DE3241797A1 - FIBER REINFORCED PLASTIC DRILL RODS AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME - Google Patents
FIBER REINFORCED PLASTIC DRILL RODS AND METHOD FOR PRODUCING THE SAMEInfo
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Description
Faserverstärktes Kunststoff-Bohrgestänge und Verfahren zur Herstellung desselbenFiber reinforced plastic drill pipe and method of making the same
Die Erfindung bezieht sich auf ein faserverstärktes Kunststoff-Bohrgestänge und ein Verfahren zu seiner Herste!1ung gemäß den Oberbegriffen 1, 6 und 7. Die Erfindung wird darin gesehen, daß die Gewinde an jedem Ende des Bohrgestänges für eine erhöhte Beanspruchung ausgelegt sind und die Fasern durch den Scheitelteil der Gewinde fortlaufend angeordnet sind.The invention relates to a fiber-reinforced plastic drill pipe and a method for its manufacture according to preambles 1, 6 and 7. The invention is seen in that the threads at each end of the drill pipe are designed for increased stress and the fibers are arranged continuously through the apex of the thread are.
Faserverstärkte Bohrgestänge werden schon seit einiger Zeit hergestellt, sind aber wegen der Einschränkungen bei bestehenden Produkten nicht grundsätzlich in der Erdöl-Industrie eingesetzt worden. Versuche der Herstellung faserverstärkter Bohrgestänge mit integrierten Innen- und Außengewinden und gleicher Festigkeit wie der Gestänge-Körper sind nicht erfolgreich gewesen. Weiterhin ist es nicht zweckmäßig, in ein mit Glasfasern laminiertes Kunststoff-Bohrgestänge oder in andere Arten von faserverstärkten Bohrgestängen spanabhebend Gewinde zu schneiden, weil beim Fertigen die verstärkenden Stränge geschnitten werden und das Gefüge in einem solchen Ausmaß geschwächt wird, daß die Gewinde bei Benutzung brechen und somit als Kupplung wertlos sind.Fiber reinforced drill pipes have been in production for some time, but are because of the limitations with existing ones Products not generally used in the petroleum industry been used. Attempts to manufacture fiber-reinforced drill rods with integrated internal and external threads and equal strength as the linkage body have not been successful. Furthermore, it is not practical in a fiberglass-laminated plastic drill pipe or in other types of fiber-reinforced drill rods to cut threads because of the reinforcement during manufacture Strands are cut and the structure is weakened to such an extent that the threads break in use and are therefore worthless as a clutch.
Um dieses Problem zu überwinden, sind Kunststoffgestänge mit an jedem Ende fest angebrachten Metal 1kupplungen geschaffen worden. Diese Technik ist nicht allgemein erfolgreich gewesen. Das lag an der fehlenden Einheitlichkeit, der geringen Verläßlichkeit und den höheren Herstellkosten.To overcome this problem, plastic rods with metal couplings firmly attached at each end have been created been. This technique has not been universally successful. That was due to the lack of uniformity, the low level of reliability and the higher manufacturing costs.
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Auch können die Metallteile nur an den an der Oberfläche des Gestänges liegenden Fasern befestigt werden, welche außerhalb des den Hauptkraftfluß aufnehmenden Faserbündels im Gestänge liegen. Darüberhinaus wird bei einem faserverstärkten Kunststoff durch den hohen Anteil an Reibung das Problem des.Lösens einer metallischen Verbindung mit niedrigem Reibschluß während des Gebrauches vermieden. Die am Gestänge befestigten Metallverschraubungen verursachen auch ein höheres Gewicht des Gestänges und eine Anfälligkeit gegen Korrosion. Also, the metal parts can only be attached to the on the surface of the Linkage lying fibers are attached, which outside of the main force flow absorbing fiber bundle in the linkage lie. In addition, with a fiber-reinforced plastic, the high proportion of friction causes the problem of loosening a metallic connection with low frictional engagement avoided during use. The metal screw connections attached to the rod also cause the linkage to be heavier and more susceptible to corrosion.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es9 diese Schwierigkeiten zu überwinden und ein gleichmäßig glasfaserverstärktes Kunststoff-Bohrgestänge vorzusehen, das gleich stark in den Gewinden wie im Hauptkörper des Gestänges ausgelegt ist. Das erfindungsgemäße Bohrgestänge ist auch gekennzeichnet durch geringes Gewicht und Korrosionsbeständigkeit und einem Gefüge, das nicht anfällig gegen frühen Ausfall durch Aufritzen oder Aufrauhen der Oberfläche ist.Object of the present invention, it is 9 to overcome these difficulties and to provide a uniform glass fiber reinforced plastic drill string, which is equally configured in the threads as in the main body of the rod. The drill pipe according to the invention is also characterized by low weight and corrosion resistance and a structure that is not susceptible to early failure due to scratching or roughening of the surface.
