DE2632534B2

DE2632534B2 - Panzerring und Rohrverbinder für Tiefbohrungen

Info

Publication number: DE2632534B2
Application number: DE2632534A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Exner; Rainer Dr.-Ing. Juergens
Original assignee: Christensen Inc
Current assignee: Norton Christensen Inc
Priority date: 1975-07-21
Filing date: 1976-07-20
Publication date: 1978-06-01
Also published as: JPS5519358B2; FR2319005A1; DE2632534C3; RO73090B; RO73090A; JPS5213401A; GB1496641A; CA1037946A; FR2319005B1; DE2632534A1; US3993368A; BE843919A

Description

Die Erfindung betrifft einen Panzerring für Rohrverbinder von Tiefbohrgestängen, bestehend aus einem

nach dem Aufbringen auf den Rohrverbinder ringförmigen Grundkörper mit auf seinem Umfang verteilt angeordneten Hartstoffteilchen an seiner Außenseite.

Beim Tiefbohren von z. B. öl- und Gasbohrungen nach dem Drehbohrverfahren wird ein Bohrgestänge, das aus mehreren Rohrstücken bzw. -längen mittels mit Gewinden versehener Rohrverbinder zusammengesetzt ist, gedreht und periodisch in Längsrichtung im Bohrloch bewegt, wodurch die seit langem bekannten Probleme des Verschleißes der Rohrverbinder und der Beschädigung des Bohrlochmantels hervorgerufen werden. Diese Probleme resultieren aus der Berührung zwischen den Rohrverbindern und der abrasiven Oberfläche der Erdformation sowie aus einer Berührung zwischen den Rohrverbindern und dem Bohrlochmantel in den Bereichen, in denen das Bohrloch ausgekleidet ist Eine Verschärfung dieser Probleme tritt in den Fällen ein, in denen schräg gebohrt wird, insbesondere wenn das Bohrloch mit einem großen Winkel in bezug auf die Vertikale gebohrt wird.

Aus diesen Gründen sind zahlreiche Versuche bekanntgeworden, die Rohrverbinder des Bohrgestänges, einschließlich der Rohrverbinder von Bohrrohren und Schwerstangen, unter Verwendung verschiedener Materialien mit harten Oberflächen bzw. Hartmetallen, z. B. Wolframkarbid, zu schützen, indem solche Hartstoffteilchen auf die Rohrverbinder und in einigen Fällen auf Zwischenbereiche des Bohrgestänges aufgebracht wurden. Es sind ferner Versuche unternommen worden, den Bohrlochmantel gegen Abnutzung durch gesonderte Schutzvorrichtungen, wie Hülsen aus elastomerem Werkstoff, am Bohrgestänge zu schützen, um dieses vom Bohrlochmantel fernzuhalten.

Das auf Bohrtürmen zum Tiefbohren verwendete Bohrgestänge stellt aufgrund des auftretenden Verschleißes einen der teuersten Material- bzw. Werkzeugposten beim Tiefbohren sowohl im Hinblick auf die Gestehungs-, als auch auf die Wartungskosten dar. Da der Verschleiß oder Rohr- bzw. Werkzeugverbinder ohne die Verwendung von Hartstoffteilchen bzw. Materialien mit harter Oberfläche untragbar groß ist, hat sich zu diesem Zweck die Verwendung solcher Hartstoffteilchen mehr oder weniger allgemein durchgesetzt. Die bislang bekannten Ausgestaltungen von Gestängeverbindern mit Hartstoffteilchen haben jedoch weitere Probleme hinsichtlich der Abnutzung und Beschädigung des Bohrlochmantels hervorgerufen, insbesondere, wenn das Bohrgestänge in Längsrichtung bei einer Rundbewegung sowohl beim Einsetzen und Ziehen des Bohrgestänges, als auch beim Lösen und erneuten Zusammenschrauben von Rohrlängen gehandhabt wird.

Für die bekannten Anordnungen von Hartstoffteilchen an Gestängeverbindern ist kennzeichnend, daß diese an den Gestängeverbindern oder an letzteren angebrachten Bändern in verschiedenen Mustern angeordnet sind, wozu mit senkrechtem Abstand voneinander angeordnete ringförmige Bänder und mit gleichmäßigem Abstand voneinander angeordnete bzw. verteilte Stücke oder Elemente gehören, die in Ausnehmungen des Gestängeverbinders oder in die Tragringe für die Hartstoffe eingegossen werden. Es hat sich gezeigt, daß derartige Verteilungsmuster an den Gestängeverbindern einen Verschleiß verursachen, der zur Bildung scharfer, nach unten weisender Schultern im unteren Bereich des jeweiligen Verbinders (üblicherweise dem Muffenbereich) führen, wodurch die Gefahr eines Hängenbleibens im Ringspalt an der jeweiligen Bohrlochmantelverbindung wie auch die Gefahr eines Einschneidens oder Anschlagens des Bohrlochmantels besteht. Die Bildung der scharfen Schulter am Gestängeverbinder ist darauf zurückzuführen, daß, während die Hartstoffteilchen den Verschleiß in dem begrenzten ringförmigen Bereich des Gestängeverbinders herabsetzen, der angrenzende ringförmige Bereich des Gestängeverbinders, der nicht durch Hartstoffteilchen geschützt ist, beschleunigt abgenutzt wird und dadurch die scharfe, an den geschützten Bereich angrenzende Schulter bildet

