BRPI0303892B1 - Conjunto de coluna impulsora alongada, haste de bombeio oca e elemento de conexão adaptado para acoplar uma haste de bombeio oca - Google Patents

Description

CONJUNTO DE COLUNA IMPULSORA ALONGADA, HASTE DE BOMBEIO OCA E ELEMENTO DE CONEXÃO ADAPTADO PARA ACOPLAR UMA HASTE DE BOMBEIO OCA

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO CAMPO DA INVENÇÃO A presente invenção refere-se a um conjunto alongado de hastes de bombeamento transmissoras de torque ocas, utilizadas para girar seletivamente uma bomba rotativa localizada profundamente no furo em um poço de petróleo de uma cabeça impulsora posicionada na superfície do poço de petróleo. Um conjunto de hastes de bombeamento ou uma coluna de hastes de bombeio é distinguida de maneira significativa no estado da técnica pelo fato que tal coluna não é submetida tipicamente à rotação substancialmente livre tal como uma coluna de tubo de perfuração, mas, ao invés disso, trata-se de um eixo de transmissão verdadeiro que armazena grandes proporções de torque reativo devido a seu enorme comprimento, tipicamente entre 457,2 e 1828,8 m . A presente invenção compreende elementos individuais aqui indicados como "haste de bombeio oca" com pelo menos uma primeira extremidade dotada de uma rosca fêmea e um "elemento de conexão" que pode ser um "elemento de conexão do bocal" separado com um par de roscas macho ou uma rosca macho integral em uma segunda extremidade achatada de uma haste de bombeio oca.

Descrição da Técnica Correlata A extração em poço de petróleo sem surgência é normalmente obtida por meio de sistemas de bombeamento. 0 sistema mais comum utiliza uma bomba alternante localizada no fundo do poço acionada por uma coluna de hastes de bombeio que conecta o fundo do poço com a superfície, onde fica localizada uma máquina de bombeamento alternante para dirigir a coluna para cima e para baixo. As hastes de bombeio na técnica anterior, portanto, foram projetadas originalmente simplesmente para se alternarem para cima e para baixo, e eram fabricadas segundo a especificação 11B da ΔΡΙ ao se utilizar barras de aço sólidas com uma extremidade achatada e uma extremidade roscada, sendo que cada rosca é de seção cilíndrica sólida. As hastes eram tipicamente conectadas uma com a outra por meio de um acoplamento roscado cilíndrico. 0 bombeamento mais eficiente é executado quando é utilizada uma bomba de cavidade progressiva (PCP) de extração de óleo, ou uma bomba rotativa furo abaixo similar. Entre outras vantagens, o bombeamento com PCP do óleo permite taxas de extração de óleo mais elevadas, cargas de fadiga reduzidas, redução no desgaste no interior da tubulação de produção, e a capacidade de bombear óleos de componentes de alta viscosidade elevada e elevado teor de sólidos. As bombas PCP são instaladas no fundo do poço e acionadas da superfície por um motor elétrico conectado a uma caixa de engrenagens redutora de velocidade por meio de uma coluna de hastes transmissoras de torque. Hastes de bombeio tradicionalmente de padrão API são utilizadas para acionar as bombas PCP independentemente do fato que estas hastes não foram projetadas para transmitir cargas de torção. A transmissão do torque por meio das colunas de hastes de bombeio apresenta as seguintes desvantagens, i) uma baixa capacidade transmissora de torque, ii) um elevado contragiro, iii) um grande diferencial de rigidez entre a conexão e o corpo da haste, todos os fatores que aumentam a possibilidade de falhas de fadiga. A razão para a ruptura neste tipo de haste convencional é falha devido à fadiga na zona da junção da cabeça da haste com o corpo da mesma devido à diferença na rigidez estrutural entre ambas as peças - o corpo da haste e a cabeça da haste.

Para uma determinada área secional transversal, a transmissão de torque por uma haste oca com uma seção transversal anular é mais eficiente do que com uma seção transversal circular sólida mais estreita. Com o conceito acima mencionado em mente, a técnica anterior inclui uma haste de bombeio oca que usa simplesmente uma rosca cilíndrica externa padrão API em um primeiro conector de extremidade e uma rosca interna API em um segundo conector de extremidade, sendo que cada conector é fixado por solda de topo a um corpo da tubulação, o que cria uma mudança significativa e abrupta na seção entre o corpo da tubulação e cada corpo de conexão. (Vide Grade D Hollow Sucker Rod, CPMEC Brochure, sem data). 0 problema do contragiro da coluna de hastes de bombeio, e os detalhes de uma coluna impulsora na superfície de um poço de petróleo e uma bomba rotativa profundamente no furo em uma operação de poço de petróleo, que é o campo específico da invenção que está sendo aqui focado, podem ser encontrados em Mills (Patente U.S. N.° 5.551.510), que é aqui incorporada a título de referência. Vários arranjos de rosca e ressalto são discutidos na técnica anterior com respeito à união do tubo de perfuração do poço de petróleo, do revestimento do poço e da tubulação. Vide, por exemplo, Pfeiffer et al. (Patente U.S. N.° 4.955.644), Carstenson (Patente U.S. N.° 5.895.079), Gandy (Patente U.S. N.° 5.906.400), Mithoff (U.S. N.° 262.086), Blose (U.S. N.° 4.600.225), Watts (U.S. N.° 5.427.418; 4.813.717; 4.750.761), Shock et al. (U.S. N.° 6.030.004), e Hardy et al. (Patente U.S. N° 3.054.628). As patentes de Watts implicam que um padrão API anterior a 1986 para colunas de revestimento e tubulação era uma rosca reta, com um aro virado para baixo e que o seu aperfeiçoamento compreendia uma conexão tubular de junta nivelada com ambas as roscas afuniladas e um torque do ressalto. Watts também se refere aos padrões API para a tubulação e o revestimento onde roscas triangulares e trapezoidais podem ser utilizadas com um ressalto de torque. A patente de 1990 concedida a Pfeiffer et al., e a patente de 1996 concedida a Carstensen et al., por outro lado, se referem a um padrão API mais atual (rosca triangular truncada, conexão utilizando um ressalto de torque) para colunas da revestimento e tubulação que parece envolver roscas e ressaltos em formato de cone truncado. Carstensen et al., na coluna 7, linha 9+, incluem uma discussão sobre como um gradiente cônico particular e um comprimento de uma rosca definem resultados da distribuição da tensão. Analogamente, Pfeiffer et al., na coluna 2, linha 51+, afirmam que as suas roscas são afuniladas e em conformidade com os "padrões API" com seu aperfeiçoamento essencialmente tendo apenas que ver com dimensões transicionais. Desse modo, o problema focado por Pfeiffer é um conjunto de seções de tubos de perfuração onde era aparentemente critica a utilização de uma rosca não-diferencial compatível e padrão de acordo com padrões API, e também sem nenhuma rosca incompleta e nenhuma especificação de ressalto de torque. As características principais da rosca de Pfeiffer parecem ser roscas triangulares truncadas simétricas (entre 4 e 6 roscas por 25,4 mm, ângulo de flanco de 60°) e uma altura de rosca que é a mesma para a rosca macho e a rosca fêmea (entre 1,42 e 3,75 mm). Além disso, há um afunilamento nominal idêntico nas extremidades macho e fêmea (entre 0,125 e 0,25). Shock et al. ilustram uma junção de ferramenta particular para o tubo de perfuração onde a vantagem inesperada para aplicações de tubo de perfuração deriva das roscas afuniladas que devem significativamente muito graúdas (3 1/2 roscas por 25,4 mm) e ter flancos de rosca de mesmo ângulo (75°) e superfícies de raízes elípticas.

Entretanto, o problema diferente do contragiro inerente na operação intermitente de uma coluna de hastes de bombeio quando é acionada uma bomba PCP não é aparentemente focado em algumas destas referências. 0 projeto da invenção foi feito com determinadas restrições e exigências específicos em mente.

