BR112018010561B1

BR112018010561B1 - Conexão tubular roscada

Info

Publication number: BR112018010561B1
Application number: BR112018010561-9A
Authority: BR
Inventors: Daly Daly; Alan Fothergill; Sébastien VILLERT
Original assignee: Vallourec Oil And Gas France; Nippon Steel Corporation
Priority date: 2015-12-11
Filing date: 2016-12-05
Publication date: 2023-03-28
Also published as: CA3003958A1; EP3387210A2; WO2017097700A2; PL3387210T3; AU2016368434A1; JP2018536818A; AU2016368434B2; CN108368731A; EA201891122A1; WO2017097700A3; CA3003958C; EP3387210C0; US20170167641A1; EP3387210B1; US11493154B2; BR112018010561A2; JP7062589B2; UA124833C2; EA036402B1; CN108368731B

Abstract

CONEXÃO ROSCADA QUE INCLUI RESSALTO INTERMEDIÁRIO. A presente invenção refere-se a uma conexão tubular roscada que compreende um primeiro componente tubular e um segundo componente tubular. O primeiro componente tubular inclui uma porção fêmea definida sobre uma superfície interna do primeiro componente tubular. A porção fêmea inclui uma porção roscada interior e uma porção roscada exterior que estão radialmente desalinhadas, em relação a um eixo longitudinal do primeiro componente tubular, por um primeiro ressalto. O segundo componente tubular inclui uma porção macho definida sobre uma superfície externa do segundo componente tubular. A porção macho deverá ser inserida na porção fêmea, e inclui uma porção roscada interior e uma porção roscada exterior que estão radialmente desalinhadas, em relação a um eixo longitudinal do segundo componente tubular, por um segundo ressalto. O segundo ressalto é para encostar no primeiro ressalto, quando a porção macho estiver ligada com a porção fêmea.

Description

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO CAMPO DA INVENÇÃO

[0001] A presente descrição refere-se a aparelhos e métodos destinados à ligação de componentes tubulares, e mais particularmente, componentes tubulares metálicos ligados por intermédio de uma porção macho roscada e uma porção fêmea roscada que são constituídas em extremidades longitudinais dos componentes tubulares.

DESCRIÇÃO DA TÉCNICA RELACIONADA

[0002] Certos tipos de conexões tubulares roscadas são usadas principalmente para ligar componentes tubulares que formam colunas de revestimento, colunas de tubagens ou colunas de tubos de perfuração para localizar ou transportar hidrocarbonetos como parte de poços de petróleo ou semelhantes. Conexões tubulares roscadas são usadas em colunas de revestimento para proporcionar estabilidade à perfuração, e ou para proporcionar uma perfuração lisa que permite a passagem de colunas de revestimento menores, tubagens, ou ferramentas. Tais conexões tubulares roscadas são submetidas a uma variedade de combinações de tensões que também flutuam em intensidade. Por exemplo, a tensão pode ser uma, ou uma combinação de: tensão axial ou compressão axial ou pressão interna, ou pressão do fluido exterior, força de flexão, força de torção, etc. As conexões tubulares são projetadas para resistir à ruptura e também proporcionar vedação estanque líquida ou vedação estanque a gás, apesar da combinação de tensões e das difíceis condições operacionais. As tensões podem mudar em natureza quando os tubos são baixados para dentro do poço, ou durante a operação. Por exemplo, as tensões de tração podem temporariamente mudar para tensões de compressão.

[0003] Existe uma variedade de tubos transportadores de hidrocar- bonetos que produzem resultados satisfatórios em termos de características mecânicas e estanqueidade. Alguns envolvem a utilização de elementos tubulares, cada qual tendo uma extremidade roscada macho e uma extremidade roscada fêmea, fazendo para uma montagem estreita. Estas montagens são geralmente nomeadas como montagens ou conexões integrais, em contraste com montagens ou conexões T&C ("Threaded and Coupled") que empregam um acoplamento ou manga.

