DE3117696C2 - Futterrohr für die Erdöl-Erdgasgewinnungsindustrie - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Futterrohr großen Durchmessers für die Erdgas- und Erdölgewinnungsindustrie mit einem ein- oder mehrgängigen durch die Anzahl Gewindegänge auf 1 ΔΔ (25,4 mm) Rohrlänge bestimmten Gewinde auf einem Kegelmantel, der durch seine Verjüngung bestimmt ist, an jedem Ende und von dem mehrere mit Muffen oder Nippel zu einem Rohrstrang verbunden werden. Um die Schraubverbindung für Futterrohre so zu gestalten und zu dimensionieren, daß auch unter den rauhen betrieblichen und atmosphärischen Bedingungen der Bohrplattform möglicherweise auf See die richtige Einfädelung des Gewindeganges erleichtert wird und die volle Verbindungsfestigkeit erhalten bleibt, wird vorgeschlagen, daß bei einem Rohraußendurchmesser von mehr als 400 mm und einer Wanddicke bis ca. 32 mm die Gewindesteigung 3,5- bis 2-Gang auf einem Zoll und die Verjüngung des Kegelmantels 1 : 8 bis 1 : 6,5 beträgt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Futterrohr mit einem Rohrau3endurchmesser von mehr als 400 mm und einer Wandstärke bis ca. 32 mm gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Den einschlägigen Bestimmungen, z. B. des Standards des American Petroleum Institut (API) über Futterrohre ist zu entnehmen, daß die Anzahl der Gewindegänge und die Verjüngung des Kegelmantels über den ganzen Abmessungsbereich gleich ist Dies hat zwar den Vorteil der sparsamen Schneidwerkzeughaltung, aber große Nachteile bei der Benutzung der Futterrohre, da sich die Abmessung der Gewinde nach dem kleinsten Durchmesser — hier4'/2" entsprechend 114 mm Durchmesser — und den passenden Wanddickev richtet. In der Praxis auf dem Bohrturm zeigt sich aber, daß die Rohre mit so kleinen Gewindeabmessungen im Bereich großer Rohrdurchmesser über etwa 300 bis 400 mm eine zur Masse dieser Rohre unverhältnismäßig exakte und feinfühlige Handhabung, insbesondere Verschraubung, erfordern. So konnte beobachtet werden, daß Rohre mit etwa 500 mm Durchmesser und einer Gewindesteigung von 5-Gang auf 1 "-Gewindelänge sowie einem Gewmdekegel 1:12 unter einem kleinen nicht mehr auffallenden Winkel nicht gewindeganggerecht miteinander verschraubt wurden und die Verbindung damit weder die von ihr verlangte Belastbarkeit erbrachte noch unbeschädigt blieb.

Für Bohrgestängerohre, also Rohre mit Vergleichs- so weise kleinen Abmessungen, ist es bekannt, entweder die Konizität der Kegelfläche oder die Steigung des Gewindes zu erhöhen (US-PS 18 89 872,18 89 973) oder auch die Verjüngung des Kegelmantels und gleichzeitig die Gewindesteigung zu ändern (US-PS 23 80 690), wobei für letztere ein Wert etwa zwischen 1:10 und 1 :7 sowie die Verjüngung 4 bis 6 Gänge pro Zoll empfohlen wurden.

In der US-PS 24 40 651 wurden schließlich steilgängigere Gewinde und Kegelmantelverjüngungen von 1 : 10 bis 1 :8 beschrieben.

Abweichend von diesem Stand der Technik betrifft die zur Gattungsbildung herangezogene DE-PS 7 01 558 Futterrohre mit Werten von 1 : 12 bis 1 :6 für die Verjüngung des Kegelmantels und eine unter 8 pro hs Zoll Rohrlänge liegende Anzahl von Gewindegängen gemäß dem Ausführungsbeispiel. Spezielle Aussagen über die untere Begrenzung der Gangzahl sind in der Schrift nicht enthalten, vielmehr wird ohnehin nur die besondere Gewindeform als solche beansprucht

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, die Schraubverbindung für Futterrohre so zu dimensionieren, und zwar eng begrenzt im Rahmen an sich bekannter Werte, daß auch unter den rauhen betrieblichen und atmosphärischen Bedingungen der Bohrplatten möglicherweise auf See die richtige Einfädelung des Gewindeganges erleichert wird und die volle Verbindungsfestigkeit erhalten bleibt

Die Aufgabe wird durch die Lehre des Hauptanspruchs gelöst Eine vorteilhafte Ausführung ergibt sich nach dem Unteranspruch.

Die Erfindung besteht grundsätzlich in der zweckmäßigen, die bisher üblichen Grundsätze (gleiche Gewindesteigung und gleicher Gewindekege!) für eine Abmessungsreihe überwindenden Kombination jeweils aller Merkmale des Patentanspruchs, wobei die Merkmale an sich bekannt sind.