Die Erfindung schafft hier Abhilfe und erreicht dies ausgehend von einem Panzerring der eingangs angegebenen Art dadurch, daß die Verteilungsdichte der Hartstoffteilchen von einem Ende des Panzerrings zu dessen anderem Ende hin abnimmt

Die Erfindung bezieht sich ferner auf einen Rohrverbinder für Tiefbohrgestänge mit einem Panzerring der erfindungsgemäßen Art, wobei der Rohrverbinder ein langgestrecktes, an einem Ende mit einem Gewinde für einen Anschluß an ein Gegenstück des Rohrverbinders versehenes Gehäuse besitzt und der Panzerring sich in Umfangsrichtung um das Gehäuse in einem Bereich erstreckt, der mit axialem Abstand vom Ende des Gehäuses gelegen ist, und ist dadurch gekennzeichnet, daß der Panzerring eine von seinem dem mit dem Anschlußgewinde versehenen Gehäuseende zugewandten Bereich zu seinem von diesem Gehäuseende abgewandten Bereich hin abnehmende Verteilungsdichte der Hartstoffteilchen aufweist.

Bei dieser Ausgestaltung sind die Hartstoffteilchen in ungleichförmiger Anordnung am Gestängeverbinder derart vorgesehen, daß der Verschleißwiderstand in dem der an das Gegenverbindungsstück anstoßenden Endfläche des Verbinders nächstgelegenen Ringbereich am größten ist und vom Ende des Gestängeverbinders, vorzugsweise fortschreitend, geringer wird, so daß der geschützte Bereich des Gestängeverbinders in einer in Längsrichtung konisch zulaufenden Form verschleißt, die im wesentlichen dem konischen Verschleiß des ungeschützten Bereichs des Gestängeverbinders entspricht. Durch die auf diese Weise am Gestängeverbinder entstehende gleichmäßige konische Verschleißform wird die Bildung scharfer Schultern am Gestängeverbinder mit Sicherheit vermieden, wobei allenfalls noch verhältnismäßig kleine Schultern oder Stufen entstehen können, die nicht zu einem Hängenbleiben am Bohrlochmantel führen bzw. keine nennenswerten Beschädigungen des Bohrlochmantels verursachen.

Hierbei werden dem Gestängeverbinder verschleißfeste bzw. abriebmindernde Teilchen oder Körper aus Hartstoffen bzw. Hartmetall, wie Wolframkarbidteilchen, von ausgewählter Form und Größe in der Weise zugeordnet, daß die Hartstoffteilchen in dem dem Ende des Gestängeverbinders nächstgelegenen Bereich dichter und in einem oder mehreren vom Ende des Gestängeverbinders weiter entfernt gelegenen Bereichen weniger dicht verteilt sind, so daß der Verschleißschutz zum ungeschützten bzw. ungepanzerten Bereich des Gestängeverbinders hin abnimmt. Die verschleißfesten Teilchen können in weiterer Ausgestaltung der Erfindung in verschiedenartigen Mustern, wie mit a-.iaiem Abstand voneinander angeordneten Ringen oder Reihen mit abnehmender Anzahl von Hartstoffteilchen, angeordnet sein, wobei die Anzahl der Hartstoffteilchen variieren und/oder eine axiale Versetzung innerhalb der Reihen für eine mehr oder weniger große Überlappung mit Hartstoffteilchen in anderen Reihen

vorgesehen sein kann. Ferner können die Hartstoffteilchen in bezug auf die Achse des Gestängeverbinders schräg gestellt und außerdem in bezug auf andere Hartstoffteilchen in der Reihe axial versetzt angeordnet sein.

Der Grundkörper des Panzerringes besteht nach der Erfindung zumindest im Bereich von Verbindungs- und/oder Außenkanten aus schweißbarem Werkstoff, so daß er in kostengünstiger Weise und unabhängig von der Werkstoffdicke des Rohrverbinders mit diesem zur Erzielung einer dauerhaften Verbindung verschweißt werden kann.

Obwohl eine Befestigung bzw. Verschweißung direkt auf der Oberfläche des Gestängeverbinders möglich ist, ist der Panzerring in weiterer Ausgestaltung der Erfindung in einer ringförmigen Aufnahmenut im Gehäuse des Rohr- bzw. Gestängeverbinders, deren axiale Länge größer als die des Panzerrings ist, festgelegt.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen; in der nachstehenden Beschreibung sind in Verbindung mit der · Zeichnung mehrere Ausführungsformen des Gegenstands der Erfindung veranschaulicht. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine abgebrochen dargestellte, teilweise längsgeschnittene Ansicht eines Gestängeverbinders mit einem Panzerring mit in einem bestimmten Muster angeordneten Hartstoffteilchen nach einer Ausführungsform der Erfindung,