Die Lösung dieser Aufgaben ist in den Ansprüchen 1-8 gekennzeichnet. Ein wesentliches Kennzeichen des Bohrgestänges in dieser Erfindung ist ein Verfahren zum Einformen und Gestalten eines mit Außengewinde und Innengewindeendteilen ausgestatteten Gestänges, in dem eine vorgewählte Menge von Fasern innerhalb des vollständigen Bohrgestänges in geeigneter Verteilung gehalten werden.The solution to these problems is characterized in claims 1-8. An essential feature of the drill string in this invention is a method of molding and shaping one equipped with external thread and internal thread end parts A string in which a preselected amount of fibers is appropriately distributed within the complete drill string will.
Weiterhin ist es ein Merkmal der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Einformen eines Bohrgestänges aus Kunststoff-Material vorzusehen, und zwar,, indem die Fasern in den Scheiteln der Gewindeenden tragend angeordnet sind.Furthermore, it is a feature of the present invention to provide a Method for forming a drill pipe from plastic material to be provided, namely, by placing the fibers in the vertices the threaded ends are arranged in a load-bearing manner.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes, faserverstärktes Kunststoff-Bohrgestänge vorzusehen, in dem die Gewindeendteile im wesentlichen gleiche Festigkeit wie der Gestängekörper aufweisen.Another object of the invention is to provide an improved, fiber-reinforced plastic drill pipe to be provided in which the threaded end parts have substantially the same strength as the linkage body.
Eine anderer Gesichtspunkt der Erfindung ist es, die hohen Transportkosten von Metal 1gestängen, die auf Spezialpaletten mit Abstandshaltern transportiert werden müssen, zu vermeiden. Das verbesserte faserverstärkte Gestänge gemä3 dieser Erfindung kann in einem umreiften Bündel zu normalen Transportkosten transportiert werden.Another aspect of the invention is the high Transport costs of metal rods on special pallets must be transported with spacers to avoid. The improved fiber reinforced linkage of this invention can be packaged in a strapped bundle at normal shipping costs be transported.
Die hauptsächlichen Ziele und Vorteile wie auch andere und spezifizierte Merkmale dieser Erfindung sollen mit Bezug auf die beigefügte Beschreibung und die beigefügten Ansprüche in Verbindung mit den Zeichnungen verstanden werden.The main goals and benefits as well as others and specified features of this invention are intended with reference to FIG the accompanying description and claims should be understood in conjunction with the drawings.
Die Erfindung ist anhand folgender Figuren dargestellt:The invention is illustrated using the following figures:
Figur 1 zeigt eine Vorderansicht des Kunststoff-Bohrgestänges in seiner äußeren Gestaltung und die Anordnung der verstärkenden Fasern mittels strichpunktierter Linien.Figure 1 shows a front view of the plastic drill string in its external design and the arrangement the reinforcing fibers by means of dash-dotted lines.
Figuren 2, 3 und 4 sind Querschnittsansichten gemäß den Schnittlinien 2-2; 3-3 und 4-4 der Figur 1, die die bevorzugte Lage der verstärkenden Fasern im fertigen Bohrgestänge darstellen.FIGS. 2, 3 and 4 are cross-sectional views according to FIGS Section lines 2-2; 3-3 and 4-4 of Figure 1 showing the preferred location of the reinforcing fibers in the represent finished drill rods.
Figur 5 ist eine schematische Ansicht, die eine Wanne und durch diese durchgezogene Faserstränge zeigt, als Maßnahme für das Umhüllen der Stränge mit flüssigem, härtbarem Kunststoff.Figure 5 is a schematic view showing a trough and strands of fiber drawn through it, as Measure for wrapping the strands with liquid, hardenable plastic.
