BR112016015324B1

BR112016015324B1 - junta rosqueada para tubo de poço de óleo ultraespesso

Info

Publication number: BR112016015324B1
Application number: BR112016015324-3A
Authority: BR
Inventors: Takamasa Kawai; Kazunari Takahashi; Hiroshi Chikatsune; Masaki Yoshikawa; Jun Takano; Takuya Nagahama; Masateru Ueta; Tsuyoshi Yoneyama; Hideo Sato; Haruhiko Sek
Original assignee: Jfe Steel Corporation
Priority date: 2014-01-10
Filing date: 2014-10-30
Publication date: 2021-03-02
Also published as: ES2974573T3; EP3064818A1; MX2016008885A; MX368307B; US20160319966A1; MY181877A; US9709196B2; CN104775761B; AU2014376828A1; RU2637783C1; CA2931087A1; AU2014376828B2; EP3064818A4; EP3064818B1; JP5971264B2; AR099048A1; CN204782815U; CN104775761A; SA516371438B1; WO2015104739A1

Abstract

JUNTA ROSQUEADA PARA TUBO DE POÇO DE ÓLEO ULTRAESPESSO. A presente invenção refere-se a uma junta rosqueada para um tubo de poço de óleo ultraespesso, sendo que a junta é capaz de manter a capacidade de vedação e impedir a ocorrência de escoriação em um estado em que uma alta força de compressão é aplicada e alta pressão externa atua na junta. Uma superfície de um pino (3) que serve como partes de vedação (13, 11) e uma superfície em um lado da caixa (1), respectivamente, têm uma superfície curva convexa e uma superfície afunilada. Com relação ao pino (3), uma espessura de vedação do pino ts é não mais que 15 mm, um parâmetro de formato ts/D (D é o diâmetro externo de uma seção de tubo original do pino) é pelo menos 0,045 e uma razão de comprimento de rosca total L/t (L é o comprimento de rosca total, e t é a espessura da seção de tubo original do pino) é não mais que 4,0.

Description

CAMPO TÉCNICO

[001] A presente invenção refere-se a uma junta rosqueada para produtos tubulares petrolíferos de parede espessa e, mais particularmente, a uma junta rosqueada para produtos tubulares petrolíferos de parede espessa que têm durabilidade excelente, que é adequada para a conexão de tubos de aço, tais como OCTG (produtos tubulares petrolíferos) que incluem tubulações ou revestimentos usados geralmente para pesquisa e produção de poços de óleo ou poços de gás, tubos de ascensão ou tubos para construção de oleodutos. A "durabilidade" significa o desempenho que permite que a junta rosqueada mantenha capacidade de vedação suficiente contra pressão externa em um estado em que uma alta força externa, por exemplo, uma força externa que corresponde a 80% da pressão de colapso de API estipulada em API 5C3 também é aplicada à junta rosqueada além de uma força de compressão de 80% ou mais de uma carga de deformação (área de corte transversal x limite de escoamento de porção não formada) em uma direção de eixo geométrico do tubo, por exemplo, sem gerar escoriação.

TÉCNICA ANTERIOR

[002] Juntas rosqueadas para tubos são popularmente usadas para conectar tubos de aço usados em instalações de petróleo para a indústria de óleo, tais como produtos tubulares petrolíferos. Na conexão de tubos de aço usados para pesquisa e produção de óleo ou gás, convencionalmente, uma junta rosqueada padrão estipulada no padrão API (Instituto Americano de Petróleo) tem sido usada tipicamente.

[003] No entanto, recentemente, uma vez que poços profundos para óleo cru ou gás natural estão em progresso e poços horizontais e poços direcionais no lugar de poços verticais têm aumentado, am- bientes de produção e escavação estão se tornando pesados. Além disso, poços desenvolvidos em uma circunstância intimidadora, tais como oceanos e regiões polares, têm aumentado e, então, os desempenhos que as juntas rosqueadas têm que satisfazer são diversificados, in-cluindo a resistência à compressão, resistência à curvatura e a capacidade de vedação contra a pressão externa (resistência à pressão externa). Em vista do exposto acima, o uso de uma junta rosqueada especial que tem altos desempenhos, que é chamada de "junta premium", está aumentando, e uma demanda para o aprimoramento de desempenho da junta premium também está aumentando constantemente.

