DE3805512A1

DE3805512A1 - Gewindeverbindung fuer oelbohrrohr

Info

Publication number: DE3805512A1
Application number: DE3805512A
Authority: DE
Inventors: Eiji Tsuru; Shunji Nishi; Masao Ogasawara
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1987-02-23
Filing date: 1988-02-22
Publication date: 1988-09-08
Also published as: JPS63210487A; US4830411A; JPH0631661B2; DE3805512C2

Description

Die Erfindung betrifft eine Gewindeverbindung für ein Öl bohrrohr, insbesondere von der Art, bei der Fett gemäß API-Standard Anwendung findet, welche eine sichere Ab dichtung unter geringen Beanspruchungen unabhängig von der Menge des Fettes und der Aufbringungsmethode dessel ben gewährleistet.

Im allgemeinen wird die Gewindefettmasse gemäß API-Standard auf die Gewindegänge der ineinandergreifenden Teile zum Zwecke der Schmierung und der Sicherstellung der gewünsch ten Flüssigkeitsdichtigkeit aufgebracht. Diese Praxis ist nicht auf Gewindeverbindungen für ein Ölbohrrohr nach API- Standard beschränkt, sondern sie wird auch bei anderen Spe zialverbindungen in weitem Maße angewandt, die Metall-Me tall-Kontaktdichtungen haben.

Ein Beispiel einer Gewindeverbindung, die in Fig. 1 ge zeigt ist, umfaßt eine gehäuseartige Buchse 1 und einen Bolzen 3 und sie hat eine Metall-Metall-Kontaktdichtung 5. Da die Metall-Metall-Kontaktdichtung 5 die gewünschte Ab dichtung liefert, sind mit Gewinde versehene Abschnitte 7 nicht zur Erfüllung einer Dichtfunktion erforderlich. Bei der Anwendung derartiger Gewindeverbindungen in einer sul fidbeladenen korrosiven Umgebung können die Gewindeverbin dungen einer Korrosionsrißbildung unter dem Einfluß von Umfangsspannungen ausgesetzt sein. Um eine solche Rißbil dung zu vermeiden, ist es erwünscht, die Beanspruchungs stärke zu reduzieren, der die gehäuseartige Buchse 1 ausge setzt ist. Bei üblichen Verbindungen für Ölbohrrohre jedoch, die die Metall-Metall-Kontaktdichtung 5 haben, füllt das Gewindeverbindungsfett, das zur Verhinderung des Fressens der Verbindung dient, die Hohlräume in den mit Gewinde ver sehenen Abschnitt 7 aus, wenn die gehäuseartige Buchse und der Bolzen ineinandergreifen. Experimentell hat sich gezeigt, daß das Fett einen Druck in der Höhe von 500 kg/cm² aufbaut, der im wesentlichen über die Zeit hinweg unverändert bleibt. Fig. 2 zeigt graphisch eine Änderung des Fettdruckes, wenn die gehäuseartige Buchse und der Bolzen einer üblichen Ge windeverbindung (mit einem Rohr mit einem Außendurchmesser von 178 mm und einem Hohlraum zwischen den Gewindegängen mit einer Querschnittsfläche von 0,10 mm²) in Eingriff miteinan der gebracht werden (bei a) und eine Änderung des Fettdruckes, nachdem diese Teile ineinandergreifen (bei b). Das Diagramm zeigt, daß sich der Fettdruck wie unmittelbar zuvor beschrie ben ändert. In dem Diagramm zeigen die durchgezogenen Linien die Fettdruckwerte an einer Stelle, die näher an der Metall- Metall-Kontaktdichtung liegt und die gebrochenen Linien zei gen jene Fettdruckwerte an einer Stelle, die von der Metall- Metall-Kontaktdichtung entferntliegt. Bei Ölbohrungen werden in Wirklichkeit die Rohre und Verbindungen in den Erdboden abgesenkt, wobei der hohe Fettdruck ungeschwächt bleibt. Der hohe Fettdruck führt zu einer Umfangsspannung von 40 kg/mm² oder größer bei der im Eingriff befindlichen gehäuseartigen Buchse. Die Umfangsbelastung steigt an, wenn der Innendruck der durch die Rohre gehenden Flüssigkeit einwirkt. Folglich kann die gehäuseartige Buchse, wenn sie aus schwachen Ma terialien besteht, in einer solchen sulfidbeladenen Umgebung brechen. Zusätzlich expandiert die gehäuseartige Buchse 1, während der Bolzen 3 sich zusammenzieht, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist. Dann versagt die Metall-Metall-Kontaktdichtung 5 und kann keinen ausreichend hohen Dichtdruck mehr gewähr leisten, was häufig zum Leckwerden an der Verbindung führt. Bei üblichen Verbindungen wird die Verbindungsbelastung manch mal dadurch herabgesetzt, daß man eine geeignete Fettmenge und eine geeignete Methode zum Aufbringen desselben wählt. Eine derartige Regulierung jedoch ist zu kompliziert und unzuverlässig, um am Einsatzort angewandt zu werden.