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Figur 6 ist die Draufsicht auf den Unterteil einer geteilten Hohlform für die Ausgestaltung des Bohrgestänges, wobei die Form einen Hohlraum aufweist, der die äußere Gestalt des fertigen Bohrgestänges bestimmt und die weiterhin die Lage der umhüllten Faserstränge in dem Hohlraum des Formunterteils zeigt.Figure 6 is the top view of the lower part of a split hollow mold for the design of the drill string, the mold having a cavity which defines the external shape of the finished drill pipe and which also shows the position of the covered fiber strands in the cavity of the lower mold part.
Figur 7 ist eine vergrößerte Schnittansicht eines Endteils der geteilten Hohl form mit zusammengefügten Qber- und Unterteil halften und der Anordnung der Stränge innerhalb des zugehörigen Formteils, worin die Außengewinde ausgeformt werden sollen.Figure 7 is an enlarged cross-sectional view of an end portion of the split cavity mold with the upper parts joined together. and lower part and the arrangement of the strands within the associated molding, wherein the External threads are to be formed.
Figur 8 zeigt die Vorderansicht einer geteilten Hohlform mit den zusammengefügten Ober- und Unterteilen und dem Formhohlraum, dargestellt mit strichpunktierten Linien, und den Ausbauchwerkzeugen, die zur Einführung in die Formenden und zur Lagebestimmung der verstärkenden Fasern bis in die Scheitelbereiche der Außen- und Innengewinde vorgesehen sind.FIG. 8 shows the front view of a divided hollow mold with the joined upper and lower parts and the mold cavity, shown with dash-dotted lines Lines, and the bulging tools that are used to introduce the mold ends and determine the position of the reinforcing fibers are provided in the apex areas of the external and internal threads.
Figur 9 stellt die Außenansicht einer Form einschließlich der Durchströmung derselben mit einer erhitzten Flüssigkeit dar, um den wärnehärtbaren Kunststoff innerhalb der Form auszuhärten.Figure 9 depicts the exterior view of a mold inclusive the flowing through the same with a heated liquid to the thermosetting plastic cure within the mold.
Figur 10 zeigt den Formunterteil, wobei der Formobertei1 schon entfernt worden ist, und das fertige Bohrgestänge.FIG. 10 shows the lower part of the mold, with the upper part of the mold already has been removed, and the completed drill pipe.
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, und dabei in erster Linie auf die Figuren 1 - 4, ist das erfindungsgemäße, verbesserte Kunstharz-Bohrgestänge dargestellt. Das Bohrgestänge TO hatWith reference to the drawings, and doing so primarily to Figures 1-4, is the improved one according to the invention Resin drill pipe shown. The drill string TO has
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eine äußere Formgestaltung vergleichbar mit Bohrgestängen, die in der Vergangenheit für den Einsatz in der Erdöl-Industrie hergestellt wurden. Kennzeichnend für Bohrgestänge ist die Längenabmessung von 7,62 m (25 feet), mit einem maximalen Außendurchmesser in der Kupplungszone von 3,81 cm (1 1/2 inches) oder weniger. Die Bohrgestänge werden benutzt, um Pumpbewegungen von einer Pumpeneinheit auf der Erdoberfläche auf eine Pumpe am Bohrboden zu übertragen. Solchermaßen werden die Bohrgestänge in einem Rohr auf und ab bewegt. Um eine Flüssigkeitssä'ule vom Grund eines Bohrloches an die Erdoberfläche zu heben und um die Flüssigkeit an die Oberfläche zu pumpen, müssen Bohrgestänge erheblichen Zugbelastungen standhalten. Das heute in der Industrie am meisten ciebräuchliehe Bohrgestänge ist aus Stahl oder Stahl legierungen hergestellt. Diese sind jedoch der Korrosion ausgesetzt, und unter vielen Bohrlochbedingungen haben Bohrqestänge eine verhältnismäßig kurze Lebenszeit. Um dem entgegenzuwirken, haben die Hersteller metal 1-legierte Bohrgestänge, die wenig anfällig gegen Korrosion sind, auf den Harkt gebracht, aber legierte Bohrgestänge sind unerschwinglich im Preis.an external design comparable to drill rods that in the past for use in the petroleum industry were manufactured. A characteristic of drill rods is the length dimension of 7.62 m (25 feet), with a maximum Outside diameter in the coupling zone of 3.81 cm (1 1/2 inches) Or less. The drill pipes are used to pump movements from a pumping unit on the surface of the earth to a Transfer pump to the drilling floor. In this way, the drill rods are moved up and down a pipe. Around a column of liquid to lift from the bottom of a borehole to the surface of the earth and to pump the liquid to the surface, drill rods have to withstand considerable tensile loads. The most common drill pipe in industry today is made of steel or steel alloys. However, these are subject to corrosion, and among many Borehole conditions have a relative proportion of the drill string short lifetime. To counteract this, manufacturers have made metal 1-alloyed drill rods, which are less susceptible against corrosion are brought on the market, but alloy drill pipes are prohibitively expensive.
