MX2010002519A - Conexion tubular para campo petrolifero con capacidad de compresion incrementada. - Google Patents

Abstract

Una conexión tubular roscada para campos petrolíferos, 10, incluye un miembro de espiga, 12, que tiene una primera rosca ahusada externa, 24, y una segunda rosca ahusada externa, 26. Un miembro de caja incluye una primera rosca ahusada interna, 14, y una segunda rosca ahusada interna, 16. Se han provisto unos resaltos helicoidales de par de torsión, 40, 42, sobre el miembro de espiga y sobre el miembro de caja y están separados axialmente entre las respectivas roscas primera y segunda. La hélice de cada resalto de par de torsión incluye una pluralidad de revoluciones con flancos de compresión, tanto sobre el miembro de espiga, como sobre miembro de caja.

Description

CONEXION TUBULAR PARA CAMPO PETROLIFERO CON CAPACIDAD DE COMPRESION INCREMENTADA CAMPO DE LA INVENCION La presente invención se refiere a conexiones tubulares roscadas para campos petrolíferos, y más particularmente, a una conexión sumamente fiable con roscas ahusadas y un resalto para par de torsión. Se provee una conexión tubular roscada para campos petrolíferos con rasgos característicos que dan como resultado un incremento en la capacidad de compresión y de torsión, y más particularmente, una conexión tubular que limita la pérdida de precarga.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION Un problema común asociado con las conexiones tubulares para campos petrolíferos es el efecto de la compresión sobre la conexión y de la pérdida resultante de la precarga. A pesar de que muchas conexiones son capaces de resistir una alta carga de compresión, es posible que se pierda una buena parte de la precarga cuando se disminuye la fuerza de compresión, lo que da como resultado fugas a través de la conexión. Una conexión común para campos petrolíferos incluye roscas en dos pasos separadas axialmente entre sí sobre diámetros diferentes, y un resalto de par de torsión intermedio entre las roscas de los pasos.

Las conexiones integrales no recalcadas, tales como las conexiones de diámetro externo a nivel y a semi nivel tienen la limitación esencial de grosor de la pared del conducto sobre la cual son trabajados. Los conectores de a nivel tienen el mismo diámetro que el conducto. Se hace referencia a los conectores de semi nivel como conectores de caja expandidos, por razón de que el conducto es expandido sobre el extremo sobre el cual es trabajado el conector hembra (caja). La embutición y el estampado en frío, al contrario que el recalcado pueden mover la pared a una posición diferente, pero no afectar el grosor de manera significativa. El diseñador de la conexión con frecuencia se enfrenta con la necesidad de equilibrar muchos de los rasgos característicos. Esto incluye un sellado o sellados, un molde de rosca robusto, y un lugar para almacenar la fuerza de torsión de la precarga, con mayor frecuencia, en la forma de un resalto de par de torsión. El hecho de ordenar estos rasgos característicos en un espacio limitado a la vez que mantener la capacidad de conexión constituye un desafío.

Existen en el mercado diversos conectores de obturación doble, cónicos, de flanco de carga negativa, de dos pasos, integrales. El GP ANJO incluye un molde de rosca de flanco de carga negativa, de dos pasos, de inclinación de rosca ahusada de ángulo de resalto de par de torsión (o momento de torsión) de 15 grados, de obturación interna, y una cara de obturación externa en la caja. La Hydril SLX tiene un molde de rosca de flanco de carga negativa, de dos pasos, de inclinación de rosca ahusada, ángulo de resalto de par de torsión de 15 grados, de obturación interna, y un conector medio de obturación externa en un pequeño paso. La conexión VAM SLIJII tiene un molde de rosca de flanco de carga negativa, de dos pasos, de inclinación de rosca ahusada, de par de torsión vertical, de obturación interna, y una cara de obturación externa en la caja. De igual modo se comercializa un conector de obturación única, cónico, de flanco de carga negativa, de un único paso, integral. La conexión Hydril 523 tiene molde de rosca en cola de milano de flanco de carga negativa, molde de rosca en cola de milano de flanco de estocada negativa, de único paso, de inclinación de rosca ahusada, de resalto de par de torsión (o momento de torsión), logrado por medio del acoplamiento simultáneo del flanco de carga, de obturación interna y un sellado externa provista mediante el compuesto de rosca y el perfil de rosca. Estos conectores son conocidos como roscas en cuña debido a su uso del flanco de enchufe como soporte de detención.

Ya existen las roscas que tienen integrado el acoplamiento flanco de enchufe y carga en la posición final. Estas incluyen los conectores API que incluyen los LTC y los STC a los que por lo común se hace referencia como de ocho vueltas. Estas se conocen como roscas de flanco a flanco. La línea de productos Grant Prideco del conector TC - II tiene el acoplamiento flanco de enchufe y carga. Estas roscas ya habían sido abandonadas para su uso en conectores integrales por razón de saltos bruscos. El salto brusco es el fenómeno particular de la mayoría de los conectores flexibles, tal como las juntas integrales. Cuando estos conectores experimentan cargas de alta tensión las roscas se desenganchan debido a la fuerza de reacción radial sobre el flanco de la carga y se separa. Las formas de flanco de carga negativa resuelven este problema.