[0004] Tais montagens integrais são geralmente feitas sobre tubos cujo diâmetro na extremidade correspondente ao roscamento fêmea é expandido, e cujo diâmetro na extremidade correspondente ao roscamento macho é reduzido. Isso pode ser feito para ter material suficiente na espessura dos tubos, para garantir a resistência geométrica e mecânica da montagem que une os tubos.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0005] Em um aspecto, uma conexão tubular roscada compreende um primeiro componente tubular e um segundo componente tubular. O primeiro componente tubular inclui uma porção fêmea definida sobre uma superfície interna do primeiro componente tubular. A porção fêmea inclui uma porção roscada interior e uma porção roscada exterior que estão radialmente deslocadas, em relação a um eixo longitudinal do primeiro componente tubular, por um primeiro ressalto. O segundo componente tubular inclui uma porção macho definida sobre uma superfície externa do segundo componente tubular. A porção macho é para ser inserida na porção fêmea. A porção macho inclui uma porção roscada interior e uma porção roscada exterior que estão radialmente deslocadas, em relação a um eixo longitudinal do segundo componente tubular, por um segundo ressalto. O segundo ressalto é para encostar no primeiro ressalto, quando a porção macho estiver ligada com a porção fêmea. A porção roscada interior e a porção roscada exterior da porção fêmea, e a porção roscada interior e a porção roscada exterior da porção macho são afuniladas num valor de aproximadamente 6% ou menos. A porção roscada interior e a porção roscada exterior da porção fêmea, e a porção roscada interior e a porção roscada exterior da porção macho incluem dentes com uma superfície de crista e uma superfície de raiz. A superfície de crista e a superfície de raiz são planas e paralelas ao eixo longitudinal do respectivo componente tubular.

[0006] Num outro aspecto, uma conexão tubular roscada compreende um primeiro componente tubular e um segundo componente tubular. O primeiro componente tubular inclui uma porção fêmea definida sobre uma superfície interna do primeiro componente tubular. A porção fêmea inclui uma porção roscada interior e uma porção roscada exterior que estão radialmente deslocadas, em relação a um eixo longitudinal do primeiro componente tubular, por um primeiro ressalto. O segundo componente tubular inclui uma porção macho definida sobre uma superfície externa do segundo componente tubular. A porção macho é para ser inserida na porção fêmea. A porção macho inclui uma porção roscada interior e uma porção roscada exterior que estão radialmente deslocadas, em relação a um eixo longitudinal do segundo componente tubular, por um segundo ressalto. O segundo ressalto deve encostar no primeiro ressalto quando a porção macho estiver ligada com a porção fêmea. Quando o segundo ressalto encosta no primeiro ressalto, é definida uma área acasalada de contato de ressaltos, sendo a área acasalada de contato de ressaltos idêntica no primeiro ressalto e no segundo ressalto. Uma razão entre uma área acasalada de contato de ressaltos e uma área de uma seção transversal nominal do primeiro componente tubular é maior do que 15% e menor do que 25%, e uma razão entre uma área acasalada de contato de ressaltos e uma área de uma seção transversal nominal do segundo componente tubular é maior do que 15% e menor do que 25%.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0007] Uma mais completa apreciação da invenção e muitas das vantagens dela resultantes serão rapidamente obtidas à medida que a mesma se torne mais compreensível em referência à descrição detalhada que se segue, quando considerada em ligação com os desenhos anexados, nos quais:

[0008] a figura 1 é uma vista parcial em seção transversal de uma modalidade exemplar de uma metade de uma primeira extremidade de um primeiro componente tubular, e de uma modalidade exemplar de uma metade de uma segunda extremidade de um segundo componente tubular, num estado desligado;

[0009] a figura 2 é uma vista parcial em seção transversal de uma das metades da primeira extremidade do primeiro componente tubular e de uma das metades da segunda extremidade do segundo componente tubular, num estado ligado;

[00010] a figura 3 é uma ampliação de uma vista parcial em seção transversal de uma primeira porção em ressalto do primeiro componente tubular, e de uma segunda porção em ressalto do segundo componente tubular, no estado ligado;

[00011] a figura 4 é uma ampliação de uma vista parcial em seção transversal de uma modalidade exemplar de um conjunto de dentes de uma porção roscada do primeiro componente tubular, e de um conjunto de dentes de uma porção roscada do segundo componente tubular, no estado desligado;

[00012] a figura 5 é uma vista esquemática da modalidade exemplar das regiões terminais longitudinais e de uma região intermediária, dentro de uma dada porção roscada;

[00013] a figura 6 é uma ampliação de uma vista parcial em seção transversal de uma modalidade exemplar de uma ponta da porção macho e de um ressalto terminal da porção fêmea, no estado ligado;

[00014] a figura 7 é uma vista lateral de uma modalidade exemplar de um componente tubular, incluindo a primeira extremidade e a segunda extremidade; e

[00015] a figura 8 é uma vista lateral em seção transversal do componente tubular da figura 8, cortado ao longo de um eixo longitudinal do componente tubular.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES PREFERIDAS

[00016] Referindo-se agora aos desenhos, onde os mesmos números de referência designam partes idênticas ou correspondentes ao longo das diversas vistas.

[00017] As conexões roscadas aqui divulgadas referem-se a componentes tubulares que são ligados para formar uma estrutura tubular capaz de atingir grande comprimento. A estrutura tubular montada utilizando os componentes tubulares aqui divulgados forma um canal interno que permite que fluidos tais como petróleo, gás, água, ou outros semelhantes se escoem através dela.