[004] A junta premium é normalmente uma junta tipo acoplamen to. A junta tipo acoplamento une um membro externamente rosqueado (doravante denominado como "pino") que é formado em uma porção de extremidade do tubo e um membro internamente rosqueado (doravante denominado como "caixa") para conectar os pinos uns aos outros. O pino inclui uma rosca afunilada, uma porção de vedação de metal a metal (doravante denominada como uma porção de vedação) e um ombro de torque (doravante denominado como um ombro). A caixa inclui também uma rosca afunilada, uma porção de vedação e um ombro. A rosca afunilada é importante para fixar firmemente a junta de tubo. Colocar a caixa e o pino em um contato de metal em porções de vedação dos mesmos tem a função de porções de vedação para garantir a capacidade de vedação. O ombro forma uma superfície de ombro que funciona como um ponto de contato durante a compensação da junta.

[005] As Figuras 3(a) a Figura 3(c) são vistas explicativas es quemáticasde uma junta premium para produtos tubulares petrolíferos, que são vistas em corte transversal verticais de uma junta ros- queada para tubos cilíndricos. A junta rosqueada inclui um pino 3 e uma caixa 1 na qual o pino 3 é encaixado. O pino 3 tem, na superfície externa do mesmo, um membro externamente rosqueado 7 e um bico (também denominado como um bico do pino) 8 que é uma porção formada adjacentemente ao membro externamente rosqueado 7 em uma extremidade do pino 3 e que não tem roscas. O bico 8 tem uma porção de vedação 13 na superfície periférica externa do mesmo e um ombro 14 na superfície de extremidade do mesmo. A caixa 1 na qual o pino 3 é encaixado é uma porção que tem um membro internamente ros- queado 5, uma porção de vedação 11 e um ombro 12 na superfície interna da mesma, e essas porções 5, 11 e 12 são porções que são engatadas de modo rosqueado ou colocadas em contato com o membro externamente rosqueado 7, a porção de vedação 13 e o ombro 14 do pino 3, respectivamente. Na Figura 3(a), uma linha tracejada indica um eixo geométrico de tubo.

[006] No exemplo convencional mostrado na Figura 3, a junta rosqueada é de um assim chamado tipo de vedação de extremidade de pino em que as porções de vedação 11 e 13 são posicionadas na porção de extremidade do bico 8, transmitindo, assim, um torque de compensação adequado para reconhecer o desempenho de vedação desejado. No entanto, no exemplo convencional mostrado na Figura 3, o torque de compensação é influenciado pela condição de lubrificação, qualidade de superfície e similares. Em vista do exposto acima, como um projeto de uma junta rosqueada que não depende amplamente desses fatores, foi conhecida uma junta rosqueada do tipo de vedação direcional radial (também denominado como um tipo de vedação radial) em que um componente direcional radial de uma pressão de contato de vedação é relativamente aumentado. As porções de vedação 11 e 13 da junta rosqueada do tipo de vedação radial são geralmente posicionadas em uma porção intermediária do bico 8 na direção de eixo geométrico do tubo.

[007] Juntamente com o progresso de poços profundos descrito acima, o uso de produtos tubulares petrolíferos de parede espessa que têm alta resistência à corrosão e alta resistibilidade tem aumentado para lidar com um ambiente de alta temperatura e de alta pressão.

[008] Sob tais circunstâncias, há uma técnica relacionada para lidar com uma demanda para uma junta rosqueada que tem alta resistência à escoriação e alta capacidade de vedação mesmo sob uma grande carga de compressão ao mesmo tempo em que mantém desempenho estanque a gás da junta rosqueada por si. Conforme a técnica relacionada, foi conhecido um meio em que uma razão de uma área em corte transversal de superfície de contato de ombro em um lado da caixa (uma área de região obtida projetando-se a superfície de contato em um plano ortogonal a um eixo geométrico de tubo) para uma área em corte transversal de um tubo bruto de pino (uma área em corte transversal de uma porção não formada do pino de tubo de aço em que a formação do pino é aplicada a uma porção de extremidade do tubo de aço) é definida como um valor predeterminado (0,5) ou mais (PTL 1).

