DE565730C

DE565730C - Borehole rod connection with two pairs of ring surfaces

Info

Publication number: DE565730C
Application number: DE1930565730D
Authority: DE
Original assignee: DARDELET THREADLOCK CORP
Current assignee: DARDELET THREADLOCK CORP
Priority date: 1930-06-11
Filing date: 1930-09-26
Publication date: 1932-12-03

Description

Die Erfindung^ betrifft eine Bohrlochgestängeverbindung. The invention relates to a drill pipe connection.

Bei den bisher bekannten Bohrlochgestängeverbindungen stehen die ineinandergeschraubten Gestängeteile auf ihrer ganzen Länge miteinander in Berührung. Diese Bohrlochgestänge haben den Nachteil, daß sie infolge ihrer zu starren Kupplung bei größeren Biegungsbeanspruchungen brechen.In the previously known borehole pipe connections, the screwed into one another are Rod parts in contact with one another over their entire length. These drill pipes have the disadvantage that, as a result of their too rigid coupling, they are subject to greater bending loads break.

Bei der Bohrlochgestängeverbindung gemäß der Erfindung sind in bekannter Weise zu beiden Seiten des Kupplungsgewindes und in beträchtlichem Abstande \-on demselben Ringflächenpaare angeordnet, in denen sich die Stangenenden berühren, wobei erfindungsgemäß die zwischen den Ringflächenpaaren und dem Kupplungsgewinde liegenden Stangenteile zwischen sich und der Innenwand der Kupplungshülse einen Zwischenraum lassen.In the downhole string connection according to the invention are in a known manner on both sides of the coupling thread and at a considerable distance from it Arranged annular surface pairs in which the rod ends touch, according to the invention the rod parts lying between the ring surface pairs and the coupling thread leave a gap between you and the inner wall of the coupling sleeve.

Infolge dieses Zwischenraumes besitzt dieAs a result of this gap, the

Gestängeverbindung eineLinkage a

größerebigger

Biegsamkeit. Durch diese Biegsamkeit, an der die Gestängeteile möglichst auf ihrer ganzen Länge teilnehmen sollen, wird erreicht, daß die bei den bekannten Bohrlochgestängen unter dem Einfluß der im Betriebe auftretenden großen Biegungsbeanspruchungen vorkommenden Brüche vermieden werden.Flexibility. This flexibility, on which the rod parts as possible on their whole Length should take part, it is achieved that in the known borehole rods under the influence of the large bending stresses occurring in the company Breakages are avoided.

Vorzugsweise ist eines der beiden Ringflächenpaare konisch ausgebildet.One of the two pairs of annular surfaces is preferably conical.

In der Zeichnung sind Beispiele von Ausführungen des Erfindungsgegenstandes dargestellt, und zwar zeigen:The drawing shows examples of embodiments of the subject matter of the invention, namely show:

Fig. ι eine Ansicht eines Teiles der Stange gemäß der Erfindung in der Stellung, in der sie sich während der Verwendung befindet und teilweise im Schnitt,Fig. Ι a view of part of the rod according to the invention in the position in which it is in use and partially in section,

Fig. 2 eine ähnliche Ansicht einer anderen Ausführung des Erfindungsgegenstandes.Fig. 2 is a similar view of another embodiment of the subject invention.

Die Stange gemäß der Erfindung gehört zu der Art, bei welcher die Verbindung durch einen Stift und eine Hülse gebildet wird. Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf diese Art von Stangen beschränkt, sondern kann beispielsweise auch für Stangen verwendet werden,' die in bekannter Weise an beiden Enden einen vollen Stift tragen, wobei die gegenüberliegenden Stifte zweier benachbarter Stangenabschnitte in geeigneter Weise miteinander verbunden werden.The rod according to the invention belongs to the type in which the connection through a pin and a sleeve is formed. Of course, the invention is not based this type of rods is limited, but can also be used for rods, for example be, 'which in a known manner carry a full pen at both ends, whereby the opposite pins of two adjacent rod sections in a suitable manner be connected to each other.

Die Stange nach Fig. 1 besteht aus gleichartigen, unmittelbar gekuppelten Stangenabschnitten, von denen jeder einen Hauptstangenteil 10 von kreisförmigem Querschnitt besitzt, an seinem oberen Teil in einer Hülse 11 endet und an seinem unteren Teil in einem von dem Hauptstangenteil durch einen Flansch 12 getrennten Stift ausläuft.The rod according to Fig. 1 consists of similar, directly coupled rod sections, each of which has a main rod portion 10 of circular cross-section, ends at its upper part in a sleeve 11 and at its lower part in a from the main rod part by a flange 12 separated pin runs out.