[00018] Referindo-se à figura 1, uma modalidade exemplar de uma conexão tubular roscada 10 entre um primeiro componente tubular 12 e um segundo componente tubular 14 é ilustrada em um estado desligado. O primeiro componente tubular 12 e o segundo componente tubular 14 podem ser moldados de forma idêntica, de tal maneira que, cada um deles, o primeiro componente tubular 12 e o segundo componente tubular 14 possam incluir a porção fêmea 16 na primeira extremidade 10a e a porção macho 18 na segunda extremidade 10b. A figura 7 mostra uma modalidade exemplar de um componente tubular na sua totalidade. O componente tubular da figura 7 pode tanto ser o primeiro componente tubular 12 como o segundo componente tubular 14. A primeira extremidade 10a e a segunda extremidade 10b podem também ser referidas como a extremidade de montante e a extremidade de jusante, tendo em vista as orientações que os componentes tubulares 12, 14 irão assumir após a montagem. O primeiro componente tubular 12 pode ser definido por uma primeira parede 22 enquanto o segundo componente tubular 14 pode ser definido por uma segunda parede 24. Especificamente, a figura 1 mostra uma vista em seção transversal ao longo de uma porção metade superior da primeira extremidade 10a do primeiro componente tubular 12, e uma vista em seção transversal ao longo de uma porção metade superior da segunda extremidade 10b do segundo componente tubular 14. Por razões de clareza de ilustração, não é mostrada a totalidade da seção transversal da primeira extremidade 10a do primeiro componente tubular 12 e da segunda extremidade 10b do segundo componente tubular 14.

[00019] A figura 8 mostra uma vista em seção transversal do componente tubular, na qual o componente tubular é cortado ao longo de um eixo longitudinal do componente tubular. A primeira extremidade 10a do primeiro componente tubular 12 está configurada com uma porção fêmea 16 da conexão tubular roscada 10, a qual também é referida como uma caixa. A porção fêmea 16 é constituída em um interior ou em uma superfície interior da primeira parede 22, de tal modo que a espessura da primeira parede 22 gradualmente diminui a partir de uma espessura nominal da parede ao longo da porção fêmea 16, em uma direção ao lado esquerdo na figura 1. O diâmetro externo da primeira extremidade 10a do primeiro componente tubular 12 pode estar aumentado ao longo da porção fêmea 16, comparativamente com outras porções longitudinalmente localizadas do primeiro componente tubular 12. A segunda extremidade 10b do segundo componente tubular 14 está configurada com a porção macho 18 da conexão tubular roscada 10, a qual também é referida como um pino. A porção macho 18 é constituída em um exterior ou superfície exterior da segunda parede 24, de tal modo que a espessura da segunda parede 24 pode gradualmente diminuir ao longo da porção macho 18, a partir de uma espessura de parede nominal, em direção ao lado direito na figura 1. A primeira parede 22 e a segunda parede 24 têm a mesma espessura de parede nominal e o mesmo diâmetro externo. O diâmetro interno ao longo da porção macho 18 pode ser o mesmo que o das outras porções longitudinalmente localizadas do segundo componente tubular 14. O diâmetro interno ao longo da porção macho 18b pode ser diminuído devido a um processo de dimensionamento final, conforme se mostra nas figuras 1 e 2. A porção macho 18 é configurada para ser inserida e interbloqueada com a porção fêmea 16, como é mostrado na figura 2. Nestas circunstâncias, o comprimento da porção macho 18 e o comprimento da porção fêmea 16 podem ser essencialmente iguais.

[00020] A porção fêmea 16 pode incluir uma porção de extremidade externa 16a, uma porção roscada exterior 16b, uma primeira porção em ressalto 16c, uma porção roscada interior 16d e uma porção de extremidade interna 16e. A porção de extremidade externa 16a pode incluir uma abertura substancialmente troncocônica para servir de entrada à porção macho 18. A porção roscada exterior 16b e a porção roscada interior 16d na porção fêmea 16 são configuradas para ficarem interbloqueadas, por encaixe de roscas, com correspondentes elementos específicos na porção macho 18. A porção roscada exterior 16b e a porção roscada interior 16d são afuniladas, de tal modo que a primeira parede 22 vai gradualmente engrossando ao longo da porção fêmea 16, em direção ao lado direito da figura 1. Os dentes das porções roscados serão adiante descritos em maior detalhe. A porção roscada exterior 16b e a porção roscada interior 16d da porção fêmea 16 podem estar radialmente deslocadas em relação ao eixo longitudinal X do componente tubular 12, e transversalmente em relação à primeira parede 22 através da primeira porção em ressalto 16c que pode incluir uma primeira superfície transversal 26. Embora a primeira superfície transversal 26 seja mostrada nas figuras 1 a 2 como estando radialmente orientada em torno do eixo longitudinal X do componente tubular 12, a primeira superfície transversal 26 pode ser corporizada numa orientação diferente.