LISTA DE CITAÇÃO LITERATURA DE PATENTE

[009] PTL 1: Patente Japonesa N° 4257707 (JP-T-2005-526936)

SUMÁRIO DA INVENÇÃO PROBLEMA DA TÉCNICA

[0010] Particularmente, uma junta rosqueada que inclui um pino em que uma espessura de parede de um tubo de aço bruto para formar o pino (espessura de parede de uma porção não formada do tubo de aço em que a formação de pino é aplicada a uma porção de extremidade do tubo de aço) é de 18 mm ou mais e uma caixa que conecta os pinos uns aos outros precisa garantir capacidade de vedação sob uma carga de compósito de força de compressão axial extremamente alta e pressão externa extremamente alta. Então, exige-se que uma porção de vedação possua uma alta pressão de contato. Por outro lado, quando a pressão de contato é excessivamente alta, há uma possibilidade de que a escoriação ocorra devido ao deslizamento no momento de produção e ruptura da junta rosqueada. Consequentemente, é necessário projetar uma pressão de contato de modo que tanto a garantia de capacidade de vedação quanto a prevenção de escoriação estejam bem equilibradas.

[0011] No entanto, a técnica relacionada mencionada acima espe ra apenas a garantia de desempenhos sob uma alta força de compressão, e não leva em consideração a aquisição tanto da garantia de capacidade de vedação quanto da prevenção de escoriação em um estado em que uma alta pressão externa também é aplicada além de uma alta força de compressão. De acordo com a técnica relacionada mencionada acima, é impossível adquirir tanto a garantia de capacidade de vedação quanto a prevenção de escoriação em um estado em que uma alta pressão externa também é aplicada além de uma alta força de compressão pelo ajuste apenas de uma razão de uma área em corte transversal de superfície de contato de ombro em um lado da caixa para uma área em corte transversal de um tubo bruto de pino para um valor predeterminado de (0,5) ou mais.

[0012] Consequentemente, a presente invenção foi produzida em vista das desvantagens mencionadas acima da técnica relacionada, e é um objetivo da presente invenção fornecer uma junta rosqueada para produtos tubulares petrolíferos de parede espessa que pode adquirir tanto a garantia de capacidade de vedação quanto a prevenção de escoriação em um estado em que uma alta pressão externa também é aplicada à junta rosqueada além de uma alta força de compressão.

SOLUÇÃO PARA O PROBLEMA

[0013] Os inventores da presente invenção têm feito estudos in- tensivos para superar as desvantagens mencionadas acima e, como resultado, produziram a presente invenção que tem os recursos constitucionais a seguir. [1] A junta rosqueada para produtos tubulares petrolíferos de parede espessa, sendo que a junta rosqueada inclui: um pino que inclui um membro externamente rosqueado formado aplicando-se formação de rosca afunilada a uma porção de extremidade de um tubo de aço que tem uma espessura de parede de 18 mm ou mais, um bico que se estende em direção a um lado de extremidade do tubo de aço a partir do membro externamente rosqueado e que é uma porção não rosqueada, e um ombro formado em uma extremidade do bico; e uma caixa que inclui um membro internamente rosqueado que é unido de modo rosqueado ao membro externamente rosqueado, uma periferia interna de uma porção de vedação da caixa que está voltada para uma superfície periférica externa de bico do pino em uma forma oposta, e um ombro que é colocado em contato com o ombro do pino; em que, o pino e a caixa são unidos um ao outro através de junção rosqueada de modo que a superfície periférica externa de bico e a periferia interna da porção de vedação da caixa são colocadas em um contato de metal uma com a outra em uma direção radial de tubo, formando, assim, uma porção de vedação que veda um fluido nas porções de contato, uma superfície lateral do pino e uma superfície lateral da caixa que formam as porções de vedação são formadas em uma superfície curva convexa e uma superfície afunilada, respectivamente, uma espessura de vedação ts do pino que é uma espessura do bico em corte transversal na direção radial de tubo que inclui um ponto de vedação é definida como 15 mm ou menos, sendo que o ponto de vedação é um ponto periférico externo de bico em uma porção em que um comprimento de uma margem de sobreposição em uma direção radial de tubo se torna máximo quando desenhos da mesma dimensão na qual o pino e a cai- xa são descritos, respectivamente, são levados a se sobrepor um com o outro, de modo que os ombros se correspondam, um parâmetro de formato ts/D que é obtido dividindo-se a espessura de vedação ts do pino por um diâmetro externo D de uma porção de tubo bruto de pino é definido como 0,045 ou mais, e uma razão de um comprimento de rosca completo L do pino que é um comprimento de uma porção rosque- ada completa do membro externamente rosqueado em uma direção de eixo geométrico do tubo para uma espessura de parede t da porção de tubo bruto de pino, a razão que é uma razão de comprimento de rosca completo L/t é definida como 4,0 ou menos. [2] A junta rosqueada para produtos tubulares petrolíferos de parede espessa, de acordo com [1], em que o parâmetro de formato ts/D é definido como 0,060 ou mais. [3] A junta rosqueada para produtos tubulares petrolíferos de parede espessa, de acordo com [1] ou [2], em que a espessura de vedação ts do pino é definida como 12 mm ou menos.