Fig.2 einen Querschnitt nach der Linie 2-2 der Fig. 1,

F i g. 3 einen vergrößerten senkrechten Detailschnitt nach der Linie 3-3 der Fig. 1,

Fig.4 und 4a einen Schnitt entsprechend Fig.3 durch je eine abgewandtelte Ausführungsform,

F i g. 5 eine Abwicklung bzw. ebene Darstellung einer Ausführungsform des Panzerrings, bei der einige der Hartstoffteilchen benachbarter Muster vertikal versetzt sind,

Fig.6 eine Abwicklung einer weiteren Ausführungsform des Panzerrings, bei dem die benachbarten Muster der Hartstoffteilchen vertikal versetzt sind,

F i g. 7 eine Abwicklung einer weiteren Ausführungsform des Panzerringes, bei dem benachbarte Muster der Hartstoffteilchen in bezug auf die Achse des Gestängeverbinders geneigt und in senkrechter Richtung versetzt angeordnet sind,

F i g. 8 eine Abwicklung einer weiteren Ausführungsform des Panzerringes, bei dem benachbarte Hartstoffteilchen in der Weise mit Abstand voneinander angeordnet sind, daß Reihen gebildet sind, in denen die Hartstoffteilchen jeder Reihe einen gleichmäßigen Abstand voneinander aufweisen,

F i g. 9 eine Abwicklung einer weiteren Ausführungsform des Panzerringes, bei dem die Hartstoffteilchen in senkrechten Mustern in vertikal mit Abstand voneinander angeordneten Reihen vorgesehen sind,

Fig. 10 eine Abwicklung einer weiteren Ausführungsform des Panzerrings, bei dem die Hartstoffteilchen in Mustern angeordnet sind, die in bezug auf die Achse des Gestängeverbinders geneigt sind und einen gleichen axialen Abstand aufweisen,

F i g. 11 eine schematische Darstellung des Verschleißes und der Bildung einer Schulter an einem in bekannter Weise gepanzerten Gestängeverbinder,

Fig. 12 eine schematische Darstellung des Verschleißes und der Bildung einer Schulter bei der erfindungsgemäßen Panzerung des Gestängeverbinders,

Fig. 13 eine Ansicht des vollständigen, nach dei Erfindung gepanzerten Gestängeverbinders,

Fig. 14a bis 14c je eine Ausführungsform dei Schweißverbindung des Panzerringes mit dem Gestängeverbinder in einer Darstellung entsprechend F i g. 3 und

Fig. 15a und 15b je eine Abwicklung einer weiterer Ausführungsform des Panzerringes mit runden Hartstoffteilchen.

ίο Wie zunächst aus den Fig. 1 bis 3 ersichtlich ist umfaßt ein als Ganzes mit /bezeichneter Gestängerohr verbinder ein Muffenende B und ein Zapfenende F mittels welcher Rohrstücke bzw. Rohrlängen eine! Bohrgestänges, Übergangsgestänges oder Schwersten genstranges miteinander verbunden werden. Da: Muffenende B besitzt ein zylindrisches Gehäuse 10, da; in geeigneter Weise am Rohr 11 gebildet oder mi: diesem verbunden ist. An seinem oberen Ende besitzi das Gehäuse 10 eine radiale Stirnfläche oder Schulter If und eine konische Innenbohrung mit Innengewinde 13 zur Aufnahme eines entsprechend konischen Gegen Zapfens des Zapfengehäuses 14, der ein Gewinde If aufweist, das mit dem Gewinde 13 des Muffenendes de; Verbinders in Eingriff steht. Am unteren Ende de!

Gehäuses 14 befindet sich eine radiale Fläche odei Schulter 12, die an der Muffenschulter 16 be hergestellter Verbindung anliegt.

In typischer Handhabungsweise wird ein beirr Tiefbohren verwendetes Bohrrohr mit dem Bohrgestänge verbunden, indem das Bohrgestänge in den Keiler des Drehtisches abgestützt ist, wobei das Muffenende I zur Aufnahme des Zapfenendes nach oben gerichtet ist welches in das Muffenende eingesetzt und dann zur Herstellung einer dichten Schraubverbindung mil aneinanderliegenden Schultern 12 und 16 gedreht wird.

Wenn der Bohrstrang gedreht wird und der

Verbinder J seitlich mit dem Bohrloch in Eingrifl gelangt, wird, wie bekannt, durch die Erdformation insbesondere scharfe Sande und Gestein, der Verbinder abgenutzt, sofern er nicht gegen eine solche Abnutzung geschützt ist. Der Abrieb durch die Erdformation ist für den Verbinder insbesondere dann sehr schädlich, wenn das Bohrloch in einem Winkel zur Vertikalen gebohrl wird, so daß das Bohrgestänge auf der unteren Seite des Bohrlochs aufliegt, oder wenn sich das Bohrgestänge unter Spannung oder Druck an einer scharfen Biegung bzw. Abweichung im Bohrloch befindet und der Gestängeverbinder während des Drehens des Bohrgestänges gegen die Erdformation gedrückt wird.