Primeiramente, o diâmetro mínimo das tubulações no interior das quais as hastes ocas devem operar corresponde à tubulação API 2 7/8" (diâmetro interno = 62 mm) e à tubulação API 31/2" (diâmetro interno = 74,2 mm). A vazão da extração de óleo deve ser de até 500 metros cúbicos por dia, e a velocidade máxima do fluxo de óleo deve ser de 4 metros por segundo. Os valores acima mencionados restringem bastante a geometria das hastes segundo o projeto. Em segundo lugar, assegurar uma haste oca com um elevado torque limite de modo que o torque máximo seja transmitido à bomba de PCP sem danos à coluna de haste oca. Em terceiro lugar, minimizar e distribuir as tensões nas seções roscadas. Esta exigência é satisfeita ao se utilizar uma rosca cônica particular, um afunilamento diferencial, uma pequena altura de rosca e um furo cônico nas seções sob as roscas. Em quarto lugar, a haste de bombeio oca deve ter uma boa resistência à fadiga. Em quinto lugar, assegurar um baixo contragiro, e uma elevada resistência às cargas axiais. Em sexto lugar, a facilidade de compor e desmontar (montagem das peças roscadas que se acoplam) deve ser assegurada, e é obtida por uma rosca afunilada. Em sétimo lugar, assegurar uma elevada resistência ao desaparafusamento da haste de bombeio oca devido ao contragiro, ou a contra-rotação de uma coluna de hastes de bombeio quando o motor impulsor para de funcionar e a bomba age como um motor. Em oitavo lugar, assegurar uma elevada resistência ao desprendimento da coluna de hastes de bombeio ocas (divisão da haste oca nas seções roscadas) por meio do perfil de rosca adequado e do ângulo reverso no ressalto de torque. Em nono lugar, minimizar a perda principal dos fluidos que podem ser bombeados ocasionalmente no interior da haste de bombeio oca com a vantagem adicional de um furo cônico no bocal. Em décimo lugar, assegurar a vedabilidade da conexão devida à vedação no ressalto de torque, e também devida à interferência diametral nas roscas. Em décimo primeiro lugar, um perfil da rosca projetado de modo a otimizar o uso da espessura da parede da tubulação. Em décimo segundo lugar, eliminar o uso de soldas devido à susceptibilidade das soldas aos danos de fadiga, aos danos de fissuramento causado por carga de sulfeto e também aos custos mais elevados de fabricação. Em décimo terceiro lugar, quando um fluido escorre através do interior da haste com uma velocidade razoável, ele produz um desgaste precoce do bocal e da haste na área onde se conectam (sobrepõem), desse modo, uma pequena vedação foi introduzida nas extremidades do bocal.

Em décimo quarto lugar, para aumentar substancialmente o fluxo de fluido extraído, furos no corpo da haste foram perfurados para permitir que o fluido escorra através do interior da haste.

Um primeiro objetivo da presente invenção consiste na apresentação de um conjunto de hastes de bomba de bombeio e uniões roscadas separadas ou então uma união integral na segunda extremidade de cada haste de bombeio, para ativar bombas PCP e bombas do tipo rotativo similares, capazes de transmitir um torque maior do que as hastes de bomba sólidas descritas na norma API 11 B e também dotadas de uma boa resistência à fadiga. Adicionalmente, a presente invenção procura definir uma união roscada para as hastes ocas que seja significativamente diferente e incompatível com o padrão para os conjuntos de hastes de bombeio tal como definido na norma API 11 B, e, contudo ainda possa ser facilmente montada. De fato, a rosca trapezoidal modificada é singular, uma vez que é diferencial. Por exemplo, o Revestimento Trapezoidal API requer roscas não-diferenciais, onde o afunilamento para uma tubulação e um acoplamento é de 15,87 cm / 25,4 mm de diâmetro. Analogamente, o revestimento API 8r e a tubulação API 8r também requerem roscas não-diferenciais, onde o afunilamento para uma tubulação e um acoplamento é de 15,87 cm / 25,4 mm de diâmetro. Adicionalmente, cada um entre o revestimento trapezoidal API, o revestimento API 8r e a tubulação API 8r não emprega nenhuma maneira do ressalto de torque.

Um objetivo correlato da presente invenção consiste na apresentação de um conjunto de hastes de bomba e uniões com pouca tendência a desacoplarem das uniões sempre que ocorrer o "contragiro", quer seja por acidente quer seja quando provocado intencionalmente pela desativação do acionamento da bomba. A presente invenção diminui surpreendente e significativamente a energia de torção armazenada em uma coluna de hastes de bombeio. A energia armazenada na coluna é inversamente proporcional ao diâmetro da haste, e é diretamente proporcional ao torque aplicado e ao comprimento da coluna.

Um outro objetivo da invenção consiste na apresentação de um conjunto de hastes de bombeio que são ocas e configuradas com um furo para permitir a passagem de ferramentas (sensores para o controle do poço) e/ou para permitir a circulação interna de fluidos (injeção dos solventes e/ou de inibidores de oxidação).

Outros objetivos da presente invenção consistem na resolução do problema da corrosão-erosão, por uma pequena vedação introduzida nas extremidades do bocal, com uma modificação correspondente do ângulo do furo cônico interno e o aumento substancial do fluxo de fluido extraído, com furos no corpo da haste em extremidades extremas da coluna.

Sumário da invenção A presente invenção é focada nas necessidades acima no estado da técnica mediante a apresentação de um novo tipo de haste de bombeio oca que consiste essencialmente em uma seção central da tubulação, com ou sem um achatamento, com pelo menos um rosca cônica interna ou fêmea em uma primeira extremidade que tem uma rosca que desaparece no interior da haste e um ressalto de torque externo cônico. Essa primeira extremidade é configurada para acoplar com uma rosca externa ou macho correspondente que é diferencial e também para confinar de encontro a um ressalto de torque cônico em uma outra haste com um elemento de conexão integral externamente roscado como sua segunda extremidade, ou um dos ressaltos entre as roscas externas de um elemento de conexão do bocal separado. Se os elementos de conexão do bocal separado forem utilizados, então a segunda extremidade da haste de bombeio é sempre a mesma que a primeira extremidade. Se o elemento de conexão do bocal separado não for utilizado, então a segunda extremidade da haste de bombeio é configurada com uma extremidade achatada que tem uma rosca cônica macho adaptada para acoplar com a primeira extremidade de uma outra haste de bombeio oca.

Um elemento de conexão do bocal consiste essencialmente em uma seção cilíndrica central com um par de ressaltos de torque externos cônicos. Os ressaltos de torque têm um diâmetro médio maximizado e uma área em seção transversal para resistir ao acúmulo de torque reativo na coluna impulsora. 0 bocal também tem preferivelmente uma seção de parede que aumenta na direção dos ressaltos de torque a partir de cada extremidade livre para aumentar a resistência à fadiga. A fim de otimizar ainda mais a distribuição da tensão entre os elementos, é utilizado um tipo específico de rosca com um afunilamento diferencial. A configuração global assegura uma elevada resistência ao cisalhamento, uma menor concentração de tensão e uma resistência surpreendente ao acúmulo de torque reativo, o que minimiza o contragiro perigoso quando é interrompido o acionamento da coluna de hastes de bombeio. 0 membro do elemento de conexão do bocal também possui roscas macho não-simétricas trapezoidais em cada extremidade ou extremo, separadas por um par de elementos de acoplamento de ressalto, mas essa rosca macho é diferencial quanto ao afunilamento diametral da rosca fêmea pelo menos na primeira extremidade de uma haste de bombeio oca. 0 bocal roscado e a haste podem ser unidos com ou sem descontinuidade do diâmetro externo. A razão entre o diâmetro da união e o diâmetro da haste pode ficar entre 1, sem descontinuidade dos diâmetros, e um máximo de 1,5. Desta maneira, o valor médio do diâmetro externo por todo o comprimento da coluna será sempre maior do que aquele de uma haste sólida com a área em seção transversal equivalente acoplada a um dispositivo de união convencional. Desse modo, para um determinado comprimento da coluna e da área em seção transversal, a resistência ao "contragiro" será maior em um conjunto de acordo com a presente invenção. As dimensões do bocal também podem ser definidas com um furo interno cônico próximo do comprimento de cada extremo roscado, para realçar ainda mais uma distribuição homogênea das tensões por todo o comprimento de cada rosca e na parte do corpo central do elemento de conexão do bocal. Desta maneira, é possível obter uma razão desejada dos diâmetros da extremidade roscada do bocal com respeito ao diâmetro interno, e uma razão do diâmetro externo do bocal com respeito ao diâmetro interno e uma relação adicional entre o diâmetro externo do bocal e o diâmetro de cada extremo roscado.

