DE944481C

DE944481C - Rotary drill pipe connection

Info

Publication number: DE944481C
Application number: DER5980D
Authority: DE
Original assignee: Reed Roller Bit Co
Current assignee: Reed Roller Bit Co
Priority date: 1936-09-05
Filing date: 1936-09-05
Publication date: 1956-06-14

Description

Rotary-Bohrgestängeverbindung Die Erfindung bezieht sich auf Rotary-Bohrgestängeverbindungen (tool joints) und betrifft deren Aufbau und Zusammenbau.Rotary drill pipe connection The invention relates to rotary drill pipe connections (tool joints) and concerns their construction and assembly.

Bei den üblichen Bohrgestängen und Verbindungsstücken erfolgt die Verbindung für gewöhnlich durch konisches Gewinde, wobei das Verbindungsstück auf das Bohrrohr aufgeschraubt wird, bis genügender Anzug durch die Reibung des konischen Gewindes erreicht worden ist. Beim Zusammenschrauben wird durch das konische Gewinde und durch die den Anzug allein bestimmende Reibung dieses konischen Gewindes der Außenkörper ausgedehnt, während der Innenkörper sich zusammenzieht. Durch das Zusammenziehen des inneren und das Ausdehnen des äußeren Körpers beim Zusammenbau ergibt sich, wenn die Teile außerordentlich fest zusammengeschraubt werden, an der Verbindungsstelle eine sehr große Anfangsbeanspruchung. Wenn dann das Rohr beim Gebrauch weiter beansprucht wird, sind diese einen Bruch verursachenden, zusätzlichen Beanspruchungen beträchtlich kleiner, als wenn die Verbindung nicht so fest angezogen wäre oder nicht so hohe Anfangsbeanspruchung hätte. Im allgemeinen brechen miteinander verbundene Rohre nicht an der Verbindungsstelle, sondern der Bruch erfolgt in den Rohren selbst, und zwar sehr häufig in der Nähe des ersten Gewindeganges des Rohres. Bei den üblichen Verbindungen erstreckt sich das Ende des Verbindungskörpers außen über das Gewinde hinaus und behält beim Anziehen, da es sich dem benachbarten Teil des Rohres lose anpaßt, im wesentlichen seinen ursprünglichen Durchmesser bei, wodurch der Ausdehnung des ersten Gewindeganges des Verbindungsstückes Widerstand geboten und eine starke Konzentration der Beanspruchungen an dieser Stelle verursacht wird.With the usual drill rods and connecting pieces, the Connection usually by conical thread, with the connector on the drill pipe is screwed on until sufficient tightening by the friction of the conical Thread has been reached. When screwing together, the conical thread and by the friction of this conical thread which determines the suit alone The outer body expands while the inner body contracts. By contracting of the inner and the expansion of the outer body during assembly results, when the parts are screwed together extremely tightly, at the junction a very large initial stress. If then the pipe continues to stress during use becomes, these rupture-causing, additional stresses are considerable smaller than if the connection weren't as tight or not as high Initial stress. In general, interconnected pipes break not at the junction, but the break occurs in the pipes themselves, and very often in the vicinity of the first thread turn of the pipe. With the usual Connections, the end of the connecting body extends outside over the thread out and retains when tightened, as it adapts loosely to the adjacent part of the pipe, essentially at its original diameter, thereby reducing the expansion of the first thread turn of the connector offered resistance and a strong concentration the stresses caused at this point.

Der Zweck der Erfindung ist nun, ein Verbindungsstück zu schaffen, welches die obenerwähnten Nachteile nicht aufweist. Ein weiterer Zweck der Erfindung ist, starke örtliche Beanspruchungen zu vermeiden. Auch bezweckt die Erfindung, die einzelnen Teile durch Verriegelungseingriff zu verbinden, im wesentlichen vorher bestimmte Beanspruchungen an der Verbindungsstelle zu gewährleisten, die einzelnen Teile starr und sicher miteinander zu verbinden, ein Lösen der einzelnen Teile bei der Benutzung mit Sicherheit zu verhindern und Störungen infolge Bruches auszuschließen. Weitere Zwecke und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus nachstehender Beschreibung.The purpose of the invention is now to create a connector, which does not have the disadvantages mentioned above. Another purpose of the invention is to avoid strong local stress. The invention also aims to connect the individual parts by locking engagement, essentially beforehand to ensure certain stresses at the connection point, the individual To connect parts rigidly and securely with each other, a loosening of the individual parts to prevent use with certainty and to exclude malfunctions due to breakage. Further purposes and advantages of the invention will emerge from the description below.