so Bei früheren Versuchen zur Vermeidung des Verschleißes am Gestängeverbinder wurden in der Hauptsache Hartstoffteilchen am Gehäuse 10 des Zapfenendes mit Abstand vom oberen Ende nach unten im dicksten Wandquerschnitt des Gehäuses angebracht, Hierbei wurden Ringe bzw. Bänder oder Elemente aus Hartmetall, z. B. Wolframkarbid, in einem Bindermetall verwendet, das an das Verbindergehäuse angelötet oder in Taschen des Verbindergehäuses eingegossen wurde. Ferner wurden Schutzhülsen mit abriebminderndem Werkstoff an den Verbindergehäusen verwendet. Diese bekannten Schutzeinrichtungen führten zwar zu einer Verringerung des Verschleißes an den Verbindergehäusen, führten jedoch dazu, daß die Verbindergehäuse in der Weise abgenutzt wurden, daß die Gefahr bestand, daß die Verbinder in den Kupplungen des Bohrlochmantels hängenblieben oder zu einem Einschneiden oder Anschlagen des Bohrlochmantels führten. Es wurde insbesondere festgestellt, daß bei herkömmlichen

Schutzvorrichtungen das Verbindergehäuse beim Muffenende unterhalb des gepanzerten Ringbereiches unter Bildung einer scharfen, ringförmigen, nach unten weisenden Schulter verschleißt. Eine derartige Schulter ist bei Sin F i g. 11 unterhalb des gepanzerten Bereiches H des Muffenendes des Verbinders dargestellt, dessen Verschleißform in F i g. 11 mit einer vollen Linie 100 im Vergleich zu dem durch eine strichpunktierte Linie 101 veranschaulichten verschleißfreien Zustand schematisch dargestellt ist. Unterhalb der Schulter Serfährt das Verbindergehäuse einen Verschleiß von im wesentlichen einheitlicher Konizität T.

Nach der Erfindung sind die Hartstoffteilchen im gepanzerten Bereich H derart angeordnet, daß, wie Fig. 12 zeigt, der gepanzerte Bereich Hebenfalls eine Abnutzung in Form eines Konus 102 im wesentlichen in gleicher Weise wie der konische Verschleiß im Bereich Γ erfährt, wenn das Verbindergehäuse aus dem durch die strichpunktierte Linie 101 angedeuteten verschleißfreien Zustand in den von einer vollen Linie 102, 100 veranschaulichten Verschleißzustand gelangt (Fig. 12). Hierbei wird keine nennenswerte oder scharfe Schulter 5 durch den Verschleiß gebildet, die in dem Spalt an Bohrlochmantelverbindungen hängenbleiben oder den Bohrlochmantel bei einer Drehung oder Auf- und Abbewegung des Bohrgestänges beschädigen kann.

Die Fig. 1 bis 3 zeigen einen Panzerring 20 am Zapfengehäuse 10 des Gestängeverbinders / der mit Hartstoff- bzw. Hartmetallstücken bzw. -platten F zur Erhöhung des Abriebwiderstandes in der Weise versehen ist, daß der geringste Verschleiß am oberen Ende des Panzerringes 20 in dem dem oberen Ende 16 der Muffe nächstgelegenen Bereich stattfindet und der Verschleiß zunehmend zum unteren Ende des Panzerringes 20 hin größer wird, wodurch der Panzerring zu einem Konus bzw. Kegelstumpf entsprechend der Darstellung bei H in Fig. 12 verschleißt, der im allgemeinen der Verschleißkonizität des ungepanzerten Verbindergehäuses entspricht, wie sie bei Γ in F i g. 11 gezeigt ist.

Entsprechend der Darstellung in F i g. 2 ist der Panzerring 20 von Ringsegmenten bzw. Halbringen 21 und 22 gebildet, die aus schweißbarem Werkstoff auf vorzugsweise ferritischer Basis, insbesondere Stahl, bestehen und in die die Hartstoffplatten, vorzugsweise gesinterte Wolframkarbidplatten, außenseitig eingesetzt sind. Hierbei sind die Halbringe 21, 22 in eine ringförmige Aufnahmenut 23 des Gehäuses 10, das üblicherweise aus Stahl besteht, eingesetzt und verschweißt. Die axialen Endflächen der Halbringe 21, 22 $° berühren sich nicht und sind bei 24 zum Zusammenschweißen durch Endschweißungen 25 nach Einsetzen der Halbringe in die Aufnahmenut 23 abgeschrägt. Die dadurch gebildete Schweißfuge mit einem öffnungswinkel von z. B. 60° endet etwa l· mm vor dem Innendurchmesser der Halbringe 21, 22, wodurch bei der Verbindungsschweißung der Halbringe keine nachteilige Wärmebeeinflussung auf das Gehäuse 10 ausgeübt wird.