Em um primeiro objetivo da presente invenção, a característica essencial de uma haste de bombeio oca é pelo menos uma primeira extremidade de um elemento tubular roscado com uma rosca fêmea cônica que é configurada como uma rosca trapezoidal modificada ou rosca SEC e desaparece no interior do elemento tubular, em combinação com uma superfície frontal cônica a um ângulo entre 75° e 90°, conhecida como um ressalto de torque. O diâmetro externo das realizações nivelada externa HSR 48x6 e achatada HSR 42x5 que compreendem um elemento tubular do corpo da haste distanciado das extremidades é de 48,8 mm ou 42 mm e o diâmetro externo do elemento tubular na extremidade achatada de uma haste de 42 mm é de 50 mm. Estas dimensões são críticas, uma vez que as hastes de bombeio desse diâmetro máximo podem encaixar dentro do padrão de tubulação de 73,0 mm (diâmetro interno de 62 mm) . Para a tubulação de 88,9 mm (diâmetro interno de 74,2 mm), a realização achatada HSR 48x6, com um diâmetro na extremidade achatada de 60,6 mm, pode ser utilizada para se obter a vantagem máxima. A forma da rosca é trapezoidal e não-simétrica, com um afunilamento diametral na seção roscada. O comprimento das roscas pelo menos na primeira extremidade do elemento tubular é incompleto devido ao desaparecimento da rosca no interior do elemento tubular. Há um ângulo de 83° (beta) da superfície cônica no ressalto de torque conforme mostrado na FIGURA 2A. Há raios nas pontas interna e externa do ressalto de torque. Na extremidade da seção roscada, uma seção cilíndrica curta no interior da área roscada transfere a área roscada para o furo do elemento tubular.

Em um primeiro objetivo da presente invenção, a característica essencial de um elemento de conexão do bocal é um acoplamento de rosca diferencial em um ou outro lado de uma seção central que é externamente cilíndrica com uma área em seção transversal maior na vizinhança do ressalto de torque para uma resistência surpreendentemente maior à fadiga. Em um ou outro lado desta seção central, ficam localizados ressaltos de torque externos para acoplarem com um ressalto de torque em uma primeira extremidade de uma haste de bombeio oca. 0 diâmetro médio e a área em seção transversal total do ressalto de torque são maximizados, para permitir a manipulação máxima do torque.

Além disso, uma ou outra extremidade do bocal externamente roscado é cônica, de modo a criar uma área em seção transversal maior na vizinhança do ressalto de torque e para aumentar desse modo surpreendentemente a resistência à fadiga. Para obter esta vantagem, um furo interno cônico estreitante começa próximo à extremidade livre de cada extremo roscado e define desse modo uma seção transversal de espessura de parede crescente para a seção central do bocal. 0 diâmetro externo da seção central do bocal é de 50 mm ou 60,6 mm e essa seção central pode ter um par de superfícies planas diametralmente opostas usinadas, para ser acoplada por uma chave durante a composição da conexão. A rosca é uma rosca trapezoidal modificada, a qual cria um diferencial devido às proporções ligeiramente diferentes de afunilamento diametral da rosca na haste e no bocal. A forma da rosca também é trapezoidal e não-simétrica. Todas as roscas no bocal são completas. Um par de superfícies cônicas age como ressaltos de torque com uma superfície frontal cônica a um ângulo entre 75° e 90°. Há raios nas pontas do ressalto de torque, em um canto interno e em um canto externo. Preferivelmente, os furos cônicos sob cada seção roscada do bocal são conectados por um furo cilíndrico para criar uma área em seção transversal maior na vizinhança imediata do ressalto de torque a fim de aumentar surpreendentemente a resistência à fadiga. 0 afunilamento da rosca no bocal e na haste é ligeiramente diferente (afunilamento diferencial) para assegurar a distribuição ideal de tensão. Quando a conexão é composta, os ressaltos de torque correspondentes na haste e no bocal são impelidos uns contra os outros de modo que uma vedação é obtida, a qual impossibilita o escoamento de fluidos pressurizados da parte externa da conexão ao seu interior, e vice-versa. Este efeito de vedação é intensificado pela interferência diametral entre as duas seções roscadas de acoplamento na primeira extremidade da haste e no bocal.

Um fluido que escorre através do interior da haste com uma velocidade razoável tende a produzir um desgaste precoce do bocal e da haste na área onde se conectam (sobrepõem). Este fenômeno pode ser atribuído à existência de uma "área de estagnação" onde os fluidos permanecem quase imóveis (baixa velocidade) . Para superar esse problema de corrosão, a invenção inclui modificações de modo que a "zona de estagnação" não exista mais e o fluido escoe suavemente e com pouca turbulência. É importante observar que estas modificações são pequenas, de modo que elas não alteram significativamente a distribuição da tensão na conexão ou no desempenho do bocal.

Ainda em um outro conjunto de realizações, o objetivo consiste em aumentar substancialmente o fluxo de fluido extraído, com uma modificação adicional em uma haste de bombeio oca mediante a perfuração de uma série de furos na haste nos dois extremos da coluna, isto é, ao nível do solo e no fundo do poço.

Uma melhor compreensão destes e outros objetivos, características e vantagens da presente invenção pode ser obtida mediante referência aos desenhos e à descrição em anexo, onde são ilustradas e descritas realizações diferentes da invenção. Todas as realizações são consideradas como exemplificadoras das partes de uma realização preferida do conjunto, uma vez que qualquer das extremidades macho ilustradas vai acoplar com sucesso com qualquer das extremidades fêmea ilustradas.

Breve descrição dos desenhos as FIGURAS IA e 1B representam uma configuração da técnica anterior de uma haste de bombeio sólida convencional tal como estabelecido na especificação da norma API 11 B; as FIGURAS 2A, 2B e 2C representam respectivamente as configurações gerais de uma primeira extremidade de haste de bombeio oca, um elemento de conexão do bocal, e de um conjunto de ambos os elementos de acordo com uma primeira realização da invenção, com um diâmetro externo constante; a FIGURA 3A representa uma configuração geral do conjunto de uma haste de bombeio oca que possui primeira e segunda extremidades roscadas fêmea e um elemento de conexão do bocal de acordo com uma segunda realização da invenção, com uma extremidade achatada, ou um diâmetro externo ampliado; a FIGURA 3B representa uma configuração geral do conjunto de uma haste de bombeio oca que tem uma primeira extremidade roscada fêmea e uma segunda extremidade com uma extremidade roscada macho de acordo com uma terceira realização da invenção, com um diâmetro externo constante; as FIGURAS 4A, 4B e 4C representam respectivamente uma vista em seção axial, uma vista detalhada do ressalto e uma vista em seção transversal ao longo da linha 4C-4C de um elemento de conexão do bocal que possui primeira e segunda extremidades roscadas macho, de acordo com uma quarta realização da invenção, denominada haste oca nivelada externa 48x6; as FIGURAS 5A e 5B representam respectivamente uma vista ema seção axial e uma vista detalhada do ressalto de uma haste de bombeio oca que tem uma primeira extremidade roscada fêmea, de acordo com a quarta realização da invenção; as FIGURAS 6A, 6B e 6C representam respectivamente uma vista em seção axial, uma vista em seção transversal ao longo da linha 6B-6B e uma vista detalhada do ressalto de um elemento de conexão do bocal que possui primeira e segunda extremidades roscadas macho, de acordo com uma quinta realização da invenção, denominada haste oca achatada externa 42x5; as FIGURAS 7A e 7B representam respectivamente uma vista em seção axial e uma vista detalhada do ressalto de uma haste de bombeio oca que tem uma primeira extremidade roscada fêmea, de acordo com a quinta realização da invenção; as FIGURAS 8A, 8B e 8C representam respectivamente uma vista em seção axial, uma vista detalhada do ressalto e uma vista em seção transversal ao longo da linha 8B-8B de um elemento de conexão do bocal que possui primeira e segunda extremidades roscadas macho, de acordo com uma sexta realização da invenção, denominada haste oca achatada externa 48,8x6; as FIGURAS 9A e 9B representam respectivamente uma vista em seção axial e uma vista detalhada do ressalto de uma haste de bombeio oca que tem uma primeira extremidade roscada fêmea, de acordo com a sexta realização da invenção; a FIGURA 10A representa uma vista em seção axial e uma vista detalhada dimensional de uma primeira extremidade roscada fêmea em uma haste de bombeio oca que mostra a configuração de um perfil de rosca trapezoidal não-simétrica que é uma rosca trapezoidal modificada ou rosca SEC, de acordo com as realizações preferidas da invenção; a FIGURA 10B representa uma vista em seção axial e uma vista detalhada dimensional de uma primeira extremidade roscada macho em um elemento de conexão do bocal que mostra a configuração de um perfil de rosca trapezoidal não-simétrica da rosca que é uma rosca trapezoidal modificada ou rosca SEC, de acordo com as realizações preferidas da invenção; a FIGURA 11 ilustra uma vista em seção axial de uma junção nivelada externa, onde a zona A indica uma zona de estagnação; a FIGURA 12 ilustra a corrosão em uma zona de estagnação; a FIGURA 13 ilustra uma vista em seção axial de uma junção nivelada externa modificada, com um bocal modificado; a FIGURA 14 ilustra uma vista em seção axial de um bocal modificado, tal como na FIGURA 13; a FIGURA 15 ilustra uma vista em seção axial de uma haste modificada, tal como na FIGURA 13; as FIGURAS 16A e 16B ilustram uma vista axial e em seção de uma extremidade extrema de uma haste modificada, de acordo com uma configuração 1; as FIGURAS 17A e 17B ilustram uma vista axial e em seção de uma extremidade extrema de uma haste modificada, de acordo com uma configuração 2; e as FIGURAS 18A e 18B ilustram uma vista axial e em seção de uma extremidade extrema de uma haste modificada, de acordo com uma configuração 3.