Die vorstehend genannte Problematik hat einen wesentlichen Einfluß auf das Rohrmaterial (60,32 mm bis 177,8 mm im Durch messer (2,3/8 inch bis 7 inch im Durchmesser)) und die ge häuseartige Buchse (139,7 mm bis 279,4 mm (5,1/2 inch bis 11 inch) im Durchmesser) bei einer Bauform, die für eine hohe Säure-Korrosionsbeständigkeit und Dichtungszuverlässig keit bestimmt ist.

Die Erfindung zielt darauf ab, eine Gewindeverbindung für ein Ölbohrrohr bereitzustellen, die ermöglicht, daß die in der gehäuseartigen Buchse aufgebaute Belastung und der Fett druck abgesenkt werden, der auf die Grenzfläche der ineinan dergreifenden Gewindegänge einwirkt, um eine gute Dichtungs wirkung zu erhalten.

Ferner bezweckt die Erfindung, eine Gewindeverbindung für ein Ölbohrrohr bereitzustellen, die die Entfernung des auf gebrachten Fettes unabhängig von der Menge und der Aufbrin gungsweise desselben erleichtert, um hierdurch die Umfangs zugbelastung in der gehäuseartigen Buchse der Verbindung herabzusetzen und die Dichtungswirkung zu stabilisieren, die durch die Metall-Metall-Kontaktdichtung derselben erzeugt wird.

Nach der Erfindung ist eine Gewindeverbindung für ein Öl bohrrohr, die aus einer gehäuseartigen Buchse mit einem Innengewinde, einem Bolzen mit einem Außengewinde und einer Metall-Metall-Kontaktdichtung, die nur zwischen den nicht mit Gewinde versehenen Spitzen derselben vorgesehen ist, und welche einen Fettfilm hat, der auf die Oberfläche der Gewindegänge aufgebracht ist, derart ausgelegt, daß die Quer schnittsfläche eines zwischen den ineinandergreifenden Ge winden verbleibender Hohlraum, der die Gewindeachse enthält, wenigstens 0,6 mm² pro Gewindegang beträgt.

Die Gewindeverbindung nach der Erfindung, die die Metall- Metall-Kontaktdichtung nur zwischen den nicht mit Gewinde versehenen Spitzen der gehäuseartigen Buchse und des Bolzens aufweist, gewährleistet eine geringe Belastung und eine sta bile Dichtungswirkung unabhängig von der Richtung und der An zahl der Hohlräume dadurch, daß die Querschnittsfläche eines Hohlraums zwischen den ineinandergreifenden Gewindegängen nicht kleiner als 0,6 mm² pro Gewindegang beträgt. übermäßige Druckbelastungen können dadurch abgefangen werden, daß die Querschnittsfläche eines Hohlraums zwischen den Gewindegän gen vergrößert wird, indem der Zwischenraum zwischen den Eintragsflankenflächen der Innen- und Außengewinde verringert wird.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung er geben sich aus der nachstehenden Beschreibung von bevorzug ten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung. Darin zeigt:

Fig. 1 eine Querschnittsansicht einer üblichen Gewinde verbindung, die eine Metall-Metall-Kontaktdichtung hat, wobei die durch den Fettdruck bewirkte Defor mation in übertriebener Form dargestellt ist,

Fig. 2 ein Schaubild zur Verdeutlichtung der Änderungen des Fettdruckes bei einer üblichen Gewindeverbin dung während und nach dem Ineinandergreifen, wobei die Kurven jeweils mit (a) und (b) bezeichnet sind,

Fig. 3 eine Teilschnittansicht einer Gewindeverbindung nach der Erfindung,

Fig. 4 eine vergrößerte Querschnittsansicht der Gewinde gänge der Gewindeverbindung nach Fig. 3,