Die Nut 23 ist in axialer Richtung über und unter den ^b0 Ring 20 hinausgeführt, so daß bei eingesetztem Ring 20 Ringnuten 26 (Fig.3) gebildet sind, die ringförmige obere und untere Schweißungen 27 und 28 aufnehmen, die den Ring gegen Drehung gesichert in der Aufnahmenut 23 festlegen. Wie ersichtlich, besitzen die Ringnuten 26 eine geringere radiale Tiefe als die Aufnahmenut 23, zu welchem Zweck die obere und untere Seitenwand der Aufnahmenut jeweils mit einer

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40 Abstufung von etwa 1 bis 2 mm versehen ist. Hierdurch wird erreicht, daß beim Anbringen der Schweißungen 27,28 die thermische Beeinflussung des Gehäuses 10 auf die Tiefe der Aufnahmenut 23 begrenzt ist, wie es in F i g. 3 bei 27a und 28a strichpunktiert angedeutet ist.

Das gleiche Ergebnis ist bei der Abwandlung nach Fig.4 unter Vermeidung einer Stufenbildung in den Seitenwänden der Aufnahmenut 23' dadurch erreicht, daß der Panzerring 20 an seinen beiden stirnseitigen Endflächen mit Ausnahme eines an seine Innenfläche angrenzenden Restes 20a von etwa 1 bis 2 mm Dicke zu seiner Außenfläche im Sinne einer Verkürzung deren axialer Länge abgeschrägt ist. Bei in die Aufnahmenut 23' eingesetztem Panzerring 20 grenzen die stirnseitigen Enden des Restes 20a an die Seitenwände der Aufnahmenut 23' an und bilden wiederum die Ringnuten 26' mit geringerer radialer Tiefe als der der Aufnahmenut 23'. Beim Anbringen der ringförmigen Schweißungen 27' und 28' bewirkt der den Grund der Aufnahmenut 23' überlagernde Rest 20a des Panzerringes 20 wiederum eine Begrenzung der thermischen Beeinflussung auf die Tiefe der Aufnahmenut 23', wodurch nachteilige Wärmeeinwirkungen auf das Gehäuse 10 im Bereich der Aufnahmenut 23' vermieden sind. Die Grenzlinien der Wärmeeinflußzone während des Verschweißens sind wiederum bei 27a' und 28a' strichpunktiert angedeutet.

Es versteht sich, daß es für das bevorzugte, kostengünstige und von der Werkstoffdicke des Rohrbzw. Gestängeverbinders unabhängige Verschweißen des Panzerrings 20 mit dem Gehäuse 10 des Rohrverbinders J genügt, wenn der Panzerring 20 bzw. die Ringsegmente, vorzugsweise die Halbringe 21, 22, lediglich in ihren Kantenbereichen aus schweißbarem Werkstoff bestehen.

Eine andere Art der Befestigung ist in F i g. 4a gezeigt, in der die Nut 23a am oberen und unteren Ende hinterschnitten ist und eine größere Länge als der Ring 20 besitzt. Die Halbringe sind in die Nut eingesetzt und dann wie bei 24 und 25 (Fig.2) miteinander verschweißt. Ein Streifen 27a eines kaltverformbaren Metalls kann in die Nut bei 26a eingehämmert werden, um den Ring mit entsprechend den Seitenwänden der Aufnahmenut 23a abgeschrägten stirnseitigen Endflächen nach unten in der hinterschnittenen Nut festzulegen und seine Aufwärtsbewegung in dieser zu verhindern. Zwischen der inneren Oberfläche des Ringes und dem Grund der Aufnahmenut 23a kann eine geeignete Friktionspaste zur Verhinderung einer Relativdrehung zwischen dem Ring und dem Gehäuse 10 verwendet werden. Eine derartige Friktionspaste kann aus Karborundteilchen in einem Träger bestehen, wobei die Karborundteilchen zwischen den einander gegenüberliegenden Gehäuse- und Ringflächen eine Verbindung bzw. Verknüpfung herstellen.

Wie beispielsweise F i g. 1 zeigt, besitzen die Hartstoffstücke F eine in axialer Richtung längere Rechteckform und sind in Gruppen bzw. Mustern C angeordnet, die sich in Umfangsrichtung um den Ring wiederholen. Die Muster bzw. Gruppen setzen sich aus Hartstoff F zusammen, die eine obere ringförmige Reihe R1 bilden, in der die Hartstoffteilchen einen gleichmäßigen Abstand aufweisen und in Umfangsrichtung um den Ring 20 ausgerichtet sind bzw. fluchten, Unter der Reihe R1 befindet sich eine mittlere Reihe /?2 von Stücken F, und unter der mittleren Reihe befindet sich eine untere Reihe R 3 von Hartstoffstükken F. Die Reihen R2 und A3 sind aus geringer

werdenden Anzahlen von Hartstoffstücken F derart zusammengesetzt, daß jedes Muster G im wesentlichen ein Dreieck mit nach unten weisender Spitze bildet. Bei dieser Form überlappen sich die Reihen der Hartstoffstücke F geringfügig in axialer Richtung. Es ist ersichtlich, daß bei dieser Anordnung die Verteilungsdichte der Hartstoffstücke F im oberen Bereich des Ringes 20 am größten ist und sich nach unten von Reihe zu Reihe in der Weise verringert, daß der geringste Verschleiß an der oberen Reihe R 1 und der größte Verschleiß an der unteren Reihe /?3 auftritt. Auf diese Weise wird das in Verbindung mit Fig. 12 beschriebene Verschleißmuster 102,100 erzeugt.