Descrição das realizações preferidas A FIGURA IA representa uma haste de bombeio sólida comum com sua primeira extremidade ou cabeça roscada convencional com uma rosca macho do tipo cilíndrico. Uma grande descontinuidade entre a cabeça da haste e o corpo da haste pode ser facilmente observada. Os diâmetros DC e DV, respectivamente. A FIGURA 1B é um diagrama esquemático do conjunto dessa haste de bomba sólida com uma união ou um aro roscado convencional de acordo com a norma API 11 B.

As FIGURAS 2A-2C representam respectivamente configurações gerais da primeira extremidade de uma haste de bombeio oca, um elemento de conexão do bocal, e um conjunto de ambos os elementos de acordo com uma primeira realização da invenção, com um diâmetro externo constante. A FIGURA 2A fornece referências no extremo fêmea da haste oca de acordo com a invenção. Também é possível observar a superfície roscada em formato de cone truncado no interior da haste que diminui no seu diâmetro interno. A FIGURA 2B fornece referências no bocal ou na união de acordo com a presente invenção. A rosca externa em formato de cone truncado e a presença de dois ressaltos de torque também podem ser observadas. Também é possível observar a variação do diâmetro interno do furo do bocal com o formato cônico indicada como "opção A", tal como indicado por uma linha descontínua, o que cria por sua vez uma área em seção transversal maior na vizinhança do ressalto de torque e aumenta surpreendentemente a resistência à fadiga. A FIGURA 2C fornece referências adicionais para o conjunto de duas hastes de bomba ocas bomba e uma união roscada. Pode-se observar que as duas roscas fêmeas no diâmetro interno da haste (3. a e 3.b) são unidas às extremidades macho correspondentes (l.a e l.b) e como os ressaltos de torque (2.a e 2.b) fazem parte do bocal (2). A união entre os extremos macho e fêmea correspondentes é efetuada pelo acoplamento diferencial do formato de cone truncado das roscas (5.a e 5.b) . 0 fato que o formato da rosca é de cone truncado facilita o ajuste inicial de cada peça e a montagem de ambas as peças. Os ressaltos localizados nas superfícies de extremidade livres extremas da primeira e segunda extremidades das hastes ocas (4.a e 4.b) acoplam, na posição montada, contra um par de ressaltos de torque correspondentes formados no bocal (2.a e 2.b). Os ditos planos de contato formam um ângulo do ressalto de torque (o ângulo "beta", vide a FIGURA 2A) com respeito ao eixo geométrico da rosca, ângulo este que varia entre 75° e 90° e, mais preferivelmente, é de 83°. A FIGURA 2B mostra em referências de geometria gerais para um elemento de conexão como um bocal separado e define especificamente o diâmetro externo (DEN), o diâmetro interno (DIN) e o diâmetro inicial do ressalto de torque (DHT). O elemento de conexão para a invenção é caracterizado pelas razões dos diâmetros de acordo com a seguinte tabela: A FIGURA 2B também ilustra, pela linha descontínua, uma opção cônica do furo, a Opção A, para a configuração de furo interno do bocal, que é a preferida. A FIGURA 2A mostra a haste oca na zona de união com um diâmetro externo (DEVU) e um diâmetro interno da haste nas superfícies extremas da primeira e segunda extremidades que correspondem à extremidade da rosca (DIFR). Também é mostrado o diâmetro externo da haste oca (DEV) indicado como DEVU = DEV, porque não há nenhuma extremidade achatada agindo como união. A razão entre o diâmetro externo máximo (DEVU), de um elemento de conexão separado ou da extremidade do tipo achatado da união integral do elemento de conexão, e o diâmetro externo da haste (DEV), tal como ilustrado nas FIGURAS 3A, 7A e 9A, é mantida dentro da seguinte faixa: Desse modo, para um diâmetro fixo máximo, o momento polar médio da haste oca e da coluna do conector é maior do que para uma haste sólida da bomba de diâmetro igual em seção transversal. 0 momento ou o torque transmitido da rotação é portanto maior em uma coluna de hastes ocas do que em uma coluna de hastes sólidas. Este é também um fator determinante na resistência ao fenômeno de "contragiro" ou de contra-rotação da coluna de hastes. Adicionalmente, a razão entre o diâmetro inicial do ressalto de torque no elemento de conexão (DHT) e o diâmetro interno da haste oca na extremidade livre da rosca (DIFR) é mantida, tal como segue: A FIGURA 3A fornece referências adicionais no conjunto em que a razão entre o diâmetro máximo da união (DEVU) e o diâmetro do corpo da haste (DEV) é limitada (1 < DEVU / DEV ^ 1,5). A FIGURA 3B é uma configuração possível da invenção na qual a rosca fêmea é usinada em uma primeira extremidade achatada da haste, enquanto que a extremidade oposta ou segunda extremidade é usinada com uma rosca macho correspondente, em que as duas roscas são complementares mas diferenciais no afunilamento diametral uma em relação à outra. Esta configuração será indicada como uma haste achatada, ou como uma versão de união integral.

As FIGURAS 4-10, inclusive, referem-se às realizações preferidas onde uma haste de bombeio oca compreende pelo menos uma primeira extremidade de um elemento tubular roscado com uma rosca fêmea cônica que é configurada como uma rosca trapezoidal modificada ou rosca SEC e que desaparece no interior do elemento tubular, em combinação com um ângulo do ressalto de torque (beta) que varia entre 75° e 90°. O diâmetro externo do elemento tubular distanciado das extremidades é de 42 mm ou 48,8 mm e o diâmetro externo do elemento tubular na extremidade achatada, se estiver presente, é de 50 ou 60,6 mm.

As FIGURAS 4A, 4B e 4C representam respectivamente uma vista em seção axial, uma vista detalhada do ressalto e ama vista em seção transversal ao longo da linha 4C-4C de um elemento de conexão 402 do bocal com uma haste lisa 406 que possui primeira e segunda extremidades roscadas macho, 401.a 2 401.b, de acordo com uma quarta realização da invenção, a denominada haste oca nivelada externa 48x6. Na FIGURA 4A, os valores são de uma rosca SEC modificada 405.b, oito roscas por 25,4 mm; DEN = 48,8 mm; DIN = 20 mm com uma expansão para 26 mm por um comprimento de 44 mm até a extremidade extrema; DHT = 39 mm; Beta = 83°; comprimento total = 158 mm; comprimento da rosca = 46 mm e comprimento da seção central = 50 mm. 0 detalhe 402. a do ressalto na FIGURA 4B começa 4,61 mm depois da rosca, tem um raio interno de 1,4 mm e um raio externo do ressalto de 5 mm.

As FIGURAS 5A e 5B representam respectivamente uma vista em seção axial e uma vista detalhada do ressalto de uma haste de bombeio oca 403 que tem uma primeira extremidade roscada fêmea 403.a, de acordo com a quarta realização da invenção. Na FIGURA 5A, os valores são uma rosca SEC modificada 405. a, oito roscas por 25,4 mm; DEV = 48,8 mm; Dl FR = 41,4 mm; DIV = 37 mm; Beta = 83°. O detalhe 404.a do ressalto na FIGURA 5B tem uma transição de 30° na rosca e se estende por 4,5 mm; tem um raio interno de 0,8 mm e um raio externo do ressalto de 5 mm.