Der obere Teil des Stiftes ist nicht konisch und besteht aus einem glatten Teil 9 von größerer Länge und zylindrischem Quer-The upper part of the pin is not conical and consists of a smooth part 9 of greater length and cylindrical transverse

schnitt und einem das Außengewinde 13 tragenden Teil. Das Gewinde kann von beliebiger Art sein. Die untere Fläche des Flansches 12 ist konisch und verjüngt sich nach dem Stiftende der Stange zu und bildet eine Reibungsfläche 14, die von dem Gewinde durch den glatten zylindrischen Stangenteil 9 getrennt ist.cut and a part carrying the external thread 13. The thread can be of any Be kind. The lower surface of the flange 12 is conical and tapers off toward the pin end of the rod and forms a friction surface 14 that is supported by the thread is separated by the smooth cylindrical rod part 9.

Der Stift erstreckt sich um ein längeres Stück nach unten, gerechnet von dem unteren Ende seines Gewindes. Er ist in diesem Teil glatt und berührt die Hülse nur an einer Stelle, die von dem Gewinde 13 in größerer Entfernung liegt. Der glatte Teil des Stiftes besteht vorzugsweise aus einem verhältnismäßig langen, allmählich zum Ende sich verjüngenden Teil 15, der die Hülse nicht berührt, und einem zylindrischen unteren Endteil 16, der die Hülse an seinem Umfange nur berührt. Diese Konstruktion bringt, abgesehen von den nachfolgend angeführten Vorteilen und Funktionen, eine Gröfienverminderung in radialer Richtung und an Gewicht und vermeidet gleichzeitig plötzliche Ouerschnittsänderungen und lange Profile in dem Stift und dem eingepaßten Teil der Hülse. Die Hülse 11 besitzt an ihrer Mündung eine nach innen sich verengende konische Reibungsfläche 17, an die sich unmittelbar eine glatte Bohrung 8 von solcher Länge und solchem Durchmesser anschließt, daß sie den Stiftteil 9, ohne diesen zu berühren, aufnehmen kann. Der Bohrungsteil unmittelbar unter der Bohrung 8 ist im Durchmesser etwas kleiner, zylindrisch und besitzt ein Innengewinde 18, das dem Stiftgewinde 13 entspricht. Das Gewinde 13 wird von dem Gewinde 18 vollständig aufgenommen. Der verbleibende Teil der Hülsenbohrung ist glatt und besteht aus einem nach unten sich verjüngenden Teil 19, vorzugsweise von gleicher Neigung wie der konische Teil 15 des Stangenstiftes, jedoch größer im Durchmesser, so daß er diesen Stiftteil nicht berührt, und aus ♦5 einem zylindrischen unteren Bohrungsteil 20 von gleichem Durchmesser wie der Stiftteil 16, in den dieser Teil 16 hineinragt. Die Hülsenbohrung endet in einem vorzugsweise vertieften oder konischen Boden 21, durch dessen Form die Konzentration von Bruchbeanspruchungen an dieser Stelle vermieden ist. Diese Bohrung hat eine solche Länge, daß das untere Ende des Stangenstiftes den Boden nicht berührt, wenn die Reibungsflächen 14 und 17 durch das Einschrauben des Stiftes in die Hülse fest gegeneinander gepreßt sind. Die Flächen 14 und 17 können genügend steil zur Stangenachse abgeschrägt sein, um wirksam das Maß des Einschraubens der Stange zu begrenzen, und bieten dennoch eine kräftige Reibungsverbindung miteinander, wenn die Kupplung hergestellt ist.The pin extends down a longer distance from the lower one End of its thread. It is smooth in this part and only touches the sleeve on one Location which is located at a greater distance from the thread 13. The smooth part of the pen preferably consists of a relatively long, gradually tapering towards the end Part 15 which does not contact the sleeve and a cylindrical lower end part 16, which only touches the sleeve on its circumference. This construction brings apart of the advantages and functions listed below, a size reduction in radial direction and in weight and at the same time avoids sudden cross-sectional changes and long profiles in the pin and the fitted part of the sleeve. The sleeve 11 has a at its mouth inwardly narrowing conical friction surface 17 to which a direct smooth bore 8 of such a length and such diameter that it connects the Pen part 9, without touching it, can accommodate. The drilling part immediately under the bore 8 is slightly smaller in diameter, cylindrical and has a Internal thread 18, which corresponds to the pin thread 13. The thread 13 is of the Thread 18 completely taken up. The remaining part of the sleeve bore is smooth and consists of a downwardly tapering part 19, preferably of the same type Inclination like the conical part 15 of the rod pin, but larger in diameter, see above that it does not touch this pin part, and from ♦ 5 a cylindrical lower bore part 20 of the same diameter as the pin part 16 into which this part 16 protrudes. The sleeve bore ends in a preferably recessed or conical bottom 21, the shape of which increases the concentration from breaking stresses is avoided at this point. This hole has such a length that the lower end of the rod pin does not touch the ground when the friction surfaces 14 and 17 are screwed in of the pin are pressed tightly against each other in the sleeve. The surfaces 14 and 17 can be sloped sufficiently steeply to the rod axis to effectively measure the Screwing in the rod, while still providing a strong frictional connection with each other when the coupling is established.

