BR112015028915B1

BR112015028915B1 - Conjunto para a produção de uma ligação roscada e ligação roscada

Info

Publication number: BR112015028915B1
Application number: BR112015028915-0A
Authority: BR
Inventors: Sébastien COLIN; Pierre Bernard Martin; Xavier MENCAGLIA; Karine RUFFIN
Original assignee: Vallourec Oil And Gas France; Nippon Steel Corporation
Priority date: 2013-05-23
Filing date: 2014-05-21
Publication date: 2022-01-11
Also published as: CA2911441A1; MX362458B; EA201592008A1; EA031186B1; CN105308257B; PL2999841T3; JP2016522877A; JP6715179B2; EP2999841B1; US20160115742A1; FR3006029A1; EP2999841A2; US10968706B2; WO2014187873A3; MY176168A; CA2911441C; WO2014187873A2; FR3006029B1; AR096395A1; AU2014270449B2

Abstract

conjunto para produzir uma ligação roscada para furar e operar poços de hidrocarbonetos e resultante ligação roscada. conjunto para produzir uma ligação roscada, compreendendo primeiro e segundo componentes tubulares com eixo de rotação (10) proporcionados nas extremidades (1, 2) com, pelo menos, primeira (31, 41), segunda (32, 42) e terceira (33, 43) zonas roscadas contínuas proporcionadas sucessivamente na mesma hélice na superfície periférica interna ou externa do componente, dependendo da extremidade roscada ser do tipo fêmea ou macho, e capazes de cooperar em conjunto, tendo pelo menos uma das primeira ou segunda ou terceira zonas roscadas perfil de rosca de largura variável, auto-bloqueante, acabando as referidas extremidades (1, 2 em superfícies terminais livres (7, 8), estando cada uma das extremidades (1, 2) livre de superfície de encosto específica, com pelo menos uma superfície de vedação (51, 52) entre cada uma das zonas roscadas adjacentes de modo a cooperar ajuste de interferência vedada com superfície de vedação (61, 62) proporcionada na extremidade correspondente, quando a ligação está realizada.

Description

[001] A presente invenção refere-se a ligações roscadas paraperfurar e/ou operar poços de hidrocarbonetos e, mais precisamente, optimizar o desempenho global de uma ligação em termos de eficácia e de vedação quando a ligação funciona sob compressão/tensão.

[002] O termo “ligações roscadas” refere-se a qualquer conjuntoconstituído por elementos que são substancialmente tubulares em forma, metálicos e capazes de serem ligados entre si por realização da ligação com uma visão particular de constituir quer uma haste de perfuração de um poço de hidrocarbonetos, quer um riser de manutenção (também conhecido como um work-over riser), ou para a operação de um tal poço, como um riser, ou uma coluna de carcaças ou tubos usados na operação de um poço.

[003] Cada elemento tubular compreende uma porção deextremidade provida de uma zona roscada macho ou uma zona roscada fêmea para ligação a uma porção de extremidadecorrespondente de um elemento análogo. Quando montados, os elementos realizam o que é conhecido como uma ligação.

[004] Tais componentes tubulares roscados de uma ligação sãomontados com cargas pré-estabelecidas, a fim de responder aos requisitos de encaixe e de interferência de vedação impostas pelas condições de serviço. Além disso, deve notar-se que os componentes tubulares roscados podem ser submetidos a vários ciclos de realização da ligação, em particular quando em serviço.

[005] As condições em que tais componentes tubulares roscadossão usados dão origem a uma extensa gama de cargas mecânicas que actuam em partes sensíveis desses componentes, tais como as zonas roscadas, zonas de encosto ou superfícies de vedação.

[006] Por esta razão, as especificações de projecto de ligaçãosão complexas exigindo a tomada em conta de uma série de parâmetros simultaneamente. Assim, recomenda-se que a eficiência da ligação seja preservada, bem como a espessura da zona dos componentes tubulares que contêm as superfícies de vedação, e que os riscos de deslocação dos pontos de contacto de vedação quando a ligação opera sob compressão/tensão devam ser minimizados.

[007] Um tipo de solução tem sido desenvolvido por meio deligações do tipo VAM HTF©, que utiliza duas zonas roscadas que são uma primeira superfície de vedação e uma segunda superfície de vedação proporcionadas no lábio da extremidade macho. Esta concepção significa que pode ser obtida uma boa estabilidade da primeira vedação localizada entre as zonas roscadas, no entanto, a segunda vedação está localizado num lábio muito fino que torna a função desta vedação vulnerável. Além disso, quando a ligação opera em compressão/tensão, a segunda vedação não é estável devido às cargas alternadas. Finalmente, a presença de uma vedação no lábio da extremidade macho reduz a eficiência da extremidade fêmea.