In den F i g. 5 bis 10 sind weitere Muster unregelmäßiger Verteilung der Hartstoffstücke Fgezeigt.

Bei der Anordnung nach Fig.5 sind die Reihen R 2 und R 3 nicht in Umfangsrichtung ausgerichtet. Statt dessen sind die Hartstoffstücke benachbarter Muster in den Reihen R 2 und R 3, verglichen mit den entsprechenden Hartstoffstücken der benachbarten Gruppe, axial versetzt, wie es aus den Pfeilen 103,104 ersichtlich ist.

Bei der Anordnung gemäß Fig.6 ist die Anordnung der Hartstoffstücke F in jedem Muster G die gleiche, jedoch sind benachbarte Muster bzw. Gruppen axial versetzt, wie es aus den Pfeilen 105,106 ersichtlich ist.

Gemäß F i g. 7 ist die Anordnung der Hartstoffstücke F in jeder Gruppe G die gleiche, jedoch sind benachbarte Gruppen axial versetzt, wie es durch den Pfeil 107 angedeutet ist, und die Hartstoffstücke jeder Gruppe sind in bezug auf die Ringachse schräggestellt.

Bei der Anordnung nach F i g. 8 sind die Hartstoffstücke Fin den Gruppen G in jeder Reihe in der Weise mit Abstand voneinander angeordnet, daß die Hartstoffstücke jeder Reihe einen gleichmäßigen gegenseitigen Abstand aufweisen. In diesem Fall sind die Hartstoffstücke Feiner jeden Gruppe zwei benachbarten Gruppen gemeinsam.

Bei der Anordnung nach F i g. 9 sind die Hartstoffstücke F der Reihen Al, R2 und Λ3 sämtlich in Umfangsrichtung ausgerichtet, jedoch überlappen sich im Vergleich zu Fig. 1 die Reihen der Hartstoffstücke nicht in axialer Richtung, sondern sind statt dessen mit einem geringfügigen Abstand in axialer Richtung voneinander angeordnet.

Bei der Anordnung nach Fig. 10 sind die Hartstoffstücke Fin jeder Gruppe G schräggestellt, jedoch sind die Gruppen in Umfangsrichtung ausgerichtet bzw. fluchtend angeordnet und nicht, wie im Falle der F i g. 7, in axialer Richtung versetzt.

Es versteht sich, daß neben den dargestellten rechteckigen Hartstoffstücken F auch andere Formen für diese, z. B. quadratische, ovale und insbesondere runde, Verwendung finden können. Auch können andere Anordnungen der Hartstoffteilchen vorgenommen werden, um die Verteilungsdichte der Hartstoffteilchen zu verringern bzw. den regelmäßigen konusförmigen Verschleiß oder ein sonstiges gewünschtes Verschleißmuster des Verbindergehäuses zu erzielen.

Wenn auch in der vorstehenden Beschreibung die Zusammensetzung des Panzerringes aus vorzugsweise zwei Halbringen im einzelnen erläutert ist, so versteht sich, daß der Panzerring statt dessen auch aus mehreren Ringsegmenten mittels einer entsprechenden Anzahl von Axialschweißnähten zusammengesetzt sein kann, Ferner ist es möglich, den Panzerring als Band oder Ring mit größerem Durchmesser als dem der Aufnahmenut bzw. Befestigungsstelle am Gestängeverbinder mit einer axialen Teilungsfuge von solcher Breite vorzusehen, daß nach einem Zusammenpressen des Panzerringes um den Umfang der Befestigungsstelle am Gestängeverbinder eine geeignete Verbindungs- bzw. Schweißfuge verbleibt, entlang welcher der Panzerring bzw. das entsprechend in die Aufnahmenut eingewalzte Band mittels einer einzigen Axialschweißnaht zusammengeschweißt wird, wobei die Festlegung in der Aufnahmenut im übrigen wieder mittels der oberen und unteren Rundschweißung 27, 28 bzw. 27', 28' in der beschriebenen Weise vorgenommen werden kann.

Die Fig. 14a bis 14c zeigen weitere Ausführungsformen der Schweißverbindung des Panzerringes 20 mit dem Gehäuse 10 des Rohrverbinders /

ts Bei der Ausführungsform nach Fig. 14a ist der Panzerring 20 an seinen beiden stirnseitigen Endflächen insgesamt zu seiner Außenseite 29 abgeschrägt. Die obere Seitenwand der Aufnahmenut 23 ist hierbei ebenfalls zur Außenseite 30 des Gehäuses 10 des Rohrverbinders abgeschrägt, so daß im in die Nut 23 eingesetzten Zustand des Panzerrings 20 eine sich nach außen beidseitig erweiternde, sich bis zum Grund der Nut 23 erstreckende Schweißfuge bzw. Ringnut 26 zur Aufnahme der den Panzerring 20 mit dem Gehäuse verbindenden Rundschweißung 27 gebildet ist. Am unteren stirnseitigen Ende des Panzerrings ist die Rundschweißung 28 außenseitig mit einer etwa kreisbogenförmigen Oberfläche gebildet, die größtenteils von einer umlaufenden Hartpanzerung 31 z. B. in Form einer Wolframkarbid-Auftragsschweißung übergriffen ist. Die Aufnahmenut 23 läuft hierbei an ihrem unteren Ende in die mit einer Schrägschulter 30a versehene Außenseite 30 des Gehäuses 10 aus. Die Hartpanzerung 31 wirkt einem Verschleiß der unteren Schweißung 28 entgegen, die im allgemeinen wegen ihrer der Schrägschulter 30a des Gehäuses 10 benachbarten Anordnung verschleißanfälliger als die obere Rundschweißung 27 ist. Dies gilt sinngemäß für die Festlegung des Panzerringes 20 auf dem Gehäuse 14