Kurz über dem Flansch 12 und kurz unterhalb des Hülsenbodens des Stangenabschnittes befindet sich je ein kantiger, Schlüssel aufnehmender Teil 22 bzw. 23. Die Hülse ist außen unterhalb des Gewindeteiles im Durchmesser allmählich verringert.Just above the flange 12 and just below the sleeve bottom of the rod section there is an angular, key receiving part 22 and 23 respectively. The sleeve is outside below the threaded part gradually reduced in diameter.

Die konische Reibungsfläche 14 erstreckt sich außerhalb des zylindrischen Umfanges des Flansches 12, so daß sie in den entsprechenden konischen Mündungsteil 17 der Hülse durch Einschrauben des Gewindes 13 in das Gewinde 18 gezogen werden kann, bis die beiden konischen Flächen dicht aneinander liegen. Die Keilwirkung dieser Teile veranlaßt auch, die Oberseite der Rippen des Gewindes 13 dicht gegen die Unterseite der Rippen des Gewindes 18 zu pressen. Die beiden benachbarten Stangenabschnitte werden daher gegen ungewolltes Lösen durch einen großen Reibungswiderstand gegen gegenseitige Verdrehung des Gewindes nach der vollständigen Kupplung gehalten. Die dichte Reibungspassung zwischen den Teilen ιό und 20 unterstützt diesen das Lösen verhindernden Reibungswiderstand. The conical friction surface 14 extends outside the cylindrical circumference of the flange 12 so that it fits into the corresponding conical mouth part 17 of the sleeve can be pulled by screwing the thread 13 into the thread 18 until the two conical surfaces are close to each other. The wedge effect of these parts causes also, the top of the ribs of the thread 13 tightly against the bottom of the ribs of the thread 18 to be pressed. The two adjacent rod sections are therefore against unintentional loosening due to a large frictional resistance against mutual rotation of the thread held after the complete coupling. The tight friction fit between the parts ιό and 20 supports this frictional resistance preventing the loosening.

Ein weiteres wichtiges Merkmal der Stangenkupplung gemäß der Erfindung besteht go darin, daß die dicht aufeinander passenden konischen Teile 14 und 17 und zylindrischen Teile 16 und 20 zu beiden Seiten der Schraubenverbindung 13 und 18 angeordnet sind, wobei jedes Paar dieser Verbindungsteile in fester Berührung um die Stangenachse und die Achse der aneinandergeschraubten Gewinde steht, und zwar an Punkten, die um eine beträchtliche Entfernung von den gegenüberliegenden Enden der Fläche der Schraubengewindeverbindung liegen, so daß Ouer- und Biegekräfte davon aufgenommen und auf die Hauptteile der Stangenabschnitte übertragen werden, wodurch sie weitgehend verteilt und von diesem Stangenteil aufgenommen werden, anstatt," wie bisher, größtenteils in den Gewindeteilen der Stangenabschnitte konzentriert zu sein.Another important feature of the rod coupling according to the invention is go in that the tightly fitting conical parts 14 and 17 and cylindrical Parts 16 and 20 are arranged on both sides of the screw connection 13 and 18, each pair of these connecting parts in firm contact about the rod axis and the axis of the screwed-together thread is at points which are a considerable distance from the opposing ones Ends of the surface of the screw thread connection lie so that Ouer- and bending forces are absorbed by it and on the main parts of the rod sections are transferred, making them largely distributed and be taken up by this part of the rod, instead of, "as before, for the most part to be concentrated in the threaded parts of the rod sections.