[008] Um outro tipo de solução foi também desenvolvido nodocumento US 4 570 982 Al. Este tipo de ligação tem três porções roscadas escalonadas, o que significa que as conicidades das três zonas roscadas não são coincidentes, mas são paralelas. Entre cada uma das zonas roscadas há uma superfície de vedação e um encosto. No entanto, o posicionamento de encostos adjacentes às superfícies de vedação enfraquece as referidas superfícies porque os encostos são zonas que estão sob especial carga quando a amplitude das cargas é alta. As zonas roscadas não são auto-bloqueantes e apresentam folgas nos flancos de carga e/ou nos flancos de fuga. No entanto, por causa das tais folgas, a estabilidade das superfícies de vedação fica comprometida quando a ligação opera em compressão/tensão.

[009] Um tipo de solução também foi desenvolvida com ligaçõesdo tipo VAM Edge©, que emprega duas zonas roscadas auto- bloqueantes entre o que é uma superfície de vedação. Como foi o caso da VAM HTF©, cuja concepção leva a boa estabilidade do vedante intermédio nas zonas roscadas, no entanto, a superfície única de vedação é insuficiente no caso de uma ligação de enxaguamento (flush) ou semi-enxaguamento (semi-flush), a fim de resistir à pressão interna e à pressão externa.

[0010] Por esta razão, o objetivo da invenção é o de responder aoobjetivo triplo que consiste em preservar a eficácia da ligação, maximizar a espessura da zona dos componentes tubulares que contêm as superfícies de vedação, e evitar riscos de deslocamento dos pontos de contacto vedados quando a ligação opera em compressão/tensão.

[0011] Mais precisamente, a invenção diz respeito a um conjuntopara a produção de uma ligação roscada, que compreende um primeiro e um segundo componentes tubulares com o mesmo eixo de rotação e cada um, respectivamente, provido numa das suas extremidades com pelo menos uma primeira, uma segunda e uma terceira zonas roscadas contínuas, providenciadas em sucessão na mesma hélice, na superfície periférica exterior ou interior do componente, dependendo se a extremidade roscada é do tipo macho ou fêmea, e sendo capazes de cooperar em conjunto na realização da ligação, tendo pelo menos uma da primeira ou segunda ou terceira zonas um perfil de rosca de largura variável e sendo auto-bloqueante, terminando as referidas extremidades, respectivamente, numa superfície terminal livre, estando cada uma das extremidades livres de uma superfície de encosto específica, sendo proporcionada pelo menos uma superfície de vedação entre cada uma das zonas adjacentes roscadas a fim de cooperar numa ligação de interferência vedada com uma superfície de vedação proporcionada na extremidade correspondente, quando a ligação está concretizada.

[0012] Características opcionais complementares ou de substituiçãoda invenção são apresentadas abaixo.

[0013] A primeira, segunda e terceira zonas contínuas roscadas decada extremidade podem prolongar-se na mesma geratriz cônica.

[0014] A pelo menos uma superfície de vedação proporcionadaentre cada uma das zonas roscadas adjacentes que cooperam mutuamente num ajuste de interferência vedado forma um contacto toro-em-cone.

[0015] Uma das superfícies de vedação pode ser uma superfícieabaulada, com um raio na gama de 30 a 100 mm, enquanto as superfícies de vedação correspondentes podem ser superfícies cónicas em que a tangente à metade do ângulo de pico está na gama de 0,025 a 0,1, isto é, uma conicidade no intervalo de 5% a 20%.

[0016] Pelo menos uma das zonas roscadas contínuas podem terum perfil de rosca de largura variável, formado em cauda de andorinha e sem auto-bloqueio.

[0017] A zona roscada contínua com um perfil de rosca de larguravariável formado em cauda de andorinha e sem auto-bloqueio pode ter uma distância radial entre as cristas e fundos da rosca na gama de 0,05 a 0,5 mm.

[0018] A zona roscada contínua com um perfil de rosca de larguravariável formado em cauda de andorinha e sem auto-bloqueio pode ter uma distância radial entre as cristas e fundos da rosca na gama de 0,1 a 0,3 mm.

[0019] A zona roscada contínua com um perfil de rosca de larguravariável formado em cauda de andorinha e sem auto-bloqueio pode ter uma abertura radial entre os flancos de fuga na gama de 0,002 a 1 mm.

[0020] A zona roscada contínua com um perfil de rosca de largura variável formado em cauda de andorinha e sem auto-bloqueio pode ter uma distância radial entre os flancos de fuga no intervalo de 0,002 a 0,2 mm.

[0021] A zona roscada contínua com um perfil de rosca de larguravariável formado em cauda de andorinha e sem auto-bloqueio pode ter ângulos de flanco de fuga negativos no intervalo de 1 a 15 graus.

[0022] A zona roscada contínua com um perfil de rosca de larguravariável formado em cauda de andorinha e sem auto-bloqueio pode ter ângulos de flanco de fuga negativos na gama de 5 a 8 graus.

[0023] A zona roscada contínua com um perfil de rosca de larguravariável formado em cauda de andorinha e sem auto- bloqueio pode ter ângulos de flanco de carga negativos no intervalo de 1 a 15 graus.

