BR112015008079B1

BR112015008079B1 - Sistema de antirrotação e método para reter uma conexão rosqueada

Info

Publication number: BR112015008079B1
Application number: BR112015008079-0A
Authority: BR
Inventors: Thomas Lowell Steen; Daniel Caleb Benson; David Lawrence Ford; Joseph William Pallini; Kevin Edward O'dell; Stephen David Peters; William Rey Patterson Jr
Original assignee: Vetco Gray, Inc
Priority date: 2012-10-12
Filing date: 2013-10-09
Publication date: 2023-09-26
Also published as: US20140103645A1; EP2917450A2; WO2014058967A3; SG11201502844PA; BR112015008079A2; CN104704188A; AU2013329336A1; EP2917450B1; US9410647B2; CN104704188B; WO2014058967A2; AU2013329336B2; MY176716A

Abstract

sistemas de antirrotação e método para reter uma conexão rosqueada. esta invenção refere-se, em geral, a produção de poços de óleo e gás e, em particular, a um sistema para manter uma conexão rosqueada entre membros tubulares. trata-se de sistema de antirrotação para uso na retenção de uma conexão rosqueada entre um pino (12) e uma caixa (14). o sistema de antirrotação inclui uma chaveta (24) que se estabelece em uma reentrância (16) formada em um dentre (30) a caixa (14) ou pino (12). a chaveta (24) está em contato, de modo seletivo, com um dentre o outro da caixa (14) ou pino (12), e é ativada quando a conexão rosqueada começa a desacoplar. a chaveta (24) é perfilada e opera em um modo similar a came para acunhar-se entre a caixa (14) e o pino (12) quando esses membros começam a desacoplar e impedir rotação relativa adicional.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] Esta invenção refere-se, em geral, a produção de poços de óleo e gás e, em particular, a um sistema para manter uma conexão rosqueada entre membros tubulares.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] Os poços de óleo e gás tipicamente incluem colunas tubulares que se estendem no poço em conjunto com operações de perfuração, revestimento e produção. As colunas são formadas à medida que as mesas são inseridas no poço usando-se conectores para unir segmentos distintos de cano. Os conectores de cano normalmente incluem uma porção macho que tem uma extremidade que se conecta a um segmento de cano, e uma extremidade oposta com roscas macho, que é denominada um pino. Os conectores também incluem uma porção fêmea, que tem uma extremidade para outro segmento de cano, e uma extremidade oposta com roscas fêmeas, que é comumente denominada uma caixa. Desse modo, rosquear a caixa no pino acopla os segmentos de cano. Uma vez que os segmentos de cano são unidos, a rotação relativa entre os conectores macho e fêmea é limitada para garantir que os mesmos permaneçam firmemente presos. Os sistemas de travamento são, por vezes, empregados para limitar o movimento circunferencial entre os conectores macho e fêmea.

[003] Alguns sistemas de travamento conhecidos incluem chavetas que são inseridas em ranhuras correspondentes no pino e a caixa que alinham quando o pino e a caixa são rosqueados juntos. Entretanto, como vedação apropriada exige torque completo dos conectores de cano, tolerâncias de fabricação e variações em carregamento afetam negativamente a repetição de alinhamento em azimute de conectores adjacentes. Adicionalmente, alguns conectores rosqueados têm espessura de parede geral pequena (por exemplo, cano de perfuração submarino e revestimento), exigindo, desse modo, uma chaveta que seja de perfil baixo. Além disso, as limitações de espaço proíbem uso de algumas chavetas que exigem grandes dispositivos para acionar pinos de travamento ou chavetas no local correto.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[004] É revelado, no presente documento, um sistema e método para impedir desacoplamento de membros tubulares rosqueados. Em um exemplo, um sistema de antirrotação para uso na retenção de uma conexão rosqueada entre o primeiro e o segundo membros tubulares é fornecido o qual inclui uma reentrância em um lado do primeiro membro tubular adjacente ao segundo membro tubular e uma chaveta geralmente plana montada na reentrância. Nesse exemplo, a chaveta é giratória entre uma posição destravada e uma posição travada em resposta à rotação relativa entre o primeiro e segundo membros tubulares em uma direção de desacoplamento. A chaveta tem um perímetro não circular e uma borda externa em uma porção do perímetro em contato com uma superfície radial do segundo membro tubular quando a chaveta está na posição travada e quando a chaveta está na posição destravada. A chaveta também inclui uma borda lateral em uma porção do perímetro que em contato interferente com uma parede lateral na reentrância quando a chaveta está na posição travada. Desse modo, quando o primeiro e segundo membros tubulares giram na direção de desacoplamento, uma força resistiva da parede lateral para a borda lateral transfere para o segundo membro tubular para acoplar, de modo rotacional, o primeiro e segundo membros tubulares. O primeiro membro tubular pode ser um pino e o segundo membro tubular pode ser uma caixa, ou vice-versa. Um fixador pode ser incluído o qual é inserido através de um furo na chaveta para enchavetar de modo rotacional a chaveta ao primeiro membro tubular. Nesse exemplo, um elemento de carregamento é inserido de modo seletivo adjacente à chaveta para ajustar a chaveta em uma orientação de engate com o segundo membro tubular. Uma borda lateral interna da chaveta adjacente ao carregamento pode incluir um perfil que ângulos para fora do perímetro com distância a partir de um raio externo do primeiro membro tubular, e que está em contato interferente com o elemento de carregamento quando o elemento de carregamento é inserido adjacente à chaveta e gira a chaveta em uma orientação onde a borda externa está em contato com a superfície radial do segundo membro tubular. Opcionalmente, o elemento de carregamento é inserido em um furo que é formado tangencialmente através de uma parede lateral do primeiro membro tubular. Em um exemplo, a borda externa inclui dentes que se projetam para fora a partir da chaveta e penetram na superfície radial do segundo membro tubular e transferem a força de desacoplamento para o segundo membro tubular. A chaveta pode ter uma periferia externa similar a came. Em uma realização, a chaveta tem um furo deslocado de um centro da chaveta, tem um corpo geralmente alongado que se estende de modo transversal ao furo, em que a borda externa está em uma borda inferior do corpo, e em que os dentes são formados na borda inferior para engatar a superfície radial. A borda lateral pode ser espaçada da parede lateral quando a chaveta está na posição destravada. Em uma realização alternativa, a borda lateral e parede lateral são complementares em perfil, e estão em contato quando a chaveta está na posição destravada e quando a chaveta está na posição travada.