Un molde de rosca común involucra el contacto desde el pico hasta la raíz. Esto es común para la mayoría de las roscas de flanco de carga negativa así como también algunos conectores API que incluyen el molde de rosca del pilar. La ausencia de flanco de carga negativa hace este molde menos deseable para las juntas integrales. El flanco de carga negativa y el molde de rosca desde el pico hasta la raíz, en ausencia de la cuña es el molde de rosca más común para las juntas integrales de alto funcionamiento. La debilidad para estos moldes de rosca reside en el espacio muerto o huelgo del flanco de enchufe. Esto es necesario para evitar la excoriación, pero limita su capacidad en lo concerniente a la compresión, el plegado y la torsión.

Finalmente, las roscas de cuña utilizan una carga diferente y llevan al flanco de enchufe para ambos acoplamientos de flanco a flanco y/o pico a raíz durante la formación, a la vez que evita la excoriación, ya sea con los ángulos de flanco positivo o negativo. Una debilidad para estos moldes de rosca reside en la ausencia de la calidad de repetición de formación con respecto a su posición y el efecto sobre metal a sellados de metal. Es posible compensar esto para las sellados cónicos, bajos, largos, que tienen variabilidad más baja en la interferencia con la alta variabilidad en la posición axial. La alta fuerza de compresión, plegado y torsión se logran a través del flanco de compresión helicoidal accionado con el flanco de carga de manera simultánea, en conjunto con el flanco de carga negativa con el propósito de evitar el salto brusco y la opción para el flanco de enchufe negativa para soporte radial adicional.

Las desventajas de la especialidad anterior son superadas por la presente invención, y se revela en la presente una conexión tubular de yacimientos de petróleo mejorada que utiliza un resalto de par de torsión para limitar la compresión efectiva sobre la pérdida de la precarga.

BREVE DESCRIPCION DE LA INVENCION La conexión incorpora un resalto de par de torsión helicoidal para limitar el efecto de la compresión sobre la pérdida de la precarga. Es posible utilizar la conexión para conectores de dos pasos, cónicos, en los que el resalto de par de torsión es de medio paso y puede incorporar un contacto de raíz a pico de molde de rosca de flanco de carga negativa. Los conectores con material disponible limitado para el resalto de par de torsión, tales como los conectores integrales de a nivel y semi a nivel se pueden beneficiar de manera significativa a partir de estos rasgos característicos. Un resalto de par de torsión helicoidal y un flanco de compresión sobre la rosca del resalto de par de torsión aumenta el área de apoyo axial con espaciado radial limitado.

La longitud axial y las superficies de apoyo del resalto de par de torsión helicoidal se pueden utilizar con el fin de lograr estos objetivos.

En una forma de modalidad, una conexión roscada de yacimientos de petróleo comprende un miembro de espiga que tiene una primera rosca radialmente externa y una segunda rosca radialmente externa espaciada de la primera rosca radialmente interna. La conexión incluye un miembro de caja que tiene una tercera rosca radialmente interna y una cuarta rosca radialmente interna espaciada axialmente de la tercera rosca radialmente interna, la primera rosca se acopla con la tercera rosca y la segunda rosca se acopla con la cuarta rosca cuando la conexión es ensamblada. El miembro de espiga del resalto de par de torsión helicoidal es espaciado entre las roscas primera y segunda y es formado por una pluralidad de roscas intermedias helicoidales. El resalto de par de torsión helicoidal del miembro de la caja es espaciado de manera similar entre las roscas tercera y cuarta y está formado por una pluralidad de roscas helicoidales. Las roscas del resalto de par de torsión helicoidal del miembro de espiga se acopla con las roscas del resalto de par de torsión helicoidal del miembro de caja cuando la conexión es ensamblada.

Estos rasgos característicos y más ventajas adicionales de la presente invención se presentarán de manera evidente a partir de la siguiente descripción detallada en la que se hace referencia a las figuras en los dibujos que se acompañan.

BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS La Figura 1 es una vista en sección transversal de una espiga y una caja de una conexión tubular de yacimientos de petróleo.

La Figura 2 ilustra en sección transversal los espacios muertos en el resalto de par de torsión helicoidal hacia la derecha y las roscas hacia la izquierda. Observar el espacio muerto del flanco de enchufe sobre la rosca y el espacio muerto del flanco de carga sobre el resalto de par de torsión helicoidal.

La Figura 3 muestra un rasgo característico opcional de un soporte de detención por debajo del plano de la raíz de la rosca de la sección central del resalto de par de torsión helicoidal.

La Figura 4 ilustra el acoplamiento inicial de la espiga y la caja.

La Figura 5 ilustra un acoplamiento posterior de la espiga y la caja.

La Figura 6 ilustra con mayores detalles los espacios vacíos en el resalto de par de torsión helicoidal como se muestra sobre la derecha y las roscas sobre la izquierda.

La Figura 7 ilustra con mayores detalles los espacios vacíos para otra forma de rosca que tiene un resalto de par de torsión helicoidal como se muestra sobre la derecha y las roscas como se muestra sobre la izquierda cuando se ha completado la conexión en forma total.

La Figura 8 ilustra la distancia radial para el soporte de detención.

La Figura 9 ilustra una conexión alternativa y un molde de adaptador cónico y rosca diferentes para la sección central con el propósito de ayudar en dar impulso en los espacios muertos.