[0024] A zona roscada contínua com um perfil de rosca de larguravariável formado em cauda de andorinha e sem auto-bloqueio pode ter ângulos de flanco de carga negativos na gama de 5 a 8 graus.

[0025] A zona roscada contínua com um perfil de rosca de larguravariável formado em cauda de andorinha e sem auto- bloqueio pode ter um passo na gama de 5 a 20 mm, em que o passo é idêntico para todas as zonas roscadas.

[0026] A primeira, segunda e terceira zonas contínuas roscadas decada extremidade podem prolongar-se ao longo da mesma geratriz cônica com uma inclinação no intervalo de 5% a 25%. Isto corresponde a uma tangente da metade do ângulo de pico na gama de 0,025 a 0,125.

[0027] A primeira, segunda e terceira zonas contínuas roscadas decada extremidade podem prolongar-se ao longo da mesma geratriz cônica com uma inclinação no intervalo de 10% a 18%. Isto corresponde a uma tangente da metade do ângulo de pico na gama de 0,05 a 0,09.

[0028] Pelo menos uma das zonas roscadas contínuas podem ter um tipo de perfil de rosca cónico ou dente de serra de acordo com a norma API 5CT ou ter um ângulo de flanco de carga negativo.

[0029] Cada um dos componentes tubulares pode compreenderpelo menos uma quarta zona roscada contínua produzida noutro tipo de hélice multi-começo.

[0030] A invenção também diz respeito a uma ligação roscadaresultante da ligação auto-bloqueante de um conjunto de acordo com a invenção.

[0031] As características e vantagens da invenção são reveladasem maior pormenor na descrição que se segue, feita com referência aos desenhos anexos.

[0032] A Figura 1 é uma vista esquemática em corte longitudinalde uma ligação resultante da ligação entre dois componentes tubulares pela realização da ligação, e está em conformidade com uma concretização da invenção.

[0033] As Figuras 2A e 2B são, cada uma, uma vista esquemáticaem corte longitudinal de um detalhe de uma zona roscada de uma ligação resultante da ligação entre dois componentes tubulares pela realização da ligação, e de acordo com uma concretização da invenção.

[0034] As Figuras 3A a 3N são vistas esquemáticas em cortelongitudinal de uma ligação resultante da ligação entre dois componentes tubulares pela realização da ligação, de acordo com várias concretizações.

[0035] A Figura 1 mostra um conjunto para a produção de umaligação roscada que compreende um primeiro e um segundo componentes tubulares com um eixo de rotação 10. Um dos componentes é dotado de uma extremidade conhecida como a extremidade macho 1 que compreende uma primeira 31, uma segunda 32 e uma terceira 33 zonas roscadas contínuas e produzidas na superfície periférica exterior do componente e seguindo a mesma hélice. O termo "seguindo a mesma hélice" significa o fato da primeira, segunda e terceira zonas roscadas estarem localizadas em sucessão na mesma hélice e que são síncronas para permitir a realização da ligação.

[0036] O outro componente é dotado de uma extremidadeconhecida como a extremidade fêmea 2, que compreende uma primeira 41, uma segunda 42 e uma terceira 43 zonas roscadas contínuas e produzidas na superfície periférica interior do componente e seguindo a mesma hélice. O termo "seguindo a mesma hélice" significa o fato da primeira, segunda e terceira zonas roscadas estarem localizadas em sucessão na mesma hélice e que são síncronas para permitir a realização da ligação.

[0037] A primeira 31, 41, segunda 32, 42 e terceira 33, 43 zonasroscadas contínuas são, respectivamente, capazes de cooperação mútua a fim de permitir a realização da ligação.

[0038] As extremidades 1 e 2 terminam, respectivamente, numasuperfície terminal livre 7 e 8. O termo "livre" significa o fato de que cada uma das superfícies terminais está livre de uma superfície de encosto, o que significa que quando a ligação está no estado concretizada, as superfícies terminais não são comprimidas uma contra a outra.

[0039] O conjunto para a produção de uma ligação roscada dainvenção não compreende uma superfície de encosto específica. O termo "superfície de encosto específica" significa qualquer superfície que actue apenas como um encosto, ou seja, o seu único papel é o de ser comprimida contra uma superfície correspondente quando a ligação está no estado concretizada. De uma maneira conhecida, estas superfícies de encosto são geralmente superfícies que são orientadas de uma maneira substancialmente perpendicular ao eixo da ligação. Estas também podem ser encontradas entre duas roscas alternadas. As superfícies de encosto específicas não pertencem à rosca.

[0040] Na extremidade macho 1, uma primeira superfície devedação 51 é proporcionada entre as zonas roscadas adjacentes 31 e 32. Esta é capaz de cooperar como um encaixe de interferência com uma primeira superfície de vedação 61 proporcionada entre as zonas adjacentes roscadas 41 e 42 na extremidade fêmea correspondente quando a ligação está no estado concretizada.