[005] Também está incluído no presente documento um método para reter uma conexão rosqueada entre um primeiro membro tubular e um segundo membro tubular. Em uma realização, o método inclui fornecer uma chaveta geralmente plana que tem um perímetro com um raio variável, enchavetar a chaveta em uma reentrância formada ao longo de uma porção de uma circunferência do primeiro membro tubular que é adjacente ao segundo membro tubular. Nesse exemplo, a chaveta é giratória ao redor de um eixo geométrico que é geralmente radial em relação ao primeiro membro tubular. O método também inclui estabelecer a chaveta de modo que uma borda externa da chaveta esteja em contato com uma superfície radial do segundo membro tubular, e de modo que quando um dentre o primeiro ou segundo membros tubulares gire em uma direção de desacoplamento, contato entre a borda externa da chaveta e superfície radial do segundo membro tubular gera uma força que resiste desacoplamento adicional do primeiro e segundo membro tubular. Uma borda lateral da chaveta pode ser girada em contato interferente com uma parede lateral da reentrância para gerar a força resistiva. Em um exemplo, o primeiro membro tubular é um pino e o segundo membro tubular é uma caixa. A etapa de ajustar a chaveta pode incluir inserir um elemento de carregamento na reentrância adjacente à chaveta que interfere com a chaveta e gira a chaveta em contato com a superfície radial. Opcionalmente, ajustar a chaveta envolve inserir um elemento de carregamento em uma fenda que é tangencialmente formado no primeiro membro tubular, e que interfere com a chaveta para girar a chaveta em contato com a superfície radial. Em uma alternativa, a força resistiva exerce tensão na chaveta.

[006] É também revelado no presente documento um sistema de antirrotação para uso na retenção de uma conexão rosqueada entre o primeiro e o segundo membros tubulares, que inclui uma chaveta geralmente plana que tem um perímetro com um raio variável e que é giratória de modo seletivo em uma posição estabelecida e em uma configuração travada. Um fixador se estende em uma direção que é geralmente radial com o primeiro membro tubular e que é para enchavetar a chaveta em uma reentrância formada uma superfície externa do primeiro membro tubular. Uma borda externa é fornecida em uma porção do perímetro da chaveta que é colocada em contato com uma superfície radial do segundo membro tubular quando a chaveta está na posição estabelecida, e de modo que quando pelo menos um dentre o primeiro e segundo membros tubulares gira em uma direção de desacoplamento, contato entre a borda externa e o segundo membro tubular gira a chaveta em uma configuração travada que gera uma força para e opor ao desacoplamento do primeiro e segundo membros tubulares. Em um exemplo, uma porção do perímetro tem um formato oval. Um elemento de carregamento para girar a chaveta na posição estabelecida também pode ser incluído.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[007] Alguns dos recursos e benefícios da presente invenção foram estabelecidos, outros se tornarão evidentes à medida que a descrição prosseguir quando obtida em conjunto com os desenhos anexos.

[008] A Figura 1 é uma vista em perspectiva de uma realização exemplificativa de um sistema de antirrotação para conectores tubulares e de acordo com a presente invenção.

[009] As Figuras 2A e 2B são vistas respectivas em perspectiva frontal e posterior de uma chaveta do sistema de antirrotação da Figura 1 e de acordo com a presente invenção.

[010] As Figuras 3A e 3B são vistas em perspectiva de realizações alternativas de reentrâncias em um conector membro tubular para receber o sistema de antirrotação da Figura 1 e de acordo com a presente invenção.

[011] As Figures 4 e 5 são vistas em perspectiva lateral de exemplos de montagem do sistema de antirrotação da Figura 1 de acordo com a presente invenção.

[012] A Figura 6 é uma vista lateral elevada de um exemplo alternativo de um sistema de antirrotação de acordo com a presente invenção.

[013] A Figura 7A é uma vista em perspectiva lateral de um exemplo alternativo de um sistema de antirrotação que retém uma conexão de pino e caixa de acordo com a presente invenção.

[014] A Figura 7B é uma vista em perspectiva lateral de um exemplo de montagem do sistema de antirrotação da Figura 7A de acordo com a presente invenção.

[015] As Figuras 8A e 8B são vistas laterais de engate do sistema de antirrotação da Figura 7A de acordo com a presente invenção.

[016] As Figuras 9A e 9B são, respectivamente, vistas em perspectiva frontal e posterior de um exemplo de uma chaveta do sistema de antirrotação da Figura 7A de acordo com a presente invenção.

[017] A Figura 10 é uma vista em perspectiva de um exemplo de uma reentrância configurada para receber o sistema de antirrotação da Figura 7A de acordo com a presente invenção.

[018] A Figura 11A é uma vista em perspectiva lateral de um exemplo de montagem de uma realização alternativa de um sistema de antirrotação de acordo com a presente invenção.

[019] As Figuras 11B e 11C são vistas laterais de engate do sistema de antirrotação da Figura 11A de acordo com a presente invenção.

[020] As Figuras 12A e 12B são vistas respectivas em perspectiva frontal e posterior de um exemplo de uma chaveta do sistema de antirrotação da Figura 11A de acordo com a presente invenção.

[021] A Figura 13 é uma vista em perspectiva de um exemplo de uma reentrância configurada para receber o sistema de antirrotação da Figura 11A de acordo com a presente invenção.

[022] A Figura 14A é uma vista em perspectiva lateral de um exemplo alternativo de um sistema de antirrotação que retém uma conexão de pino e caixa de acordo com a presente invenção.

[023] As Figuras 14B e 14C são vistas laterais de engate do sistema de antirrotação da Figura 14A de acordo com a presente invenção.

[024] A Figura 15 é uma vista em perspectiva de um exemplo de uma chaveta do sistema de antirrotação da Figura 14A de acordo com a presente invenção.

[025] A Figura 16 é uma vista em perspectiva de um exemplo de uma reentrância configurada para receber o sistema de antirrotação da Figura 14A de acordo com a presente invenção.