La Figura 10 ilustra una alternativa de los diseños que muestran un resalto de par de torsión helicoidal sobre la derecha y las roscas sobre la izquierda con anterioridad a haberse completado la conexión en forma total.

DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION La Figura 1 ilustra una conexión tubular de yacimientos de petróleo, con una sección de un resalto de par de torsión helicoidal entre roscas ahusadas de una conexión roscada de dos pasos. El tercer conjunto de roscas en el centro, por lo tanto, actúa como el resalto de par de torsión helicoidal. La conexión tubular roscada de yacimientos de petróleo, 10, comprende un miembro de espiga, 12, que tiene una primera rosca ahusada externa, 14, y una segunda rosca ahusada externa, 16, espaciada axialmente de la primera rosca ahusada. La conexión incluye, de igual modo, un miembro de caja, 22, que tiene una primera rosca interna, 24, para el acoplamiento del acoplamiento con la primera rosca ahusada, externa, 14, y una segunda rosca ahusada, interna, 26, para el acoplamiento del acoplamiento con la segunda rosca ahusada, externa, 16. La conexión incluye un resalto de par de torsión helicoidal en cada uno de los miembros de espiga y el miembro de caja y axialmente espaciado entre las respectivas roscas primera y segunda. Cada hélice del resalto de par de torsión helicoidal incluye una pluralidad de revoluciones con flancos de compresión, tanto sobre el miembro de espiga, como el miembro de caja acoplados cuando la conexión es ensamblada.

De la manera como se muestra con mayores detalles en la Figura 2, los flancos de compresión o impulsos, 30, 32, sobre el conjunto de roscas intermedias son acopladas a la vez que los flancos de tensión, 34, 36, sobre los conjuntos de roscas primero y segundo se acoplan cuando la conexión es completada. Por lo tanto, la Figura 2 muestra una de las roscas, 40, del resalto de par de torsión helicoidal sobre el miembro de espiga y de otra rosca, 42, del resalto de par de torsión helicoidal sobre el miembro de caja. El resalto de par de torsión helicoidal sobre el miembro de espiga es un soporte a lo largo de una pluralidad de revoluciones para acoplar un soporte similar continuo sobre el miembro de caja. La Figura 2 ilustra la simetría y el perfil de los tres conjuntos de roscas, y la disparidad en la función. La sección del centro, que se encuentra a la derecha en la Figura 2, forma un resalto de par de torsión helicoidal y está acoplado sobre el impulso o flanco de compresión. El resalto de par de torsión helicoidal, 40, 42, tiene ranuras de rosca que están a lo largo de un plano cónico espaciado de manera radial hacia fuera del plano de las roscas externas del miembro de espiga espaciado de manera axial entre el resalto de par de torsión y la punta del miembro de espiga. Cada uno de los otros dos pasos se acoplan en la carga o flanco de tensión, de la manera como se muestra sobre la izquierda en la Figura 2.

La Figura 3 revela un rasgo característico opcional, en el que se provee la región de un soporte de detención, 30, por debajo del plano de la raíz de la rosca, 32. El flanco de enchufe, por lo tanto, puede de igual modo ser utilizado como un soporte de detención. Este rasgo característico alternativo puede ser utilizado para aumentar el área de la superficie helicoidal del flanco de enchufe con el rasgo característico asimétrico del soporte de detención. La conexión se puede completar en la misma posición aumentando la confiabilidad del sellado de los sellos de metal a metal.

La presente invención utiliza un resalto de par de torsión helicoidal, o tercera rosca, para ganar capacidad de compresión y de torsión de la conexión de manera independiente por medios diferentes del resalto de par de torsión radial estándar. Para una conexión roscada en dos pasos el resalto de par de torsión helicoidal es con preferencia un paso medio y provee una tercera rosca. Es posible mantener las formas de rosca de raíz a picó, de flanco de carga negativa de la industria estándar para los pasos de tensión en dirección ascendente y en dirección descendente. Se permite la flexibilidad de la forma de rosca para el paso central para lograr capacidad de compresión. En una forma de modalidad, se utilizan las mismas formas, cónico y conducción en la totalidad de los tres pasos con un soporte de detención alternativo incorporado. La interferencia de la rosca puede ser fijada en cero con contacto de raíz a pico pero sin carga radial previa debido al solape de la inclinación. La Figura 4 ilustra la conexión, 10, al acoplamiento inicial, o formación. En esta etapa, se podrá observar que las roscas, 14, y 16, sobre el miembro de espiga engranan las roscas, 24, y 26, sobre el miembro de caja, aún cuando todavía no han sido acoplados los soportes de par de torsión helicoidal. En la Figura 5 la posición del miembro de caja, 22, se ha hecho girar con respecto al miembro de espiga, 12, de modo que tres o más de las roscas de dos pasos son acopladas y una o más de las roscas del resalto de par de torsión helicoidal son acopladas. La Figura 6 muestra con mayores detalles el acoplamiento roscado en la etapa de la Figura 5, y muestra que el resalto de par de torsión helicoidal, 42, sobre el miembro de caja, 22, puede estar fuera del acoplamiento con el correspondiente resalto de par de torsión helicoidal, 40, sobre el miembro de espiga, 12, a la vez que los flancos de compresión, 12, sobre las roscas, 16 y 26 son acopladas, aún cuando hay substancial separación de raíz a pico.

