Futterrohrgewinde: STC, LTC und BTC

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Mantelrohre sind ein wesentlicher Bestandteil der Öl- und Gasförderung. Sie sorgen für die strukturelle Integrität des Bohrlochs und verhindern das Eindringen unerwünschter Flüssigkeiten. Ein entscheidender Aspekt der Futterrohrkonstruktion ist das Gewinde, das eine Schlüsselrolle bei der sicheren Verbindung der Rohre und der Gewährleistung einer leckagefreien Verbindung spielt. Die drei gängigsten Arten von Futterrohrgewinden sind Kurze Gewindekupplung (STC), Lange Gewindekupplung (LTC), Und Stützgewindekupplung (BTC)Jeder Gewindetyp verfügt über unterschiedliche Konstruktionsmerkmale, Anwendungen und Leistungsmerkmale. In diesem Blogbeitrag werden diese Gewindetypen, ihre Vorteile und ihre Erfüllung branchenspezifischer Anforderungen erläutert.

1. Einleitung: Futterrohrgewinde

Futterrohre sind an beiden Enden mit Gewinden versehen, wodurch eine sichere Verbindung zwischen den Rohren gewährleistet ist. Dadurch wird sichergestellt, dass der Futterrohrstrang beim Absenken in das Bohrloch intakt bleibt. Der verwendete Gewindetyp hängt von den spezifischen Bohrlochbedingungen, der Tiefe, dem Druck und den geologischen Formationen ab, die während des Bohrvorgangs angetroffen werden.

Die Gehäusegewinde sind für Folgendes ausgelegt:

  • Für dichte Abdichtung sorgen.
  • Hält hohen Drücken und Belastungen stand.
  • Erleichtert den Zusammenbau und das Auseinandernehmen.
  • Verhindern Sie Rohrbrüche aufgrund von Zug-, Druck- oder Drehmomentkräften.

Sehen wir uns die drei gängigsten Gewindetypen für Futterrohre an: STC, LTC und BTC.

2. Kurze Gewindekupplung (STC)

Kurze Gewindekupplung (STC) ist eines der gängigsten Gewindedesigns für Futterrohre, insbesondere in flachen Bohrlöchern, wo mit mäßigem Druck und Kräften zu rechnen ist.

2.1. Design und Funktionen

  • Gewindelänge: STC-Gewinde sind relativ kurz, was die Herstellung und Montage erleichtert.
  • Gewindeprofil: Die Gewinde sind im Allgemeinen konisch, was die Abdichtung verbessert, indem die Verbindung beim Anwenden eines Drehmoments fester wird.
  • Kupplungsdesign: STC-Verbindungen verbinden zwei Abschnitte eines Futterrohrs über eine Kupplung. Durch die kurze Gewindelänge der Kupplung ist diese relativ kurz, was das Gesamtgewicht des Futterrohrstrangs reduziert.

2.2. Anwendungen

STC-Gewinde werden häufig in folgenden Bereichen verwendet:

  • Flachbrunnen: Wo der Druck geringer ist und die Anforderungen an die Verrohrung weniger hoch sind.
  • Kostengünstige Bohrarbeiten: STC ist aufgrund der einfacheren Herstellung und Montage kostengünstiger als Designs mit längeren Gewinden.
  • Ölfelder an Land: Wo die Umweltbedingungen weniger extrem sind.

2.3. Vorteile und Nachteile

Vorteile:

  • Einfach und schnell zu montieren.
  • Kostengünstig.
  • Geringes Gewicht, wodurch die Belastung der Anlage reduziert wird.

Nachteile:

  • Aufgrund der eingeschränkten Tragfähigkeit ist es für tiefere Brunnen nicht geeignet.
  • Geringere Beständigkeit gegen hohen Druck und extreme Bohrlochbedingungen.

3. Lange Gewindekupplung (LTC)

Lange Gewindekupplung (LTC) bietet eine stärkere, sicherere Verbindung als STC und ist daher ideal für tiefere Brunnen mit höherem Druck und anspruchsvolleren Bedingungen.

3.1. Design und Funktionen

  • Gewindelänge: LTC-Threads sind deutlich länger als STC und bieten eine stabilere Verbindung.
  • Gewindeprofil: LTC-Gewinde verfügen außerdem über eine konische Bauweise, die die Abdichtungsfähigkeit bei Anwendung eines Drehmoments verbessert.
  • Kupplungsdesign: Die bei LTC-Verbindungen verwendete Kupplung ist länger, was für zusätzliche Festigkeit sorgt und die Fähigkeit der Verbindung verbessert, den mechanischen Belastungen in tieferen Bohrlöchern standzuhalten.

3.2. Anwendungen

LTC-Threads werden typischerweise in folgenden Bereichen verwendet:

  • Mitteltiefe Brunnen: Wo Druck und Kräfte mittel bis hoch, aber nicht extrem sind.
  • Onshore- und Offshore-Bohrungen: Insbesondere in Umgebungen, in denen das Gehäuse zusätzlichen mechanischen Belastungen ausgesetzt sein kann.
  • Kostengünstige Operationen: LTC bietet ein gutes Gleichgewicht zwischen Stärke und Kosteneffizienz.