Die zwei am häufigsten vorkommenden Anlässe von Störungen bei den bisher verwendeten Stangentypen, nämlich ungewolltes Lösen und Stiftbruch der Stange in den Gewindeteilen der Verbindung, werden durch den Erfindungsgegenstand vermieden. Durch Vorsehung eines Stützpunktes für das Stiftende der Stange in der Hülse oder einer dichten Anlage in der Hülse an einem Punkt, der verhältnismäßig weit von der Gewindeverbindung entfernt ist, und durch außer Berührunghalten des Stiftes mit der Hülse zwisehen diesen Punkten sowie durch eine teleskopartige Berührung zwischen der Hül-The two most common causes of disturbance among those used so far Rod types, namely unintentional loosening and pin breakage of the rod in the threaded parts the connection are avoided by the subject matter of the invention. By providing a support point for the end of the pen the rod in the sleeve or a tight fit in the sleeve at a point that is relatively far from the threaded connection, and kept out of contact of the pen with the sleeve between these points and through a telescopic contact between the

senmündung und dem Stangenabschnitt, dessen Stift in die Hülse an dem oberen Ende des Stiftes entfernt von dem Stiftgewinde eingepaßt ist, ist ein seitliches Bewegen zwisehen den Gewinden vermieden, wodurch die Gewinde- und Stiftbrüche verhindert sind. Diese seitliche Bewegung der Stangenabschnitte, durch die Bruchbeanspruchungen an dem Stift und der Hülse unter Ouerschwingungen und Biegungskräften auftreten, ist auch zwischen den Teilen 14 und 17 verhindert. Dadurch werden ernste und lange Zeit bestehende Nachteile der bisher verwendeten Stangentypen beseitigt. Die Ausführung nach der Fig. 2 hat die gleichen Vorteile wie die eben beschriebene Ausführung und noch weitere Vorteile. Diese Stange besitzt ebenfalls gleichartige Stangenabschnitte, von denen jeder einen zylindrisehen Hauptteil 24. zwei Schlüssel aufnehmende Vielkantteile 25 und 26, eine Hülse 27 am oberen Ende und einen Stift am unteren Ende besitzt, der von dem Stangenhauptteil durch einen festen zylindrischen Flansch 28 getrennt ist.The mouth and the rod portion, the pin of which is fitted into the sleeve at the upper end of the pin remote from the pin threads, is prevented from moving laterally between the threads, thereby preventing the thread and pin breaks. This lateral movement of the rod sections, as a result of which fracture stresses occur on the pin and the sleeve under excessive vibrations and bending forces, is also prevented between the parts 14 and 17. This overcomes the serious and longstanding disadvantages of the previously used types of bars. The embodiment according to FIG. 2 has the same advantages as the embodiment just described and still further advantages. This rod also has similar rod sections, each of which has a cylindrical main part 24, two key-receiving polygonal parts 25 and 26, a sleeve 27 at the upper end and a pin at the lower end, which is separated from the rod main part by a solid cylindrical flange 28.

Der Stangenstift hat einen zylindrischen, mit Außengewinde 29 versehenen und von dem Flansch 28 durch einen glatten zylindrischen Teil 30 von gewisser Länge und kleinerem Durchmesser als der Flansch getrennten Teil. Unterhalb des Gewindeteiles besitzt der Stift eine glatte Verlängerung von bestimmter Länge, bestehend aus einem zylindrischen Teil 31 und einem dem Ende zu sich verjüngenden Teil 32.The rod pin has a cylindrical, externally threaded 29 and of the flange 28 by a smooth cylindrical part 30 of a certain length and smaller Diameter as the flange separated part. Has below the threaded part the pin is a smooth extension of a certain length, consisting of a cylindrical Part 31 and a part 32 tapering towards the end.

Die Hülsenbohrung weist einen mittleren, mit Gewinde 33 versehenen Teil auf, dessen Gewinde dem des Stiftes entspricht, wobei das Stiftgewinde in der gekuppelten Stellung der Stangenabschnitte von dem Hülsengewinde vollkommen aufgenommen wird. Oberhalb und unterhalb des Gewindes 33 besitzt die Hülsenbohrung zylindrische glatte Teile 34 und 35 mit solchen Durchmessern, daß sie die Stiftteile 30 und 31 entsprechend, ohne sie zu berühren, aufnehmen können. Unterhalb des Bohrungsteiles 35 ist die Hülsenbohrung, nach unten sich verjüngend, zu dem Bohrungsteil 36 ausgebildet, dessen Steigung die gleiche ist wie die des Stiftteiles 32 und eine solche Länge besitzt, daß das untere Ende dieses Stiftteiles nicht auf dem Boden $7 aufsitzt, wenn die Stangenabschnitte vollständig gekuppelt sind.The sleeve bore has a central part provided with thread 33, the thread of which corresponds to that of the pin, the pin thread being completely received by the sleeve thread in the coupled position of the rod sections. Above and below the thread 33, the sleeve bore has cylindrical smooth parts 34 and 35 with such diameters that they can receive the pin parts 30 and 31 accordingly without touching them. Below the bore part 35, the sleeve bore, tapering downwards, is formed to the bore part 36, the pitch of which is the same as that of the pin part 32 and has such a length that the lower end of this pin part does not sit on the ground $ 7 when the Rod sections are fully coupled.