Die vorliegende Erfindung sieht ein Bohrgestänge vor, das im wesentlichen unanfällig gegen Korrosion ist und das andere Vorteile gegenüber stahl- oder anderen metal 1-legierten Bohrgestängen hat.The present invention provides a drill string which is substantially impervious to corrosion and the other Advantages over steel or other metal 1-alloyed drill rods Has.
Das Gestänge 10 enthält einen langen, zylindrischen gestreckten Grundteil 12. An einem Ende befindet sich ein Zapfen oder männliches Ende 14 und anderenends ist ein Aufnahme- oder weibliches Ende 16 angebracht. Auf diese Konstruktionsweise (die typisch für die Konstruktion einiger Typen von Bohrgestängen aus Stahl ist) können die Gestänge unter Ausschluß vonThe linkage 10 includes a long, cylindrical stretched one Base part 12. At one end there is a pin or male end 14 and at the other end is a receiving or 16 female end attached. In this manner of construction (which is typical of the construction of some types of drill pipe is made of steel) the linkage to the exclusion of
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separaten Kupplungen zusammengeschraubt werden. In der Vergangenheit sind Bohrgestänge aus Stahl in dieser Weise hergestellt worden; jedoch haben in jüngster Zeit die bekannten Stahl-Bohrgestänge ein männliches Gewinde an jedem Ende mit einer separaten weiblichen Kupplunn, um die Gestänge miteinander zu verbinden. Diese Vorteile des Gestänges der in Figur 1 dargestellten Art liegen darina daß keine separaten Kupplungsvorrichtungen erforderlich sind.separate couplings are screwed together. In the past, steel drill pipes have been made in this manner; however, recently the known steel drill pipes have male threads at each end with a separate female coupling for connecting the pipes together. These advantages of the linkage of the type shown in Figure 1 are a that no separate coupling devices are required.
Das männliche Ende H umfasst im allgemeinen einen vergrößerten Kopfteil 18 mit einer planebenen., ringförmigen Oberfläche 18A9 die senkrecht zu der Längsachse des Gestänges steht. Das Kopfteil 18 weist Schlüsselflachen 20 auf, wie in Figur 3 dargestellt. Diese ermöglichen das Ansetzen von Werkzeugen» um das Ende des Gestänges zu verbinden, so daß es an ein anschließendes Gestänge befestigt werden kann.The male end H generally includes an enlarged head portion 18 with a planar, annular surface 18A 9 that is perpendicular to the longitudinal axis of the linkage. The head part 18 has key areas 20, as shown in FIG. These allow tools to be attached »to connect the end of the rod so that it can be attached to an adjoining rod.
