Muffenleitungsrohre, die keinerlei Kräfte zu übertragen haben, durch auf das Rohr auf- und in die Muffe eingesetzte elastische konische Gewinderinge verbunden sind¹. Diese Anordnungen sind jedoch für Rohrverbingungen ungeeignet, diie Kräfte zu übertragen haben. Die elastischen Gewinderinge können dabei eingegossen oder aufvuilkanisiert sein.

ölieldröhre sind durch wechselnde Verlegung und das damit verbundene häufige Schließen und Brechen der Verbindungen, durch wiederholten Transport, «durch den großen Innen- und/oder Außendruck und durch starke mechanische Beanspruchungen besonders großen Belastungen ausgesetzt.

Es werden beispielsweise Fütterrohre, die zur Auskleidung der Bohrlöcher dienen, und Steigrohre, in denen das öl oder das Gas durch Lagerstätten- oder Pumpendruck zu Tage steigt, im Bohrturm zu langen Strängen zusammengesetzt. Die Verbindung der Rohre erfolgt durch konische Gewinde. An die Verbindungen werden außerordentlich große Anforderungen gestellt, da sie durch das Gewicht des. daninterhängenden Strangteiles auftretende Längskräfte übertragen müssen. Bohrrohr« müssen außerdem noch Drehkräfte übertragen. Die Gewändeverbindungen der Rohre müssen dabei gas- und flüssigkeitsdicht sein.

Es ist bekannt, die Abdichtung der Gewinde durch schmierende Dichtmittel, wie beispielsweise Fett, zu begünstigen. Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, gehört jedoch nicht zum Stande der Technik, als Dichtmittel !härtbare Kunststoffe in die Gewindegänge einzubringen.

Weiterhin hat man versucht, solche Gewinde durch kegelige Dichtflächen am freien Zapfenende bzw. an dem entsprechenden Ende des äußeren Gewindeteiles abzudichten. Um ein formschlüssiges Anliegen der zusammenwirkenden Dichtflächen beim Ineinanderpressen zu erreichen, hat man das Zapfenende durch Verschwächung elastisch gestaltet, damit es beim Zusammenschrauben radial verformt werden kann, oder die kegeligen Dichtflächen aus Werkstoffen unterschiedlicher Materialhärte hergestellt.

Es ist auch bereits versucht worden, in den Gewinden, insbesondere solchen, die mit Muffen arbeiten, Dichtringe anzuordnen. Diese Dichtringe wurden

IO Gas- und flüssigkeitsdichte Schraubverbindung für ölfeldrohre

Patentiert für:

Phoenix-Rheinrohr Aktiengesellschaft

Vereinigte Hütten- und Röhrenwerke,

Düsseldorf

Dipl.-Ing. Werther Pavel, Hilden (RhId.),

und Dipl.-Ing. Wolfgang von Creytz, Düsseldorf,

sind als Erfinder genannt worden

bei den bekannten Anordnungen stets in axialer Richtung belastet, so daß auch ein normal zur Rohrachse

ao stehendes Kegellager notwendig war. Hierdurch wird eine Schraubverbindung verteuert, und die Dichtung wird bei starker Drehbelastung zerstört. Weiterhin traten bei Dichtringen oft ein Verlust der losen Ringe ein sowie eine Beschädigung, falls der Ring während des Aufschraubens nicht glatt an seinem Sitz anlag. Es konnte hierbei außer einer Zerstörung des Dichtringes eine Verklemmung des Gewindes eintreten. Die Rohrverbindung selbst war damit nicht einwandfrei abgedichtet.

Die weiterhin bekannten und beschriebenen Verbindungen haben sich in vielen Fällen nicht bewährt, da die Zapfenenden beim Transport oder Zusammenbau leicht beschädigt werden. Außerdem wurden die Gewindeverbindungen bei hohen Gasdrücken oft undicht, da bei Belastung der Verbindung Biegekräfte durch die Abstände der Angriffspunkte der Kräfte von der neutrallen Faser der Gewindeteile auftreten, die zu einer Aufweitung der Muffe führen, während der Zapfen zur Rohrtnitte hin gekrümmt wird, so daß sich der Spalt zwischen den beiden Gewindeteilen vergrößert.

Erfindungsgemäß werden diese Nachteile dadurch vermieden, daß eine gas- und flüssiigkeitsdicihte Schraubverbindung für ölfeldrohre für Tiefbohrungen, wie Futter- und Steigrohre, mit konischem Gewinde, die unter Verwendung von in Ausnehmungen des Gewindes eingelegten Richtelementen aus einem Werkstoff mit einer dem Rohr gegenüber großen elastischen Verformbarkeit, wie Gummi, Kunststoff oder Vulkanfiber, hergestellt ist, so ausgeführt wird, daß das volltragend ausgebildete Metallgewinde des Zapfens der Schraubverbindung sich in mindestens etwas mehr als einem Gewindegang aus dem elastischen Werkstoff fortsetzt.

409 566/286

Mit Vorteil sind die aus dem Werkstoff großer elastischer Verformbarkeit, bestehenden Gewindeteile am freien Endte des Zapfens angeordnet. Sie können aus einem Profildraht bestehen, der um das entsprechend abgedrehte Rohr gewickelt ist und dem Äußeren des Rohres so ein durchgehendes Gewindebild verschafft, das von dem übrigen Gewinde nur durch zusätzliche elastische Dichtflächen abweicht. Es können auch diie elastischen Gewindeteile aus einem geschlossenen Ring bestehen, in den die Gewindegänge eingeschnitten sind. Die elastischen Gewindeteile sind auf dem Zapfen gegen Verdrehung durch den Schraubvorgang gesichert angeordnet. Sie können aufgeklebt, aufvulkanisiert oder aufgeschrumpft bzw. auf beliebige andere Weise festgehalten sein.