Der Stiftteil 32 kann also ohne weiteres fest in den Teil 36 durch Zusammenschrauben der Gewinde 29 und 33 eingedrückt werden. Die aufeinandergepreßten konischen Flächen dieser Teile drücken die Oberseite der Rippe des Gewindes 29 dicht gegen die Unterseite der Rippe des Gewindes 33, wodurch die Stangenabschnitte gegen ungewolltes Lösen sicher festgehalten werden.The pin part 32 can therefore easily be fixed in the part 36 by screwing it together the threads 29 and 33 are pressed in. The pressed conical surfaces these parts press the top of the rib of the thread 29 tightly against the bottom the rib of the thread 33, whereby the rod sections against unintentional loosening be held securely.

Der Innendurchmesser des Stangenteiles 34 hat dieselbe Größe wie der Außendurchmesser des Flansches 28. Die Hülse ist so lang, daß der Flansch 28 in dem oberen Bohrungsteil 34 der Hülse sich befindet, wenn die Teile gekuppelt sind. Die Berührungsflächen 28 und 34 sowie 32 und 36 verhindern das Brechen der Stange und verlegen die Biegebeanspruchungen in die Hauptstangenteile der Stangenabschnitte, wie im Falle der Flaschen 14 und 17 sowie 16 und 20 der Ausführung nach Fig. 1. Es ist daher ersichtlich, daß bei der Ausführung nach Fig. 2 ebenfalls beide Berührungsstellen an den gegenüberliegenden Seiten der Schraubenverbindung im beträchtlichen Abstande vom Gewinde sich befinden und der Stift und die Hülse sich zwischen den drei genannten Berührungspunkten nicht berühren. Dieses Konstruktionsmerkmal der neuen Stange ist von großem Vorteil, da es die Gewinde und den Stift vor den Querschwingungen und Biegebeanspruchungen, denen die Stange im Betriebe ausgesetzt ist, wirksam schützt.The inner diameter of the rod part 34 has the same size as the outer diameter of the flange 28. The sleeve is so long that the flange 28 in the upper bore part 34 of the sleeve is when the parts are coupled. The contact surfaces 28 and 34 and 32 and 36 prevent the rod from breaking and relocate the bending stresses into the main rod parts of the rod sections, as in the case of the bottles 14 and 17 and 16 and 20 of the embodiment according to FIG. 1. It can therefore be seen that in the embodiment according to FIG. 2 also both contact points at the opposite Sides of the screw connection are at a considerable distance from the thread and the pin and the sleeve do not overlap between the three mentioned contact points touch. This design feature of the new bar is of great benefit as it the thread and the pin from the transverse vibrations and bending stresses, to which the rod is exposed in the company, effectively protects.

Bei der Konstruktion nach Fig. 2 wird der Stangenstift beim Anziehen der Stangenabschnitte nicht unter Zugspannung, wie bei der Ausbildung nach Fig. 1, gebracht. Dies ist von Vorteil, da die ganze Stärke des Stiftes auf diese Weise dazu verwendet wird, der Belastung zu widerstehen, der er durch das Gewicht der darunter befindlichen Stangenabschnitte ausgesetzt ist. Dies ist sehr wichtig, da der Sicherheitsfaktor bei Pumpenstangen mit Bezug auf die Fähigkeit, die Belastung der sehr langen und schweren Stangen bei Verwendung für tiefe Bohrlöcher aufzunehmen, notwendigerweise sehr klein ist.In the construction of FIG. 2, the rod pin is tightened when the rod sections not under tension, as in the embodiment of FIG. 1, brought. This is an advantage, as the whole strength of the pen is used in this way to reduce the load to withstand it by the weight of the rod sections underneath is exposed. This is very important as the safety factor with pump rods with regard to the ability to withstand the load of very long and heavy poles Use to accommodate deep boreholes, is necessarily very small.

Claims

Patent claims:

ι. Downhole string connection with two well spaced apart from the coupling threads and on both sides of the same located ring surface pairs, in which the rod ends touch, thereby characterized in that the between the ring surface pairs and the coupling. lung thread lying rod parts between and the inner wall of the coupling sleeve leave a gap.

2. Device according to claim 1, characterized in that one of the two pairs of annular surfaces is conical.

For this purpose ι sheet of drawings