Die oben gegebenen Nachteile können durch eine Rotary-Bohrgestängeverbindung vermieden werden; bei der der Zapfenteil Außengewinde, der Muffenteil Innengewinde hat, und die beiden Teile in der Nähe der Gewinde glatte zylindrische, im verschraubten Zustand der Verbindung aneinanderliegende Flächen aufweisen. Erfindungsgemäß ist beim Zapfenteil eine zylindrische Fläche seinem Gewinde vorgelagert und bei dem Muffenteil eine zylindrische Gegenfläche in einem verlängerten Muffenhals ausgebildet, derart, daß der Innendurchmesser des Muffenhalses etwas kleiner als der Außendurchmesser der zylindrischen Flächen des Zapfenteiles und auf letzterem aufgeschrumpft ist. Bei dieser Verbindungsart greifen die zylindrischen Flächen sicher ineinander, so daß die Beanspruchungen über eine größere Fläche eines Rohres verteilt und insbesondere örtliche Beanspruchungen in dem ersten Gewindegang vermieden werden. Besonders zweckmäßig ist es, den Zapfenteil am Rohrende auszubilden, den Muffenteil aber als Teil eines gesonderten zweiteiligen Gestängeverbinders vorzusehen. Der die Bohrung aufweisende Teil wird erhitzt und kann alsdann außerordentlich dicht auf das Rohr schrumpfen, derart, daß Torsionsbeanspruchungen beträchtlicher Widerstand geboten wird, der Anzug der Verbindungsstelle mit Bezug auf das gewünschte Drehmoment beträchtlich besser wird und verhältnismäßig weniger Beanspruchungen in beiden Teilen entstehen.The disadvantages given above can be overcome by a rotary drill pipe connection be avoided; where the male part has an external thread and the socket part has an internal thread has, and the two parts near the thread smooth cylindrical, screwed in State of the connection have abutting surfaces. According to the invention at the pin part a cylindrical surface upstream of its thread and at the Socket part a cylindrical counter surface formed in an elongated socket neck, such that the inner diameter of the socket neck is slightly smaller than the outer diameter the cylindrical surfaces of the pin part and is shrunk onto the latter. With this type of connection, the cylindrical surfaces interlock securely, see above that the stresses are distributed over a larger area of a pipe and in particular local stresses in the first thread turn can be avoided. Particularly useful is to form the pin part at the end of the pipe, but the socket part as part of one to provide a separate two-part linkage connector. The one having the bore Part is heated and can then shrink extremely tightly onto the pipe, such that torsional stresses are offered considerable resistance, the Tighten the joint considerably with respect to the desired torque gets better and there are relatively less stresses in both parts.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt, und es ist Fig. i eine zur Hälfte geschnittene Ansicht einer Verbindungsstelle gemäß der Erfindung, Fig. 2 eine abgebrochene, in größerem Maßstabe gezeichnete, geschnittene Ansicht einer außen abgesetzten Bohrgestängeverbindung; und Fig. 3 eine der Fig. 2 ähnliche, geschnittene Ansicht einer bündigen Verbindungsstelle.In the drawing, the subject matter of the invention is shown, for example, and FIG. 1 is a half-sectional view of a joint according to FIG of the invention, Fig. 2 is a broken, drawn to a larger scale, section View of an externally remote drill pipe connection; and FIG. 3 shows one of FIGS. Figure 2 similar, sectional view of a flush joint.

Gemäß Fig. i werden durch ein Verbindungsstück zwei Rohrteile verbunden, und zwar ist an dem oberen Teil io ein Zapfenkörper z2 und an dem unteren Teil eine Muffe 13 befestigt. Der Zapfen und die Muffe werden miteinander verbunden, um die Verbindungsstelle zu vervollständigen.According to Fig. I, two pipe parts are connected by a connecting piece, namely on the upper part io a pin body z2 and on the lower part one Sleeve 13 attached. The pin and the sleeve are connected to each other to the Liaison to complete.