An den Kopfteil 18 schließt sich ein männlicher Teil 22 mit Gewinde auf seiner äußeren Oberfläche an. Das weibliche Ende 16 weist einen vergrößerten äußeren Durchmesserbereich 24 auf. Es weist weiterhin eine Einrichtung von entgegengesetzt angeordneten SchVüsselflachen 28 auf den gegenüberliegenden Seiten des vergrößerten zylindrischen Teils 24 auf. Im Inneren des zylindrischen Teils 24 ist ein Innengewinde 3O5, das dazu angeordnet ist, um das Außengewinde einer sich danach anschließenden Längeneinheit eines Bohrgestänges aufzunehmen. Die Endoberfläche 24A ist ringförmig und in einer Ebene senkrecht zu der Längsachse des Bohrgestänges. Wenn ein männliches AuSengewindeende des sich nächst anschließenden Bohrgestänges in das Aufnahmeende 16 eingeschraubt wird, stößt die männliche., ringförmige Oberfläche 18A fest mit der weiblichen, ringförmigen Oberfläche 24A zusammen, so daß gewährleistet ist, daß keinThe head part 18 is adjoined by a male part 22 with a thread on its outer surface. The female end 16 has an enlarged outer diameter area 24. It also includes a set of oppositely disposed bowl surfaces 28 on opposite sides of the enlarged cylindrical portion 24. In the interior of the cylindrical part 24 there is an internal thread 30 5 , which is arranged to receive the external thread of a subsequent length unit of a drill rod. The end surface 24A is annular and in a plane perpendicular to the longitudinal axis of the drill pipe. When a male, externally threaded end of the next adjoining drill pipe is screwed into the receiving end 16, the male., Annular surface 18A abuts firmly with the female, annular surface 24A, so that it is ensured that none
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"Spiel" in der Schraubverbindung, die ein Gestänge mit dem anderen verbindet, besteht.There is "play" in the screw connection that connects one linkage to the other.
Das Bohrgestänge, wie bisher beschrieben, ist nicht unähnlich den vorbekannten Bohrgestängen aus Metall. Ein wichtiges und bezeichnendes Merkmal des Bohrgestänges in dieser Erfindung ist jedoch, daß es aus nichtmetallischem Material, d.h., Kunststoff-Material ausgebildet ist und besonders wichtig, daß es mit vergrößerter Festigkeit durch die Ausrüstung mit in der Länge angeordneten, flexiblen und verstärkenden Fasersträngen 32, wie in den strichpunktierten Linien der Figuren 1 - 4 angezeigt, ausgestattet ist. Die Faserstränge 32 sind vorzugsweise in der vollen Länge des Bohrgestänges angeordnet und von größter Bedeutung für die Erfindung ist die Anordnung der Faserstränge 32, derart sie sich über die anschließende periphere Oberfläche des Außengewindes 22 und des Innengewindes 30 weiter erstrecken. Insbesondere erstrecken sich die Faserstränge 32 bis in die Scheitel der Gewinde, die den Außengewindeteil 22 und den Innengewindeteil 30 bilden. In dieser Art und Heise sind die fasern in einer aufeinanderfolgenden Anordnung der Gewinde? so zusammengeschlossen, daß sie gleiche Festigkeiten in bezug auf den Gestängekörper aufweisen. In der Vergangenheit sind, wie vorgehend aufgezeigt, Versuche Kunststoff-Bohrgestänge herzustellen, nicht sonderlich erfolgreich gewesen, da die meist angewandte Technik darin besteht, mit Gewinde versehene Metallenden an ein zugtrudiertes, glasfaserverstärktes Bohrgestänge zu befestigen. Selbst wenn eine große Menge von faserverstärkenden Strängen im Verband im Bohrgestänge verwendet wurden, ist das Problem der vollen Zugkraftübertragung bis heute ungelöst geblieben.The drill pipe, as described so far, is not unlike the previously known drill pipe made of metal. An important and The distinguishing feature of the drill string in this invention, however, is that it is formed of non-metallic material, i.e. plastic material, and most importantly that it is with increased strength due to the equipment with lengthways arranged, flexible and reinforcing fiber strands 32, as indicated in the dash-dotted lines in FIGS. 1-4. The fiber strands 32 are preferred arranged in the full length of the drill string and of the utmost importance to the invention is the arrangement of the Fiber strands 32, in such a way that they extend over the subsequent peripheral surface of the external thread 22 and the internal thread 30 extend further. In particular, the fiber strands 32 extend into the apex of the thread that the External thread part 22 and the internal thread part 30 form. In Are the fibers in a sequential arrangement of threads of this kind? so united that they have the same strengths with respect to the linkage body. In the past, as shown above, Try to make plastic drill pipes, not particularly has been successful, as the most common technique is to attach threaded metal ends to a tensile, extruded, to attach fiberglass-reinforced drill rods. Even if a large amount of fiber-reinforcing strands are in the bandage were used in the drill pipe, the problem of full traction transmission has remained unsolved to this day.