■«) für die obere Schweißnaht.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 14b ist die Schweißfuge bzw. Ringnut 26 zur Aufnahme der Schweißung 27 wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 14a gestaltet. Die Aufnahmenut 23 läuft an ihrem unteren Ende wiederum in der die Schrägschulter 30a aufweisenden Außenseite 30 des Gehäuses 10 aus, wobei sie jedoch im Bereich der Rundschweißung 28 eine nach außen gerichtete Stufe 32 für eine Verankerung der Rundschweißung 28 bildet, deren

so gekrümmte Oberfläche im wesentlichen vollständig von der umlaufenden Hartpanzerung 31 überdeckt ist.

Die Ausführungsform nach Fig. 14c unterscheidet sich von denen nach den Fig. 14a und 14b wiederum lediglich durch eine andere Ausgestaltung der unteren Rundschweißung 28 sowie der Hartpanzerung 31. Die untere stirnseitige Endfläche des Panzerrings 20 ist hierbei rechtwinklig zu seiner Außenseite 29 ausgebildet, jedoch in ihrem an die Innenseite des Panzerrings 20 angrenzenden Endbereich 33 nach innen für eine Verankerung der Schweißung 28 abgeschrägt, wobei der Grund der Aufnahmenut 23 im Bodenbereich der Schweißung 28 unter Ausbildung einer Stufe nach unten bzw. innen abgeschrägt, ist. Die Hartpanzerung 31 übergreift hierbei die Schweißung 28 vollständig mit einer beträchtlichen Dicke und bewirkt somit einen guten Schutz der verschleißanfälligen Schweißung 28.

Bei sämtlichen drei Ausfuhrungsbeispielen nach den Fig. 14a bis 14c füllt die Hartpanzerung 31 die

vorgedrehte Aufnahmenut 23 in deren unterem Endbereich vollständig aus und schließt sich mit ihrer Oberfläche im wesentlichen bündig an die Oberfläche der Schweißung 28 bzw. der Außenseite 29 des Panzerrings und an die Außenseite 30 des Gehäuses 10 im Bereich der Schrägschulter 30a an.

Die Fig. 15a und 15b veranschaulichen je einen Panzerring 20 mit Hartstoffteilchen in Form runder Platten F. z. B. aus gesintertem Wolframkarbid, die auf Grund ihrer runden Form geringere Spannungskonzentrationen und daher eine geringere Schlagempfindlichkeit aufweisen. Die runden Hartstoffplatten F sind wiederum in Umfangsreihen Ri bis R 4 in der Weise angeordnet, daß der Verschleiß des Panzerrings 20 von seinem einen stirnseitigen Ende her (in der Zeichnung links) zu seinem anderen stirnseitigen Ende hin (in der Zeichnung rechts) größer wird. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 15a überlappen die Reihen Al, R2,

R 3 einander geringfügig in axialer Richtung, während die Reihe R 4 mit der geringsten Verteilungsdichte der Hartstoffplatten Fan die Reihe /?3 angrenzt. Bei der Ausführungsform nach Fig. 15b weisen sämtliche Reihen Ri bis R 4 eint geringfügige gegenseitige Überlappung in axialer Richtung auf. In den einzelnen Reihen Ri bis R 4 sind die Hartstoffplatten F jeweils gegenüber denen der benachbarten Reihe auf Lücke angeordnet.

Wie aus Fig. 13 ersichtlich ist, kann das Zapfenende P ebenfalls mit unregelmäßig angeordneten Hartstoffstücken F₁ gegebenenfalls in variabler, auch regelmäßiger Konzentration oder Dichte zur Modifizierung des Verschleißes des oberen Zapfenendes ßdes Verbinders, versehen sein. Für die Hartstoffstücke Fist hierbei das umgekehrte Muster in bezug auf das Muster der Hartstoffstücke am Muffenende S getroffen.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Panzerring für Rohrverbinder von Tiefbohrgestängen, bestehend aus einem nach dem Aufbringen auf den Rohrverbinder ringförmigen Grundkörper mit auf seinem Umfang verteilt angeordneten Hartstoffteilchen an seiner Außenseite, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilungsdichte der Hartstoffteilchen vom einen Ende des Panzerrings (20) zu dessen anderem Ende hin abnimmt.

2. Panzerring nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß die Hartstoffteilchen in Form von Stücken (F) in in Umfangsrichtung angeordneten Reihen (Ri, R 2, R 3) mit abnehmender Stückzahl angeordnet sind.