[026] A Figura 17A é uma vista em perspectiva lateral de um exemplo de montagem de uma realização alternativa de um sistema de antirrotação de acordo com a presente invenção.

[027] As Figuras 17B e 17C são vistas laterais de engate do sistema de antirrotação da Figura 17A de acordo com a presente invenção.

[028] A Figura 18A é uma vista em perspectiva lateral de um exemplo de montagem de uma realização alternativa de um sistema de antirrotação de acordo com a presente invenção.

[029] A Figura 18B é uma vista lateral de engate do sistema de antirrotação da Figura 18A de acordo com a presente invenção.

[030] Embora a invenção seja descrita em conexão com as realizações preferenciais, será entendido que não é pretendido limitar a invenção àquela realização. Pelo contrário, pretende-se abranger todas as alternativas, modificações e equivalentes, conforme pode ser incluído dentro do escopo da invenção conforme definido pelas reivindicações anexas.

DESCRIÇÃO DE REALIZAÇÕES DA INVENÇÃO

[031] O método e sistema da presente revelação serão agora descritos de modo mais completo doravante com referência aos desenhos anexos nos quais as realizações são mostradas. O método e sistema da presente revelação podem ser em muitas formas diferentes e não devem ser interpretados como limitados às realizações ilustradas estabelecidas no presente documento; em vez disso, essas realizações são fornecidas de modo que esta revelação seja meticulosa e completa, e irão transmitir completamente o escopo da mesma àqueles técnicos no assunto. Números iguais se referem a elementos iguais ao longo da descrição.

[032] Deve-se entender adicionalmente que o escopo da presente revelação não é limitado aos detalhes exatos de construção, operação, materiais exatos ou realizações mostradas e descritas, as modificações e equivalentes serão evidentes a um técnico no assunto. Nos desenhos e relatório descritivo, foram reveladas realizações ilustrativas e, embora termos específicos sejam empregados, os mesmos são usados em um sentido genérico e descritivo apenas e não para o propósito de limitação.

[033] É mostrado, em uma vista em perspectiva na Figura 1, um exemplo de uma montagem de antirrotação 10 para manter uma conexão rosqueada entre membros tubulares. No exemplo da Figura 1, os membros tubulares conectados entre si de modo rosqueado incluem um pino 12 e caixa 14; em que o pino 12 tem uma extremidade (não mostrada) com uma superfície externa rosqueada que conecta de modo rosqueado a uma superfície interna rosqueada (não mostrada) na caixa 14. A extremidade rosqueada do pino 12 se estende para a caixa 14 e adiante de uma interface 15 entre superfícies externas do pino 12 e caixa 14. Uma reentrância 16 é mostrada formada em uma superfície externa do pino 12, e circunscreve uma porção do pino 12 adjacente à interface 15. Um lado lateral 18 ou parede em uma extremidade da reentrância 16 é normal com interface 15 e geralmente paralelo com um eixo geométrico AX do pino 12 e caixa 14. Um lado lateral 20 em uma extremidade da reentrância 16 distal a partir do lado lateral 18 é mostrado tendo um perfil curvado que é côncavo em relação ao lado lateral 18. As extremidades de terminal dos lados laterais 18, 20 distais a partir da interface 15 são conectadas por um lado superior 22 que inclina de modo oblíquo para longe da interface 15 com distância do lado lateral 20. O lado superior 22 da Figura 1 é geralmente reto próximo a lado lateral oposto 20, próximo ao lado lateral 18, lado superior 22 se curva em direção à interface 15. Desse modo, a periferia da reentrância 16 é geralmente curvada próximo onde o lado lateral 18 e o lado superior 22 se unem.

[034] Uma realização exemplificativa de uma chaveta 24 é mostrada ocupando uma porção da reentrância 16 adjacente ao lado lateral 18. A chaveta 24 é geralmente plana e tem uma borda lateral para fora 25 com uma superfície geralmente plana mostrada voltada para o lado lateral 18. Uma borda superior 26 (opcionalmente denominada uma borda interna) é mostrada adjacente a uma extremidade de terminal da borda lateral 25 distal a partir da interface 15. A borda superior 26 tem um perfil curvado complementar a uma porção de lado 22 próxima ao lado 18. O perímetro da chaveta 24 inclui uma borda inferior 28 (opcionalmente denominada uma borda externa) que é oposta à borda superior 26, e mostrada voltada para a interface 15. Os dentes 30 estão na borda inferior 28 que se estendem ao longo de uma largura ou espessura da chaveta 24. As pontas dos dentes 30 se projetam em uma direção para longe da borda superior 26 e além de uma limitação inferior da reentrância 16. Adicionalmente no exemplo da Figura 1, as pontas dos dentes 30 são mostradas encaixadas em uma saliência 31, que é definida onde a superfície externa da caixa 14 transfere uma distância radialmente para dentro adjacente à interface 15.

[035] Referindo-se ainda à Figura 1, a chaveta 24 inclui um furo 32 mostrado formado através da largura da mesma. O furo 32 recebe um fixador 34 que monta a chaveta 24 no pino 12. Em um exemplo, o fixador 34 tem um eixo alongado com uma extremidade rosqueada que insere no fundo da reentrância 16. Nesse exemplo, a chaveta 24 é giratória ao redor da porção de eixo do fixador 34. Uma porção de um elemento de carregamento 36 é mostrada ocupando espaço na reentrância 16 adjacente à chaveta 24. Conforme mostrado, o elemento de carregamento 36 e lado lateral oposto 20 têm perfis complementares. Conforme fornecido em mais detalhes abaixo, o elemento de carregamento 36 orienta a chaveta 24 de modo que os dentes 30 se engatarão na caixa 14 quando o pino 12 e/ou caixa 14 giram em um em relação ao outro em uma direção de desacoplamento. Uma superfície de chaveta 24 voltada para longe da reentrância 16 define uma face frontal 38.