EFEITOS VANTAJOSOS DA INVENÇÃO

[0014] De acordo com a presente invenção, é possível realizar uma junta rosqueada para produtos tubulares petrolíferos de parede espessa que podem adquirir tanto a garantia de capacidade de vedação quanto a prevenção de escoriação em um estado em que uma alta pressão externa também é aplicada à junta rosqueada além de uma alta força de compressão.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0015] A Figura 1 é uma vista esquemática de um corte transversal da junta rosqueada de acordo com a presente invenção em uma direção de eixo geométrico do tubo que mostra dados para projetar a junta rosqueada.

[0016] A Figura 2 é uma vista esquemática de um corte transversal da junta rosqueada de acordo com a presente invenção em uma dire- ção de eixo geométrico do tubo que mostra a definição de ponto de vedação SP e a definição de espessura de vedação ts do pino.

[0017] A Figura 3 é uma vista esquemática de um corte transversal de um exemplo de uma junta rosqueada convencional para produtos tubulares em uma direção de eixo geométrico do tubo.

DESCRIÇÃO DAS MODALIDADES

[0018] Uma modalidade da presente invenção é explicada por re ferência à Figura 1 e à Figura 2.

[0019] A junta rosqueada da presente invenção inclui um pino 3 e uma caixa 1. O pino 3 inclui um membro externamente rosqueado 7 formado aplicando-se formação de rosca afunilada a uma porção de extremidade de um tubo de aço que tem uma espessura de parede de 18 mm ou mais, um bico 8 que se estende em direção a um lado de extremidade do tubo de aço a partir do membro externamente ros- queado 7 e que é uma porção não rosqueada e um ombro 14 formado em uma extremidade do bico 8. A caixa 1 inclui um membro internamente rosqueado 5 (como uma matéria de curso, roscas cônicas) que é unido de modo rosqueado ao membro externamente rosqueado 7, uma periferia interna de uma porção de vedação da caixa 16 que está voltada para uma superfície periférica externa de bico 17 do pino 3 em uma forma oposta e um ombro 12 que está em contato com o ombro 14 do pino 3. A presente invenção foi produzida com base na premissa de que uma junta rosqueada para produtos tubulares petrolíferos de parede espessa (consulte Figura 1) une o pino 3 e a caixa 1 um com o outro através de junção rosqueada, conforme o exposto acima, de modo que a superfície periférica externa de bico 17 e a periferia interna da porção de vedação da caixa 16 sejam colocadas em um contato de metal uma com a outra em uma direção radial de tubo, formando, assim, uma porção de vedação (porção de vedação 11 da caixa 1, porção de vedação 13 dos pinos 3) que veda um fluido.

[0020] A partir de um ponto de vista de garantir capacidade de ve dação suficiente, aumentar a resistência à escoriação e facilitar o trabalho de corte sob a premissa mencionada acima, a presente invenção formará a superfície periférica externa de bico 17 da porção de vedação 13 em uma superfície curva convexa em relação ao pino 3 e formará a superfície periférica interna de furo de vedação 16 da porção de vedação 11 em uma superfície afunilada em relação à caixa 1. A superfície curva convexa mencionada acima é uma superfície curva em que a curva da mesma forma uma linha curva em corte transversal na direção de eixo geométrico do tubo, um segmento de linha que conecta ambas as extremidades de uma região de linha curva na direção de eixo geométrico do tubo é posicionado no interior de um corpo de pino, e todos os pontos dentro da região de linha curva se aproximam de um eixo geométrico de tubo à medida que esses pontos se aproximam de uma extremidade de tubo. Conectar uma pluralidade de seg-mentos de linha uns aos outros de modo a terem uma linha tangente em comum pode formar a linha curva mencionada acima. Ou conectar as respectivas linhas curvas umas às outras por uma linha reta disposta entre as mesmas também pode formar a linha curva. A superfície afunilada mencionada acima é uma superfície cônica em que a superfície afunilada forma uma linha reta em corte transversal na direção de eixo geométrico do tubo, e todos os pontos dentro da linha reta se aproximam do eixo geométrico do tubo, à medida que esses pontos se aproximam do ombro 12.