Fig. 5 eine Teilschnittansicht einer weiteren Gewinde verbindung nach der Erfindung,

Fig. 6 eine vergrößerte Querschnittsansicht der Gewinde gänge der Gewindeverbindung nach Fig. 5,

Fig. 7 eine graphische Darstellung zur Verdeutlichung der Änderungen des Fettdruckes bei einer Gewinde verbindung nach der Erfindung während und nach dem Ineinandergreifen, wobei die Kurven jeweils mit (a) und (b) bezeichnet sind,

Fig. 8 und 9 den Zusammenhang zwischen dem Fettdruck und der Querschnittsfläche des Hohlraums zwischen den Innen- und Außengewinden,

Fig. 10 eine Schnittansicht von unterschiedlich ausgelegten Hohlräumen zwischen den Innen- und Außengewinden der Gewindeverbindungen bei (a), (b) und (c),

Fig. 11 eine graphische Darstellung zur Verdeutlichung des Zusammenhangs zwischen dem Fettdruck und der Umfangsbelastung, die sich in der gehäuseartigen Buchse ergibt,

Fig. 12 eine graphische Darstellung zur Verdeutlichung des Zusammenhangs zwischen dem Fettdruck und dem an der Metall-Metall-Kontaktdichtung aufgebauten Druck,

Fig. 13 eine graphische Darstellung zur Verdeutlichung des Zusammenhangs zwischen der Druckbelastung und der an der Metall-Metall-Kontaktdichtung aufgebauten Belastung, wenn der Zwischenraum zwischen den Ein tragsflankenflächen als ein Parameter verwendet wird,

Fig. 14 eine graphische Darstellung zur Verdeutlichung des Zusammenhangs zwischen dem Zwischenraum zwischen dem Kopfteil und dem Kernteil der Gewinde und dem Zwischenraum zwischen den Eintragsflankenflächen der Gewinde, und

Fig. 15 eine graphische Darstellung des Zusammenhangs zwi schen dem Fettdruck und der nach dem Ineinander greifen der Gewinde verstrichenen Zeit unter Ver wendung der Viskosität des Fettes als ein Parameter.

Nachstehend werden bevorzugte Ausbildungsformen der Erfindung näher erläutert.

Fig. 3 zeigt eine Gewindeverbindung nach der Erfindung, die eine gehäuseartige Buchse 11 und einen Bolzen 21 aufweist.

Die gehäuseartige Buchse 11 hat ein Innengewinde 12, an das sich eine konisch verlaufende und nicht mit Innengewinde ver sehene innere Dichtfläche 17 anschließt.

Der Bolzen 21 hat ein Außengewinde 22, das derart beschaffen ist, daß es in Kämmeingriff mit dem Innengewinde 12 kommt, wobei sich an das Außengewinde 22 eine konisch verlaufende, nicht mit Gewinde versehene äußere Dichtfläche 27 anschließt.

Die gehäuseartige Buchse und der Bolzen 21 werden mit Hilfe der Innen- und Außengewinde in Eingriff miteinander gebracht, und die inneren und äußeren Dichtflächen 17 und 27 bilden da zwischen eine Metall-Metall-Kontaktdichtung 31. Fett füllt einen Hohlraum V zwischen den Innen- und Außengewindegängen aus. Die Dichtung wird praktisch durch die Metall-Metall-Kon taktdichtung 31 erzielt. Entsprechendes ist an dem anderen Ende der Gewindeteile nicht vorgesehen. Im Eingriffszustand berührt die Stirnfläche 19 einer Schulter 18 der gehäusear tigen Buchse 11 die Stirnfläche 29 des Bolzens 21. Dieser Kontakt verhindert ein Überdrehen während der Herstellung der Gewindeverbindung und gestattet die Einstellung der geeigneten Eingriffsgröße an dem Metall-Metall-Dichtungskon takt 31 und zwischen der gehäuseartigen Buchse 11, die das Innengewinde 12 enthält, und dem Bolzen 21, der das Außenge winde 22 besitzt. Wenn eine zu große Druckbelastung auf die Verbindung einwirkt, können leicht zu hohe Belastungen an dem Metall-Metall-Dichtungskontakt 31 auftreten, da beide Stirnflächen 19 und 29 in Kontakt sind, wodurch der Metall- Metall-Dichtungskontakt 31 beschädigt werden könnte. In Wirklichkeit jedoch nehmen eine Eintragsflankenfläche 15 des Innengewindes, das in die gehäuseartige Buchse 11 einge schnitten ist, und eine Eintragsflankenfläche 25 des Außen gewindes, das in den Bolzen 21 eingeschnitten ist, in Kombi nation die einwirkende Druckbelastung auf, um zu verhindern, daß zu große Belastungen an der Metall-Metall-Kontaktdichtung 31 auftreten.