[036] Nas Figuras 2A e 2B são vistas em perspectiva frontal e posterior da chaveta 24. No exemplo da Figura 2A, o furo 32 transfere radialmente para dentro uma distância da face frontal 38 para definir um flange 40 no furo 32. O flange 40 fornece uma superfície que interfere com o fixador 34 e retém a chaveta 24 na reentrância 16 quando a porção de eixo do fixador 34 rosqueia na reentrância 16. É adicionalmente mostrada no exemplo da Figura 2A uma borda lateral para dentro 42 da chaveta 24, definida ao longo da periferia da chaveta 24 entre as bordas superior e inferior 26, 28. Uma porção da borda lateral 42 próxima à borda inferior 28 se projeta para fora e para longe da borda lateral para fora 25 para definir uma superfície de carregamento 44; em que a superfície de carregamento 44 angula para longe da borda lateral 42 com distância para longe da face frontal 38. Um ângulo composto é formado na superfície de carregamento 44 em que a inclinação da superfície externa da mesma muda a uma distância da face frontal 38. Na Figura 2B, uma face posterior 46 da chaveta 24 é mostrada em um lado oposto da face frontal 38. Diferentemente da face frontal estirada na maioria das vezes 38, o exemplo da chaveta 24 na Figura 2B tem uma porção elevada 47 que circunscreve o furo 32 e tem uma periferia externa geralmente circular.

[037] Referindo-se agora à Figura 3A, uma vista em perspectiva da reentrância 16 é mostrada no pino 12. Nesse exemplo, furos 48, 50, que podem ser rosqueados, são mostrados em uma parede posterior da reentrância 16 e que são formados radialmente para dentro do pino 12. Os furos 48, 50 podem fornecer um receptáculo de montagem para o fixador 34 e elemento de carregamento 36. Uma realização alternativa de uma reentrância 16A é mostrada em vista em perspectiva na Figura 3B, em que um lado superior 22A da reentrância 16A tem uma porção mediana que se projeta para dentro entre o lado lateral 18A e lado oposto 20A. Isso é em contraste à realização da reentrância 16 da Figura 3A, em que o lado superior 22 segue uma trajetória geralmente reta entre o lado lateral 18 e o lado oposto 20.

[038] É mostrado na Figura 4 um exemplo de uma etapa de instalar a montagem de antirrotação 10. Conforme ilustrado, a chaveta 24 é enchavetada na reentrância pelo fixador 34. Além disso, uma porção da borda inferior 28 próxima à borda lateral para fora 25 é geralmente estirada e repousa na saliência 31. A realização da chaveta 24 na Figura 4 é orientada de modo que quando a chaveta 24 repousa na porção estirada da borda inferior 38, a borda lateral para fora 25 situa-se em um plano estabelecido em um ângulo com o lado lateral 18. Uma transição 51 na borda inferior 28 define uma mudança na inclinação da borda inferior 28, de modo que a porção de borda inferior 28 em um lado de transição 51 distal a partir da borda lateral 25, angule de modo obliquo para longe da saliência 31. Ademais, na configuração da Figura 4, a angulação de borda inferior 28 posiciona os dentes 30 fora de contato com a saliência 31. Adicionalmente ilustrado na realização da Figura 4, o elemento de carregamento 36 inclui uma cabeça em formato cilíndrico 52 com uma estaca coaxial alongada presa 54, em que a cabeça 52 tem um diâmetro maior do que aquele da estaca 54.

[039] A estaca 54, que pode ser rosqueada, é inserida de modo seletivo dentro do furo 50 para montar o elemento de carregamento 36 na reentrância 16. A estaca 54 é inserível no furo 50 sem entrar em contato com a chaveta 24; enquanto um lado da cabeça de diâmetro maior 52 entra em contato com a superfície de carregamento 44 ao montar o elemento de carregamento 36 na reentrância 16. Referindo-se agora à Figura 5, montar o elemento de carregamento 36 na reentrância 16 confere uma força rotacional sobre a chaveta 24, através da superfície de carregamento 44, que gira a chaveta 24 no sentido horário e coloca os dentes 30 contra a saliência 31. Colocar os dentes 30 contra a saliência 31 pode fazer com que os dentes 30 entrem em contato com a saliência 31, ou pode fazer com que os dentes 30 cortem e penetrem na saliência 31. Em um exemplo, os dentes 30 distais da superfície de carregamento 44 são colocados contra a saliência 31, enquanto os dentes 30 próximos à superfície de carregamento 44 são estabelecidos atrás da saliência 31. Contatar os dentes 30 conforme mostrado, é um exemplo de estabelecer a chaveta 24, de modo que o movimento rotacional relativo do pino 12 ou caixa 14, conforme mostrado pelas setas A1, A2, gire adicionalmente a chaveta 24 em uma direção no sentido horário até a borda lateral para fora 25 entrar em contato com o lado lateral 18 (Figura 1). Após isso, movimento rotacional adicional do pino 12 e/ou caixa 14 encaixa as pontas dos dentes 30 de modo mais profundo na saliência 31. Desse modo, a cabeça 52 e a superfície de carregamento 44 são estrategicamente dimensionadas de modo que a montagem do elemento de carregamento 36 ajusta a chaveta 24. No exemplo mostrado, o movimento rotacional relativo do pino 12 ou caixa 14 na direção de setas A1, A2 desacopla o pino 12 da caixa 14. As realizações alternativas existem em que a montagem de antirrotação 10 é montada na caixa 14.

[040] É mostrada em uma vista lateral na Figura 6, uma realização alternativa de uma montagem de antirrotação 10B. Nesse exemplo, a chaveta 24B é estabelecida em uma reentrância 16B, que é geralmente alongada e circunscreve uma porção de uma superfície externa do pino 12B. A chaveta 24B, que é também alongada, tem um furo 32B em uma extremidade na qual o fixador 34B enchaveta de modo pivotável a chaveta 24B dentro da reentrância 16B. Uma porção alongada 56 da chaveta 24B se estende na reentrância 16B e para longe do furo 32B. Os dentes 30B são fornecidos em uma borda inferior da porção alongada 56. As superfícies frontal e posterior dos dentes 30B são estabelecidas em um ângulo em relação ao eixo geométrico AX do pino 12B e caixa 14B. Entretanto, as superfícies frontais (os lados voltados para longe do furo 32B) situam-se em um ângulo em relação ao eixo geométrico AX maior do que o ângulo entre o eixo geométrico de superfícies posteriores (os lados voltados em direção ao furo 32B) AX. Um perfil 58, mostrado curvado na chaveta 24B em um lado da porção alongada 56 oposta aos dentes 30B, fornece um espaço para receber um elemento de carregamento 36B. O elemento de carregamento 36B, que pode ser substancialmente igual ao elemento de carregamento 36 das Figuras 1, 4, e 5, pode fornecer uma força para estabelecer os dentes 30B em contato com a saliência 31B na caixa 14B. Na Figura 6, a chaveta 24B é pivotável ao redor do fixador 34B, que é lateralmente deslocado a partir dos dentes 30B e o elemento de carregamento 36B. Conforme configurado, quando o pino 12B e caixa 14B começam a desacoplar através de rotação nas direções de setas A1, A2, os dentes 30B engatam adicionalmente na caixa 14B em uma conexão rosqueada à esquerda. Em uma realização alternativa, a disposição da Figura 6 pode ser refletida, com o ponto pivô posicionado à esquerda dos dentes 30B e o elemento de carregamento 36B, que permitirá o uso da montagem de antirrotação em uma conexão rosqueada à direita.