[0021] A presente invenção definirá uma espessura de vedação ts do pino que é uma espessura do bico 8 em corte transversal 21 na direção radial de tubo que inclui um ponto de vedação SP (consulte Figura 2) como 15 mm ou menos. É preferível que a espessura de vedação ts do pino seja definida como 1 mm ou mais. É mais preferível que a espessura de vedação ts do pino seja definida como 3 mm ou mais. É ainda mais preferível que a espessura de vedação ts do pino seja definida como 5 mm ou mais. Conforme mostrado na Figura 2, o ponto de vedação SP é um ponto periférico externo de bico 8 em uma porção em que um comprimento de uma margem de sobreposição na direção radial de tubo se torna máximo quando desenhos da mesma dimensão na qual o pino 3 e a caixa 1 são descritos, respectivamente, são levados a se sobrepor um com o outro, de modo que os ombros 14 e 12 se correspondam.

[0022] A presente invenção definirá um parâmetro de formato ts/D que é obtido dividindo-se a espessura de vedação ts do pino por um diâmetro externo D de uma porção de tubo bruto de pino 10 (consulte Figura 1) como 0,045 ou mais. É preferível que o limite superior do parâmetro de formato ts/D seja definido como 0,30.

[0023] A presente invenção definirá uma razão de comprimento de rosca completo L/t que é uma razão de um comprimento de rosca completo L do membro externamente rosqueado 7 para uma espessura de parede t (consulte Figura 1) da porção de tubo bruto de pino (consulte Figura 1) como 4,0 ou menos.

[0024] Os inventores da presente invenção têm feito vários estu dos em relação a meios para adquirir uma junta rosqueada para produtos tubulares petrolíferos de parede espessa que têm excelente capacidade de vedação e excelente resistência à escoriação. Como resultado, os inventores da presente invenção obtiveram as constatações a seguir, e alcançaram a presente invenção mencionada acima com base nas constatações.

[0025] Nos estudos acima mencionados, os inventores adotaram um método em que um estado de sobrecarga de tensão é avaliado por cálculo numérico com base em FEA (Análise de Elementos Finitos) sob várias condições de carga em relação às juntas rosqueadas que têm vários tamanhos e formatos.

[0026] As constatações a seguir são obtidas como resultado dos estudos acima mencionados. (a) Uma pressão de contato no ponto de vedação SP pode ser expressa com o uso de um parâmetro de formato ts/D. De acordo com o resultado obtido expressando-se a pressão de contato no ponto de vedação SP com o uso do parâmetro de formato ts/D, uma pressão de contato necessária para garantir a capacidade de vedação sob uma alta pressão externa não pode ser adquirida a menos que o parâmetro de formato ts/D seja definido como 0,045 ou mais. Para garantir a capacidade de vedação mesmo quando uma pressão externa que corresponde a 100% de pressão de colapso de API é aplicada como uma pressão externa, é preferível que o parâmetro de formato ts/D seja definido como 0,060 ou mais. É também preferível que o limite superior do parâmetro de formato ts/D seja definido como 0,30. (b) A energia de deslizamento pode ser expressa com o uso de um parâmetro obtido multiplicando-se um parâmetro de formato ts/D por um diâmetro externo D da porção de tubo bruto de pino 10 que tem uma relação estreita com uma distância de deslizamento, isto é, com o uso de uma espessura de vedação ts do pino. De acordo com o resultado obtido expressando-se a energia de deslizamento com o uso da espessura de vedação ts do pino, é necessário definir a espessura de vedação ts do pino como 15 mm ou menos para restringir a energia de deslizamento dentro de uma faixa em que a resistência à escoriação pode ser garantida.