Fig. 4 ist eine vergrößerte Ansicht der Gewinde 12 und 22. Die Innen- und Außengewinde 12 und 22 sind Sägezahngewinde, wobei die Kopfteile 13 und 23 und die Kernteile 14 und 24 beider Gewinde nach vorne geneigt bezüglich der Rohrachse ver laufen. Der Kopfteil 13 des Innengewindes an der gehäusearti gen Buchse 11 ist in Kontakt mit dem Kern 24 des Außengewin des auf dem Bolzen 21. Die Auslegung kann auch geändert wer den, so daß der Kern 14 des Innengewindes an der gehäusear tigen Buchse 11 in Kontakt mit dem Kopfteil 23 des Außenge windes auf dem Bolzen 21 ist. Die Querschnittsfläche eines Hohlraums V zwischen den Gewindegängen, die die Gewindeachse enthält, beträgt 0,6 mm² pro Gewindegang.

Wenn eine axiale Zugbelastung auf die Verbindung einwirkt, nehmen eine Lastflankenfläche (Rückfläche) 16 des Innengewin des an der gehäuseartigen Buchse und eine Lastflankenfläche (Rückfläche) 26 des Außengewindes auf dem Bolzen 21 in Kom bination die einwirkende Zugbelastung auf. Wenn eine axiale Druckbelastung auf die Verbindung einwirkt, nehmen die Ein tragsflankenfläche (Vorderfläche) 15 des Innengewindes und der gehäuseartigen Buchse 11 und eine Eintragsflankenfläche (Vorderfläche) 25 des Außengewindes auf den Bolzen 21 in Kom bination die einwirkende Druckbelastung auf.

Die technische Begründung dafür, daß die Kopfteile 13 und 23 und die Kernteile 14 und 24 der Gewinde bezüglich der Rohrachse geneigt sind, wird nachstehend angegeben.

Selbst wenn die Innen- und Außengewinde so bearbeitet sind, daß ein Zwischenraum von 0,6 mm² oder größer vorhanden ist, kann der durch das eingeschlossene Fett in dem Zwischenraum aufgebaute Druck kaum abgesenkt werden, wenn die Gewinde an beiden Enden abgedichtet sind, wie dies bei der äußersten Rohrauskleidung nach API-Standard der Fall ist. Wenn die Kopfteile und Kernteile der Gewinde parallel zur Rohrachse bei einer Verbindung, bei der eine äußere Metall-Metall-Kon taktdichtung (d.h. die Auslegung gemäß einer äußersten Rohr auskleidung nach API-Standard) entfernt ist, bewegen sich die Gewinde leicht in axialer Richtung, wenn Druckbelastun gen einwirken, während eine axiale Belastung auf die Metall- Metall-Kontaktdichtung einwirkt. Hierdurch kann dann die Metall-Metall-Kontaktdichtung häufig ernsthaft beschädigt werden. Das Vorsehen des konischen Teils verhindert die un erwünschte Bewegung der Gewinde in Gewindeverlaufsrichtung, verringert die in der gehäuseartigen Buchse 11 aufgebaute Belastung, verhindert die Deformation der Metall-Metall-Kon taktdichtung 31 und stellt hierdurch eine stabile Dichtung sicher.

Fig. 5 zeigt eine weitere bevorzugte Ausbildungsform nach der Erfindung, bei der gleiche oder ähnliche Teile wie bei der Ausbildungsform nach Fig. 4 mit denselben Bezugszeichen versehen sind. Die Flankenflächen 15 und 16 der gehäusearti gen Buchse 11 und die Flankenflächen 25 und 26 des Bolzens 21 sind in Kontakt miteinander. Der Kernteil 14 des Innen gewindes an der gehäuseartigen Buchse 11 und die Spitzen teile 23 des Außengewindes auf dem Bolzen 21 sind außer Kon takt und in dieser Weise sind auch der Kopfteil des Innen gewindes an der gehäuseartigen Buchse 11 und der Kernteil 24 des Außengewindes auf dem Bolzen 21 vorgesehen. Die Quer schnittsfläche eines Hohlraums V zwischen den Gewindegängen, der die Gewindeachse enthält, beträgt 0,6 mm² pro Gewinde gang oder ist größer.