[0041] Na extremidade macho 1, uma segunda superfície devedação 52 é proporcionada entre as zonas roscadas adjacentes 33 e 32. Esta é capaz de cooperar como um encaixe de interferência com uma segunda superfície de vedação 62 proporcionada entre as zonas adjacentes roscadas 43 e 42 na extremidade fêmea correspondente quando a ligação está no estado concretizada.

[0042] No que diz respeito às roscas, o termo "zonas roscadascontínuas" significa porções da superfície circunferencial de um componente tubular que têm uma rosca contínua, isto é, sem interrupção da hélice da rosca.

[0043] De acordo com a invenção pelo menos uma das primeiraou segunda ou terceira zonas roscadas tem um perfil de rosca de largura variável que é auto-bloqueante. O perfil pode ser formado em cauda de andorinha de modo a que, vantajosamente, possa impedir os fios de se desengatarem quando a ligação é feita sob carga.

[0044] O termo "rosca com ajuste de interferência radial" significazonas roscadas compreendendo as características especificadas na Figura 2A. Os flancos da rosca macho (ou dentes) 34, assim como os flancos da rosca fêmea (ou dentes) 44, têm um passo constante enquanto a largura das roscas diminui na direcção das respectivas superfícies terminais, de tal modo que durante a realização da ligação, as roscas macho e fêmea (ou dentes) acabam por ficar bloqueadas umas nas outras numa posição predeterminada. Mais precisamente, o passo LFPb entre os flancos de carga 46 da zona roscada fêmea é constante, bem como o passo SFPb entre os flancos de fuga 45 da zona roscada fêmea, com a particularidade de que o passo entre os flancos de carga é maior do que o passo entre os flancos de fuga. Da mesma maneira, o passo SFPp entre os flancos de carga macho 35 é constante, como é o passo LFPp entre os flancos de fuga macho 36. Além disso, os respectivos passos SFPp e SFPb dos flancos de fuga macho 35 e fêmea 45 são iguais e menores do que os respectivos passos LFPp e LFPb dos flancos de carga macho 36 e fêmea 46, que são, por sua vez, mutuamente iguais.

[0045] A Figura 1 também mostra a espessura da extremidademacho 1, ep, também denominada a secção crítica da extremidade macho 1, definida não pela diferença entre o diâmetro exterior ODp e o diâmetro interior IDp da referida extremidade, mas na base da zona roscada 31, ou seja, no último fio. De maneira semelhante, a espessura da extremidade fêmea 2, eb, também denominada a parte crítica da extremidade fêmea 2 , não é definida pela diferença entre o diâmetro exterior ODb e o diâmetro interior IDb da referida extremidade, mas na base da zona roscada 43, ou seja, no último fio.

[0046] Assim, a espessura da extremidade macho 1, ep, é definidaa partir da secção crítica da extremidade macho e a espessura da extremidade fêmea 2, eb, é definida a partir da secção crítica da extremidade fêmea, sendo as referidas secções críticas, na verdade, as superfícies definidas por uma secção transversal das extremidades macho ou fêmea nas zonas com espessura ep e eb.

[0047] Assim, a eficiência da ligação é definida como sendo igual àrazão entre o valor mínimo entre a parte crítica da extremidade macho e a parte crítica da extremidade fêmea e a secção regular do tubo. Naturalmente, a secção regular do tubo tem de ser tomada fora da espessura dos componentes roscados, medida a uma distância das zonas roscadas. Esta espessura é, portanto, constante para o componente macho e para o componente fêmea. Esta espessura pode igualmente ser calculada tanto a partir da diferença entre ODb e IDb como a partir da diferença entre ODp e IDp. A noção de eficiência da ligação está relacionada com a resistência à fadiga da ligação.

[0048] Vantajosamente, as primeira, segunda e terceira zonasroscadas contínuas de cada extremidade podem prolongar-se na mesma geratriz cônica 9. O fato de alinhar as zonas roscadas facilita a fase de maquinagem. Outra variação consistiria no escalonamento das zonas roscadas em geratrizes cónicas que são paralelas entre si.

[0049] Vantajosamente, a pelo menos uma superfície de vedação,proporcionada entre cada uma das zonas roscadas adjacentes cooperando mutuamente para vedar num ajuste de interferência, pode formar um contacto toro-a-cone. Este tipo de contacto, conhecido como um contacto "ponto", é na verdade mais estável.

[0050] Vantajosamente, a superfície toroidal é uma superfícieconvexa toroidal abobadada cujo raio R está, de preferência, na gama de 30 a 100 mm. Um raio muito grande, isto é, mais do que 100 mm, para a superfície toroidal induz desvantagens idênticas às de um contacto de cone-a-cone. Um raio muito pequeno, ou seja, menos de 30 mm, induz uma largura de contato insuficiente.

[0051] De frente para a superfície de vedação toroidal, a superfíciede vedação cônica é suportada por uma geratriz cônica que forma um ângulo com o eixo 10 da ligação da tangente à metade do ângulo de pico o qual está na gama de 0,025 a 0,1, o que corresponde a uma conicidade na gama de 5% a 20%.