[0027] Para adquirir um efeito vantajoso em que a escoriação po de ser impedida quando plaqueamento rígido que tem dureza Vickers de 310 ou mais não for aplicado aprimorando-se adicionalmente a resistência à escoriação, é preferível que a espessura de vedação ts do pino seja definida como 12 mm ou menos. É preferível também que a espessura de vedação ts do pino seja definida como 1 mm ou mais. É mais preferível que a espessura de vedação ts do pino seja definida como 3 mm ou mais. É ainda mais preferível que a espessura de vedação ts do pino seja definida como 5 mm ou mais. (c) Quando um comprimento de rosca completo L do pino (consulte Figura 1) é longo mais do que o necessário, não só um custo de formação e um custo de matéria-prima são aumentados, mas também existe uma possibilidade de que a escoriação ocorra juntamente com a contingência anormal local causada por irregularidades em um passo de rosca (uma distância de avanço de rosca por uma rotação) ou um afunilamento de rosca (uma quantidade de diminuição em diâmetro de rosca por distância de unidade do passo de rosca). Para impedir a escoriação, é preferível que o comprimento de rosca completo L do pino seja definido como menor do que ou igual a 4,0 vezes tão grande quanto uma espessura de parede t de uma porção de tubo bruto de pino (consulte Figura 1) (razão de comprimento de rosca completo L/t<4,0).

[0028] Por outro lado, para impedir a ocorrência do caso em que a porção rosqueada exibe a deformação plástica excessivamente grande antes do corpo de tubo (porção de tubo bruto de pino 10) e salta no tempo quando uma carga de tração é aplicada, é preferível definir um comprimento de rosca completo L do pino para um valor de fator de cisalhamento de \3 ou mais, isto é, mais do que ou igual a um valor que é calculado multiplicando-se uma espessura de parede t da porção de tubo bruto de pino 10 por 1,8 (razão de comprimento de rosca completo do pino L/t>1,8) em relação à junta rosqueada cuja resistência à tração é 100% da resistência à tração do corpo de tubo. Quando a resistência à tração da junta rosqueada é M% (M<100) da resistên-cia à tração do corpo de tubo, a razão de comprimento de rosca completo do pino L/t é definida para satisfazer L/t>1,8xM.

[0029] É possível obter o diâmetro externo do pino na posição do ponto de vedação SP decidindo-se a espessura de vedação ts do pino. No projeto de várias juntas rosqueadas, a posição relativa entre o ponto de vedação SP e a crista de rosca completa final em um lado de extremidade de tubo de pino do membro externamente rosqueado 7 é representada separadamente. Consequentemente, é possível obter uma quantidade de corte de rosca da porção rosqueada completa de pino (uma região que tem o comprimento de rosca completo L de pino) em uma direção radial de tubo com base na diferença entre um diâmetro externo do pino em uma porção de crista de rosca completa final 25 representada separadamente, conforme descrito acima (consulte Figura 1) e o diâmetro externo D da porção de tubo bruto de pino 10 (um valor que é duas vezes tão grande quanto uma distância Δr em uma direção radial de tubo a partir de uma posição 19 em uma superfície periférica externa do tubo bruto de pino na porção de crista de rosca completa final 25 mostrada na Figura 1 para uma linha de base afunilada de rosca 20 do membro externamente rosqueado 7). Entre a quantidade de corte de rosca obtida dessa forma, selecionando-se o afunilamento de rosca (afunilamento de rosca que satisfaz 2xtanθ supondo-se um ângulo de interseção agudo feito pela linha de base de afunilamento de rosca 20 do membro externamente rosqueado 7 mostrado na Figura 1 e um eixo geométrico de tubo 30 como θ) de modo que o comprimento de rosca completo L de pino esteja dentro da faixa definida pela presente invenção, é possível reconhecer uma junta rosqueada para produtos tubulares petrolíferos de parede espessa que pode adquirir tanto a garantia de capacidade de vedação quanto a prevenção de escoriação em um estado em que uma alta pressão externa também é aplicada à junta rosqueada além de uma alta força de compressão.