El resultado de haberse completado la totalidad de la secuencia es que la sección del centro es una rosca de funcionamiento libre hasta la posición ajustada de potencia final en la cual el flanco de enchufe y el soporte de detención opcional son acoplados en el paso central con los flancos de carga acoplados en los dos pasos de tensión remanentes. En la versión como se muestra en la Figura 7, se utiliza un molde de rosca distinto para el resalto de par de torsión helicoidal. Este molde de rosca utiliza un flanco de carga positiva, que ayuda en dar la impulso de los espacios muertos. La sección del centro tiene roscas de funcionamiento libre hasta cerca de la posición de formación final, en la que el flanco de enchufe y el soporte de detención opcional se acoplan en el paso central con los flancos de carga acoplados en los dos pasos de tensión remanentes. Los flancos de enchufe, 50, 51 están, por lo tanto, en acoplamiento en la Figura 7, a la vez que los flancos de tensión, 52, 53, son acoplados en cada una de las roscas de dos pasos. El molde de rosca puede ser el mismo para la totalidad de los tres pasos en carácter de común de herramientas y en carácter de repetible logrado con el uso de una herramienta común. No hay necesidad de un flanco de carga negativa cuando no está acoplado en el paso central. Puede ser preferible una configuración sin flanco de carga negativa para dar impulso de espacios muertos. Otra mejora puede ser la utilización de la distancia radial del soporte de detención para otros usos tales como el incremento de limpieza por máquina, el incremento de las áreas de tensión o la reducción de las áreas de tensión para espacios muertos adicionales. En esta configuración, el espacio vacío o dimensión, 55, que se muestra en la Figura 8, más adelante, puede no ser requerido. La Figura 8, de igual modo ilustra que es posible que los flancos de enchufe del paso central se utilicen a modo de soporte de detención, ya sea solo, o en conjunto con un soporte de detención circular convencional.

Mientras que los flancos de impulso del paso central pueden ser el único soporte de detención, con preferencia, los flancos de enchufe proveen el moldeado, el costo de fabricación disminuido con menor condición de repetible de posición y de formación. En una forma de modalidad preferida, la región de soporte de detención por debajo del plano de la raíz de la rosca de la sección del centro aumenta los flancos de enchufe actuando como soporte de compresión y soporte de detención para la condición de repetible de posición y de formación. De modo similar, la región que se muestra en la Figura 8 por debajo del plano de la raíz de la rosca puede ser utilizada de manera alternativa con el fin de incrementar el adaptador cónico haciéndolo diferente para que la sección central disminuya la contención y demore el acoplamiento del resalto de par de torsión para impedir la excoriación. La Figura 9 ilustra un adaptador cónico diferente en la sección central, 60, con el propósito disminuir la contención y demorar el acoplamiento. Hay un incremento de los espacios muertos de las roscas justo antes del ajuste de la potencia con el flanco y el adaptador cónico modificado. Esto puede ser una clara ventaja para evitar la formación de espacios muertos. El incremento del adaptador cónico de la sección central puede sacrificar la mayor parte del espacio vacío, 55, mencionado con anterioridad. Esto podría ser un uso alternativo del material radial de la conexión.

Cuando se investigan los diferenciales de paso entre los dos pasos, la secuencia de formación puede ser evaluada para evitar una condición de interferencia entre los pasos de tensión y el paso de compresión. Existen ventajas significativas en ser capas de obtener dos pasos diferentes para la formación debido a la acción de conexión en cuña sobre la base de diferencias en los ángulos en hélice. En la práctica, se puede obtener un beneficio de la rosca en cuña mediante la desintegración de este rasgo característico entre dos pasos separados. Superar los obstáculos de construcción puede requerir una combinación de rasgos característicos de diseño, utilizados en combinación, en los que el ángulo del flanco de carga y el adaptador cónico se combinan con la disparidad de paso para asegurar el ensamblaje suavizado. La Figura 10 ilustra una conexión en la que se utilizan el ángulo del flanco de carga y el adaptador cónico en conjunto con la disparidad de paso para asegurar el ensamblaje suavizado de las roscas 16, 26 con un resalto de par de torsión altamente efectivo provisto por las roscas helicoidales de la sección central.

La forma de modalidad que se muestra en los dibujos coloca el resalto de par de torsión helicoidal de manera axial entre las roscas de dos pasos sobre el miembro de espiga y el miembro de caja. En otra forma de modalidad cada uno de los miembros de espiga y los miembros de caja son provistos con roscas ahusadas para el acoplamiento, con un resalto de par de torsión helicoidal espaciado de manera axial provisto sobre el miembro de espiga y el miembro de caja, con el fin de proporcionar la compresión incrementada y la capacidad del par de torsión de la conexión tubular del yacimiento de petróleo. Cada hélice del resalto de par de torsión helicoidal puede incluir una pluralidad de revoluciones con los flancos de revolución, tanto en los miembros de espiga, como en los miembros de caja cuando la conexión es ensamblada. El resalto de par de torsión helicoidal puede formar ranuras de roscas, las cuales se tienden substancialmente a lo largo de un plano cónico de las roscas ahusadas y de las roscas ahusadas internas.

La dirección de la fuerza de reacción radial puede ser invertida. Las formas de flanco negativo pueden no ser compatibles con el contacto de flanco a flanco debido a problemas de excoriación bajo determinados desajustes de tolerancia. De igual modo puede haber espacios muertos de raíz a pico entre las roscas.