Bei dieser Gewindeverbindung wird der Hohlraum V zwischen den Gewindegängen, dessen Querschnittsfläche 0,6 mm² oder mehr beträgt, in zwei Hohlräume pro Gewindegang unterteilt. Dies bedeutet, daß die Summe der Querschnittsflächen der beiden Hohlräume pro Gewindegang 0,6 mm² oder größer sein sollte.

Fig. 7 zeigt das Verhalten des Fettdruckes bei einer Gewinde verbindung nach der Erfindung. Während eine Änderung des Fettdruckes beim Ineinandergreifen der Gewindeverbindung mit (a) in Fig. 7 gezeigt ist, ist dieser nach der Herstellung des Eingriffszustandes mit (b) in Fig. 7 bezeichnet. Die durchgezogenen Linien zeigen die Änderungen des Fettdruckes an einer Stelle, die näher zu der Metall-Metall-Kontaktdich tung liegt und die gebrochenen Linien zeigen Änderungen des Fettdruckes an einer Stelle, die davon entfernt ist. Wie sich aus der graphischen Darstellung ergibt, beginnt der Fett druck, der zu Beginn dieselbe Stärke wie bei der üblichen Verbindung (s. Fig. 2(a) und (b)) hat, stark an einem Punkt etwa 1 Minute nach der Herstellung der Eingriffsverbindung abzusinken.

Dann nimmt er in 20 Minuten auf eine Größe von etwa 50 kg/cm² ab. Fig. 2 zeigt eine graphische Darstellung für eine übliche Gewindeverbindung (bei der ein Zwischenraum zwi schen den Innen- und Außengewinden in einer Größenordnung von 0,1 mm² eingehalten ist), wobei diese Figur zum Vergleich mit jener nach Fig. 7 dient.

Fig. 8 und 9 zeigen die Zusammenhänge zwischen dem endgül tigen Fettdruck und der Querschnittsfläche eines Hohlraums bzw. Zwischenraums zwischen den Innen- und Außengewinden für eine Gewindeverbindung die einen Rohraußendurchnesser von 178 mm und 89 mm und eine Gewindeganghöhe von 5,08 mm und 4,3 mm jeweils hat. Der Fettdruck fällt stark ab, wenn die Querschnittsfläche eines Zwischenraums zwischen den Ge windegängen 0,4 mm² oder größer wird. Der Fettdruck fällt unter 100 kg/cm², wenn die Querschnittsfläche des Zwischen raums 0,6 mm² unterschreitet. Augenscheinlich erhält man einen wenig stabilen Fettdruck dann, wenn man die Querschnitts fläche eines Zwischenraums zwischen den Innen- und Außenge windegängen von nicht kleiner als 0,6 mm² nimmt, und zwar unabhängig von dem Rohraußendurchmesser, der Gewindegang höhe bzw. Steigung und auch von der Menge des Fetts und der Aufbringungsweise desselben.

Fig. 10 zeigt drei verschiedene Arten von Gewindeverbindun gen, die einen Gewindezwischenraum mit etwa derselben Querschnitts fläche haben, wobei die Ecke, an der die Eintragsflankenflä che (Vorderfläche) 25 und das Kopfteil 23 des Außengewindes 22 aufeinandertreffen, abgeschnitten ist, wie dies mit 35 in dieser Figur angedeutet ist. Experimentell hat sich er wiesen, daß man bei jeder Verbindung einen niedrigen Fett druck stabil erhält, wenn die Querschnittsfläche eines Zwi schenraums zwischen den Gewindegängen 0,6 mm² oder größer war. Dies bedeutet, daß die Leichtigkeit, mit der das Fett entfernt werden kann, sowohl von dem Gewindeprofil als auch von der Temperatur (Umgebungstemperatur) abhängig ist, die einen Ein fluß auf die Viskosität des Fetts hat. Daher ist das Abschnei den der Ecken der Gewindegänge eine effektive Maßnahme zur Sicherstellung der leichten Abführbarkeit des Fettes.