[041] É mostrado, em vista em perspectiva na Figura 7a, um exemplo alternativo de uma montagem de antirrotação 10C usada para manter uma conexão entre um pino 12C e caixa 14C. Conforme ilustrado adicionalmente em vista em perspectiva na Figura 7B, a montagem de antirrotação 10C inclui uma chaveta 24C montada de modo giratório, no pino 12C através de fixador 34C e estabelecida dentro da reentrância 16C. Um elemento de carregamento 36C é também mostrado para engate lateral com a chaveta 24C e, conforme descrito acima, para colocar a chaveta 24C em uma posição estabelecida, então, os dentes 30C na borda inferior da mesma 28C pode engatar a saliência 31C em uma extremidade superior da caixa 14C. Nesse exemplo, as roscas são mostradas formadas em furo 50C e em estaca 54C então, o elemento de carregamento 36C pode ser montado na reentrância 16C. A chaveta 24C, o fixador 34C, e o elemento de carregamento 36C das Figuras 7A e 7B podem ser iguais ou substancialmente similares à chaveta 24, fixador 34, e elemento de carregamento 36 da Figura 1. Entretanto, o lado superior 22C da reentrância 16C das Figuras 7A e 7B se projeta de maneira brusca em uma porção mediana de reentrância 16C de modo que a periferia da reentrância 16C se corresponda de modo mais próximo a uma porção maior das respectivas superfícies externas da chaveta 24C e elemento de carregamento 36C. Um exemplo de energizar a montagem 10C das Figuras 7A e 7B é fornecido nas Figuras 8A e 8B.

[042] Referindo-se à Figura 8A, o elemento de carregamento 36C foi montado na reentrância 16C para exercer uma força lateral sobre a superfície de carregamento 44C, que gira a chaveta 24C ao redor do pino do mesmo conectado com o fixador 34C na direção indicada pela seta curvada AR. Girar a chaveta 24C conforme mostrado, coloca os dentes 30C na superfície inferior 28C em contato com a saliência 31C para ajustar a chaveta 24C. Conforme discutido acima, uma vez que a chaveta 24C é estabelecida e movimento relativo ocorre conforme indicado por setas A1, A2 uma força resultante é criada entre a saliência 31C e os dentes 30C em contato com a saliência 31C quando a força resultante pode ser de atrito entre um ou mais dos dentes 30C e saliência 31C, ou de um ou mais dos dentes 30C que se projetam de modo deformado na saliência 31C. Conforme ilustrado na Figura 8B, a rotação relativa do pino 12C e caixa 14C ocorreu conforme indicado por setas A1, A2, girando adicionalmente, desse modo, a chaveta 24C na direção da seta curvada AR. Girar de modo suficiente a chaveta 24C engata substancialmente todos os dentes 30C na chaveta 24C, e posiciona a borda lateral para fora 25C contra o lado lateral 18C; que exerce uma força resultante entre o pino 12C e caixa 14C para impedir rotação relativa adicional na direção de setas A1, A2.

[043] As Figuras 9A e 9B são vistas, respectivamente, frontal e posterior de um exemplo da chaveta 24C da Figura 7A. De modo similar à chaveta 24 da Figura 2A, a chaveta 24C inclui um furo 32C através de uma face frontal 38C cujo diâmetro transfere radialmente para dentro para definir um flange 40C; em que o flange 40C fornece um batente para o fixador 34C. Diferentemente da chaveta 24 da Figura 2B, a chaveta 24C tem uma face posterior 46C que é geralmente estirada a partir do furo 32C para a periferia externa da chaveta 24C, exceto a borda inferior 28C. Em vez disso, a face posterior 46C transfere para dentro adjacente à superfície inferior 28C, então, a porção da chaveta 28C ao longo da superfície inferior 28C é mais fina do que as outras porções da chaveta 28C. Uma ilustração da reentrância 16C sem chaveta 24C ou elemento de carregamento 36C é mostrada em vista em perspectiva na Figura 10; aqui os furos 48C e 50C são ilustrados em uma parte posterior da reentrância 16C e se estendem radialmente para o pino 12C.

[044] É fornecida, em uma vista em perspectiva nas Figuras 11A e 11B, outra realização alternativa de um sistema de antirrotação 10D mostrado sendo instalado em uma reentrância 16D. Nesse exemplo, a reentrância 16D é formada em um lado do pino 12D, e o sistema de antirrotação 10D inclui uma chaveta 24D com um fixador 34D mostrado sendo inserido através de um furo 32D na chaveta 24D. Uma extremidade do fixador 34D é montada em um furo 48D na reentrância 16D para reter, de modo rotativo, a chaveta 24D na reentrância 16D. A chaveta 24D tem um corpo alongado 56D mostrado que se estende entre o furo 32D e borda lateral para dentro 42D. Uma borda lateral para fora 25D da chaveta 24D tem uma periferia geralmente curvada, enquanto a borda lateral para dentro 42D e a superfície inferior 28D são geralmente estiradas e dispostas substancialmente normal uma à outra. Uma borda superior 26D é curvada próximo a onde a mesma se une com a borda lateral para fora 25D e depende em um ângulo oblíquo a partir da porção curvada da mesma para onde a mesma se une com a borda lateral para dentro 42D. No exemplo da Figura 11B, a borda lateral para fora 25D é perfilada de modo complementar ao lado lateral 18D e a borda superior 26D é perfilada de modo complementar ao lado superior 22D. A borda lateral para fora 25D está em contato com o lado lateral 18D e a borda superior 26D está em contato com o lado superior 22D. Na orientação da Figura 11B, a chaveta 24D entra em contato com a saliência 31D próximo de onde a borda lateral para fora 25D se une à borda inferior 28D. Por causa das respectivas orientações de borda lateral para fora 25D e a borda inferior 28D, a borda inferior 28D é angulada em relação à saliência 31D e a maioria dos dentes 30D na saliência inferior 28D é separado da saliência 31D. Entretanto, pelo menos um dos dentes 30D entra em contato com a saliência 31D quando a chaveta 24D está na orientação e configuração da Figura 11B devido ao dimensionamento estratégico da borda lateral para fora 25D, lado lateral 18D, borda superior 26D, e lado superior 22D.