Die bestimmten Größen sind der Rohraußendurchmesser von mehr als 400 mm bei einer passenden Wanddicke. Die Wanddicke soll relativ zum darunterliegenden Durchmesserbereich klein sein, so daß die Rohre mit Muffe oder Nippel verschraubt werden sollen. Damit wird das Anstauchen der Rohrenden oder das Vorsetzen von Verdickungen zum Verschrauben von Rohr an Rohr vermieden und es werden glattendige Rohre im vergüteten Zustand mit hohen Festigkeitswerten eingesetzt

Unter diesen Voraussetzungen gelingt es, in die einfache Wanddicke Gewindeabmessungen ohne Verschraubungsschutier einzupassen, die die Aufgabe in überraschend vorteilhafter Weise lösen. In Folge der großen Gewindesteigung 3,5- bis 2-Gang auf 1 " Gewindelänge sind Gewindetiefen möglich, durch die die mechanische Abstreiffestigkeit gegenüber feineren Gewinden verbessert ist und die gewindeganggerechte Verschraubung erleichtert wird. Die Vorteile ergeben sich bei den für Futterrohre üblichen Sägezahn- und Trapez-Gewinden in gleicher Weise.

Die weitere Maßnahme ist die Änderung der Verjüngung des Kegelmantels des Gewindes auf ein Verhältnis von 1:8 bis 1 :6,5. Hierdurch wird die gewindeganggerechte Verschraubung noch zusätzlich erleichtert. Nimmt dieser Vorteil in Richtung auf eine Verjüngung 1 :6,5 zu. so erfordert diese Wahl andererseits bei sonst unveränderten Verhältnissen eine zunehmend größere Wanddicke. Es wird deshalb für vorteilhaft augesehen, die Neigung in einem engen Bereich um 1 :73 zu wählen.

Die Erfindung wird anhand der schematisch dargestellten Verbindung mit Sägezahngewinde erläutert

F i g. 1 zeigt im Längsschnitt die Enden von zwei mit einer Muffe verschraubten Rohren.

Fig.2 zeigt eine vergrößerte Darstellung der Verzahnung.

Das erfindungsgemäße Futterrohr mit einem Außendurchmesser von 508 mm hat auf der ganzen Länge eine Wanddicke von 16,1 mm und an beiden Enden ein Außengewinde. Die F i g. 1 zeigt ein Ende des Futterrohres 1 mit dem Außengewinde 2. Das Gewinde 2 ist auf einem Kegelmantel mit der Verjüngung 1 :7,5 angeordnet. Das heißt, daß der Gewindeflankendurchmesser 3 in Fig.2 in Richtung der Längserstreckung des Rohres auf je 7,5 mm um 1 mm ab- oder zunimmt. Bei dem Ausführungsbeispiel mit einer Gewindelänge von etwa 120 mm nimmt die Rohrwanddicke zum Rohrende hin auf knapp die Hälfte des gewindefreien

Teiles ab. Die Gewindesteigung beträgt 3 Gang auf 1 ".

Von der Proportion und der Form des Sägezahngewindes vermittelt Fig.2 einen Eindruck. Die Figuren sind nicht zueinander gedreht. Aus dem Verhältnis Ganghöhe 8,467 mm zu Rohrdurchmesser 508 mm wird deutlich, daß eine nicht gewindegerechte stabile Lage eines etwa 18 m langen anzuschraubenden Stranges eine Auslenkung aus der Achse um mehr als etwa 300 mm voraussetzt Bei Gewinden nach den üblichen Standards beträgt die Auslenkung lediglich etwa ein »> Viertel dieses Wertes, was mit bloßem Auge nur schwer, wenn Oberhaupt, zu bemerken ist

In Fig. 1 ist auf das Rohr 1 eine Muffe 4 aufgeschraubt. Die feste Verschraubung mit einem vom Hersteller vorgegebenen Verschraubmoment erfolgt allein gegen den Widerstand des Kegelgewindes. Das Rohr 1 stoßt dabei weder gegen einen Bund in dei Muffe 4 noch gegen das von der anderen Seite in die Muffe 4 eingeschraubte Rohr 5. Mehrere derartige Rohre 1, 5 usw, jeweils mit Muffe 4 usw. verbunden, bilden einen Rohrstrang zur Auskleidung eines Bohrloches von der Erdoberfiäche aus bis zu einer Teufe von mehreren 100 Metern. In diesem Rohrstrang sind ein oder mehrere tiefer reichende Rohrstränge zum weiteren Ausbau der Bohrung oder zur Förderung durch die Bohrung angeordnet

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Futterrohr mit einem Rohraußendurchmesser von mehr als 400 mm und einer Windstärke bis ca. 32 mm für die Erdöl- und Erdgasgewinnung, von ---, dem mehrere durch Muffen oder Nippel zu einem Rohrstrang verbindbar sind und das beidendig mit einem ein- oder mehrgängigen konischen Sägezahnoder Trapezgewinde versehen ist, das eine bestimmte Gewindesteigung und eine bestimmte Verjüngung der konischen, mit dem Gewinde versehenen Rohrenden aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindesteigung 3,5 bis 2 Gänge pro Zoll beträgt und die konische Verjüngung des Gewindekegels zwischen 1 :8 und 1 :6,5 liegt

2. Futterrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verjüngung des Kegelmantels zwischen 1 :7,75 und 1 :7,25 liegt.