[00021] A porção macho 18 pode incluir uma porção de extremidade interna 18a, uma porção roscada interior 18b, uma segunda porção em ressalto 18c, uma porção roscada exterior 18d, e uma porção de extremidade externa 18e. A porção de extremidade interna 18a pode ser moldada de forma troncocônica para essencialmente se ajustar dentro da abertura troncocônica da porção de extremidade externa 16a da porção fêmea 16. A porção roscada interior 18b e a porção roscada exterior 18d na porção macho 18 são configuradas para serem recebidas, por encaixe de roscas e interbloqueio, respectivamente, na porção roscada exterior 16b e na porção roscada interior 16d da porção fêmea 16. A porção roscada interior 18b e a porção roscada exterior 18d na porção macho 18 podem ser afuniladas, de tal modo que a segunda parede 24 gradualmente se estreita ao longo da porção macho 18, em direção ao lado direito na figura 1, tal como se descreve em maior detalhe em relação à figura 4. A porção roscada exterior 18d e a porção roscada interior 18b na porção macho 18 podem estar radialmente deslocadas em relação ao eixo longitudinal do componente tubular 14, e transversalmente deslocadas em relação à segunda parede 24 através da segunda porção em ressalto 18c. A segunda porção em ressalto 18c pode incluir uma segunda superfície transversal 28 que estabelece contato com a primeira superfície transversal 26, quando a porção macho 18 estiver ligada por enroscamento, ou acasalada, com a porção fêmea 16, tal como é mostrado na figura 2. A segunda superfície transversal 28 não precisa ficar perpendicularmente orientada em torno do eixo longitudinal do componente tubular 14, desde que a segunda superfície transversal 28 esteja orientada de forma semelhante à primeira superfície transversal 26. A porção de extremidade interna 16e da porção fêmea 16 pode ser moldada de maneira a receber a porção de extremidade externa 18e da porção macho 18. Em termos mais específicos, a porção de extremidade interna 16e da porção fêmea 16 e a porção de extremidade externa 18e podem incluir respectivamente um ressalto terminal 30 e uma ponta 20, como será adiante descrito em maior detalhe. Por outro lado, o diâmetro externo de cada um dos componentes tubulares 12, 14 pode ser constante, exceto na primeira extremidade 10a e na segunda extremidade 10b. O diâmetro externo de cada um dos componentes tubulares 12, 14 pode atingir o seu maior valor ao longo da primeira extremidade 10a, e pode atingir o seu valor mais baixo ao longo da segunda extremidade 10b. Por outro lado, o diâmetro interno de cada um dos componentes tubulares 12, 14 pode ser constante, exceto ao longo da primeira extremidade 10a e da segunda extremidade 10b, como é mostrado, no estado ligado, da figura 2. O diâmetro interno dos componentes tubulares 12, 14 pode atingir o seu maior valor ao longo da primeira extremidade 10a, e pode atingir o seu valor mais baixo ao longo da segunda extremidade 10b.

[00022] A figura 2 ilustra o modo como a porção fêmea 16 da primeira extremidade 10a e a porção macho 18 da segunda extremidade 10b se interbloqueiam, quando a porção macho 18 estiver inserida e enroscada dentro da porção fêmea 16, para alcançar um estado ligado. A primeira superfície transversal 26 da porção fêmea 16 e a segunda superfície transversal 28 da porção macho 18 são configuradas para se encostarem uma à outra, no estado ligado. Assim sendo, a geometria da primeira e da segunda superfície transversais 26, 28 influencia nas capacidades de carga de compressão da conexão roscada. As superfícies transversais 26, 28 podem ser moldadas de forma anelar. Num modalidade, uma área acasalada de contato de ressaltos da primeira superfície transversal anelar 26 da primeira porção em ressalto 16c pode representar mais do que 15% e menos do que 25% de uma área de uma seção transversal nominal do primeiro componente tubular 12, enquanto uma área acasalada de contato de ressaltos da segunda superfície transversal anelar 28 da segunda porção em ressalto 18c pode representar mais do que 15% e menos do que 25% da área de uma seção transversal nominal do segundo componente tubular 14. Uma seção transversal nominal de um componente tubular pode ser definida como uma seção transversal realizada através do componente tubular, numa seção diferente da seção da primeira extremidade 10a ou da segunda extremidade 10b, onde o componente tubular tem um diâmetro externo nominal e um diâmetro interno nominal. Numa outra modalidade, a área acasalada de contato de ressaltos da primeira superfície transversal anelar 26 da primeira porção em ressalto 16c pode ter um valor superior a 17% e inferior a 23% da área de uma seção transversal nominal do primeiro componente tubular 12, enquanto a área acasalada de contato de ressaltos da segunda superfície transversal anelar 28 da segunda porção em ressalto 18c pode ter um valor superior a 17% e inferior a 23% da área de uma seção transversal nominal do segundo componente tubular 14. A primeira porção em ressalto 16c e a segunda porção em ressalto 18c podem contribuir para proporcionar apoio contra cargas compressivas que atuem segundo direções axiais dos componentes tubulares 12, 14.