[045] A Figura 11C ilustra um exemplo da chaveta 24D girada na direção da seta curvada AR devido ao movimento relativo do pino 12D e caixa 14D conforme ilustrado por setas A1, A2. Como tal, os dentes 30D (Figura 11B) se tornaram encaixados na saliência 31D, enquanto a borda lateral para fora 25D permanece em contato deslizante com o lado lateral 18D para resultar em uma força resultante de antirrotação sendo conferida ao pino 12D e caixa 14D.

[046] As Figuras 12A e 12B são vistas respectivas frontal e posterior da chaveta 24D da Figura 11A. De modo similar à chaveta 24 da Figura 2A, o diâmetro de furo 32D muda para definir um flange 40D para engatar uma superfície interna de fixador 34D (Figura 11A). De modo similar à chaveta 24C da Figura 9B, a face posterior 46D se projeta para dentro de modo adjacente à saliência inferior 28D de modo que os dentes 30D sejam formados em uma porção mais fina da chaveta 24D. A Figura 13 mostra a reentrância 16D formada em uma superfície externa do pino 12D e um furo 48D em um lado posterior da reentrância 16D.

[047] A Figura 14A fornece, em uma vista em perspectiva, outra realização alternativa de um sistema de antirrotação 10E que retém um rosqueado conectado (não mostrado) entre o pino 12E e caixa 14E. Nesse exemplo, uma chaveta 24E é estabelecida em uma reentrância 16E formada em uma superfície externa de pino 12E. Uma fenda anular 60E, também formada através de uma superfície externa do pino 12E, é mostrada tendo uma abertura separada da reentrância 16E ao longo de uma circunferência do pino 12E. A fenda 60E se estende de modo tangencial para a circunferência do pino 12E e entrecruza a reentrância 16E em uma extremidade oposta à abertura da mesma. A trajetória tangencial resulta na fenda 60E que forma um sulco ao longo de uma porção da circunferência do pino 12E até o pino 12E eventualmente circunscrever completamente a fenda 60E. Um parafuso de aperto em formato cilíndrico 62E é mostrado inserido na fenda 60E e, conforme descrito abaixo, em contato seletivo com a chaveta 24E.

[048] É mostrada, na Figura 14B, uma vista lateral da montagem de antirrotação 10E sendo montada para reter o rosqueado conectado entre o pino 12E e caixa 14E. Conforme mostrado, a chaveta 24E tem uma borda lateral para fora geralmente curvada 25E e é montada, de modo rotativo, no pino 12E com o fixador 34E que se estende através de furo 32E na chaveta 24E. A chaveta 24E tem um corpo alongado 56E que se estende para longe da borda lateral para fora 25E e em um lado oposto do furo 32E. A borda inferior 28E é geralmente plana enquanto a borda lateral para dentro 42E é ilustrada tendo um perfil côncavo opcional. A borda superior 26E é geralmente plana adjacente onde a mesma se une com a borda lateral para dentro 42E; a borda superior 26E se curva para fora a partir do furo 32E próximo a onde a mesma se une com a borda lateral para fora 25E. A reentrância 16E e a chaveta 24E são perfiladas de modo complementar, de modo que quando a chaveta 24E é orientada conforme mostrado na Figura 14B, a borda lateral para fora 25E esteja em contato deslizante com o lado lateral 18E, e borda superior 26E esteja em contato com o lado superior 22E; que posiciona a borda inferior 28E a um ângulo com saliência 31E.

[049] Referindo-se agora à Figura 15, uma vista em perspectiva de chaveta 24E é ilustrada em que uma extensão 64E é mostrada projetando- se para fora a partir da face posterior da mesma 46E e em uma direção para longe da face frontal 38E. Um canal 66E é mostrado formado na extensão 64E que se estende geralmente de modo paralelo com o corpo alongado 56E e com uma abertura na borda lateral para dentro 42E. O canal 66E tem um perfil que se curva ao redor de um eixo geométrico (não mostrado) que se estende de modo geralmente paralelo com um comprimento de corpo 56E. Referindo-se novamente à Figura 14B, o canal 66E registra com fenda 60E, de modo que colocando-se o parafuso de aperto 62E em contato com o canal 66E, o contato entre o parafuso de aperto 62E e o canal 66E coloca o corpo 56E em direção à interface 15E girando, desse modo, a chaveta 24E no sentido horário para estabelecer os dentes 30E na saliência 31E. Desse modo, conforme mostrado na Figura 14C, o movimento relativo do pino 12E e/ou caixa 14E na direção de setas A1, A2, encaixa os dentes 30E (Figura 14B) na saliência 30 para impedir rotação relativa adicional do pino 12E e caixa 14E. A Figura 16 ilustra uma câmara 68E no pino 12E que se estende radialmente para dentro a partir de uma extremidade de reentrância 16E, em que a câmara pode fornecer um espaço para extensão 64E (Figura 15). Adicionalmente, o furo para parafuso 48E na reentrância 16E fornece inserção do fixador 34E (Figura 14A).