Durante la compresión de la conexión tubular, la fuerza central pasa a través del resalto de par de torsión el que, de la manera como se revela en la presente, es con preferencia, un resalto de par de torsión helicoidal que limita las cargas de plegado secundario alineando el trayecto de carga a través de la tubería con el trayecto de carga a través del resalto de par de torsión y el conector. Este rasgo característico hace posible un área de resalto de par de torsión más grande a la vez que la rotación reducida entre el acoplamiento de rosca y la formación final minimiza la excoriación de rosca.

La conexión roscada para campos petrolíferos de la presente invención puede ser de tipo roscada y acoplada, con una rosca de único paso y un resalto de par de torsión helicoidal espaciado de la rosca de manera axial, o bien, con dos roscas integradas espaciadas de manera axial y un resalto de par de torsión helicoidal intermedio. De manera alternativa, el conector puede ser un conector de espiga integral/ conector de caja expandido, en el que el soporte de detección helicoidal es provisto entre las roscas primera y segunda, para un total de roscas de tres pasos, de la manera como se revela en la presente. En aún otras formas de modalidad el conector puede ser un descargador integral de tipo OD o de tipo recalcado integral, en los que son provistos tres o más pasos (dos o más pasos de formación y un resalto de par de torsión helicoidal) en la conexión.

El conector de tipo recalcado integral puede incluir un conector de soldadura para tamaños más grandes. La conexión tubular para campos petrolíferos, de la manera como se revela en la presente, puede servir como una conexión fiable para tubería de explotación o producción (en pozos de petróleo), tubería de revestimiento (pozos de petróleo), tubos de subida, o conductores. Se prefieren las roscas de formación espaciadas de manera axial y los soportes de par de torsión helicoidal para las juntas integrales no recalcadas, por razón de que el material limitado está disponible para el sellado de metal a metal en localizaciones cercanas al OD y cercanos al ID de la conexión, de modo que la presión es obturada inicialmente por el cierre respectivo de metal a metal. Por consiguiente, esta forma de modalidad deja suficiente grosor de pared para contener el material y los sellos. Una forma de modalidad con una rosca de formación y un resalto de par de torsión helicoidal, es de manera particular bastante adecuada para los conectores roscados y acoplados, los conectores OD de miembro de espiga/ de caja expandida o descargador integral soldado en los extremos de los tubulares. Con más material disponible, la complejidad de la conexión con una segunda rosca de formación podría ser innecesaria. Por razón de que el resalto de par de torsión es helicoidal, el forjado o recalcado, por lo general requerido para el procedimiento de soldadura o juntas integrales recalcadas puede justificar el paso de la segunda rosca de formación adicional. Se puede proveer ya sea un recalcado API o entubación, o se puede proveer un recalcado adicional en vista de los requerimientos reducidos de material. De la manera como se revela en la presente, el resalto de par de torsión helicoidal se provee en un adaptador cónico, pero en otras formas de modalidad, el resalto de par de torsión helicoidal puede no incluir un adaptador cónico. Sin embargo, es posible que el resalto de par de torsión helicoidal sea provisto entre las roscas de dos pasos ahusadas sobre los miembros de espiga y de caja. El ángulo de carga de las roscas de formación en una conexión roscada y acoplada o en una conexión de espiga integral/ de caja expandida puede ser negativa o positiva, y el ángulo de flanco de enchufe puede de igual modo ser ya sea positivo o bien, negativo.

Cuando el ángulo de flanco de enchufe sobre las roscas de formación es positivo, las roscas de formación resisten el salto brusco por lo común asociado con OD del descargador y las juntas integrales de caja expandida, que por lo general, poseen una alta flexibilidad. En la ausencia del uso de roscas de cuña, los flancos de carga positiva sobre las roscas de formación hacen posible el contacto de flanco a flanco de los flancos de enchufe y ayudan en la compresión y en la capacidad de plegado deseadas. Para los tubos de subida o tubería ascendente, el flanco de carga positiva de flanco a flanco puede ser ventajoso debido a la reducción del factor de amplificación del estrés, ya que no se obtiene una condición de carga/ descarga rápida asociada con la apertura y cierre de los espacios muertos del flanco de enchufe. Mediante la obtención de espacios muertos del flanco de enchufe con una forma de rosca de formación de flanco de carga negativa puede ser difícil para una forma de rosca de flanco de carga positiva, flanco a flanco, cuando la conexión está en compresión.