Die Herstellung eines Gewindezapfens mit Gewindegängen aus einem elastischen Werkstoff kann in der Weise geschehen, daß der Zapfen in Fortsetzung der metallischen Gewindegänge stufenweise abgedreht wird und darauf der elastische Werkstoff in Form eines Profildrahtes gewickelt und festgelegt wird. Der Zapfen kann aber auch an der entsprechenden Stelle glatt abgedreht werden und der elastische Werkstoff in Form eines geschlossenen Ringes, in den die Gewindegänge eingeschnitten sind, auf den Zapfen geschoben und mit ihm verbunden werden.

Die Dicke des Profildraihtes bzw. Ringes aus dem elastischen Werkstoff wird vorzugsweise etwas größer als der Zwischenraum zwischen dem Zapfen und dem korrespondierenden äußeren Gewindeteil gewählt, so daß er beim Einschrauben des Zapfens vorgespannt wird und die Spaltvergrößerung zwischen äußerem Gewindeteil und Zapfen infolge der Belastung des Gewindes ausgleicht. Es kann aber auch als elastischer Werkstoff ein solches Material gewählt werden, das durch die Flüssigkeit innerhalb dies Rohres quillt.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispieles bei einem sägezahnartigen Gewinde mit Hilfe von Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen stellen in

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Teil einer Futterrohrverbindung, dar, in

Fig. 2 einen Querschnitt durch einen Profildraht oder Ring.

Mit 1 ist der äußere Gewindeteil bezeichnet, während 2 das freie Zapfenende darstellt. Die zwei aufeinanderfolgenden Gewindtegänge 3 und 4 des aufgeklebten elastischen Profildrahtes sind infolge der unterschiedlichen Konizität dfas auslaufenden Zapfengewindies und-des äußeren Gewindeteiles verschieden stark verformt. 5 ist der Profildraht oder Ring im unverformten Zustand.

Es können auch andere Gewindearten, beispielsweise Flach-, Normal- und trapezartige Gewinde erfindungsgemäß ausgebildet werden.

Die erfindungsgemäße Schraubverbindung hat nicht nur den Vorteil, daß bei Belastung des Gewindes der Spalt zwischen dem äußeren Gewindeteil und! dem Zapfen durch die Elastizität des Werkstoffes des inneren Gewindeteiles ausgeglichen wird, sondern ist außerdem selbstdichtendi, da der Innendruck versucht, die Dichtung weiter in das Gewinde zu pressen und somit die Dichtwirkung erhöht. Das gleiche gilt für den Außendruck, falls die Gewindegänge aus dem elastischen Material von diesem erreicht werden. In diesem Fäll würde in Fig. 1 beispielsweise der Gewindedraht 4 zusätzlich noch gegen seine sich verjüngende Auflagefläche gedrückt werden.

Die elastischen Gewindegänge nach der Erfindung brauchen erst kurz vor der Verschraubung der Rohre aufgebracht zu werden, so daß keinerlei Beschädigung der Dichtflächen während des Transportes eintritt. Da die Gewindegänge fest mit dem Rohr verbunden sind, ist ein Verschieben während des Aufschraubvorganges unmöglich, und eine einwandfreie Dichtung wird in jedem Fall gewährleistet.

Die erfindungsgemäße Anordnung ist auch insofern noch der Anordnung von Dichtungen aus plastischem, aber nicht elastisch verformbarem Material überlegen, als sie wiederholt, ja praktisch unbegrenzt verwendet werden kann, während die verformbare andere unelastische Dichtung, beispielsweise aus Blei oder Weicheisen, nach einmaliger Verwendung erneuert werden muß.

Claims (8)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Gas- und flüssigkeitsdichte Schraubverbindung für ölfeldrohre für Tiefbohrungen, wie Futter- oder Steigrohre, mit konischem Gewinde, unter Verwendung von in Ausnehmungen des Gewindes eingelegten Dichtelementen aus einem Werkstoff mit einer dem Rohr gegenüber großen elastischen Verformbarkeit, wie Gummi, Kunststoff oder Vulkanfiber, dadurch gekennzeichnet, daß das volltragend ausgebildete Metallgewinde des Zapfens der Schraubverbindung sich in mindestens etwas mehr als einem Gewindegang aus dem.elastischen Werkstoff· fortsetzt.

2. Rohrverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aus dem Werkstoff großer elastischer Verformbarkeit bestehenden Gewindeteile am freien Zapfenende angeordnet sind.

3. Rohrverbindung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die aus dem Werkstoff großer elastischer Verformbarkeit bestehenden Gewindeteile aus einem Profildraht gebildet sind.

4. Rohrverbindung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die aus dem Werkstoff großer elastischer Verformbarkeit bestehenden Gewindeteile aus einem geschlossenen Ring bestehen, in den die Gewindegänge eingeschnitten sind.

5. Rohrverbindung nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die aus dem Werkstoff großer elastischer Verformbarkeit bestehenden Gewindeteile auf dem Zapfen gegen Verdrehung durch den Schraubvorgang gesichert angeordnet sind.

6. Rohrverbindung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Gewindeteile aufgeklebt sind.

7. Rohrverbindung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Gewindeteile aufgeschrumpft sind).

8. Rohrverbindung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Gewindeteile in radialer Richtung dler Rohrverbindung mindestens teilweise größere Abmessungen besitzen als die metallischen Gewindeteile des Rohres.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschriften Nr. 2 766054, 1590'357;
Composite Catalog, 1957, S. 2295.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

©909 530/73 6.59 (409 566/286 4.64)