Wie in den Figuren 2-4 gezeigt, sind die faserverstärkenden Stränge 32 in den Scheite!tei1 en 22A des Außengewindes undAs shown in Figures 2-4, the fiber reinforcement Strands 32 in the logs! Part 22A of the external thread and
in den Scheitelteilen 3OA des Innengewindes angeordnet. Die Faserstränge sind solchermaßen auf den Anschluß in der peripheren Oberfläche des Bohrgestänges konzentriert, zumindesten in den Teilen, die das männliche Ende 14- und das weibliche Ende 16 bilden. Es kann, wenn erforderlich,, vorgesehen werden, zusätzliche Faserstränge in den inneren Teilen des Bohrgestänges anzuordnen9 auch wenn solche in den Zeichnungen nicht gezeigt sind. arranged in the apex parts 30A of the internal thread. The fiber strands are thus concentrated on the connection in the peripheral surface of the drill pipe, at least in the parts which form the male end 14 and the female end 16. If necessary, provision can be made for additional fiber strands to be arranged in the inner parts of the drill string 9, even if such are not shown in the drawings.
Das Wesentliche dieser Erfindung jedoch ist nicht einfach der Gedanke des Einschließens von verstärkenden Strängen in die Kunststoff-Bohrgestänge, vielmehr ist es der Einschluß derselben in einer Weise, die die Zugfestigkeit des Bohrgestänges durch die Anordnunp der Stränge durchgehend in den Außen- und Innengewindeteilen des Bohrgestänges wesentlich vergrößert.The gist of this invention, however, is not simply that Thought of including reinforcing strands in the Plastic drill pipe, rather, it is the inclusion of the same in a manner that increases the tensile strength of the drill pipe due to the arrangement of the strings continuously in the male and female thread parts of the drill rod significantly enlarged.
Nun auf die Figuren 5-10 eingehend, wird ein Verfahren zur Herstellung von verbesserten Bohrgestängen nach dieser Erfindung beschrieben. Der erste Arbeitsgang ist das Umhüllen eines Bündels von Fasersträngen mit wärmehärtbarem Kunststoffs wie es in der Figur 5 dargestellt ist. Eine Wanne 34 enthält eine Menge von katalysiertem, flüssigem, wärmehärtbarem Kunststoff 36. Durch die Anwendung von Walzen 38 kann ein Bündel von verstärkenden, flexibllen Fasersträngen 32 durch die Flüssigkeit 38 gezogen werden, so daß die Stränge vollkommen mit wärmehärtbarem Kunststoff durchsetzt werden.Referring now to Figures 5-10, there is shown a method of making improved drill pipes in accordance with this invention described. The first step is to wrap a bundle of fiber strands with thermosetting plastic as shown in FIG. A pan 34 contains a quantity of catalyzed, liquid, thermosetting plastic 36. The use of rollers 38 allows a bundle of reinforcing, flexible fiber strands 32 to pass through the liquid 38 are drawn so that the strands are completely interspersed with thermosetting plastic.
Figur 6 zeigt das Unterteil einer geteilten Hohlform zum Zwecke der Ausformung eines Bohrgestänges nach der Erfindung. Das Oberteil weist im wesentlichen das gleiche Aussehen aufs und wenn die Teile der Form zusammengesetzt werden, ergibt sichFIG. 6 shows the lower part of a split hollow mold for the purpose of shaping a drill rod according to the invention. The upper part has essentially the same appearance on s and if the parts of the mold are assembled, is obtained
LAD ORSGiMALLAD ORSGiMAL
eine Hohlform, die die äußere Oberfläche eines vollständigen Bohrgestänges ergibt. Das Forniuntertei 1 42 ist offen und ein Strangbündel 32 ist in ihm eingelegt. Das Formobertei1 44 wird dann auf das Formunterteil gesetzt, wie es Figur 8 zeigt, wobei die Stränge 32 unter leichtem Zug gehalten sind. Die Glasfasern werden, wie in Figur 7 gezeigt, glockenförmig überhängend angeordnet. Danach wird ein männliches Ausbauchwerkzeug 46 in die Formenden, die durch die Teile 42 und 44 ausgebildet sind, eingeführt. Die Gestaltung des männlichen Ausbauchwerkzeuges ist solcher Art, daß es sich dem Teil der Hohlform anpasst, der das Außengewinde an dem vollständigen Bohrgestänge bildet.a hollow shape that gives the outer surface of a complete drill pipe. The Forniuntertei 1 42 is open and a Strand bundle 32 is inserted into it. The mold part 44 is then placed on the lower part of the mold, as shown in Figure 8, the strands 32 being held under slight tension. As shown in FIG. 7, the glass fibers become overhanging in the shape of a bell arranged. Thereafter, a male bulging tool 46 is formed into the mold ends defined by parts 42 and 44 are introduced. The design of the male bulging tool is such that it adapts to the part of the hollow form that has the external thread on the complete Forms drill pipe.