3. Panzerring nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß die Hartstoffteilchen in Form von Stücken (F) in dreieckigen Mustern (G) angeordnet sind, wobei die Spitze jedes Dreiecks von dem die größte Verteilungsdichte der Hartstoffteilchen aufweisenden Ende des Panzerrings (20) fortgerichtet ist.

4. Panzerring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hartstoffteilchen in Form langgestreckter Platten (F) zusammengefaßt sind, die sich in Axialrichtung des Panzerrings (20) erstrecken, wobei die Platten (F) in Reihen bildenden Mustern angeordnet sind und ihre Anzahl in jedem Muster ausgehend von der die größte Anzahl enthaltenden Reihe (R 1) abnimmt.

5. Panzerring nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihen (R I₁ R2, R3) der Platten

(F) einander in axialer Richtung des Panzerrings (20) geringfügig überlappen.

6. Panzerring nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten (F) jedes Musters

(G) in jeder Reihe (R 1, R 2, R 3) einen gleichmäßigen Abstand in Umfangsrichtung aufweisen.

7. Panzerring nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten (F)der Muster (G) in bezug auf die Platten (F) benachbarter Muster in einigen der Reihen (R 1, R 2, R 3) axial versetzt angeordnet sind.

8. Panzerring nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß benachbarte Muster (G) der Platten (F) gegeneinander axial versetzt angeordnet sind.

9. Panzerring nach Anspruch 4 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten in bezug auf die Achse des Panzerrings (20) schräg angeordnet sind.

10. Panzerring nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß sein Grundkörper zumindest im Bereich von Verbindungs- und/oder Außenkanten aus schweißbarem Werkstoff besteht.

11. Panzerring nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß er einstückig ausgebildet und nach Einsetzen in eine Aufnahmenut (23) des Rohrverbinders (J) entlang einer axialen Verbindungsfuge zusammenschweißbar und entlang seinen stirnseitigen Endbereichen mit dem Rohrverbinder verschweißbar ist.

12. Panzerring nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß er unter Ausbildung von zumindest zwei Halbringen (21, 22) axial geteilt ist und die Halbringe in einer Aufnahmenut (23) des Rohrverbinders (J) miteinander und mit dem Rohrverbinder verschweißbar sind.

13. Panzerring nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß er an seinen beiden stirnseitigen Endflächen mit Ausnahme eines an seine Innenfläche angrenzenden Restes (2Qa) zu seiner Außenfläche hin unter Verkürzung deren axialer Länge abgeschrägt ist.

14. Rohrverbinder für Tiefbohrgestänge mit einem Panzerring nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, wobei der Rohrverbinder ein langgestrecktes, an einem Ende mit einem Gewinde für einen Anschluß an ein Gegenstück des Rohrverbinders versehenes Gehäuse besitzt, und der Panzerring sich in Umfangsrichtung um das Gehäuse in einem Bereich erstreckt, der mit axialem Abstand vom Ende des Gehäuses gelegen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Panzerring (20) eine von seinem dem mit dem Anschlußgewinde (13; 15) versehenen Gehäuseende zugewandten Bereich zu seinem von diesem Gehäuseende abgewandten Bereich hin abnehmende Verteilungsdichte der Hartstoffteilchen aufweist.

15. Rohrverbinder nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Panzerring (20) in einer ringförmigen Aufnahmenut (23; 23'; 23a) im Gehäuse (10; 14) des Rohrverbinders (J) deren axiale Länge größer als die des Panzerringes ist, festgelegt ist.

16. Rohrverbinder nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Panzerring (20) mittels sich in Umfangsrichtung zwischen dem Gehäuse (10; 14) und dem Panzerring erstreckender Schweißungen (27,27', 28,28') in der Aufnahenut (23) festgelegt ist.

17. Rohrverbinder nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die den eingesetzten Panzerring (20) an dessen beiden Stirnseiten überragenden Endbereiche der Aufnahmenut (23; 23') je eine Ringnut (26; 26') von geringerer radialer Tiefe als die der Aufnahmenut (23; 23') zur Aufnahme je einer Rundschweißung (27,27', 28,28') bilden.

18. Rohrverbinder nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die in Einbaustellung des Panzerringes (20) einer Schrägschulter (30a,) des Gehäuses (10; 14) zugewandte, in Umfangsrichtung verlaufende Schweißung (28) zumindest auf ihrer der Schrägschulter zugewandten Seite von einer Hartpanzerung (3i) übergriffen ist.

19. Rohrverbinder nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die der Schrägschulter (3Oa) zugewandte Schweißung (28) vollständig von der Hartpanzerung (31) abgedeckt ist.

20. Rohrverbinder nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Hartpanzerung (31) von einer Auftragsschweißung, insbesondere Wolframkarbidschweißung, gebildet ist.

21. Rohrverbinder nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmenut (23a) des Gehäuses (10; 14) hinterschnitten ist und der Panzerring (20) mittels eines an einem seiner stirnseitigen Enden in die Aufnahmenut eingetriebenen verformbaren Ringstreifens (27a) in der Aufnahmenut festgelegt ist.