As FIGURAS 6A, 6B e 6C representam respectivamente uma vista em seção axial, uma vista em seção transversal ao longo da linha 6B-6B e uma vista detalhada do ressalto de um elemento de conexão 502 do bocal com a haste lisa 506 e possui primeira e segunda extremidades roscadas macho, 501.a e 501.b, de acordo com uma quinta realização da invenção, a denominada haste oca achatada externa 42x5. Na FIGURA 6A, os valores são uma rosca SEC modificada 505.b, oito roscas por 25,4 mm; DEN = 50 mm; DIN = 17 mm com uma expansão até 25,3 mm por um comprimento de 44 mm até a extremidade extrema; DHT = 38,6 mm; Beta = 83°; comprimento total = 158 mm; comprimento da rosca =46 mm e comprimento da seção central = 50 mm. O detalhe 502. a do ressalto na FIGURA 6C começa 4,61 mm depois da rosca, tem um raio interno de 1,4 mm e um raio externo do ressalto de 5 mm.

As FIGURAS 7A e 7B representam respectivamente uma vista em seção axial e uma vista detalhada do ressalto de uma haste de bombeio oca 503 que tem uma primeira extremidade roscada fêmea 503.a, de acordo com a quinta realização da invenção. Na FIGURA 7A, os valores são uma rosca SEC modificada 505. a, oito roscas por 25,4 mm; DEVU varia de 50 mm a DEV = 42 mm; DIFR = 41 mm; DIV = 36,4 mm com uma transição a 15° até 30 mm que começa em 55 mm da extremidade livre e de volta a 32 mm por um comprimento máximo de 150 mm; Beta = 83°. O detalhe 504.a do ressalto na FIGURA 7B tem uma transição de 30° na rosca e se estende por 4,5 mm; tem um raio interno de 0,8 mm e um raio externo do ressalto de 5 mm.

As FIGURAS 8A, 8B e 8C representam respectivamente uma vista em seção axial, uma vista detalhada do ressalto e uma vista em seção transversal ao lonqo da linha 8B-8B de um elemento de conexão 602 do bocal com a haste lisa 606 e possui primeira e segunda extremidades roscadas machos, 601.a e 601.b, de acordo com uma sexta realização da invenção, a denominada haste achatada externa 48,8x6. Na FIGURA 8A, os valores são uma rosca SEC modificada 605.b, oito roscas por polegada; DEN = 60,6 mm; DIN = 20 mm com uma expansão até 33,6 mm por um comprimento de 44 mm até a extremidade extrema; DHT = 47 mm; Beta = 83°; comprimento total = 158 ram; comprimento da rosca = 46 mm e comprimento da seção central = 50 mm. O detalhe 602. a do ressalto na FIGURA 8C começa 4,61 mm depois da rosca, tem um raio interno de 1,4 mm e um raio externo do ressalto de 5 mm.

As FIGURAS 9A e 9B representam respectivamente uma vista em seção axial e uma vista detalhada do ressalto de uma haste de bombeio oca 6 03 que tem uma primeira extremidade roscada fêmea 603.a, de acordo com a sexta realização da invenção. Na FIGURA 9Af os valores são uma rosca SEC modificada 605. a, oito roscas por 25,4 mm; DEVU que varia de 60,6 mm a DEV = 48,8 mm; DIFR = 49,4 mm; DIV = 44,6 mm com uma transição a 15° até 30 mm que começa a 55 mm da extremidade livre e de volta até 35,4 mm por um comprimento máximo de 150 mm; Beta = 83°. O detalhe 604.a do ressalto na FIGURA 9B tem uma transição 30° na rosca e se estende por 4,5 mm; tem um raio interno de 0,8 mm e um raio externo do ressalto de 5 mm. A FIGURA 10A representa uma vista em seção axial e uma vista detalhada dimensional de uma primeira extremidade roscada fêmea em uma haste de bombeio oca que mostra a configuração de uma rosca de perfil trapezoidal não-simétrica que é uma rosca trapezoidal modificada ou rosca SEC, de acordo com a realização preferida da primeira extremidade da haste. A forma da rosca fêmea de cada haste de bombeio oca é trapezoidal e não-simétrica e é incompleta. O passo da rosca é de oito roscas por 25,4 mm. A altura de rosca é de 1,016 +0/-0,051 mm. O afunilamento diametral na seção roscada é de 0,1 mm/mm. O comprimento das roscas em pelo menos a primeira extremidade do elemento tubular é de 44 mm, onde parte das roscas é incompleta devido ao desaparecimento da rosca no interior do elemento tubular. O ângulo do afunilamento da rosca é de 2° 51' 45"; a superfície interna do dente é de 1,46 mm e o espaçamento dos dentes é de 1,715 mm; a borda anterior tem um ângulo de flanco de afunilamento ou carga de 4o' e um raio interno de 152 mm, enquanto que a borda posterior tem um afunilamento 8 ° e um raio interno maior de 558 mm. Na extremidade da seção roscada, uma seção cilíndrica curta no interior da área roscada transfere a área roscada para o furo do elemento tubular oco. A FIGURA 10B representa uma vista em seção axial e uma vista detalhada da dimensão de uma primeira extremidade roscada macho em um elemento de conexão do bocal que mostra a configuração de uma rosca de perfil trapezoidal não-simétrica que é uma rosca trapezoidal modificada ou rosca SEC, de acordo com a primeira ou segunda realização preferida da extremidade do bocal. 0 diâmetro externo da seção central de cada elemento de conexão do bocal é de 50 mm ou 60,6 mm e a seção central pode apresentar um par de superfícies planas diametralmente opostas usinadas, para ser acoplado por uma chave durante a composição da conexão. A rosca macho é uma rosca trapezoidal modificada e é completa através de ambas as extremidades do bocal. O passo da seção roscada é de oito roscas por 25,4 mm. A altura de rosca varia entre 1,016 +0,051/-0 mm. O afunilamento diametral da rosca na área roscada é de 0,0976 mm/mm. A forma da rosca é trapezoidal e não-simétrica. O comprimento das roscas em cada extremo do bocal é de 46 mm. Todas as roscas no bocal são completas. O ângulo da superfície cônica no ressalto de torque (beta) é de 83°. O raio nas pontas do ressalto de torque é de 1,4 mm para o raio interno e de 0,5 mm para o raio externo. Há furos cônicos preferidos sob cada seção roscada do bocal, os quais são conectados por um furo cilíndrico. O ângulo de afunilamento da rosca é de 2o 47' 46"; a superfície interna do dente é de 1,587 mm e o espaçamento dos dentes é de 1,588 mm; a borda posterior tem um ângulo de flanco de afunilamento ou carga de 4o e um raio externo de 152 mm, enquanto que a borda anterior tem um afunilamento de 8o e um raio externo maior de 558 mm.

As FIGURAS 11 e 12 ilustram o problema da corrosão quando um fluido escorre através do interior da haste com uma velocidade razoável. 0 desgaste precoce do bocal e da haste ocorre na área onde eles se conectam (sobrepõem) . Este fenômeno pode ser atribuído à existência de uma "área de estagnação" onde os líquidos permanecem quase imóveis (baixa velocidade). Vide a zona A, nas FIGURAS 11 e 12.

Para resolver o problema acima mencionado, o bocal e a haste do tipo mostrado nas FIGURAS 2A e 2B foram modificados. A FIGURA 11 ilustra tal haste oca 48x6, nivelada externa, com uma área de estagnação na zona A e a corrosão resultante ilustrada em uma vista em seção fotográfica, pela FIGURA 12. Uma pequena vedação foi introduzida nas extremidades do bocal, com a modificação correspondente do ângulo do furo cônico interno (zonas B, C e D nas FIGURAS 13-15) . Com esta modificação, a "zona de estagnação" não existe mais e os fluido escoa suavemente e com pouca turbulência. É importante observar que estas modificações são pequenas, de modo que não alteram significativamente a distribuição da tensão na conexão, nem o desempenho do produto. Deve-se observar que as modificações ilustradas foram feitas no bocal e na haste (FIGURAS 13-15). A FIGURA 13 representa uma ligeira variação da FIGURA 11. Uma modificação é introduzida no bocal existente, em termos de uma pequena zona de vedação, a fim de impedir que o fluido (quando escoa através do interior da tubulação) permaneça na "área de estagnação" promovendo a erosão-corrosão. A distribuição da tensão no bocal e na haste é semelhante à da haste nivelada externa 48x6 ilustrada pelas FIGURAS 2A-2C e pela FIGURA 11. 0 ressalto de torque (701b, FIGURAS 13-14) é semelhante ao da FIGURA 11. O diâmetro nominal e o afunilamento diametral na seção roscada (702b, FIGURAS 13-14) são analogamente semelhantes aos da FIGURA 11.