Der obere Rohrteil io ist außen bei 14 im wesentlichen zylindrisch und konzentrisch zur Achse des Rohres gestaucht und weist einen sich verjüngenden, mit Gewinde versehenen und bis zum Ende des Rohrteiles sich erstreckenden Zapfen 15 auf. Der untere Rohrteil i i ist in ähnlicher Weise bei 16 gestaucht und mit einem sich verjüngenden, mit Gewinde versehenen Zapfen 17 versehen.The upper pipe part 10 is upset on the outside at 14 essentially cylindrical and concentric to the axis of the pipe and has a tapering, threaded pin 15 extending to the end of the pipe part. The lower pipe part ii is upset in a similar manner at 1 6 and provided with a tapered, threaded pin 17.

Der obere Teil 18 der Muffe 13 hat grobes Gewinde i9, in welches ein ähnliches grobes Gewinde 25 des Zapfens 24 des Teiles i2 eingreift. Der untere Teil 2o der Muffe 13 ist mit einem feinen Gewinde 2i versehen, in welches das sich verjüngende Gewinde 17 des Zapfenteiles des Rohres ii eingreift. Durch diese Anordnung kann die Verbindung an der Stelle des groben Gewindes 19, 25 leicht gelöst werden, ohne in irgendeiner Weise die Feingewindeverbindung zwischen dem Rohr und dem Verbindungskörper nennenswert zu beeinflussen. Der Zapfen 12 ist in ähnlicher Weise mit einer Muffe 22 mit sich verjüngendem feinem Gewinde 23 versehen, in welches das Gewinde 15 des Rohres i o eingreift.The upper part 18 of the sleeve 13 has a coarse thread i9, in which a similar coarse thread 25 of the pin 24 of the part i2 engages. The lower part 2o of the sleeve 13 is provided with a fine thread 2i, in which the tapered thread 1 7 engages the pin member of the pipe ii. With this arrangement, the connection at the point of the coarse thread 19, 25 can be easily released without in any way appreciably influencing the fine thread connection between the pipe and the connecting body. The pin 12 is similarly provided with a sleeve 22 with a tapering fine thread 23, in which the thread 15 of the pipe engages.

Der ringförmige Teil 3o der Muffe hat zweckmäßig eine kleine Innenwandung oder Bohrung 3i. Ein entsprechender Teil 40 ist an dem Zapfen vorgesehen. Die Rohrteile i i und io haben ergänzende zylindrische Wandungen 32 bzw. 41. Diese Teile sind verhältnismäßig lang, so daß nach genauer maschineller Bearbeitung verhältnismäßig lange nebeneinanderliegende Flächen erzielt werden, wodurch bei der Verwendung die Beanspruchungen über eine beträchtliche Fläche verteilt werden.The annular part 3o of the sleeve expediently has a small inner wall or hole 3i. A corresponding part 40 is provided on the pin. The pipe parts i i and io have complementary cylindrical walls 32 and 41, respectively. These parts are relatively long, so that after accurate machining, relatively long adjacent surfaces can be achieved, whereby the Stresses are distributed over a considerable area.

Um eine vorher bestimmte Beanspruchung über eine große Fläche und einen festen Anzug der Gewinde der Muffen und Zapfenteile zu erhalten, werden die Teile 30 und 40 vor dem Zusammenbau erhitzt. Sie werden dann zweckmäßig* ohne Verwendung eines Werkzeuges angebracht, worauf sie künstlich abgekühlt werden oder allmählich oder unter vorher bestimmten Bedingungen abkühlen können, so daß Schrumpfsitz der nebeneinanderliegenden Flächen zwischen den Zapfen ,und den Rohrteilen bei 40, 41 und -zwischen den Muffen und Rohrteilen 30, 32 sich ergibt. Nachdem der erhitzte Teil genügend abgekühlt ist und eine vorher bestimmte Beanspruchung zwischen dem Verbindungskörper und den Rohrteilen erzielt worden ist, werden die einzelnen Teile zweckmäßig auf maschinellem Wege fest zusammengezogen, um einen guten Torsionswiderstand zwischen den Teilen sowie einen festen Eingriff der Gewinde auf der ganzen Länge zu gewährleisten.In order to obtain a predetermined stress over a large area and a tight tightening of the threads of the socket and pin parts, the parts 30 and 40 are heated prior to assembly. They are then conveniently attached * without the use of a tool, after which they are artificially cooled or can cool gradually or under predetermined conditions, so that the adjacent surfaces are shrink-fitted between the pins and the pipe parts at 40, 41 and between the sockets and pipe parts 30, 32 results. After the heated part has cooled down sufficiently and a predetermined stress has been achieved between the connecting body and the pipe parts, the individual parts are expediently tightly pulled together by machine in order to achieve good torsional resistance between the parts and a tight engagement of the thread along the entire length to ensure.