[00023] Além disso, os formatos da porção fêmea 16 e da porção macho 18 são tais que folgas são constituídas entre uma superfície interna da porção fêmea 16 e uma superfície externa da porção macho 18, em predeterminadas regiões ao longo dos eixos longitudinais dos componentes tubulares 12, 14. As folgas podem funcionar para facilitar uma montagem entre a porção fêmea 16 e a porção macho 18 para facilitar a sua composição. Por exemplo, como mostra na figura 3, folgas 29 podem ser proporcionadas adjacentes a primeira e a segunda porções em ressalto 16c, 18c, para facilitar uma montagem dos componentes tubulares 12, 14.

[00024] Uma porção roscada, quer ela seja a porção roscada interior 16d ou 18b ou a porção roscada exterior 16b ou 18d, e quer ela pertença à parte da porção macho 18 ou à porção fêmea 16, pode incluir dentes com diversos formatos. Como mostra nas figuras 1 a 2, e 5, uma dada porção roscada pode ser dividida em duas regiões terminais longitudinais 36a, 36b e uma região intermediária 38 localizada entre as duas regiões terminais longitudinais 36a, 36b. Dentro de uma dada porção roscada, os dentes 32 podem ter o mesmo comprimento mas podem variar em altura, de maneira a que a região intermediária 38 é inteiramente composta por dentes altos e completamente formados 32, enquanto as regiões terminais longitudinais 36a, 36b são compostas por dentes mais curtos 34. Os dentes mais curtos 34 podem ter o mesmo comprimento, mas também podem variar em termos de altura em relação aos outros, ou variar em formato. Os dentes mais curtos 34 também podem ser trapezoides. Tanto os dentes mais curtos 34 como os dentes completamente formados 32 podem ser trapezoidais, embora os dentes mais curtos 34 possam consistir num trapezoide de diferente formato. Para além disso, cada uma das regiões terminais longitudinais 36a, 36b da porção roscada pode incluir uma multiplicidade de dentes mais curtos 34. Por outro lado, os dentes mais curtos 34 podem gradualmente aumentar de altura à medida que eles se aproximam da região intermediária 38, e podem gradualmente diminuir de altura à medida que eles se afastam da região intermediária 38.

[00025] A figura 4 é uma vista ampliada de dentes 32 que podem compor uma porção da porção roscada exterior 16b e da porção roscada interior 16d da porção fêmea 16, ou da porção roscada interior 18b e da porção roscada exterior 18d da porção macho 18. Na figura 4, dentes da porção fêmea 16 e da porção macho 18 são mostrados num estado desligado.

[00026] Como é mostrado na figura 4, um dente com uma configu- ração trapezoidal pode incluir um flanco de ataque 32a, um flanco de carregamento 32b, uma superfície de crista 32c e uma superfície de raiz 32d. Em uma modalidade dos dentes trapezoidais completamente formados 32, a superfície de crista 32c e a superfície de raiz 32d podem ser cilíndricas, de modo que a superfície de crista 32c e a superfície de raiz 32d sejam planas e paralelas uma à outra ao longo de uma seção transversal na direção longitudinal, como é mostrado na figura 4. A superfície de crista 32c e a superfície de raiz 32d estão afastadas uma da outra para proporcionar uma bolsa 31 onde se pode depositar massa lubrificante, em que tal bolsa 31 cria uma trajetória helicoidal para a massa lubrificante (figura 3). Além disso, a superfície de crista 32c e a superfície de raiz 32d podem ser paralelas a um eixo longitudinal X do componente tubular 12, 14. No entanto, os dentes completamente formados 32 na região intermediária 38 podem ser formados para se afunilarem ao longo da região intermediária 38, de tal modo que o eixo de afunilamento Y define um dado ângulo com o eixo longitudinal X do componente tubular, como é mostrado na figura 4.

[00027] Em uma modalidade da porção fêmea 16, o eixo de afunilamento Y pode ser tal que o diâmetro interno da porção fêmea 16 ao longo da porção roscada exterior 16b e da porção roscada interior 16d diminui aproximadamente num valor que varia entre 25,4 mm (1 polegada) para cada intervalo de comprimento de 406,4 mm (16 polegadas) e 25,4 mm (1 polegada) para cada intervalo de comprimento de 482,6 mm (19 polegadas), em direção ao lado direito na figura 4. De modo semelhante, em uma modalidade da porção macho 18, o eixo de afunilamento Y pode ser tal que o diâmetro externo da porção macho 18 ao longo da porção roscada interior 18b e da porção roscada exterior 18d diminui aproximadamente num valor que varia entre 25,4 mm (1 polegada) para cada intervalo de comprimento de 406,4 mm (16 polegadas) e 25,4 mm (1 polegada) para cada intervalo de comprimento de 482,6 mm (19 polegadas), em direção ao lado direito na figura 4. A figura 4 mostra ainda eixos Y’ que são paralelos ao eixo de afunilamento Y e que são tangenciais às superfícies de crista 32c e às superfícies de raiz 32d.