[0052] Vantajosamente, e como pode ser visto na Figura 2B, pelomenos uma das zonas roscadas contínuas podem ter um perfil de rosca de largura variável formado em cauda de andorinha e sem auto- bloqueio.

[0053] Nesta configuração, e como pode ser visto na Figura 2B, azona de rosca contínua com um perfil de rosca de largura variável formado em cauda de andorinha e sem auto-bloqueio pode ter uma folga radial TRG entre as cristas e fundos da rosca na gama de 0,05 a 0,5 mm. Desta maneira, a folga é proporcionada entre as cristas da rosca macho 37 e os fundos da rosca fêmea 47. Por esta razão, são proporcionados volumes livres que pode recolher massa durante a realização da ligação e evitar zonas de excesso de pressão.

[0054] De preferência, a folga TRG radial entre as cristas e fundosdas roscas é na gama de 0,1 a 0,3 mm. Este valor significa que existe volume livre suficiente para armazenar a massa sem afectar a eficiência da ligação.

[0055] Nesta configuração, e como pode ser visto na Figura 2B, azona de rosca contínua com um perfil de rosca de largura variável formado em cauda de andorinha e sem auto-bloqueio pode ter uma folga axial TAG entre os flancos de fuga no intervalo de 0,002 a 1 mm. Neste caso, a folga TAG é proporcionada entre os flancos de fuga macho 35 e os flancos de fuga fêmea 45. Desta maneira, são proporcionados volumes livres que podem recolher massa durante a realização da ligação e evitar zonas de excesso de pressão.

[0056] De preferência, a folga radial TAG entre os flancos de fugaestá na gama de 0,002 a 0,2 mm. Este valor significa que deslocamentos axiais durante carga alternada podem ser minimizados.

[0057] Nesta configuração, e como pode ser visto na Figura 2B, azona de rosca contínua com um perfil de rosca de largura variável formado em cauda de andorinha e sem auto-bloqueio pode apresentar ângulos de flanco de fuga negativos SFA no intervalo de 1 a 15 graus. Esta configuração significa que os fios podem ser bloqueados radialmente.

[0058] De preferência, os ângulos de flanco de fuga negativos SFAestão no intervalo de 5 a 8 graus. Isto significa que o número de passagens de maquinagem é aceitável.

[0059] Do mesmo modo, a zona de rosca contínua com um perfilde rosca de largura variável formado em cauda de andorinha e sem auto-bloqueio pode ter ângulos de flanco de carga negativos LFA no intervalo de 1 a 15 graus.

[0060] Da mesma maneira, ângulos de flanco de carga negativosLFA estão, de preferência, no intervalo de 5 a 8 graus.

[0061] Nesta configuração, a zona roscada contínua com um perfilde rosca de largura variável formado em cauda de andorinha e sem auto-bloqueio pode ter um passo na gama de 5 a 20 mm. O passo é, portanto, idêntico para todas as zonas de rosca.

[0062] Nesta configuração, para facilitar a realização da ligação, aprimeira, segunda e terceira zonas roscadas contínuas de cada extremidade podem prolongar-se ao longo da mesma geratriz cônica 9 com uma inclinação no intervalo de 5% a 25%.

[0063] De preferência, a geratriz cônica 9 tem uma inclinação nointervalo de 10% a 18%.

[0064] Noutra variante, que não é mostrada em pormenor nasfiguras, pelo menos uma das zonas roscadas contínuas pode ter um perfil de rosca cónico ou em dente-de-serra de acordo com a norma API 5CT ou ter um ângulo de flanco de carga negativo.

[0065] Noutra variante, não representada em pormenor nasfiguras, cada um dos componentes tubulares pode compreender, pelo menos, uma quarta zona roscada contínua, que pode cooperar com a correspondente zona roscada durante a realização da ligação. Esta configuração, que utiliza roscas conhecidas como "roscas multi- começo", pode ser usada para minimizar riscos de ferir as roscas.

[0066] As figuras 3A a 3N recapitulam as várias configuraçõespossíveis que poderiam ser empregues.

[0067] A Figura 3A compreende, da esquerda para a direita, umaprimeira zona roscada contínua NSLT com um perfil de rosca de largura variável formado em cauda de andorinha e sem auto-bloqueio, uma segunda zona roscada contínua SLT com um perfil de rosca de largura variável formado em cauda de andorinha e com auto-bloqueio, e uma terceira zona de rosca contínua NSLT com um perfil de rosca de largura variável formada em cauda de andorinha e sem auto- bloqueio.

[0068] A Figura 3B compreende, da esquerda para a direita, umaprimeira zona roscada contínua SLT com um perfil de rosca de largura variável formado em cauda de andorinha e com auto-bloqueio, uma segunda zona roscada contínua NSLT com um perfil de rosca de largura variável formado em cauda de andorinha e sem auto-bloqueio, e uma terceira zona roscada contínua NSLT com um perfil de rosca de largura variável formada em cauda de andorinha e sem auto-bloqueio.