[050] É mostrada, em uma vista em perspectiva na Figura 17A, uma realização alternativa de um sistema de antirrotação 10F. Nesse exemplo, o fixador 34F é inserido através de um furo 32F em uma chaveta 24F para prender a chaveta 24F ao pino 12F. Um furo 48F em uma parede posterior de uma reentrância 16F no pino 12F é configurado para receber uma extremidade de fixador 34F, então a chaveta 24F pode ser montada na reentrância 16F. Em um exemplo, a reentrância 16F da Figura 17A é a mesma ou similar à reentrância 16D da Figura 11A. A chaveta 24F é mostrada em uma vista lateral na Figura 17B montada ao pino 12F dentro da reentrância 16F. A chaveta 24F tem uma borda lateral para fora 25F e borda superior 26F perfilada com substancialmente um raio circular. A borda lateral para dentro 42F tem uma porção plana e é curvada onde a mesma se une à borda superior 26F e à borda inferior 28F. De modo similar, uma porção de borda inferior 28F é plana, e uma porção que é curvada onde a mesma se une à borda lateral para fora 25F. A combinação de porções plana e curvada na periferia externa da chaveta 24F fornece à mesma uma configuração similar a came. Quando a porção da chaveta 24F mais distal de um eixo geométrico do furo 32F está na região onde a borda inferior 28F se une à borda lateral para dentro 42F; que define uma superfície de came 70F cujo raio varia ao longo da circunferência do mesmo. É adicionalmente mostrado, no exemplo da Figura 17B, um dente 30F na borda inferior 28F e separado da superfície de came 70F e estabelecido na saliência 31F. Referindo-se agora à Figura 17C, o movimento relativo do pino 12F ou caixa 14F, conforme mostrado por setas A1, A2, gira a chaveta 24F na direção de seta curvada AR. Essa rotação estabelece a superfície de came 70F sobre a saliência 31F e acunha a borda lateral para fora 35F e a borda superior 26F respectivamente contra o lado lateral 18F e o lado superior 22F, para exercer uma força resultante no pino 12F e caixa 12F em uma direção oposta à rotação dos mesmos e para opor o desacoplamento dos mesmos.

[051] É mostrado, em vista em perspectiva na Figura 18A, outro exemplo alternativo de uma montagem de antirrotação 10G. Nesse exemplo, a montagem de antirrotação 10G está sendo montada, e é similar à montagem de antirrotação 10F da Figura 17A. A montagem de antirrotação 10G é diferente em que a circunferência externa de chaveta 24G é geralmente circular exceto para uma porção geralmente plana ao longo da borda inferior 28G. Adicionalmente, em vez de um único dente, uma fileira de dentes 30G é fornecida na chaveta 24G e se estende de uma porção plana de borda inferior 28G e ao longo de bordas adjacentes da chaveta 24G. A chaveta 24G é ilustrada em vista lateral na Figura 18B em uma posição que gera uma força de reatância para contra desacoplamento do pino 12G e caixa 12G.

[052] Deve-se salientar que cada uma das montagens de antirrotação descritas acima operam em resposta a uma quantidade limitada de rotação angular de um ou ambos os membros tubulares presos através de uma conexão rosqueada. De modo similar, uma quantidade limitada de energia é consumida na operação das montagens de antirrotação no presente documento. Em um exemplo, o presente modelo cria um rápido aumento na resistência para desacoplamento de membros tubulares rosqueados aumentando-se o atrito entre qualquer uma das chavetas descritas acima e conectores adjacentes. A rotação angular dos membros tubulares pode ser limitada a uma quantidade designada de modo que a vedação entre os membros tubulares conectados seja mantida.

[053] A presente invenção descrita no presente documento, portanto, é bem adaptada para realizar os objetivos e alcançar os fins e vantagens mencionadas, bem como outros inerentes na mesma. Embora uma realização atualmente preferencial da invenção tenha sido fornecida para fins de revelação, inúmeras mudanças existem nos detalhes de procedimentos para atingir os resultados desejados. Por exemplo, toda ou uma porção de qualquer montagem de antirrotação descrita no presente documento pode ser montada e instalada em uma instalação de fabricação antes de entrega no campo. Opcionalmente, as chavetas descritas no presente documento são instaladas antes de entrega e os elementos de carregamento são instalados após o pino e caixa serem entregues no campo. Em uma alternativa, os membros de carregamento podem incluir um parafuso cônico, um que tem uma configuração similar a came de modo que a rotação do mesmo possa estabelecer uma chaveta associada, um clip, e um membro de mola (espiralado ou lâmina). Ademais, as montagens de antirrotação descritas no presente documento não são limitadas às orientações conforme ilustrado. Em vez disso, as montagens de antirrotação podem ser orientadas para impedir rotação relativa de membros tubulares que têm roscas à direita bem como à esquerda. Como tal, as montagens de antirrotação descritas no presente documento podem ser implantadas para impedir desacoplamento de uma fixação rosqueada entre os membros tubulares, ou impedir superaperto de uma conexão rosqueada entre os membros tubulares. Essas e outras modificações similares irão prontamente sugerir por si só àqueles técnicos no assunto, e são destinadas a estarem abrangidas dentro do escopo da presente invenção revelada no presente documento e o escopo das reivindicações anexas.

Claims

1. SISTEMA DE ANTIRROTAÇÃO (10, 10B-10G), para uso na retenção de uma conexão rosqueada entre o primeiro e o segundo membros tubulares, que compreende: • uma reentrância (16, 16A-16G) em um lado do primeiro membro tubular adjacente ao segundo membro tubular; e • uma chaveta (24) plana montada na reentrância (16, 16A-16G), e giratória entre uma posição destravada e uma posição travada em resposta à rotação relativa entre o primeiro e segundo membros tubulares em uma direção de desacoplamento (A1, A2), em que a chaveta (24, 24B-24G) compreende: • um perímetro não circular; • uma borda externa (30, 30B-30G) em uma porção do perímetro em contato com uma superfície radial (31, 31B-31F) do segundo membro tubular quando a chaveta (24, 24B-24G) está na posição travada e quando a chaveta (24, 24B-24G) está na posição destravada; e • uma borda lateral (25, 25C-25G, 42E, 58) em uma porção do perímetro que em contato interferente com uma parede lateral (18, 18B- 18G, 20E, 22F) na reentrância (16, 16A-16G) quando a chaveta (24, 24B-24G) está na posição travada e de modo que quando o primeiro e segundo membros tubulares giram na direção de desacoplamento, uma força resistiva da parede lateral (18, 18B-18G, 20E, 22F) para a borda lateral (25, 25C-25G, 42E, 58) transfira para o segundo membro tubular para acoplar, de modo rotacional, o primeiro e segundo membros tubulares, em que a borda externa (30, 30B-30G) compreende pelo menos um dente que se projeta para fora da chaveta (24, 24B-24G) e penetra na superfície radial (31, 31B-31F) do segundo membro tubular e transfere a força de desacoplamento para o segundo membro tubular; em que a reentrância (16, 16A-16G) é formada ao longo de uma porção de uma circunferência do apenas primeiro membro tubular, o sistema de antirrotação (10, 10B-10G) sendo caracterizado pela superfície radial (31, 31B-31F) do segundo membro tubular ser normal a um eixo geométrico (Ax) dos primeiro e segundo membros tubulares.