EXEMPLO

[0030] Como uma junta rosqueada para tubo de aço produzido a partir de aço de carbono Q125 (resistência de rendimento: 130 ksi = 896 MPa) que está em conformidade com o Padrão API, juntas ros- queadas cada uma das quais é constituída por um pino que tem dados em respectivos níveis mostrados na Tabela 1 e uma caixa que corresponde ao pino (unido encaixando-se) foram projetadas e fabricadas em um modo mostrado na Figura 1. Uma superfície lateral do pino que forma uma porção de vedação é formada em uma superfície curva convexa, e uma superfície lateral da caixa é formada em uma superfície afunilada. O comprimento de rosca foi definido como um valor desejado alterando-se o afunilamento de rosca.

[0031] Com relação a essas amostras de juntas rosqueadas, um plaqueamento rígido (plaqueamento de liga de Cu-Sn que tem dureza Vickers de Hv310 ou mais) e uma película de fosfato de manganês que tem resistência à escoriação menor do que o plaqueamento rígido foram aplicados, respectivamente, a uma superfície periférica externa de um membro externamente rosqueado e um bico do pino sob a mesma condição de tratamento em todos os níveis, respectivamente. Portanto, um teste de resistência à escoriação foi executado em conformidade com o teste a seguir T1 de modo a verificar a presença ou a falta de presença de escoriação (desqualificada quando a escoriação está presente e qualificada quando a escoriação não está presente). Com relação às amostras em que a escoriação não está presente, um teste de vedação foi executado adicionalmente em conformidade com o teste a seguir T2 de modo a verificar a presença ou a falta de presença de vazamento (desqualificada quando o vazamento estiver presente, e qualificada quando o vazamento não estiver presente).

[TESTE T1]

[0032] Produção e Ruptura, em que a Compensação é executada com um alto torque (mais do que ou igual a um torque 0,95 vez tão grande quanto um torque máximo) e, em seguida, a Ruptura é executada, foram repetidas duas vezes.

[TESTE T2]

[0033] 80% de pressão externa (pressão externa que corresponde a 80% de pressão de colapso de API) ou 100% de pressão externa (pressão externa que corresponde a 100% de pressão de colapso de API) foram aplicados às amostras às quais a compensação foi executada com um baixo torque (mais baixo do que ou igual a um torque 1,05 vez tão grande quanto um torque mínimo) como um Envelope de Carga definido em ISO13679.

[0034] Os resultados dos testes acima mencionados são mostra dos na Tabela 1. Na Tabela 1, "qualificadas também com relação à película de fosfato de manganês"significa que as amostras foram qualificadasnão só com relação ao plaqueamento rígido, mas também com relação à película de fosfato de manganês. "Qualificadas com relação ao plaqueamento rígido"significa que as amostras eram qualificadas com relação ao plaqueamento rígido embora as amostras fossem desqualificadas com relação à película de fosfato de manganês (escoriação presente em uma porção de vedação). "Qualificadas também em 100% de pressão externa" significa que as amostras eram qualificadas não só em 80% de pressão externa, mas também em 100% de pressão externa. "Qualificadas em 80% de pressão externa" significa que as amostras eram qualificadas em 80% de pressão ex-terna embora as amostras fossem desqualificadas em 100% de pressão externa (vazamento presente).

[0035] Compreende-se a partir da Tabela 1 que, definindo-se a espessura de vedação ts do pino como 15 mm ou menos, o parâmetro de formato ts/D como 0,045 ou mais, e a razão de comprimento de rosca completo L/t como 4,0 ou menos, todos os exemplos da presente invenção (níveis: 1 a 7) são qualificados no teste de resistência à escoriação com relação ao plaqueamento rígido, e são também qualificados no teste de vedação em 80% de pressão externa.

[0036] Entre os exemplos da presente invenção (níveis: 1 a 7), os exemplos (níveis: 1, 2, 4, 5) em que a espessura de vedação ts do pino é definida como 12 mm ou menos são qualificados no teste de resistência à escoriação também com relação à película de fosfato de manganês. Além disso, entre os exemplos da presente invenção (níveis: 1 a 7), os exemplos (níveis: 2, 3, 4), em que o parâmetro de formato ts/D é definido como 0,060 ou mais, são qualificados no teste de vedação também em 100% de pressão externa.