[0069] A Figura 3C compreende, da esquerda para a direita, umaprimeira zona roscada contínua NSLT com um perfil de rosca de largura variável formado em cauda de andorinha e sem auto-bloqueio, uma segunda zona roscada contínua NSLT com um perfil de rosca de largura variável formado em cauda de andorinha e sem auto-bloqueio, e uma terceira zona roscada contínua SLT com um perfil de rosca de largura variável formado em cauda de andorinha e com auto-bloqueio.

[0070] A Figura 3D compreende, da esquerda para a direita, umaprimeira zona roscada contínua SLT com um perfil de rosca de largura variável formado em cauda de andorinha e com auto-bloqueio, uma segunda zona roscada contínua SLT com um perfil de rosca de largura variável formado em cauda de andorinha e com a auto-bloqueio, e uma terceira zona roscada contínua SLT com um perfil de rosca de largura variável formado em cauda de andorinha e com auto-bloqueio.

[0071] A Figura 3E compreende, da esquerda para a direita, umaprimeira zona roscada contínua NSLT com um perfil de rosca de largura variável formado em cauda de andorinha e sem auto-bloqueio, uma segunda zona roscada contínua SLT com um perfil de rosca de largura variável formado em cauda de andorinha e com auto-bloqueio, e uma terceira zona roscada contínua SLT com um perfil de rosca de largura variável formado em cauda de andorinha e com auto-bloqueio.

[0072] A Figura 3F compreende, da esquerda para a direita, umaprimeira zona roscada contínua SLT com um perfil de rosca de largura variável formado em cauda de andorinha e com auto-bloqueio, uma segunda zona roscada contínua NSLT com um perfil de rosca de largura variável formado em cauda de andorinha e sem auto-bloqueio, e um terceira zona roscada contínua SLT com um perfil de rosca de largura variável formado em cauda de andorinha e com auto-bloqueio.

[0073] A Figura 3G compreende, da esquerda para a direita, umaprimeira zona roscada contínua SLT com um perfil de rosca de largura variável formado em cauda de andorinha e com auto-bloqueio, uma segunda zona roscada contínua SLT com um perfil de rosca de largura variável formado em cauda de andorinha e com a auto-bloqueio, e uma terceira zona roscada contínua NSLT com um perfil de rosca de largura variável formado em cauda de andorinha e sem auto-bloqueio.

[0074] A Figura 3H compreende, da esquerda para a direita, umaprimeira zona roscada contínua com um perfil de rosca cónico ou em dente-de-serra ou um perfil de rosca com um ângulo de flanco de carga negativo, uma segunda zona roscada contínua SLT-A, com um perfil de rosca de largura variável formado em cauda de andorinha e com auto-bloqueio, e uma terceira zona roscada contínua NSLT-A, com um perfil de rosca de largura variável formado em cauda de andorinha e sem auto-bloqueio.

[0075] A Figura 3I compreende, da esquerda para a direita, umaprimeira zona roscada contínua SLT-A com um perfil de rosca de largura variável formado em cauda de andorinha e com auto-bloqueio, uma segunda zona roscada contínua com um perfil de rosca cônica ou em dente-de-serra ou um perfil de rosca com um ângulo de flanco de carga negativo, e uma terceira zona roscada contínua SLT-B, com um perfil de rosca de largura variável formado em cauda de andorinha e com auto-bloqueio.

[0076] A Figura 3J compreende, da esquerda para a direita, umaprimeira zona roscada contínua com um perfil de rosca cónico ou em dente-de-serra ou um perfil de rosca com um ângulo de flanco de carga negativo, uma segunda zona roscada contínua SLT-A, com um perfil de rosca de largura variável formado em cauda de andorinha e com auto-bloqueio, e uma terceira zona roscada contínua SLT-B, com um perfil de rosca de largura variável formado em cauda de andorinha e com auto-bloqueio.

[0077] A Figura 3K compreende, da esquerda para a direita, umaprimeira zona roscada contínua SLT-A, com um perfil de rosca de largura variável formado em cauda de andorinha e com auto-bloqueio, uma segunda zona roscada contínua SLT-B, com um perfil de rosca de largura variável formado em cauda de andorinha e com auto- bloqueio, e uma terceira zona roscada contínua com um perfil de rosca cónico ou em dente-de-serra ou um perfil de rosca com um ângulo de flanco de carga negativo.

[0078] A Figura 3L compreende, da esquerda para a direita, umaprimeira zona roscada contínua com um perfil de rosca cónico ou em dente-de-serra ou um perfil de rosca com um ângulo de flanco de carga negativo, uma segunda zona roscada contínua SLT com um perfil de rosca de largura variável formado em cauda de andorinha e com auto-bloqueio, e uma terceira zona roscada contínua com um perfil de rosca cónico ou em dente-de-serra ou um perfil de rosca com um ângulo de flanco de carga negativo.

