Gehäuseverbindungen sollten mehrere funktionale und betriebliche Anforderungen erfüllen, die in diesem Artikel vorgestellt werden.
Funktionale Aspekte
- um einen Leckwiderstand gegenüber internen oder externen Flüssigkeitsdrücken zu gewährleisten
- Sie müssen über eine ausreichende strukturelle Steifigkeit verfügen, um von außen einwirkende Lasten übertragen zu können
- eine gute Geometrie haben, um den Außendurchmesser nicht wesentlich zu vergrößern oder den Innendurchmesser des Futterrohrstrangs wesentlich zu verringern
Operative Aspekte
- einfach vor Ort herzustellen
- leicht im Feld auszubrechen
- wiederverwendbar
Um diese Aspekte zu erfüllen, werden die Anschlüsse in fast allen Fällen mit Anschlussgewinden versehen. Für Gehäuse sind Verbindungen mittels Schweiß- oder Klebetechnik sowie Schnappverbindungen möglich, die hier jedoch nicht behandelt werden.
Seit vielen Jahren sind die API-Gewindeverbindungen, mit oder ohne elastischem Dichtring, der Standard bei Bohrlochrohrsträngen. Diese standardisierten Verbindungen sind:
- der API-Rundgewindeanschluss für Gehäuseanwendungen;
- die API-Stützgewindeverbindung für Gehäuseanwendungen;
- die API-Extremleitungsverbindung für Gehäuseanwendungen.
In den letzten Jahrzehnten gab es jedoch eine Verlagerung weg von relativ einfachen und kostengünstigen Flachbrunnen hin zu komplizierten Komplettierungen für tiefe, oft korrosive und Hochdruck-/Temperaturbrunnen. Dieser Trend brachte den Bedarf an Verbindungen mit besserer Abdichtung als die API-Verbindungen mit sich und führte zur Entwicklung der sogenannten Premium-Verbindungen.
Alle Verbindungen, die im Vergleich zu API-Verbindungen eine oder mehrere Besonderheiten aufweisen, wie z. B. höhere Festigkeit, bessere Dichteigenschaften, schnelleres Zusammenfügen, kleinerer Außendurchmesser der Kupplung, innen stromlinienförmig und frei von Aussparungen usw., werden zusammenfassend als Premium-Verbindungen bezeichnet .
Folgende Gewindeformen werden heute üblicherweise hergestellt:
- API-Rundgewinde, ein konisches Gewinde mit stechenden und ladenden Flanken von 30 Grad und abgerundeten Spitzen und Wurzeln.
- API-Gewinde vom Stützpfeilertyp ist ein konisches Gewinde mit stechenden und belastenden Flanken von 10 Grad bzw. 3 Grad und flachen Spitzen und Wurzeln parallel zum Gewindekegel.
- Das API-Extremeline-Gewinde ist ein konisches Gewinde mit stechenden und belastenden Flanken von 6 Grad sowie flachen Spitzen und Wurzeln parallel zur Rohrachse.
Modifizierte Sägezahngewinde für Premium-Verbindungen. Es wurden mehrere Gewindeformen entwickelt, die mit einer der folgenden Modifikationen oder Kombinationen davon versehen sind: Das Gewindeprofil weist Gewindespitzen und -gründe auf, die parallel zur Rohrachse und nicht parallel zum Gewindekegel verlaufen; ein Freiraum an der Spitze des Stiftgewindes, um eine bessere Kontrolle der Fadenreibung während des Aufziehens zu gewährleisten; eine Änderung des Winkels der Stichflanke im Bereich von +10 Grad bis +45 Grad, um die Stichleistung der Verbindung zu verbessern; eine Änderung des Winkels der Belastungsflanke im Bereich von +3 Grad bis -15 Grad, um die Zugfestigkeit der Verbindung zu erhöhen; eine Änderung der Steigung der Gewinde (einfache oder doppelte Steigungsänderung), um bei Zug- oder Druckbelastung für eine gleichmäßigere Spannungsverteilung in den Anschlussgewinden zu sorgen.
Das zweistufige Gewinde besteht aus zwei Abschnitten mit unterschiedlichem Durchmesser, die jeweils mit freilaufenden, nicht störenden Gewinden entweder gerade oder konisch versehen sind. Die Abbildung zeigt eine Konstruktion mit drei Schultern, die den Vorteil einer erhöhten Überdrehmomentkapazität bietet. Im Gegensatz dazu besteht bei einem nicht störenden Thread das Risiko, dass die Verbindung versehentlich unterbrochen wird.
Keilformgewinde basieren auf einem ineinandergreifenden Schwalbenschwanzgewindeprofil. Die Belastungsflanke wird mit einer größeren Steigung als die Einstechflanke bearbeitet, um ein Gewinde zu erzeugen, das sich beim Zusammenziehen verkeilt, sodass keine zusätzliche Drehmomentschulter erforderlich ist. Die anwendbaren Anzugsdrehmomente dieser Verbindungen sind tendenziell höher als die von Verbindungen mit modifizierten Sägezahngewindeprofilen und einer Schulter.