Das Ausbauchwerkzeug 46 dient dazu, die Fasern so aufzuspreizen, daß sie an der Oberfläche der Hohlform angrenzend angeordnet sind. Die mit flüssigem, wärmehärtbarem Kunststoff gesättigten Fasern behalten ihre Lage, angrenzend an die periphere Oberfläche der Hohlform bei und das Ausbauchwerkzeug 46 wird in dieser Lage so lange in der Form gehalten, bis der wärmehärtbare Kunststoff vernetzt und in eine stabile Form ausgehärtet ist. Nach der Aushärtung wird das männliche Ausbauchwerkzeug zurückbewegt, und der Hohlraum, der durch das Werkzeug entstanden ist, wird entweder verstopft oder es wird gießbares Kunstharz benutzt, um den Hohlraum auszufüllen. The bulging tool 46 is used to spread the fibers so that they are adjacent to the surface of the cavity are arranged. The fibers, saturated with liquid, thermosetting plastic, keep their position, adjacent to them the peripheral surface of the hollow mold at and the bulging tool 46 is held in this position for so long until the thermosetting plastic is crosslinked and cured into a stable shape. After curing, the male becomes Bulging tool moved back, and the cavity created by the Mold is either clogged or castable resin is used to fill the cavity.
In der gleichen Art und Weise wird ein weibliches Ausbauchwerkzeug 4fl in das offene Endstück der Form eingeführt, um sie dicht dem Innenteil der Innengewindegestaltung am Aufnahmeende des Bohrgestänges anzupassen. Das weibliche Ausbauchwerkzeug 48 erfüllt ebenso den Zweck des Aufspreizens der Faserstränge, so daß die Stränge sich innerhalb der Bereiche ausbreiten, die die Scheitel des Innengewindes bilden. ZusätzlicherIn the same way, a female bulging tool is made 4fl inserted into the open end of the mold to seal it against the inner part of the internally threaded configuration at the receiving end of the drill string to adapt. The female bulging tool 48 also serves the purpose of spreading the fiber strands, so that the strands spread out within the areas which form the apex of the internal thread. Additional
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Kunststoff wird der Form beigegeben, Druck wird angewandt und es wird durch das Rohr 40 erhitzte Flüssigkeit eingeströmt» wie in Figur 4 dargestellt.Plastic is added to the mold, pressure is applied and heated liquid is flowed in through the tube 40, as shown in FIG.
Nachdem der Kunststoff in der Form ausgehärtet ist-, werden die Formteile getrennt, und das fertige Bohrgestänge wird herausgenommen. Der Einsatz, der das Innengewinde 30 ausbildet» wird ebenfalls entfernt. Solcherart wird das Bohrgestänge mit seinem Außen- und Innengewinde gegossen, ohne daß ein mechanischer Vorgang zur Herstellung erforderlich ist. Auf diese Art und Weise bleiben die verstärkenden Fasern unbeschädigt, so daß sie die volle Zugkraft über die ganze Länge des Gestänges Übertragen, eingeschlossen der kritischen Gewindebereiche. Um das Gehäuse oder das weibliche Ende zusätzlich zu verstärken^ kann der zylindrische Teil 24 zur Aufnahme radialer Beanspruchung umhüllt werden.After the plastic has hardened in the mold, the mold parts are separated and the finished drill pipe is made taken out. The insert that forms the internal thread 30 is also removed. Such is the drill pipe Cast with its external and internal thread, without a mechanical process is required for production. In this way the reinforcing fibers remain undamaged, so that they have the full tensile force over the entire length of the linkage, including the critical thread areas. In order to additionally strengthen the housing or the female end ^ the cylindrical part 24 can be used for receiving radial stress are enveloped.