[0037] Por outro lado, o exemplo de comparação (nível: 8) em que a espessura de vedação ts do pino excede 15 mm é desqualificado no teste de resistência à escoriação (escoriação presente em uma porção de vedação). O exemplo de comparação (nível: 9) em que a razão de comprimento de rosca completo L/t excede 4,0 é desqualificado no teste de resistência à escoriação (escoriação presente em uma porção rosqueada). Além disso, o exemplo de comparação (nível: 10), em que o parâmetro de formato ts/D é definido como menos do que 0,045, é desqualificado no teste de vedação em 80% de pressão externa (vazamento presente).

[0038] Conforme foi descrito acima, de acordo com a presente in venção, é possível reconhecer uma junta rosqueada para produtos tu-bularespetrolíferos de parede espessa que pode adquirir tanto a garantia de capacidade de vedação quanto a prevenção de escoriação em um estado em que uma alta pressão externa é aplicada à junta rosqueada além de uma alta força de compressão. [TABELA 1]

LISTA DE REFERÊNCIAS NUMÉRICAS 1: caixa 3: pino 5: membro internamente rosqueado 7: membro externamente rosqueado 8: bico 10: porção de tubo bruto de pino 11: porção de vedação da caixa 12: ombro da caixa 13: porção de vedação do pino 14: ombro do pino 15: porção em que a tensão de tração e sobrecarga se tornam maiores 16: periferias internas de porção de vedação da caixa 17: superfícies periféricas externas de bico 19: posição em superfície periférica externa de tubo bruto de pino 20: linha de base de afunilamento de rosca de membro externamente rosqueado 21: corte transversal na direção radial de tubo que inclui ponto de ve-dação 25: porção de crista de rosca completa final 30: eixo geométrico de tubo D: diâmetro externo de porção de tubo bruto de pino L: comprimento de rosca completo do pino SP: ponto de vedação t: espessura de parede de porção de tubo bruto de pino ts: espessura de vedação de pino

Claims

1. Junta rosqueada para produtos tubulares petrolíferos de parede espessa, caracterizada pelo fato de que compreende: um pino (3) que inclui um membro externamente rosqueado (7) formado aplicando-se formação de rosca afunilada a uma porção de extremidade de um tubo de aço que apresenta uma espessura de parede de 18 mm ou mais, um bico (8) que se estende em direção a um lado de extremidade do tubo de aço a partir do membro externamente rosqueado e que é uma porção não rosqueada e um ombro (14) formado em uma extremidade do bico; e uma caixa (1) que inclui um membro internamente rosque- ado (5) que é unido de modo rosqueado ao membro externamente rosqueado, uma periferia interna de uma porção de vedação (11) da caixa que está voltada para uma superfície periférica externa de bico do pino (17) em uma forma oposta, e um ombro (12) que é colocado em contato com o ombro do pino; em que, o pino e a caixa são unidos um ao outro por junção rosquea- da de modo que a superfície periférica externa de bico e a periferia inter-na da porção de vedação da caixa sejam colocadas em contato de metal uma com a outra em uma direção radial de tubo, formando, assim, uma porção de vedação que veda um fluido nas porções de contato, uma superfície lateral do pino e uma superfície lateral da caixa que formam as porções de vedação são formadas em uma su-perfície curvada convexa e uma superfície afunilada, respectivamente, uma espessura de vedação ts do pino que é uma espessura do bico em corte transversal na direção radial de tubo que inclui um ponto de vedação (SP) é definida como 15 mm ou menos, sendo que o ponto de vedação é um ponto periférico externo de bico em uma porção em que um comprimento de uma margem de sobreposição em uma direção radial de tubo se torna máximo quando dese- nhos da mesma dimensão em que o pino e a caixa são descritos, respectivamente, se sobrepõem um com o outro de modo que os ombros se correspondam, um parâmetro de formato ts/D obtido dividindo-se a espessura de vedação ts do pino por um diâmetro externo D de uma porção de tubo bruto de pino (10) é 0,045 ou mais, e uma razão de um comprimento de rosca completo L do pino que é um comprimento de uma porção rosqueada completa do membro externamente rosqueado em uma direção de eixo geométrico do tubo para uma espessura de parede t da porção de tubo bruto de pino, a razão que é uma razão de comprimento de rosca completo L/t é 4,0 ou menos.

2. Junta rosqueada, de acordo com a reivindicação 1, ca-racterizada pelo fato de que o parâmetro de formato ts/D é 0,060 ou mais.

3. Junta rosqueada, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que a espessura de vedação ts do pino (3) é 12 mm ou menos.