Fig. 11 zeigt experimentelle und theoretische Daten beim Abfall einer Umfangsspannung, die sich in der gehäuseartigen Buchse aufgebaut hat und der aus der Abnahme des Fettdruckes (Rohraußendurchmesser=178 mm) resultiert. Die Umfangsspan nung in der gehäuseartigen Buchse der Gewindeverbindungen nach der Erfindung ist so niedrig wie 1/4 bis 1/2 des Wertes bei den üblichen Gewindeverbindungen, bei denen der Fettdruck auf 400 kg/cm² bis 500 kg/cm² ansteigt. Somit zeigen Gewinde verbindungen nach der Erfindung eine ausreichend hohe Korro sionsbeständigkeit selbst bei einer korrosiven Umgebung.

Fig. 12 zeigt den Zusammenhang zwischen dem Fettdruck zwi schen den Gewindegängen und dem Kontaktflächendruck an der Metall-Metall-Kontaktdichtung A, die gemäß der Methode der finiten Elemente bestimmt ist (Rohraußendurchmesser = 178 mm). Der Kontaktflächendruck fällt stark mit einer Zunahme des Fettdruckes ab. Bei einem Fettdruck von nicht größer als 100 kg/cm², der sich bei den Gewindeverbindungen nach der Erfindung aufbaut, ist der Abfall des Kontaktflächendruckes jedoch sehr begrenzt.

Fig. 13 zeigt das Belastungsverhalten der Metall-Metall-Kon taktdichtung, das man erhält, wenn Druckbelastungen auf die Gewindeverbindungen einwirken, die unterschiedliche Zwischen räume zwischen den Eintragsflankenflächen der Innen- und Au ßengewindegänge haben. Der Zwischenraum zwischen den Eintrags flankenflächen der Innen- und Außengewinde, der mit C _W in Fig. 3 bezeichnet ist, hat technisch eine ähnliche Funktion wie die konische Ausbildung des Gewindekopfteiles und des Kernteiles bezüglich der Rohrachse. Wenn der Zwischenraum groß ist, ist die Neigung vorhanden, daß die Gewinde auf dem Bolzen und der gehäuseartigen Buchse sich leicht bewegen, wo durch bewirkt wird, daß die Metall-Metall-Kontaktdichtung einer stärkeren Belastung ausgesetzt ist und daher ernsthaft beschä digt werden kann. Bei einem kleinen Zwischenraum andererseits nehmen die Gewindegänge ebenfalls einen gewissen Teil der Druckbelastung auf, wodurch die Gefahr der Beschädigung der Metall-Metall-Kontaktdichtung herabgesetzt wird. Das Bela stungsverhalten an der Metall-Metall-Kontaktdichtung zeigt, daß die Verringerung des Zwischenraums zwischen den Eintrags flankenflächen dazu führt, daß man den Verbesserungseffekt nicht mehr erhält, wenn der Zwischenraum kleiner als 0,1 mm wird. Die Gefahr der Beschädigung der Metall-Metall-Kontakt dichtung durch Druckbelastungen kann dadurch herabgesetzt werden, daß der Fettdruck auf die vorstehend beschriebene Weise gesenkt wird. Eine weitere wirksame gefahrmindernde Maß nahme ist darin zu sehen, daß die Querschnittsfläche eines Hohlraums bzw. Zwischenraums zwischen den Gewindegängen nicht kleiner als 0,6 mm² gewählt wird und der Abstand zwischen den Eintragsflankenflächen nicht größer als 0,1 mm ist.