Die verstärkenden Fasern können aus Glasfasern, Metal 1aramit, Kohlenstoff-Fasern, Graphit-Fasern, Karbid-Fasern, Borfasern oder Mischungen dieser Fasern bestehen. Der thermoplastische Kunststoff, aus dem die Bohrgestän rje gebildet werden und der Kunststoff, in dem die Fasern als Verfahrensschritt bei der Herstellung des Gestänges gesättigt werden, kann Epoxyd-Polyester-, Vinylesterharz oder ähnliches sein. Die Temperatur und der Druck, denen die Kunstharzanordnungen während der Aushärtung ausgesetzt sind, hängen von der Art des Kunststoffes ab, die solcherart aus Erfahrung bei der Herstellung von thermoplastischen Kunststoffen bekannt sind.The reinforcing fibers can be made of glass fiber, metal 1aramit, Carbon fibers, graphite fibers, carbide fibers, boron fibers or mixtures of these fibers. The thermoplastic Plastic from which the drill rods are formed and the Plastic in which the fibers are used as a process step in the Manufacture of the linkage can be saturated, epoxy-polyester, Vinyl ester resin or the like. The temperature and pressure that the resin assemblies experience during curing are exposed to depend on the type of plastic, which is based on experience in the manufacture of such thermoplastics are known.
Das fertige Bohrgestänge weist wesentliche Vorteile gegenüber dem bekannten Stand der Technik in der Herstellung von Bohrgestängen auf und hat insbesondere eine erheblich verbesserte Kraftübertragung in den Außen- und InnengewindeteilenThe finished drill pipe has significant advantages over this the known state of the art in the production of drill rods and in particular has a considerably improved Power transmission in the male and female thread parts
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und vollständigen Korrosionsschutz gegen alle Flüssigkeiten» die im öl-Bohr!och-Produktionsbereich vorgefunden werden. Ebenso scheidet das Problem der Elektrolyse aus.and complete corrosion protection against all liquids » which are found in the oil drilling production area. The problem of electrolysis is also ruled out.
Die Erfindung offenbart also ein verbessertes Bohrgestänge, das aus Kunststoff-Material ausgeformt ist und das im Kunststoff verstärkende Faserstränge aufweist, wobei das Bohrgestänge an einem Ende einen Außengewindezapfen-Endteil und am anderen Ende einen Innengewinde-Gehäuseendteil hat, und die Fasern angrenzend zu den äußeren Oberflächen der Zapfen- und Gehäuseendteile gehalten sind, die Fasern im Zapfenende sich innerhalb des vergrößerten Außendurchmesser-Scheite!teiles des Außengewindes und die Fasern im Gehäuseendteil sich innerhalb des verkleinerten Innendurchmessergewindes erstrecken. Die Erfindung offenbart auch ein Verfahren zur Herstellung eines faserverstärkten Kunststoff-Bohrgestänges unter Benutzung einer geteilten Hohlform unter Einbezug der Arbeitsgänge der Anordnung von mehreren flexiblen, verstärkenden Fasern in die Form, wobei die Form einen Hohlraum, der die äußeren Abmessungen des fertiggestellten Bohrgestänges bestimmt, aufweist und die Stränge in naher Entfernung zur Formwand gehalten werden. Es wird ein zusätzliches Kunststoffgemisch in die Form gegeben, wobei dieses in der Form aushärtet; die Form wird zum Entschalen des ausgeformten Bohrgestänges geteilt.The invention thus discloses an improved drill pipe that is formed from plastic material and that in plastic having reinforcing fiber strands, the drill string having an externally threaded pin end portion at one end and at the the other end has an internally threaded housing end part, and the Fibers are held adjacent the outer surfaces of the pin and housing end portions, the fibers in the pin end themselves within the enlarged outside diameter billet part of the external thread and the fibers in the housing end part are inside of the reduced inner diameter thread. The invention also discloses a method of making a fiber reinforced plastic drill pipe using use a split hollow mold taking into account the operations of the Arrangement of several flexible, reinforcing fibers in the mold, the mold having a cavity that has the external dimensions of the completed drill pipe determined, having and the Strands are held in close proximity to the mold wall. An additional plastic mixture is added to the mold, this hardening in the mold; the mold is divided to demould the formed drill pipe.
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