Con respecto al ángulo del flanco de enchufe para las roscas de tensión o de formación, el ángulo del flanco de enchufe puede afectar al par de torsión requerido para obtener un soporte, ya que la inclinación del ángulo de interferencia controla la dirección de las fuerzas de reacción. Las roscas de flanco a flanco, en la ausencia de una cuña, por lo general tienen más variabilidad en el par de torsión requerido para obtener un soporte. El par de torsión de igual modo puede ser afectado tanto en el flanco de enchufe como en los ángulos del flanco de carga. En la mayoría de los casos, el ángulo del flanco de enchufe será positivo para las roscas de formación. El ángulo de flanco de enchufe negativo para las roscas de formación podría actuar a modo de un ángulo de oclusión, aún cuando resulta difícil el ensamblado de la conexión, a menos que se combine con una rosca de tipo de cuña, o una rosca de flanco de carga positiva. Para la condición de ensamblado en cola de milano, un flanco de carga negativa y un flanco desenchufe pueden hacer la conexión sensible a la sobrecarga. El ángulo de flanco de enchufe determina la dirección de la fuerza de reacción, a partir de la compresión, y los más cercanos a vertical podrían minimizar la fuerza de reacción radial, mientras que los ángulos cercanos a ser paralelos a la línea central de conexión podrían tener una fuerza de reacción radial más alta. Más aún, en el caso de que el ángulo de flanco de enchufe para las roscas de formación sea negativo, esto podría juntar las partes de conexión, y en el caso de que sea positivo, esto podría separarlas. Cuando se encuentran en cercana proximidad a un sellado, el efecto sobre las roscas se podría traducir a funcionamiento de carga de energía o de descarga de energía del funcionamiento del sello.

El ángulo de flanco de carga preferido para el soporte del par de torsión puede ser un factor en el caso de que el acoplamiento sea solamente sobre el flanco de enchufe de esta región. En caso de ser así, el ángulo de flanco de carga puede tener un efecto sobre los espacios muertos de enchufe. Observando a modo de imagen especular lo que ocurre en los pasos de tensión o de formación, es posible un mejor control de la comunidad de herramientas y más precisamente el control de las relaciones de paso a paso. El acoplamiento del flanco de carga puede tener un beneficio si los factores de esfuerzo cortante y de seguridad de soporte de los pasos de formación son marginales. En caso de permitirse la tensión para traducir a través de las roscas de formación helicoidales, las ventajas y las desventajas de los ángulos positivos o negativos para las roscas de formación serían similares a aquellas de las roscas de tensión de la manera como se ha detallado con anterioridad. Cuando son acopladas con diferencias en pasos y ahusadas entre el paso de resalto de par de torsión y los pasos de tensión, cuando más positivo sea el ángulo, menos probable será de acoplar prematuramente el paso de resalto de par de torsión. Un ángulo de flanco de enchufe preferido para el paso de soporte del par de torsión de igual modo reflejará la descripción detallada anterior con respecto al paso de tensión. El acoplamiento del ángulo de flanco de enchufe para las roscas de soporte del par de torsión es esencial. Los ángulos negativos reaccionan en la compresión y las cargas del par de torsión recorren hacia el interior de modo radial. Un ángulo negativo puede ser preferido cuando se utiliza un diferente paso y/o cónico en comparación con las roscas de formación por lo cual se asegura el espacio muerto de enchufe. Los ángulos negativos de igual modo incrementarán la sensibilidad a la sobrecarga en caso de acoplarse con flancos en el paso de tensión. Un ángulo positivo podría tener la tendencia a separar la espiga y la caja en el momento de la carga. El ángulo e tensión del flanco de carga puede ser de 90° para una conexión OD de descarga integral. De modo similar, para los ángulos de flanco de carga y de flanco de enchufe para el soporte del par de torsión, el orden puede ser de 90° para una conexión OD de descarga integral.

Las roscas del conector pueden proveer acoplamiento de flanco a flanco, o acoplamiento de rosca de picos y de picos de raíz. El acoplamiento de las roscas sobre el soporte del par de torsión helicoidal de modo similar puede ser el acoplamiento de flanco a flanco, o acoplamiento de rosca de raíz a pico. El acoplamiento de flanco a flanco de las roscas de formación es preferido para las conexiones que tienen alta fatiga, alta compresión y plegado. Las roscas que se completan de raíz a pico pueden ser más factibles de repetición y más fáciles de inspeccionar. Las roscas de formación de flanco a flanco hacen posible una mejora en la obturación de rosca, mientras que el acoplamiento de raíz a pico de estas roscas es compatible con un flanco de carga negativo sin el uso de pasos a los que por lo común se hace referencia como roscas acuñadas. De acuerdo con ello, el acoplamiento de raíz a pico de las roscas de formación se prefiere para muchas aplicaciones que involucran el OD de descarga junta integral de caja expandida. El acoplamiento de flanco a flanco de estas roscas puede ser preferido para conectores de tuberías de subida, conectores roscados y acoplados, o juntas de recalcado o juntas de soldadura integrales y conectores en los que se espera que las juntas provean un sellado externo. En caso de que el molde de rosca sea el mismo entre las roscas de formación y el soporte del par de torsión helicoidal se puede utilizar una herramienta común para cortar y formar las roscas. La distancia entre el flanco de carga y el paso de formación y el flanco de enchufe del paso del soporte del par de torsión helicoidal puede luego ser controlado por una herramienta, una tensión de compensación, y una posición en torre, de modo que la condición de repetible de la máquina que controla esta dimensión puede ser beneficiosa. Cuando estas formas de rosca difieren, se puede hacer máximo los espacios muertos cambiando el cónico y el paso de las formas para sus funciones independientes. El paso delta entre la tensión y el soporte del par de torsión puede ser constante o puede variar, y la rosca formada sobre la rosca de dos pasos puede ser la misma, o puede diferir.

El paso entre las roscas de formación que sirven como pasos de tensión y el soporte del par de torsión puede ayudar en la demora del acoplamiento del soporte del par de torsión, por lo que hace mínima la excoriación del soporte del par de torsión. Los elementos ahusados más altos tienden a impulsar más profundo y acoplar más tarde en la secuencia de completar, mientras que los elementos ahusados más bajos tienen más de un "distanciador". Las roscas de formación y/o el soporte del par de torsión podrían ser derechos en lugar de cónicos.