As roscas do bocal são completas e o comprimento das roscas (703b, FIGURAS 13-14) é menor, e diferente do que é mostrado na FIGURA 11 (703a, FIGURA 11). Há uma zona cilíndrica externa entre a extremidade do bocal e a seção roscada (704b, FIGURAS 13-14). O comprimento varia entre 10 mm e 27 mm e o diâmetro externo é de 36,8 mm. Isto é diferente da FIGURA 11. A extremidade do bocal age como uma vedação da união (705b, FIGURAS 13-14). A espessura da extremidade do bocal é de 2 mm, que é diferente da FIGURA 11 (705a, FIGURA 11) . O furo do bocal é cônico nos extremos. O ângulo preferido é de 8o 16' (706b, FIGURA 14) e é diferente da FIGURA 11 (3o 46'; Vide 706a, FIGURA 11). 0 comprimento total do bocal (707b, FIGURA 14) é semelhante à FIGURA 11 (707a, FIGURA 11). A haste tem analogamente um ressalto de torque (708b, FIGURAS 13 e 15). As dimensões desse ressalto são semelhantes às do ressalto mostrado na FIGURA 11. Parte das roscas na extremidade da tubulação ou da haste é incompleta devido ao desaparecimento da rosca dentro da tubulação (709b, FIGURA 15) que é semelhante à FIGURA 11. O diâmetro nominal e o afunilamento diametral na seção roscada (710b, FIGURAS 13 e 15) são semelhantes à FIGURA 11. Há uma vedação dentro da haste, perto da extremidade das roscas incompletas na haste (711b, FIGURAS 13 e 15) . Embora essa vedação possa parecer como um segundo ressalto de torque, ela não age como um, e não foi projetada para sustentar a carga. A espessura da vedação varia entre 0 e 1,7 mm e depende das tolerâncias de fabricação da tubulação, e é diferente da versão de haste nivelada externa 48x6 da FIGURA 11. O ângulo da vedação dentro da haste é de 90 graus e o seu comprimento a partir da extremidade da tubulação é de 55 mm (711b e 712b, FIGURAS 13 e 15), que é diferente da FIGURA 11. Depois da "composição" (torque de serviço aplicado), a separação entre o bocal e a haste na zona B varia de aproximadamente 0 a 0,6 mm (713b, FIGURA 13). A zona B da vedação é ligeiramente carregada e não transmite torque. Ela é utilizada somente como uma vedação e para promover o escoamento suave do fluido.

As FIGURAS 16-18 ilustram uma outra realização, onde o objetivo consiste em aumentar substancialmente o fluxo de fluido extraído, com uma modificação adicional nas extremidades extremas de uma coluna oca da haste de bombeio, do tipo ilustrado nas FIGURAS 2A-2C, na FIGURA 11 ou na FIGURA 13.

Uma série de furos foi perfurada no corpo da haste nos dois extremos (nível do solo e nível do fundo do poço) da coluna. Desta maneira, o fluido também pode escoar (geralmente ele escoa através da região anular entre a superfície externa da haste e a superfície interna da "tubulação") através do interior da haste oca. O padrão dos furos pode ser preferivelmente uma configuração 1 com dois furos por seção transversal, se alternando a 90°, com uma determinada distância longitudinal entre seções (FIGURAS 16A, 16B); uma configuração 2 com furos que seguem uma trajetória helicoidal com uma "separação" na direção longitudinal, e um ângulo entre os furos de seções diferentes (FIGURAS 17A, 17B); ou uma configuração 3: Três furos por seção transversal com uma determinada distância longitudinal (FIGURAS 18A, 18B).

As FIGURAS 16 A,B ilustram uma extremidade extrema da haste oca 803 com dois furos, 804, por seção transversal, distanciadas a 180°, distribuída de uma maneira alternativa, cada conjunto oposto em 90° ao conjunto adjacente de furos com uma determinada distância entre seções, p (FIGURAS 16A e 16B). O diâmetro preferido do furo, Dh, varia entre 5 mm e 7 mm. A distância longitudinal preferida entre as seções, p, varia entre 50 e 100 mm. O comprimento (longitudinal) total preferido da zona em cada extremidade extrema que tem tais furos, L, varia de 3.000 mm a 4.000 mm, sendo que a zona compreende entre 62 e 162 furos.

As FIGURAS 17 A,B ilustram uma extremidade extrema da haste oca 805 com um furo, 806, por seção transversal. Os furos seguem uma trajetória helicoidal, com uma separação ou um passo longitudinal preferido, p (FIGURA 17B), e um ângulo de rotação de uma seção à seguinte de 120°. (FIGURAS 17A e 17B). O diâmetro preferido do furo, Dh, varia entre 5 mm e 7 mm. A distância longitudinal preferida entre as seções, p, varia entre 25 e 50 mm. O comprimento (longitudinal) total preferido da zona em cada extremidade extrema que tem tais furos, L, varia de 3.000 mm a 4.000 mm, sendo que a zona compreende entre 61 e 161 furos.

As FIGURAS 18 A,B ilustram uma extremidade extrema da haste oca 807 com três furos, 808, por seção transversal, cada um aproximadamente 120° distanciados em torno da circunferência, com uma separação ou um passo longitudinal preferido, p (FIGURA 18B). 0 diâmetro preferido do furo, Dh, varia entre 5 mm e 7 mm. A distância longitudinal preferida entre as seções, p, varia entre 50 a 100 mm. O comprimento (longitudinal) total preferido da zona em cada extremidade extrema que tem tais furos, L, varia de 3.000 mm a 4.000 mm, sendo que a zona compreende entre 93 e 243 furos.

Portanto, o bocal modificado (com vedação) da FIGURA 13 produz um fluxo suave de fluido e pouca turbulência, quando um fluido escoa através do interior da tubulação, por sua vez acarretando uma boa resistência contra a erosão-corrosão na zona B quando o fluido escoa através do interior da tubulação. 0 bocal de FIGURA 14 também é permutável com um bocal como na FIGURA 11.

Desse modo, para todas as realizações preferidas, há um afunilamento diametral ou diferencial. Por exemplo, o afunilamento da primeira extremidade da haste é de 2,54 mm /25,4 mm, enquanto que o afunilamento correspondente de uma ou outra extremidade do bocal é de 2,47 mm / 25,4 mm. Para todas as realizações preferidas, o ângulo da superfície cônica no ressalto de torque (beta) é preferivelmente de 83°. Os raios nas pontas do ressalto de torque são de 0,8 mm para o raio interno e de 0,5 mm para o raio externo.

Do mesmo modo, para todas as realizações preferidas, o elemento de conexão tem uma seção central que é externamente cilíndrica. Perto do diâmetro externo desta seção central, são localizados ressaltos de torque externos para acoplarem com o ressalto de torque em uma primeira extremidade de uma haste de bombeio oca. Ambos os extremos de um bocal são cônicos e roscados externamente, e um furo interno cônico próximo do comprimento de cada extremo roscado cria uma combinação vantajosa da estrutura, para assegurar uma seção transversal crescente do bocal de cada extremidade livre do bocal para a seção central, e as localizações do ressalto de torque.

Embora realizações preferidas da presente invenção tenham sido mostradas e descritas, a invenção deve ser limitada apenas pelo âmbito das reivindicações anexas.