3.3. Vorteile und Nachteile

Vorteile:

  • Höhere Tragfähigkeit im Vergleich zu STC.
  • Besser geeignet für tiefere Brunnen und höhere Drücke.
  • Zuverlässige Dichteigenschaften.

Nachteile:

  • Aufwändigere und zeitintensivere Montage aufgrund der größeren Gewindelänge.
  • Etwas teurer als STC-Fäden.

4. Stützgewindekupplung (BTC)

Stützgewindekupplung (BTC) ist der stärkste und robusteste der drei Gewindetypen. Er ist für extreme Umgebungen, hohe Drücke und tiefe Bohrungen konzipiert. BTC-Gewinde haben eine größere Tragfläche und sind daher ideal für anspruchsvolle Anwendungen.

4.1. Design und Funktionen

  • Gewindeprofil: Im Gegensatz zu STC- und LTC-Gewinden haben BTC-Gewinde ein quadratisches oder nahezu quadratisches Profil. Dieses Design vergrößert die Oberfläche des Gewindes und verteilt die Lasten effektiver über die Verbindung.
  • Gewindelänge: BTC-Gewinde können LTC-Gewinden ähneln, aber durch die quadratische Ausführung werden ihre Festigkeit und Tragfähigkeit deutlich erhöht.
  • Kupplungsdesign: BTC verwendet große Kupplungen, die extremen Kräften standhalten und Gewindebrüche im Bohrloch verhindern können.

4.2. Bewerbungen

BTC-Threads werden in folgenden Bereichen verwendet:

  • Tiefe und ultratiefe Brunnen: Wo der Druck und die mechanische Belastung unglaublich hoch sind.
  • Offshore-Ölfelder: Insbesondere in Hochdruck- und Hochtemperaturbohrungen (HPHT).
  • Kritische Bohrvorgänge: Dies sind Vorgänge, bei denen ein Ausfall keine Option ist und das Gehäuse über lange Zeiträume extremen Bedingungen standhalten muss.

4.3. Vorteile und Nachteile

Vorteile:

  • Außergewöhnliche Tragfähigkeit.
  • Hohe Beständigkeit gegen Druck- und Drehmomentkräfte.
  • Geeignet für die anspruchsvollsten Bohrumgebungen, einschließlich HPHT-Bohrungen.

Nachteile:

  • Aufgrund der Komplexität des Gewindedesigns teurer in der Herstellung und Installation.
  • Erfordert mehr Zeit und Fachwissen zum Zusammenbau und Auseinanderbauen.

5. Vergleich der Futterrohrgewinde: STC, LTC und BTC

Besonderheit STC LTC BTC
Gewindelänge Kurz Lang Lang (Quadratprofil)
Stärke Niedrig bis mittel Mäßig bis hoch Hoch bis sehr hoch
Druckbeständigkeit Mäßig Hoch Sehr hoch
Typische Anwendungen Flachbrunnen, Niederdruck Mitteltiefe Brunnen Tiefbrunnen, HPHT-Umgebungen
Kosten Niedrig Mäßig Hoch

6. Wie wählt man das richtige Gewinde für das Mantelrohr aus?

Bei der Auswahl eines Mantelrohrs und Gewindetyps sollten verschiedene Faktoren berücksichtigt werden, darunter:

  • Brunnentiefe: Tiefere Brunnen erfordern stärkere Gewinde wie LTC oder BTC.
  • Druck und Temperatur: Hochdruck- und Hochtemperaturbohrungen erfordern typischerweise die Robustheit von BTC-Gewinden.
  • Kostenüberlegungen: STC-Gewinde sind zwar günstiger, bieten jedoch möglicherweise nicht die erforderliche Festigkeit und Haltbarkeit für tiefere oder komplexere Bohrlöcher.
  • Brunnenumgebung: Offshore-Bohrungen oder Bohrungen mit anspruchsvollen Umweltbedingungen können von der zusätzlichen Festigkeit und Dichtungsfähigkeit von LTC- oder BTC-Gewinden profitieren.

7. Fazit

Die Wahl des Futterrohrgewindes – STC, LTC oder BTC – hängt von den spezifischen Anforderungen der Bohrumgebung ab. STC-Gewinde bieten eine kostengünstige Lösung für flache Bohrungen, LTC-Gewinde bieten höhere Festigkeit für Anwendungen in mittleren Tiefen und BTC-Gewinde bieten maximale Festigkeit und Haltbarkeit für tiefe Bohrungen und extreme Bedingungen. Durch das Verständnis der Unterschiede zwischen diesen Gewindetypen können Ingenieure und Bohrteams das am besten geeignete Futterrohr für ihre Projekte auswählen und so die Sicherheit und Effizienz der Öl- und Gasförderung gewährleisten.

Unabhängig davon, ob Sie flache Onshore-Bohrungen oder tiefe Offshore-Bohrungen durchführen, ist die Wahl des richtigen Gewindetyps für den langfristigen Erfolg des Vorgangs von entscheidender Bedeutung.

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