La conexión de la presente invención puede ganar una ventaja significativa de un flanco de carga negativa, pero puede perder estabilidad axial obtenida de otro modo por medio del acoplamiento de flanco de enchufe. Las capacidades de la tubería que son mantenidas son la compresión, el plegado y la torsión.

Aún cuando las formas de modalidad de la invención se han descrito en la presente con algunos detalles, esto se ha hecho solamente para el propósito de explicar los diversos aspectos de la invención y no se tiene la intención de limitar el ámbito de la invención de la manera como se define en las reivindicaciones que siguen. Aquellas personas hábiles en la especialidad comprenderán que la forma de modalidad que se ha ilustrado y se ha descrito se realiza a modo de ejemplo y es posible hacer en la práctica de la invención otras diversas substituciones, alteraciones y modificaciones, que incluyen, pero no se limitan a las alternativas de diseño específicamente detallados en la presente sin alejarse de su ámbito. A la vez que la presente invención se ha descrito en relación particular con los dibujos incluidos en la misma, se deberá comprender que aún otras modificaciones aparte de éstas que se han mostrado o sugerido en la presente se pueden realizar dentro del ámbito y del espíritu de la presente invención.

Claims (27)

NOVEDAD DE LA INVENCION REIVINDICACIONES

1 . Una conexión tubular roscada para campos petrolíferos, que comprende: un miembro de espiga que tiene una primera rosca ahusada externa y una segunda rosca ahusada externa axialmente separada con respecto a la primera rosca ahusada externa; un miembro de caja que tiene una primera rosca ahusada interna para su acoplamiento con la primera rosca ahusada externa y una segunda rosca ahusada interna para su acoplamiento con la segunda rosca ahusada externa; y un resalto helicoidal de par de torsión sobre cada uno de los siguientes: el miembro de espiga y el miembro de caja axialmente separados entre las respectivas roscas primera y segunda, incluyendo cada hélice del resalto helicoidal del par de torsión una pluralidad de revoluciones con flancos de compresión, tanto sobre el miembro de espiga, como sobre el miembro de caja del resalto helicoidal del par de torsión acoplado cuando la conexión ha sido ensamblada.

2. - La conexión tubular roscada para campos petrolíferos de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque cada una de las roscas primera y segunda tienen flancos de enchufe acoplados cuando la conexión es ensamblada.

3. - La conexión tubular roscada para campos petrolíferos de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque el resalto helicoidal de par de torsión tiene ranuras de rosca, las cuales se extienden substancialmente a lo largo de un plano inclinado separado radialmente hacia fuera con respecto a un plano de las roscas externas del miembro de espiga separados axialmente entre el resalto del par de torsión y una protuberancia en la punta de la espiga del miembro de espiga.

4. - La conexión tubular roscada para campos petrolíferos de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque el resalto helicoidal de par de torsión sobre cada uno de los siguientes: el miembro de espiga y el miembro de caja, es un resalto continuo para la pluralidad de revoluciones.

5. - La conexión tubular roscada para campos petrolíferos de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque las roscas situadas sobre el miembro de espiga y el miembro de caja y el resalto helicoidal, o el miembro de espiga y el miembro de caja tienen substancialmente la misma forma, ahusamiento y paso de rosca.

6. - La conexión tubular roscada para campos petrolíferos de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque las roscas situadas sobre el miembro de espiga y el miembro de caja tienen un paso diferente del de las roscas helicoidales sobre el resalto de par de torsión.

7.- La conexión tubular roscada para campos petrolíferos de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque cada una de las roscas ahusadas tiene un flanco de carga negativo.

8.- La conexión tubular roscada para campos petrolíferos de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque el resalto helicoidal de par de torsión sobre cada uno de los siguientes: el miembro de espiga y el miembro de caja está separado a lo largo de un ahusamiento.

9.- Una conexión tubular roscada para campos petrolíferos que comprende: un miembro de espiga que tiene una rosca externa; un miembro de caja que tiene una rosca interna para su acoplamiento con la rosca externa; cada una de las roscas externas y de las roscas internas tiene flancos de enchufe acoplados cuando la conexión está ensamblada; y un resalto helicoidal de par de torsión sobre cada uno de los siguientes: el miembro de espiga y el miembro de caja, que incluye una pluralidad de revoluciones, incluyendo cada hélice del resalto helicoidal de par de torsión un flanco de compresión sobre cada uno de los siguientes: el miembro de espiga y el miembro de caja del resalto helicoidal cuando la conexión está ensamblada.

10. - La conexión tubular roscada para campos petrolíferos de conformidad con la reivindicación 9, caracterizada además porque el resalto helicoidal de par de torsión tiene ranuras de rosca, las cuales se extienden substancialmente a lo largo de un plano separado radialmente hacia fuera con respecto a un plano de las roscas externas.

1 1. - La conexión tubular roscada para campos petrolíferos de conformidad con la reivindicación 9, caracterizada además porque el resalto helicoidal de par de torsión sobre cada uno de los siguientes: el miembro de espiga y el miembro de caja es un resalto continuo para una pluralidad de revoluciones.