Die Hohlräume zwischen den Innen- und Außengewinden der Ge häuse mit Sägezahngewinde gemäß API-Standard sind an sich bekannt. Die Querschnittsfläche des größten Hohlraums gemäß den Ausführungen nach API jedoch beläuft sich auf lediglich 0,45 mm². Daher tritt praktisch keine Herabsetzung des Fett druckes auf, wie dies aus Fig. 8 zu ersehen ist. Fig. 14 vergleicht die Zusammenhänge zwischen dem Zwischenraum zwi schen dem Gewindekopfteil und dem Gewindekernteil und dem Zwi schenraum zwischen den Eintragsflankenflächen einer API-Säge zahngewindeverbindung und einer Gewindeverbindung nach der Er findung (Rohraußendurchmesser=178 mm und Querschnittsfläche eines Hohlraums zwischen den Innen- und Außengewinden=0,6 mm² oder größer). Die Zwischenräume der Gewindeverbindung nach der Erfindung liegen außerhalb der Toleranzen, die für die Säge zahngewindeverbindungen nach API vorgegeben sind. US-PS 31 09 672 beschreibt eine Technik zur Herabsetzung der Um fangsspannung in der gehäuseartigen Buchse. Mit einem Zwischen raum von 0,05 mm (0,002 inch), der zwischen dem Gewindekopf teil und dem Gewindekernteil vorhanden ist, wie dies in der Patentschrift beschrieben ist, erhält man jedoch eine Quer schnittsfläche eines Hohlraums zwischen den Innen- und Außen gewinden von lediglich etwa 0,1 mm², wobei in der Praxis im wesentlichen keine Abnahme des Fettdrucks und daher auch keine Abnahme der Belastungen erzielt werden. Die maximale Quer schnittsfläche eines Hohlraums zwischen den Innen- und Außen gewinden der Außenleitungsgehäuse gemäß API beläuft sich auf etwa 0,9 mm². Der Fettdruck fällt darin aber nicht ab, da die Metall-Metall-Dichtungskontakte an beiden Enden der Gewinde vorgesehen sind. Es ist zu vermuten, daß der Hohlraum bei den Außenleitungsgehäusen dieser Bauart aus der begrenzten Genauig keit bei der Bearbeitung zu dem Zeitpunkt resultiert, zu dem diese Norm eingeführt wurde. Da beide Enden der Gewinde dicht verschlossen sind, ist es offensichtlich, daß der Hohlraum nicht zur Herabsetzung des Fettdrucks bestimmt ist.

Fig. 15 zeigt das Abschwächungsverhalten des Fettdrucks be stimmt nach der Methode der finiten Elemente. Wenn im Ge brauchszustand eine Temperatur von nicht größer als -20°C auftritt, nimmt die Viskosität der Fettmasse gemäß API-Stan dard um etwa eine Größenordnung von 2 der Stärke zu. Dann wird der Abfall des Druckes als Folge hiervon selbst bei den Gewindeverbindungen nach der Erfindung sehr gering, die einen Hohlraum von nicht kleiner als 0,6 mm² haben. Bei der prakti schen Anwendung sollten daher Betrachtungen einschließlich der Wahl eines Fettes mit geeigneter Viskosität miteingeschlos sen werden, wobei diese Größen in Abhängigkeit von der Be triebstemperatur im jeweiligen Anwendungsfall gewählt werden sollten.

Claims

1. Gewindeverbindung für ein Ölbohrrohr, die aufweist:
eine gehäuseförmige Buchse (11), die ein Innengewinde (12) hat, das in die Innenfläche eingeschnitten ist, und die eine konisch sich verjüngende, nicht mit Ge winde versehene innere Dichtfläche (17) hat, die sich an das Innengewinde (12) anschließt,
einen Bolzen (21), der ein Außengewinde (22) hat, das in die Innenfläche desselben eingeschnitten ist, um in Eingriff mit dem Innengewinde (12) zu kommen, und das eine konisch sich verjüngende, äußere Dichtfläche (27) hat, die sich an das Außengewinde (22) anschließt,
einen Hohlraum (V), der zwischen den Innen- und Außen gewinden freibleibt und mit Fett gefüllt ist, und
einen Metall-Metall-Dichtungskontakt (31), der an einem Ende der Innen- und Außengewinde durch die inneren und äußeren Dichtflächen gebildet wird, die in dichten Kon takt miteinander gebracht werden, wobei das andere Ende derselben unabgedichtet bleibt, und
wobei der Hohlraum (V) eine Fläche von wenigstens 0,6 mm² pro Gewindegang im Querschnitt hat, der die Gewindeachse enthält.

2. Gewindeverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Innen- und Außengewinde konisch sind.

3. Gewindeverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß der Zwischenraum zwischen den Ein tragsflankenflächen (15, 16) des Innengewindes und den Eintragsflankenflächen (25, 26) des Außengewindes 0,1 mm oder weniger beträgt.

4. Gewindeverbindung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekenn zeichnet, daß eine Ecke (35), an der sich die Ein tragsflankenfläche (25) und das Kopfteil (23) des Außenge windes treffen, abgeschnitten ist.

5. Gewindeverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Innen- und Außengewinde Säge zahngewinde sind.