[0079] A Figura 3M compreende, da esquerda para a direita, umaprimeira zona roscada contínua com um perfil de rosca cónico ou em dente-de-serra ou um perfil de rosca com um ângulo de flanco de carga negativo, uma segunda zona roscada contínua com um perfil de rosca cónico ou em dente-de-serra ou um perfil de rosca com um ângulo de flanco de carga negativo, e uma terceira zona roscada contínua SLT com um perfil de rosca de largura variável formado em cauda de andorinha e com auto-bloqueio.

[0080] A Figura 3N compreende, da esquerda para a direita, umaprimeira zona roscada contínua SLT com um perfil de rosca de largura variável formado em cauda de andorinha e com auto-bloqueio, uma segunda zona roscada contínua com um perfil de rosca cónico ou em dente-de-serra ou um perfil de rosca com um ângulo de flanco de carga negativo, e uma terceira zona roscada contínua com um perfil de rosca cónico ou em dente-de-serra ou um perfil de rosca com um ângulo de flanco de carga negativo.

[0081] Simulações comparativas foram efectuadas em ligaçõesVAM SLIJ-II e em ligações de acordo com a invenção. Ligações VAM SLIJ-II são ligações do tipo integral que compreendem duas zonas roscadas escalonadas separadas por um encosto intermédio e duas superfícies de vedação, uma interior e outra exterior.

[0082] O gráfico da Figura 4A mostra, na curva 1, a deslocaçãorelativa das superfícies de vedação internas em contacto para uma ligação VAM SLIJ-II de aço carbono com um diâmetro externo de 9 7/8" (ou seja, 250,83 mm), um peso nominal de 62,8 (ou seja, uma espessura de 15,88 mm) e com uma tensão de cedência Pl 10, isto é 758 MPa.

[0083] A curva 2 do gráfico da Figura 4A mostra a deslocação relativa das superfícies internas de vedação em contacto para uma ligação da presente invenção em aço carbono com um diâmetro externo de 9 7/8" (ou seja, 250,83 mm), um peso nominal de 62,8 (isto é, uma espessura de 15,88 mm) e com uma tensão de cedência Pl 10, isto é 758 MPa.

[0084] Pode ser visto claramente que a curva 2 se mantém pertodo eixo horizontal. Isto significa que a ligação da invenção é menos sensível às cargas aplicadas, independentemente das variações na pressão interna (IP) ou pressão externa (EP), tensões de tracção (T), cargas de compressão (C), ou várias destas em combinação.

[0085] Em contraste, a curva 1 compreende porções que sedesviam substancialmente do eixo horizontal. Isto significa que a ligação VAM SLIJ-II é mais sensível às cargas acima descritas.

[0086] No gráfico da Figura 4B, os resultados comparativos sãomostrados entre a deslocação relativa das superfícies de vedação externas em contacto da ligação VAM SLIJ-II da Figura 4A e a deslocação relativa das superfícies de vedação em contacto da ligação da invenção, também da Figura 4A. As conclusões são idênticas às da Figura 4A.

[0087] Este tipo de rosca está associado a um ganho de eficiência,uma vez nas secções efectivas das vedações das extremidades macho e fêmea não há superfícies de vedação, simplesmente roscas que desaparecem. Além disso, como foi mostrado acima, as superfícies de vedação estão localizadas entre duas zonas roscadas contínuas proporcionando, assim, uma maior estabilidade dos contactos durante cargas de compressão e de tracção alternadas e também aumentando as suas pressões de contacto devido à maior espessura de material por baixo das superfícies melhorando, assim, o desempenho da vedação sob pressões internas e externas elevadas. Da mesma maneira, o posicionamento destas superfícies de vedação é levado a cabo com a ajuda de pelo menos uma rosca auto- bloqueante, o que evita a utilização de um encosto e, assim, optimiza as superfícies de rosca e do comprimento da ligação, o que significa que a realização da ligação é melhor.

Claims

1. Conjunto para a produção de uma ligação roscada, caracterizado pelo fato de compreender um primeiro e um segundo componentes tubulares com um eixo de rotação (10) e cada um, respectivamente, provido numa das suas extremidades (1, 2) com, pelo menos, uma primeira (31, 41), uma segunda (32, 42) e uma terceira (33, 43) zonas roscadas contínuas fornecidas em sucessão na mesma hélice na superfície periférica exterior ou interior do componente, dependendo da extremidade roscada ser do tipo macho ou fêmea, e sendo capazes de cooperar em conjunto na realização da ligação, tendo pelo menos uma das primeira ou segunda ou terceira zonas roscadas um perfil de rosca de largura variável, e sendo auto- bloqueante, terminando as referidas extremidades (1, 2),respectivamente, numa superfície terminal livre (7, 8), estando cada uma das extremidades (1, 2) livre de uma superfície de encosto específica, sendo proporcionada pelo menos uma superfície de vedação (51, 52) entre cada uma das zonas roscadas adjacentes de modo a cooperar, num ajuste de interferência vedado, com uma superfície vedante (61, 62) proporcionada na extremidadecorrespondente quando a ligação está no estado realizado.