12. - La conexión tubular roscada para campos petrolíferos, de conformidad con la reivindicación 9, caracterizada además porque las roscas sobre el miembro de espiga y sobre el miembro de caja y el resalto helicoidal, o el miembro de espiga y el miembro de caja tienen substancialmente el mismo ahusamiento y paso de rosca.

13. La conexión tubular roscada para campos petrolíferos de conformidad con la reivindicación 9, caracterizada además porque las roscas sobre el miembro de espiga y sobre el miembro de caja tienen un paso diferente que el de las roscas helicoidales sobre el resalto de torsión.

14. La conexión tubular roscada para campos petrolíferos de conformidad con la reivindicación 9, caracterizada además porque cada una de las roscas interna y externa tiene un flanco de carga negativa.

15. La conexión tubular roscada para campos petrolíferos de conformidad con la reivindicación 9, caracterizada además porque además comprende: otra rosca externa sobre el miembro de espiga; y otra rosca interna sobre el miembro de caja para su acoplamiento con la otra rosca externa.

16.- Un método para formar una conexión tubular roscada para campos petrolíferos que comprende: proveer un miembro de espiga que tiene una rosca ahusada externa; y proveer un miembro de caja que tiene una rosca interna ahusada para su acoplamiento con la rosca externa ahusada; y proveer un resalto helicoidal de par de torsión sobre cada uno de los siguientes: el miembro de espiga y del miembro de caja, incluyendo cada hélice del resalto de par de torsión, una pluralidad de revoluciones con flancos de compresión tanto sobre cada uno del miembro de espiga y el miembro de caja del resalto helicoidal ahusado acoplado cuando la conexión está ensamblada.

17. - El método de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado además porque cada una de los siguientes: la rosca ahusada externa y la rosca ahusada interna tiene los flancos de enchufe acoplados cuando la conexión está ensamblada.

8. - Una conexión tubular roscada para campos petrolíferos de la reivindicación 16, en donde el resalto helicoidal de par de torsión sobre cada uno de los siguientes: el miembro de espiga y el miembro de caja está formado como un resalto continuo para la pluralidad de revoluciones.

19.- El método de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado además porque las roscas sobre el miembro de espiga y sobre el miembro de caja y el resalto helicoidal, o el miembro de espiga y el miembro de caja, tienen substancialmente la misma forma, ahusamiento y paso de rosca.

20.- El método de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado además porque cada una de las roscas ahusadas tiene un flanco de carga negativo.

21. - El método de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado además porque las roscas del resalto helicoidal de par de torsión del miembro de espiga se acoplan con las roscas del resalto helicoidal del par de torsión del miembro de caja después de que las roscas externas ahusadas se acoplen con las roscas internas ahusadas.

22. - Una conexión roscada tubular para campos petrolíferos que comprende: un miembro de espiga que tiene una primera rosca radialmente interna y una segunda rosca radialmente externa axialmente separados con respecto a la primera rosca radialmente interna; un miembro de caja que tiene una tercera rosca radialmente interna y una cuarta rosca radialmente externa axialmente separadas con respecto a la tercera rosca radialmente interna, en donde la primera rosca interna hace juego con la tercera rosca interna y la segunda rosca externa hace juego con la cuarta rosca externa cuando la conexión está ensamblada; un resalto helicoidal de par de torsión del miembro de espiga separado entre las roscas primera y segunda y formadas sobre una pluralidad de roscas helicoidales; y un resalto helicoidal de par de torsión del miembro de caja separado axialmente entre las roscas segunda y cuarta y formadas sobre una pluralidad de roscas helicoidales; las roscas helicoidales del miembro de espiga hacen juego con las roscas helicoidales del miembro caja cuando la conexión está ensamblada de manera de formar un resalto helicoidal de par de torsión.

23. - La conexión de conformidad con la reivindicación 22, caracterizada además porque la superficie radialmente exterior del miembro de caja se haya substancialmente al mismo nivel con una superficie radialmente exterior de un elemento tubular que se extiende axialmente a partir del miembro de caja.

24. - La conexión de conformidad con la reivindicación 21 , caracterizada además porque el flanco de enchufe del resalto helicoidal de par de torsión correspondiente al miembro de espiga y el resalto helicoidal de par de torsión correspondiente al miembro de caja se acoplan durante el ensamble final de la conexión, y en la que los flancos de carga de las roscas primera, segunda, tercera y cuarta se acoplan durante el momento de haberse completado el final de la conexión.

25. - La conexión de conformidad con la reivindicación 21 , caracterizada además porque el resalto helicoidal de par de torsión correspondiente al miembro de espiga y un resalto helicoidal de par de torsión correspondiente al miembro de caja, tienen, cada uno de ellos, un flanco de carga negativo.

26. - La conexión de conformidad con la reivindicación 21 , caracterizada además porque el paso de las roscas que forman las roscas primera, segunda, tercera y cuarta y el paso de las roscas que forman el resalto helicoidal de par de torsión correspondiente al miembro de espiga y el resalto helicoidal de par de torsión correspondiente al miembro de caja son substancialmente el mismo.

27. - La conexión de conformidad con la reivindicación 21 , caracterizada además porque cada una de las roscas primera, segunda, tercera y cuarta provee un contacto de raíz a pico cuando la conexión está ensamblada.