Eine ähnliche Bauart findet bei bündigen Verbindungen Verwendung, wie eine solche in Fig. 3 dargestellt worden ist. Der Rohrteil 5o hat hier eine glatte Außenfläche 5i, mit der eine Muffe oder ein- Zapfenteil 52 verbunden ist, deren oder dessen Bohrung 54 auf die Fläche 53 des Rohres aufgeschrumpft wird.A similar design is used for flush connections, such as has been shown in FIG. The pipe part 5o has one here smooth outer surface 5i, with which a socket or a pin part 52 is connected, whose or his Bore 54 is shrunk onto surface 53 of the tube will.

Erfindungsgemäß sind die Rohre und die Verbindungsteile untereinander auswechselbar. Beispielsweise kann das Verbindungsstück 12 mit Außengewinde und einer äußeren zylindrischen Fläche und das Verbindungsstück ia mit einem Innengewinde versehen werden, welches mit dem Außengewinde des Teiles 12 zusammenarbeitet, wobei das Stück io eine innere zylindrische Fläche aufweist, die mit der entsprechenden zylindrischen Fläche des Teiles 12 zusammenwirkt. In diesem Fall wird ein Teil des Rohres io erhitzt, anstatt einen, Teil des Verbindungskörpers zu erhitzen, worauf das Rohr auf das Verbindungsstück aufgeschrumpft wird. Es handelt sich hier im wesentlichen um- eine umgekehrte Ausbildung der einzelnen Teile.According to the invention, the pipes and the connecting parts with one another interchangeable. For example, the connector 12 with external thread and an outer cylindrical surface and the connecting piece ia with an internal thread are provided, which cooperates with the external thread of the part 12, wherein the piece io has an inner cylindrical surface that corresponds to the corresponding cylindrical surface of the part 12 cooperates. In this case, part of the Tube heated instead of heating part of the connecting body, whereupon the tube is shrunk onto the connector. It is essentially the case here to reverse the training of the individual parts.

Bei dem beschriebenen Zusammenbau der einzelnen Teile und der hieraus sich ergebenden Bauart werden örtliche Beanspruchungen verhindert, wodurch im hohen Maße zur Vermeidung der bisher auftretenden nachteiligen Wirkungen beigetragen wird.In the described assembly of the individual parts and from this Resulting design local stresses are prevented, which in the high Measures to avoid the previously occurring adverse effects is contributed.

Obgleich eine besondere Ausführungsform dargestellt und beschrieben worden ist, können selbstverständlich Abänderungen mannigfacher Art getroffen werden, ohne von dem Wesen der Erfindung abzuweichen.Although a particular embodiment is shown and described has been made, changes of various kinds can of course be made, without departing from the essence of the invention.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Rotary drill pipe connection, in which the pin part has an external thread, the socket part has an internal thread, and the two parts in the vicinity of the thread have smooth cylindrical surfaces that lie against one another in the screwed state of the connection, characterized in that the pin part has a cylindrical surface in front of its thread and the Socket part a cylindrical mating surface is formed in an elongated socket neck in such a way that the inner diameter of the socket neck is somewhat smaller than the outer diameter of the cylindrical surfaces of the pin part and is shrunk onto the latter.

2. Connection according to claim i, characterized in that the pin part is formed at the pipe end, the socket part but is part of a separate two-part linkage connector.

3. Pipe connection according to claim i to 2, characterized in that the smooth parts of the tube parts are compressed inside and outside.

4. Pipe connection according to claim i to 3, characterized characterized in that the smooth parts slide into each other when connecting the pipe parts.

5. Pipe connection according to claim 4, characterized in that the cylindrical Part of the pipe has at least the same diameter as the pipe part self.

6. A method of assembling the linkage connection according to claims i to 5, characterized in that the elongated socket neck is heated, the socket part is then screwed onto the pin part until the threaded parts and the cylindrical surfaces are in relatively loose engagement, whereupon after the cooling and shrinking of the socket neck, the socket part is screwed tightly onto the spigot part. Cited publications: s German Patent Specifications No. 442 434, 628 915; . USA. Patents # 750 565 i 817 808 1 9.27 656 1 942.518, 1932427, 2054118; "Composite Catalog of New and Standard Oil Field and Pipeline Equipment" No. 7, 1936, p. Iogi.