2. Conjunto para a produção de uma ligação roscada, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato das primeira (31, 41), segunda (32, 42), e terceira (33, 43) zonas roscadas contínuas de cada uma das extremidades (1, 2) se estenderem ao longo da mesma geratriz cônica (9).

3. Conjunto para a produção de uma ligação roscada, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de pelo menos uma superfície de vedação (51, 52, 61, 62) proporcionada entre cada uma das zonas roscadas adjacentes e cooperando mutuamente num ajuste de interferência formarem um contacto toro-em-cone.

4. Conjunto para a produção de uma ligação roscada, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de uma das superfícies de vedação ser uma superfície abaulada, com um raio na gama de 30 a 100 mm, enquanto a superfície de vedação correspondente é uma superfície cônica, em que a tangente à metade do ângulo de pico está na gama de 0,025 a 0,1, isto é, uma conicidade no intervalo de 5% a 20%.

5. Conjunto para a produção de uma ligação roscada, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de pelo menos uma das zonas roscadas contínuas ter um perfil de rosca de largura variável, formado em cauda de andorinha e sem auto-bloqueio.

6. Conjunto para a produção de uma ligação roscada de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato da zona roscada contínua com um perfil de rosca de largura variável formado em cauda de andorinha e sem auto-bloqueio ter uma folga radial TRG entre as cristas e fundos da rosca na gama de 0,05 a 0,5 mm.

7. Conjunto para a produção de uma ligação roscada, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato da zona roscada contínua com um perfil de rosca de largura variável formado em cauda de andorinha e sem auto-bloqueio ter uma folga radial entre TRG as cristas e fundos da rosca na gama de 0,1 a 0,3 mm.

8. Conjunto para a produção de uma ligação roscada, de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 a 7, caracterizado pelo fato da zona roscada contínua com um perfil de rosca de largura variável formado em cauda de andorinha e sem auto-bloqueio ter uma folga axial TAG entre os flancos de fuga na gama de 0,002 a 1 mm.

9. Conjunto para a produção de uma ligação roscada, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato da zona roscada contínua com um perfil de rosca de largura variável formado em cauda de andorinha e sem auto-bloqueio ter uma folga axial TAG entre os flancos de fuga no intervalo de 0,002 a 0,2 mm.

10. Conjunto para a produção de uma ligação roscada, de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 a 9, caracterizado pelo fato da zona roscada contínua com um perfil de rosca de largura variável formado em cauda de andorinha e sem auto-bloqueio ter ângulos de flanco de fuga SFA negativos no intervalo de 1 a 15 graus.

11. Conjunto para a produção de uma ligação roscada, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato da zona roscada contínua com um perfil de rosca de largura variável formado em cauda de andorinha e sem auto-bloqueio ter ângulos de fuga SFA negativos na gama de 5 a 8 graus.

12. Conjunto para a produção de uma ligação roscada, de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 a 11, caracterizado pelo fato da zona roscada contínua com um perfil de rosca de largura variável formado em cauda de andorinha e sem auto-bloqueio ter ângulos de flanco de carga LFA negativos no intervalo de 1 a 15 graus.

13. Conjunto para a produção de uma ligação roscada de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato da zona roscada contínua com um perfil de rosca de largura variável formado em cauda de andorinha e sem auto-bloqueio ter ângulos de flanco de carga LFA negativos na gama de 5 a 8 graus.

14. Conjunto para a produção de uma ligação roscada, de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 a 13, caracterizado pelo fato da zona roscada contínua com um perfil de rosca de largura variável formado em cauda de andorinha e sem auto-bloqueio ter um passo na gama de 5 a 20 mm, em que o passo é idêntico para todas as zonas roscadas.

15. Conjunto para a produção de uma ligação roscada, de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 a 14, caracterizado pelo fato da primeira (31, 41), segunda (32, 42) e terceira (33, 43) zonas roscadas contínuas de cada extremidade (1, 2) se estenderem ao longo da mesma geratriz cônica (9) com uma inclinação no intervalo de 5% a 25%.

16. Conjunto para a produção de uma ligação roscada, de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 a 14, caracterizado pelo fato da primeira (31,41), segunda (32,42) e terceira (33,43) zonas roscadas contínuas de cada extremidade (1,2) se estenderem ao longo da mesma geratriz cônica (9) com uma inclinação no intervalo de 10% a 18%.

17. Conjunto para a produção de uma ligação roscada, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de pelo menos uma das zonas roscadas contínuas ter um tipo de perfil de fio cónico ou em dente-de-serra em conformidade com a norma API 5CT ou ter um ângulo de flanco de carga negativo.

18. Conjunto para a produção de uma ligação roscada, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de cada um dos componentes tubulares compreender pelo menos uma quarta zona roscada contínua produzida noutra hélice do tipo múltiplo começo.

19. Ligação roscada, caracterizada pelo fato de que a mesma é resultante da realização de uma ligação de um conjunto, como definido em qualquer uma das reivindicações anteriores.