[00028] No modalidade da porção roscada esquematicamente mostrada na figura 5, os dentes completamente formados 32 na região intermediária 38, bem como os dentes de altura mais curta 34 das duas regiões terminais longitudinais 36a e 36b podem incluir uma superfície de crista 32c e uma superfície de raiz 32d que são paralelas ao eixo longitudinal X. Como é mostrado na figura 5, as regiões terminais longitudinais 36a e 36b podem ocupar porções de uma porção roscada que tenham diferentes comprimentos, de tal modo que uma região terminal longitudinal inclua um maior número de dentes mais curtos do que a outra região terminal longitudinal. No estado ligado, as superfícies de crista 32c ficam afastadas das superfícies de raiz 32d, para permitir a existência de uma bolsa 31 moldada sob a forma de uma trajetória helicoidal destinada ao lubrificante (figura 3).

[00029] Além disso, embora os dentes 32 da porção macho 18 e os dentes 32 da porção fêmea 16 possam ser correspondentemente moldados para se ajustarem intimamente uns nos outros, o formato dos dentes da porção macho 18 e o formato dos dentes da porção fêmea 16 podem originar uma ou mais bolsas. Por exemplo, na modalidade da figura 4, o canto entre o flanco de carregamento 32b e a superfície de crista 32c da porção macho 18 pode incluir uma área bisselada 42 que proporciona algum espaço entre o dente 32 da porção macho 18 e o dente 32 da porção fêmea 16, nesta primeira região. De igual modo, o canto entre o flanco de ataque 32a e a superfície de raiz 32d pode incluir uma área biselada 44 que cria uma bolsa entre o dente 32 da porção macho 18 e o dente 32 da porção fêmea 16, nesta segunda região como mostra a figura 4. Uma tal bolsa pode permitir que o lubrificante aplicado na porção fêmea 16 e na porção macho 18 fique recolhido no seu interior, ou possa ser disponibilizado a fim de facilitar a conexão roscada entre os componentes tubulares 12, 14. Uma tal bolsa também melhora as performances, tanto em termos de deslizamento como de composição da porção macho 18 dentro da porção fêmea 16.

[00030] Além disso, tal como anteriormente discutido, a porção macho 18 pode incluir a ponta 20 na sua porção de extremidade externa 18e, e a porção de extremidade interna 16e da porção fêmea 16 pode incluir o ressalto terminal 30 que é moldado para receber a ponta 20 da porção macho 18, como é mostrado na figura 6. Embora a porção de extremidade interna 16e seja configurada para receber a porção de extremidade externa 18e, a porção de extremidade interna 16e e a porção de extremidade externa 18e podem entrar em contato uma com à outra somente numa área limitada. Numa dada modalidade, uma superfície 52 da porção de extremidade interna 16e pode ser adaptada para estabelecer contato com uma superfície 50 da porção de extremidade externa 18e. Uma dentre a superfície 50 e a superfície 52 pode ser moldada com uma configuração abobadada, tendo um raio de curvatura relativamente grande, enquanto a outra dentre a superfície 50 e a superfície 52 pode ser moldada com uma configuração cônica, tal que uma vedação estanque a fluidos pode ser constituída ao longo destas superfícies 50, 52. Também é possível para a superfície 50 ou 52 com uma configuração abobadada apresentar mais do que um raio de curvatura. As superfícies 50, 52 podem incluir uma porção afunilada. Uma superfície de ressalto terminal 48 do ressalto terminal 30 pode estar orientada para definir um dado ângulo em relação às direções radiais dos componentes tubulares 12, 14. No entanto, a ponta 20 e o ressalto terminal 30 podem ser configurados para ficarem em uma relação espaçada, de tal modo que a porção de extremidade externa 18e e a porção de extremidade interna 16e apenas contatem através das superfícies 50, 52. No entanto, uma porção do ressalto terminal 30 pode desviar-se, em termos de configuração, do formato da ponta 20, para serem constituídas bolsas com certa dimensão 40, 46, como é mostrado na figura 6. A bolsa 46 pode ser utilizada para recolher lubrificante ou para disponibilizar espaço a fim de facilitar a montagem.