Claims (34)

1. CONJUNTO DE COLUNA IMPULSORA ALONGADA, a qual compreende uma pluralidade de hastes de bombeio ocas (803, 805, 807) e elementos de conexão (402, 502, 602) com uma rosca central, conectados entre si e entre uma coluna impulsora posicionada na superfície de um poço de petróleo e uma bomba rotativa localizada profundamente em um poço de petróleo, sendo que cada haste de bombeio oca (803, 805, 807) tem pelo menos uma primeira extremidade que compreende uma superfície roscada fêmea interna (403a, 503a, 603a) que acopla com uma superfície roscada macho externa em um elemento de conexão (401a, 401b, 501a, 501b, 601a, 601b), em que as ditas roscas são em formato de cone truncado não-simétricas mas diferenciais no afunílamento diametral entre si, e as primeiras extremidades livres de cada haste de bombeio oca também compreendem um ressalto de torque (504a, 604a, 708b) anular que acopla com um ressalto de torque anular em um elemento de conexão (402a, 502a, 602a), e é caracterizado pelo fato de que, para um diâmetro externo do elemento de conexão (DEN), o diâmetro interno (DIH) do elemento de conexão, e o diâmetro inicial do ressalto de torque (DHT), são mantidas as seguintes razões:

2. CONJUNTO DE COLUNA IMPULSORA ALONGADA, de acordo coto a reivindicação 1, sendo que cada uma das roscas diferenciais tem um formato de rosca trapezoídal truncada não-simétrica; a rosca é completa no elemento de conexão (703b) e incompleta na primeira extremidade da haste oca (709b); o ressalto de torque (708b) forma um ângulo com a rosca central da haste que varia entre 75°. e 90°., e sendo caracterizado pelo fato de que a razão entre o diâmetro externo do elemento de conexão (DEVU) e o diâmetro externo da haste oca (DEV) é mantida dentro da seguinte faixa:

3. CONJUNTO DE COLUNA IMPULSORA ALONGADA, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a razão entre o diâmetro inicial do ressalto de torque (402a, 502a, 602a) no elemento de conexão (DHT) e o diâmetro interno da haste oca na extremidade livre da rosca (DIFR) é mantida dentro da seguinte faixa:

4. CONJUNTO DE COLUNA IMPULSORA ALONGADA, de acordo com a reivindicação 1, sendo que cada elemento de conexão é um elemento de conexão do bocal separado que possui roscas machos em cada extremidade (401a, 401b, 501a, 501b, 601a, 601b), separada por uma seção central que define um par de ressaltos de torque (402a, 502a, 602a) em que cada uma das roscas diferenciais é uma rosca em formato trapezoidal truncada não-simétrica; a rosca é completa no bocal e incompleta na primeira extremidade de cada haste oca; cada ressalto de torque (402a, 502a, 602a) forma um ângulo com a rosca central da haste que varia entre 75° e 90°, e é caracterizado pelo fato de que a razão entre o diâmetro externo do elemento de conexão (DEVU) e o diâmetro externo da haste oca (DEV) é mantida dentro da seguinte faixa:

5. CONJUNTO DE COLUNA IMPULSORA ALONGADA, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a razão entre o diâmetro inicial do ressalto de torque (402a, 502a, 602a) no elemento de conexão do bocal (DHT) e o diâmetro interno da haste oca (803, 805, 807) na extremidade livre da rosca (DIFR) é mantida dentro da seguinte faixa:

6. CONJUNTO DE COLUNA IMPULSORA ALONGADA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que cada elemento de conexão é uma rosca macho integral na segunda extremidade de cada haste oca (803, 805, 807) em que cada uma das roscas diferenciais é uma rosca em formato trapezoidal truncada não-simétrica; a rosca é completa na segunda extremidade e incompleta na primeira extremidade de cada haste oca; cada ressalto de torque forma um ângulo com a rosca central da haste que varia entre 75° e 90°, e é caracterizado pelo fato de que a razão entre o diâmetro externo do elemento de conexão (DEVU) e o diâmetro externo da haste oca (DEV) é mantida dentro da seguinte faixa:

7. CONJUNTO DE COLUNA IMPULSORA ALONGADA, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a razão entre o diâmetro inicial do ressalto de torque na segunda extremidade da haste oca (DHT) e o diâmetro interno da haste oca na primeira extremidade livre da rosca (DIFR) é mantida dentro da seguinte faixa:

8. CONJUNTO DE COLUNA IMPULSORA ALONGADA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que cada uma das roscas diferenciais é uma rosca em formato trapezoidal truncada não-simétrica; cada ressalto de torque forma um ângulo com a rosca central da haste que é substancialmente 83°; e o elemento de conexão (402, 502, 602) é um elemento de conexão do bocal separado que possui roscas substancialmente cônicas com roscas macho em cada extremidade separada por uma seção central que define um par de ressaltos de torque, um furo cilíndrico interno dentro da seção central que se comunica com um furo interno cônico próximo do comprimento de cada extremidade roscada que define um seção transversal crescente do bocal de cada extremidade livre do bocal para a seção central, e as localizações do ressalto de torque.

9. CONJUNTO DE COLUNA IMPULSORA ALONGADA, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que as roscas diferenciais são roscas trapezoidais modificadas, têm um passo de substancialmente oito roscas por 25, 4 mm, e as roscas macho do elemento de conexão do bocal (401a, 401b, 501a, 501b, 601a, 601b) têm um afunilamento diametral de substancialmente 2,47 mm por 25,4 mm de diâmetro, e as roscas fêmeas da haste oca têm um afunilamento diametral de substancialmente 2,54 mm por 25,4 mm de diâmetro.

10. HASTE DE BOMBEIO OCA adaptada para acoplar um elemento de conexão (402, 502, 602) ao longo de uma rosca central, sendo que cada haste de bombeio oca (803, 805, 807) tem pelo menos uma primeira extremidade que compreende uma superfície roscada fêmea interna (403a, 503a, 603a) adaptada para acoplar com uma superfície roscada macho externa em um elemento de conexão (401a, 401b, 501a, 501b, 601a, 601b), a qual é complementar mas diferencial no afunilamento diametral era relação à superfície roscada fêmea; a primeira extremidade livre da haste de bombeio oca compreende adicionalmente um ressalto de torque anular adaptado para acoplar com um ressalto de torque (402a, 502a, 602a) anular no dito elemento de conexão, e é caracterizada pelo fato de que, para um diâmetro externo do elemento de conexão (DEN), o diâmetro interno (DIN) do elemento de conexão e o diâmetro inicial do ressalto de torque (DHT) são mantidas as seguintes razões;

11. HASTE DE BOMBEIO OCA adaptada para acoplar um elemento de conexão , de acordo com a reivindicação 10, sendo que a rosca diferencial é uma rosca em formato trapezoidal truncada nâo-simétrica; a rosca é incompleta na primeira extremidade da haste oca (709b); o ressalto de torque (504a, 604a, 708b) forma um ângulo com a rosca central que varia entre 75° e 90°, e é caracterizada pelo fato de que a razão entre o diâmetro externo de um elemento de conexão (DEVU) e o diâmetro externo da haste oca (DEV) é mantida dentro da seguinte faixa:

12. HASTE DE BOMBEIO OCA adaptada para acoplar um elemento de conexão, de acordo com a reivindicação 11, caracterizada pelo fato de que a razão entre o diâmetro inicial do ressalto de torque (402a, 502a, 602a) em um elemento de conexão (DHT) e o diâmetro interno da haste oca na extremidade livre da rosca (DIFR) é mantida dentro da seguinte faixa:

13. HASTE DE BOMBEIO OCA adaptada para acoplar um elemento de conexão, de acordo com a reivindicação 12, caracterizada pelo fato de que a rosca diferencial é uma rosca trapezoídal modificada, tem um passo de substancialmente oito roscas por 25,4 mm, e a rosca fêmea da haste oca tem um afunilamento diametral de substancialmente 2,54 mm por 25,4 mm de diâmetro que é adaptado para acoplar com um elemento de conexão com um afunilamento diametral de substancialmente 2,47 mm por 25,4 mm de diâmetro.

14. ELEMENTO DE CONEXÃO ADAPTADO PARA ACOPLAR UMA HASTE DE BOMBEIO OCA ao longo de uma rosca central, no qual uma superfície roscada macho externa (401a, 401b, 501a, 501b, 601 a, 601b), no elemento de conexão (402, 502, 602) é adaptada para acoplar com uma primeira extremidade da haste de bombeio oca que compreende uma superfície roscada fêmea interna (403a, 503a, 603a) que é complementar mas diferencial no afunilamento diametral em relação à superfície roscada macho; o elemento de conexão compreende adicionalmente um ressalto de torque anular (402a, 502a, 602a) adaptado para acoplar com um ressalto de torque anular (504a, 604a, 708b) em uma primeira extremidade livre de uma haste de bombeio oca (803, 805, 807), e é caracterizado pelo fato de que, para um diâmetro externo do elemento de conexão (DEN), o diâmetro interno (DIN) do elemento de conexão e o diâmetro inicial do ressalto de torque (DHT), são mantidas as seguintes razões:

15. ELEMENTO DE CONEXÃO ADAPTADO PARA ACOPLAR UMA HASTE DE BOMBEIO OCA, de acordo com a reivindicação 14, sendo que o elemento de conexão é um elemento de conexão do bocal separado que tem roscas machos (40la, 40lb, 501a, 50lb, 601a, 601b) em cada extremidade separadas por uma seção central que define um par de ressaltos de torque (402a, 502a, 602a) em que cada uma das roscas diferenciais é uma rosca em formato trapezoidal truncada não-simétrica; a rosca é completa no bocal; cada ressalto de torque forma um ângulo com a rosca central que varia entre 75° e 90°, e é caracterizado pelo fato de que a razão entre o diâmetro externo do elemento de conexão (DEVU) e o diâmetro externo de uma haste oca (DEV) é mantida dentro da seguinte faixa;

16 . ELEMENTO DE CONEXÃO ADAPTADO PARA ACOPLAR UMA HASTE DE BOMBEIO OCA, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que a razão entre o diâmetro inicial do ressalto de torque no elemento de conexão (DHT) e o diâmetro interno de uma haste oca na extremidade livre da rosca (DIFR) é mantida dentro da seguinte faixa:

17. ELEMENTO DE CONEXÃO ADAPTADO PARA ACOPLAR UMA HASTE DE BOMBEIO OCA, de acordo com a reivindicação 14, sendo que o elemento de conexão é uma rosca macho integral (401a, 401b, 501a, 501b, 601a, 601b) na segunda extremidade de uma haste oca em que cada uma das roscas diferenciais é uma rosca em formato trapezoidal truncada não-simétrica; a rosca é completa na segunda extremidade e incompleta na primeira extremidade da haste oca; cada ressalto de torque forma um ângulo com a rosca central da haste que varia entre 75° e 90°, e é caracterizado pelo fato de que a razão entre o diâmetro externo do elemento de conexão (DEVU) e o diâmetro externo da haste oca (DEV) é mantida dentro da seguinte faixa:

18. ELEMENTO DE CONEXÃO ADAPTADO PARA ACOPLAR UMA HASTE DE BOMBEIO OCA, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que a razão entre o diâmetro inicial do ressalto de torque (402a, 502a, 602a) no elemento de conexão (DHT) e o diâmetro interno de uma haste oca na extremidade livre da rosca (DIFR) é mantida dentro da seguinte faixa:

19. ELEMENTO DE CONEXÃO ADAPTADO PARA ACOPLAR UMA HASTE DE BOMBEIO OCA, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que a rosca diferencial é uma rosca em formato trapezoidal truncada não-simétrica; o ressalto de torque (402a, 502a, 602a) forma um ângulo com a rosca central que é substancialmente 83°; e o elemento de conexão é um elemento de conexão do bocal separado que possui roscas substancialmente cônicas com as roscas macho (401a, 401b, 501a, 501b, 601a, 601b) em cada extremidade separadas por uma seção central que define um par de ressaltos de torque (402a, 502a, 602a), um furo cilíndrico interno dentro da seção central que se comunica com um furo interno cônico próximo do comprimento de cada extremidade roscada que define um seção transversal crescente do bocal de cada extremidade livre do bocal para a seção central, e as localizações do ressalto de torque.

20. ELEMENTO DE CONEXÃO ADAPTADO PARA ACOPLAR UMA HASTE DE BOMBEIO OCA, de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que a rosca diferencial é uma rosca trapezoidal modificada, tem um passo de substancialmente oito roscas por 25,4 mm, e cada uma das roscas macho (401a, 401b, 501a, 501b, 601a, 601b) do elemento de conexão do bocal tem um afunilamento diametral de substancialmente 2,47 mm por 25,4 mm de diâmetro e é adaptada para acoplar com uma rosca fêmea da haste oca (403a, 503a, 603a) com um afunilamento diametral de substancialmente 2,54 mm por 25,4 mm de diâmetro.

21. CONJUNTO DE COLUNA IMPULSORA ALONGADA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o elemento de conexão é um elemento de conexão do bocal separado que possui roscas substancialmente cônicas com roscas macho (401a, 401b, 501a, 501b, 601a, 601b) em cada extremidade separadas por uma seção central que define um par de ressaltos de torque (402a, 502a, 602a) e o bocal compreende adicionalmente roscas completas e extremidades livres adaptadas para acoplar contra um ressalto de uma haste (504a, 604a, 708b), de modo a definir uma vedação entre o furo interno e as roscas.

22. CONJUNTO DE COLUNA IMPULSORA ALONGADA, de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de que o furo do bocal (804, 806, 808) é cônico e se abre para cada extremidade, há uma zona cilíndrica externa entre cada extremidade livre e o começo das roscas, e cada extremidade livre entra em contato com um ressalto (504a, 604a, 708b) de uma haste para definir a dita vedação entre o furo interno e as roscas.

23. CONJUNTO DE COLUNA IMPULSORA ALONGADA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que cada uma das seções da haste localizadas próximas a cada extremidade extrema da coluna tem uma pluralidade de furos (804, 806, 808) que se estendem através da parede da haste (803, 805, 807) das ditas seções, para permitir que o fluido escoe para fora da haste para também escoar dentro do dito furo e entre as extremidades extremas.

24. CONJUNTO DE COLUNA IMPULSORA ALONGADA, de acordo com a reivindicação 23, caracterizado pelo fato de que a pluralidade de furos (804, 806, 808) é perfurada radialmente através da parede da haste (803, 805, 807), próxima a cada extremidade extrema da coluna.

25. CONJUNTO DE COLUNA IMPULSORA ALONGADA, de acordo com a reivindicação 23, caracterizado pelo fato de que a pluralidade de furos (804, 806, 808) através da parede da haste e é arranjada em uma forma simétrica em torno da linha central da haste, próxima a cada extremidade extrema da coluna.

26. CONJUNTO DE COLUNA IMPULSORA ALONGADA, de acordo com a reivindicação 23, caracterizado pelo fato de que a pluralidade de furos (804, 806, 808) compreende entre aproximadamente 62 e 162 furos que são arranjados em conjuntos de um a três furos nas seções transversais especificas espaçadas ao longo da linha central da haste, próximos a cada extremidade extrema da coluna.

27. CONJUNTO DE COLUNA IMPULSORA ALONGADA, de acordo com a reivindicação 23, caracterizado pelo fato de que a pluralidade de furos (804, 806, 808) compreende entre aproximadamente 62 e 162 furos que são arranjados em uma trajetória helicoidal em torno da linha central da haste, próximos a cada extremidade extrema da coluna.

28. ELEMENTO DE CONEXÃO, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente roscas substancialmente cônicas com roscas macho (401a, 401b, 501a, 501b, 601a, 601b) em cada extremidade separada por uma seção central que define um par de ressaltos de torque (402a, 502a, 602a), e o bocal compreende adicionalmente roscas completas e extremidades livres adaptadas para acoplar contra um ressalto de uma haste, de modo a definir uma vedação entre o furo interno (804, 806, 808) e as roscas.

29. ELEMENTO DE CONEXÃO, de acordo com a reivindicação 28, caracterizado pelo fato de que o furo (804, 806, 808) do bocal é cônico e se abre para cada extremidade, há uma zona cilíndrica externa entre cada extremidade livre e o começo das roscas e cada extremidade livre é adaptada para entrar em contato com um ressalto de uma haste (504a, 604a, 708b) de modo a definir uma vedação entre o furo interno e as roscas.

30. HASTE OCA, de acordo com a reivindicação 10, caracterizada pelo fato de que uma seção da haste a ser localizada próxima a cada extremidade extrema de uma coluna tem uma pluralidade de furos (804, 806, 808) através da parede da haste dessa seção, para permitir que o fluido escoe para fora da haste e também escoe para dentro do dito furo.

31. HASTE OCA, de acordo com a reivindicação 30, caracterizada pelo fato de que a pluralidade de furos (804, 806, 808) é perfurada radialmente através da parede da haste.

32. HASTE OCA, de acordo com a reivindicação 30, caracterizada pelo fato de que a pluralidade de furos (804, 806, 808) através da parede da haste é arranjada em uma forma simétrica em torno da linha central da haste.

33. HASTE OCA, de acordo com a reivindicação 30, caracterizada pelo fato de que a pluralidade de furos (804, 806, 808) compreende entre aproximadamente 62 e 162 furos que são arranjados em conjuntos de um a três furos nas seções transversais especificas espaçadas ao longo da linha central da haste.

34. HASTE OCA, de acordo com a reivindicação 30, caracterizada pelo fato de que a pluralidade de furos (804, 806, 808) compreende entre aproximadamente 62 e 162 furos que são arranjados em uma trajetória helicoidal em torno da linha central da haste.