2. SISTEMA DE ANTIRROTAÇÃO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo primeiro membro tubular compreender um pino (12, 12A-12G) e pelo segundo membro tubular compreender uma caixa (14, 14A-14G).

3. SISTEMA DE ANTIRROTAÇÃO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender adicionalmente um fixador (34, 34B-34G) que insere através de um furo (32, 32B-32F) na chaveta (24, 24B- 24G) para enchavetar, de modo rotacional, a chaveta (24, 24B-24G) ao primeiro membro tubular.

4. SISTEMA DE ANTIRROTAÇÃO, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por compreender adicionalmente um elemento de carregamento (36, 36B, 36C, 62E) inserido de modo seletivo adjacente à chaveta (24, 24B-24G) para estabelecer a chaveta (24, 24B-24G) em uma orientação de engate com o segundo membro tubular.

5. SISTEMA DE ANTIRROTAÇÃO, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por uma borda lateral interna (42) da chaveta (24, 24C) que é adjacente ao carregamento incluir um perfil (44, 44C) que angula para fora a partir do perímetro com distância de um raio externo do primeiro membro tubular e que está em contato interferente com o elemento de carregamento (36, 36C) quando o elemento de carregamento (36, 36C) é inserido adjacente à chaveta (24, 24C) e gira a chaveta (24, 24C) em uma orientação onde a borda externa (30) está em contato com a superfície radial (31, 31C) do segundo membro tubular.

6. SISTEMA DE ANTIRROTAÇÃO, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo elemento de carregamento (62E) ser inserido em um furo (60E) que é formado tangencialmente através de uma parede lateral (18E, 20E, 22E) do primeiro membro tubular.

7. SISTEMA DE ANTIRROTAÇÃO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela chaveta (24F) ter uma periferia externa similar a came (70F).

8. SISTEMA DE ANTIRROTAÇÃO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela chaveta (24B) ter um furo (32B) deslocado de um centro da chaveta (24B), tendo um corpo alongado que se estende de modo transversal ao furo (32B), em que a borda externa (30B) está em uma borda inferior do corpo, e em que o pelo menos um dente (30B) é formado na borda inferior para engatar a superfície radial (31B).

9. SISTEMA DE ANTIRROTAÇÃO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela borda lateral (25, 25C) ser espaçada da parede lateral (18D, 18E) quando a chaveta (24, 24C) está na posição destravada.

10. SISTEMA DE ANTIRROTAÇÃO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela borda lateral (25D, 25E) e pela parede lateral (18D, 18E) serem complementares em perfil, e estarem em contato quando a chaveta (24D, 24E) está na posição destravada e quando a chaveta (24D, 24E) está na posição travada.

11. MÉTODO PARA RETER UMA CONEXÃO ROSQUEADA, entre um primeiro membro tubular e um segundo membro tubular, que compreende as etapas de: a) fornecer uma chaveta (24, 24B-24G) plana que tem um perímetro com um raio variável; b) enchavetar a chaveta (24, 24B-24G) em uma reentrância (16, 16A-16G) formada ao longo de uma porção de uma circunferência do primeiro membro tubular que é adjacente ao segundo membro tubular, e de modo que a chaveta (24, 24B-24G) seja giratória ao redor de um eixo geométrico que é radial em relação ao primeiro membro tubular; e c) ajustar a chaveta (24, 24B-24G) de modo que uma borda externa (30, 30B-30G) da chaveta (24, 24B-24G) esteja em contato com uma superfície radial (31, 31B-31F) do segundo membro tubular, e de modo que quando um dentre o primeiro ou segundo membros tubulares giram em uma direção de desacoplamento (A1, A2), contato entre a borda externa (30, 30B- 30G) da chaveta (24, 24B-24G) e a superfície radial (31, 31B-31F) do segundo membro tubular gera uma força que resiste desacoplamento adicional do primeiro e segundo membro tubular, em que a borda externa (30, 30B-30G) compreende pelo menos um dente que se projeta para fora da chaveta (24, 24B-24G) e penetra na superfície radial (31, 31B-31F) do segundo membro tubular e transfere a força de desacoplamento para o segundo membro tubular, em que a reentrância (16, 16A-16G) é formada ao longo de uma porção de uma circunferência do apenas primeiro membro tubular, o método sendo caracterizado pela superfície radial (31, 31B-31F) do segundo membro tubular ser normal a um eixo geométrico (Ax) dos primeiro e segundo membros tubulares.

12. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado por uma borda lateral (25, 25C-25G, 42E, 58) da chaveta (24, 24B-24G) ser girada para contato interferente com uma parede lateral (18, 18B18G, 20E, 22F) da reentrância (16, 16A-16G) para gerar a força resistiva.

13. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pela etapa de ajustar a chaveta (24, 24B-24G) compreender inserir um elemento de carregamento (36, 36B, 36C, 62E) na reentrância adjacente à chaveta (24, 24B-24G) que interfere com a chaveta (24, 24B-24G) e gira a chaveta (24, 24B-24G) em contato com a superfície radial (31, 31B-31F).

14. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pela etapa de ajustar a chaveta (24, 24B-24G) compreender inserir um elemento de carregamento (62E) em um furo (60E) que é formado tangencialmente no primeiro membro tubular, e que interfere com a chaveta (24E) e gira a chaveta (24E) em contato com a superfície radial (31E).