[00031] Ademais, a porção de extremidade externa 16a da porção fêmea 16 e a porção de extremidade interna 18a da porção macho 18 podem incluir respectivamente uma superfície 56 e uma superfície 54, as quais estabelecem contato para constituir uma vedação estanque a fluidos, como é mostrado nas figuras 1 e 2. Uma das superfícies 56, 54 pode ser moldada numa configuração abobadada, enquanto a outra das superfícies 56, 54 pode ser moldada numa configuração cônica, a fim de conseguir um efeito vedação.

[00032] Adicionalmente, a superfície da porção fêmea 16 e a superfície da porção macho 18 podem ser tratadas de maneira a proporcionarem uma melhor vedação entre os componentes tubulares 12, 14. Por exemplo, pode ser aplicado revestimento metálico à porção de extremidade externa 18e da porção macho 18 e à porção de extremidade interna 16e da porção fêmea, as quais estão configuradas de maneira a estabelecerem contato uma com à outra. As regiões revestidas da porção de extremidade externa 18e da porção macho 18 e da porção de extremidade interna 16e da porção fêmea podem estabelecer contato entre si, quando a porção macho 18 for inserida na porção fêmea 16, para constituírem uma vedação, e de tal maneira que o fluido que se escoa através do canal interno dos componentes tubulares 12, 14 fique impedido de escapar através da junção entre a porção fêmea 16 e a porção macho 18. O mesmo revestimento pode ser aplicado a toda conexão.

[00033] A conexão tubular discutida neste relatório é configurada com dimensões das quais resulta uma melhor performance em termos de resistência à carga axial. Em termos mais específicos, o afunilamento das porções roscadas permite que as porções em ressalto 16c e 18c ocupem uma maior proporção da espessura das paredes 22, 24 dos componentes tubulares 12, 14. Se os diâmetros internos dos componentes tubulares 12, 14 fossem diminuídos, iria ser deteriorado o diâmetro interno calibrado definido para todas as perfurações, ou outros revestimentos, ou tubagens, ou acessórios de ferramentas. De igual modo, se os diâmetros externos dos componentes tubulares 12, 14 forem aumentados, a estrutura tubular pode deixar de ser adequada para uma perfuração que tenha sido executada com a finalidade de acomodar a estrutura tubular anteriormente utilizada, ou então a estrutura tubular pode interferir com outras aplicações dentro da perfuração. No entanto, uma vez que as espessuras das paredes 22, 24 não são aumentadas e os diâmetros interno e externo dos componentes tubulares 12, 14 não são significativamente afetados, torna-se possível uma melhor resistência às cargas axiais de compressão, sem diminuir a capacidade de transporte de fluidos da estrutura tubular, ao mesmo tempo que se mantém a compatibilidade com a perfuração, bem como com outras aplicações utilizadas no seu interior.

[00034] A presente descrição aplica-se a diversos tamanhos de diâmetros externos, variando desde 177,8 mm (7") até 406,4 mm (16"), podendo mesmo chegar a 508 mm (20") e, em outros exemplos, a tamanhos que variam desde 250,8 mm (9 7/8") até 355,6 mm (14"). O tubo pode ser feito de aço e, num exemplo, de aço carbono inoxidável martensítico, com tensões de resistência ao alongamento que variam entre 80 ksi e 140 ksi (1 ksi = 1000 psi). A espessura nominal de parede das paredes 22, 24 pode variar entre 11,5 mm (0,453 polegada) e 20,82 mm (0,820 polegada). O diâmetro interno calibrado pode estar situado entre 152,4 mm (6 polegadas) e 374,65 mm (14,750 polegadas) e, em outros exemplos, entre 215,9 mm (8,5 polegadas) e 311,15 mm (12,250 polegadas).

[00035] Obviamente, numerosas modificações e variações da presente invenção são possíveis à luz dos ensinamentos anteriores. Deve, por conseguinte, ser esclarecido que, dentro do âmbito das reivindicações anexas, a invenção pode ser praticada de um modo diferente daquele que foi especificamente descrito aqui.

Claims

1. Conexão tubular roscada (10), compreendendo: um primeiro componente tubular (12) incluindo uma porção fêmea (16) definida sobre uma superfície interna do primeiro componente tubular (12), em que a porção fêmea (16) inclui uma porção roscada interior (16d) e uma porção roscada exterior (16b) que estão radialmente deslocadas, em relação a um eixo longitudinal do primeiro componente tubular (12), por um primeiro ressalto (26); e um segundo componente tubular (14) incluindo uma porção macho (18) definida sobre uma superfície externa do segundo componente tubular (14), devendo a porção macho (18) ser inserida na porção fêmea (16), em que a porção macho (18) inclui uma porção roscada interior (18b) e uma porção roscada exterior (16b) que estão radialmente deslocadas, em relação a um eixo longitudinal do segundo componente tubular (14), por um segundo ressalto, o segundo ressalto encosta no primeiro ressalto (26) quando a porção macho (18) é ligada à porção fêmea (16), caracterizada pelo fato de que a porção roscada interior (16d) e a porção roscada exterior (16b) da porção fêmea (16), e a porção roscada interior (18b) e a porção roscada exterior (16b) da porção macho (18) são afuniladas ao longo de um eixo de afunilamento num valor de 6% ou menos, em que o primeiro componente tubular (12) é definido por uma primeira parede e o segundo componente tubular (14) é definido por uma segunda parede, em que uma razão entre uma área acasalada de contato de ressaltos do primeiro ressalto (26) e uma área de uma seção transversal nominal do primeiro componente tubular (12) é maior do que 15% e menor do que 25%, e uma razão entre uma área acasalada de contato de ressaltos do segundo ressalto e uma área de uma seção transversal nominal do segundo componente tubular (14) é maior do que 15% e menor do que 25%.

2. Conexão tubular roscada, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a porção roscada interior (16d) e a porção roscada exterior (16b) da porção fêmea (16), e a porção roscada interior (18b) e a porção roscada exterior (18d) da porção macho (18) incluem dentes (32, 34) com uma superfície de crista (32c) e uma superfície de raiz (32d), sendo a superfície de crista (32c) e a superfície de raiz (32d) cilíndricas, de tal modo que a superfície de crista (32c) e a superfície de raiz (32d) sejam planas e paralelas ao eixo longitudinal do respectivo componente tubular, ao longo de uma seção transversal realizada ao longo do eixo longitudinal.

3. Conexão tubular roscada, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a porção roscada interior (16d) e a porção roscada exterior (16b) da porção fêmea (16), e a porção roscada interior (18b) e a porção roscada exterior (18d) da porção macho (18) são afuniladas num valor que varia entre 5,26% e 6,00%.

4. Conexão tubular roscada, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a porção roscada interior (16d) e a porção roscada exterior (16b) da porção fêmea (16), e a porção roscada interior (18b) e a porção roscada exterior (18d) da porção macho (18) incluem dentes trapezoidais (32).

5. Conexão tubular roscada, de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de que a porção roscada interior (16d) e a porção roscada exterior (16b) da porção fêmea (16), e a porção roscada interior (18b) e a porção roscada exterior (18d) da porção macho (18) incluem uma multiplicidade de dentes mais curtos (34) em cada extremidade longitudinal (36a, 36b).

6. Conexão tubular roscada, de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de que os dentes (32, 34) incluem uma superfície de crista (32c) e uma superfície de raiz (32d), sendo ambas as superfícies de crista e superfície de raiz (32d) paralelas ao eixo longitudinal do componente tubular.

7. Conexão tubular roscada, de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de que cada um dos dentes trapezoidais (32) inclui um flanco de ataque (32a) e um flanco de carregamento (32b).

8. Conexão tubular roscada, de acordo com a reivindicação 7, caracterizada pelo fato de que pelo menos um dos dentes trapezoidais (32) da porção macho (18) é biselado num canto, entre o flanco de carregamento (32b) e a superfície de crista (32c), para constituir uma bolsa.

9. Conexão tubular roscada, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que uma porção de extremidade interna (16e) da porção fêmea (16) e uma porção de extremidade externa (18e) da porção macho (18) estabelecem contato para formar uma vedação estanque a fluidos, quando a porção macho (18) estiver ligada com a porção fêmea (16).

10. Conexão tubular roscada, de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato de que uma dentre a porção de extremidade interna (16e) da porção fêmea (16) e a porção de extremidade externa (18e) da porção macho (18) incluir uma seção abobadada, e o outro dentre a porção de extremidade interna (16e) da porção fêmea (16) e a porção de extremidade externa (18e) da porção macho (18) incluir uma seção cônica.

11. Conexão tubular roscada, de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato de que a porção de extremidade externa (18e) da porção macho (18) inclui uma ponta (20) e a porção de extremidade interna (16e) da porção fêmea (16) inclui um ressalto terminal (30) para receber a ponta (20), ficando a ponta (20) e o ressalto terminal (30) afastados entre si a jusante da vedação estanque a fluidos.

12. Conexão tubular roscada, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a porção macho (18) e a porção fêmea (16) são moldadas para constituírem pelo menos uma bolsa (40, 46) próxima de uma ponta (20) da porção macho (18), quando a porção macho (18) estiver ligada com a porção fêmea (16).

13. Conexão tubular roscada, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a porção roscada exterior (18d) da porção macho (18) e a porção roscada interior (16d) da porção fêmea (16) são moldadas para constituírem uma bolsa sob a forma de uma trajetória helicoidal, quando a porção macho (18) estiver ligada com a porção fêmea (16).