BR112020018233A2

BR112020018233A2 - Acoplamento para conexão de tubulares de fundo de poço

Info

Publication number: BR112020018233A2
Application number: BR112020018233-8A
Authority: BR
Inventors: Andreas Rindeskär
Original assignee: Sandvik Mining And Construction Tools Ab
Priority date: 2018-03-09
Filing date: 2019-02-22
Publication date: 2020-12-29
Also published as: PT3536894T; JP7280292B2; ZA202005190B; MX2020009358A; EP3536894B1; AU2019230532B2; KR102665007B1; CL2020002280A1; JP2021516303A; EP3536894A1; US20210047889A1; CN112204223B; WO2019170436A1; CA3091794A1; CN112204223A; KR20210028599A; AU2019230532A1; EA202091854A1; US11598159B2

Abstract

a presente invenção se refere a um acoplamento para conexão de tubulares de fundo de poço que inclui: um corpo de tubular; e pelo menos uma de: uma rosca de parafuso macho formada sobre uma superfície externa do corpo, e uma rosca de parafuso fêmea formada em uma superfície interna do corpo. a pelo menos uma rosca possui uma forma de rosca incluindo uma crista, uma raiz, e um par de flancos. a crista e a raiz são cada uma encurvadas em torno de um respectivo primeiro e segundo raio de curvatura. cada raio de curvatura é maior do que um diâmetro externo do acoplamento.

Description

”ACOPLAMENTO PARA CONEXÃO DE TUBULARES DE FUNDO DE POÇO“ Campo técnico da invenção

[0001] A presente invenção genericamente se refere a uma rosca encurvada (arqueada) para um acoplamento de corda (coluna) de perfuração e, em particular, embora não exclusivamente, para uma corda de perfuração utilizada para perfuração de percussão de rocha. Antecedentes

[0002] A parente européia número EP 1 511 911/US 8,066,307 apresenta uma junção de parafuso para uma corrida de perfuração ou corda (coluna) de perfuração para perfuração de percussão de rocha incluindo roscas de parafuso macho e fêmea sobre os elementos a serem unidos juntamente para formar uma corda de perfuração, caracterizada pelo fato de que a rosca macho e a rosca fêmea possuem uma forma trapezoidal; de que as roscas possuem uma inclinação cônica ao longo do comprimento das roscas com um ângulo de cone menor do que 7 graus, e de que os ângulos de flanco entre os flancos das roscas e a linha que é tangencial com os ápices (vértices) das roscas é menor do que 45 graus.

[0003] A rosca cônica da patente européia EP’911 não é otimizada para distribuição de carga de encurvamento (flexão) uniformemente através do comprimento da mesma e nem faz a rosca cônica resultar em acoplamento expediente e tempo de desacoplamento. A resistência ao desgaste da rosca cônica da patente européia EP’911 deixa espaço para aperfeiçoamento.

[0004] Em concordância com isso é desejável proporcionar uma rosca de corda de perfuração aperfeiçoada para perfuração de percussão de rocha que não sofre a partir das deficiências da rosca cônica. Sumário da invenção

[0005] A presente invenção genericamente se refere a uma rosca encurvada (arqueada) para um acoplamento de corda (coluna) de perfuração e, em particular, embora não exclusivamente, para uma corda de perfuração utilizada para perfuração de percussão de rocha. Em uma concretização, um acoplamento para conexão de tubulares de fundo de poço inclui: um corpo de tubular; uma parte de acoplamento fêmea; uma parte de acoplamento macho; e pelo menos uma de: uma rosca de parafuso macho formada sobre uma superfície externa do corpo, e uma rosca de parafuso fêmea formada em uma superfície interna do corpo. A pelo menos uma rosca possui uma forma de rosca incluindo uma crista, uma raiz, e um par de flancos. A crista e a raiz são cada uma encurvadas em torno de um respectivo primeiro e segundo raio de curvatura. Cada raio de curvatura é maior do que um diâmetro externo do acoplamento.

[0006] Vantajosamente, relativamente para a rosca cônica da patente européia EP’911, as roscas encurvadas exibem características de acoplamento aperfeiçoadas e rigidez aperfeiçoada quando submetidas para cargas de encurvamento (flexão). As roscas encurvadas reduzem tempo de acoplamento e de desacoplamento. As roscas encurvadas distribuem a carga de encurvamento mais uniformemente através do comprimento devido para o fato da curvatura das mesmas se alinhando melhor com uma curvatura do encurvamento. As roscas encurvadas também exibem superior resistência ao desgaste devido para o fato da direção das forças de contato sendo mais perpendiculares, em conseqüência disso reduzindo as forças de deslizamento.

[0007] Em um aspecto da concretização, cada flanco é reto, e cada flanco é conectado para uma adjacente crista e/ou raiz por um respectivo arco.

[0008] Em um outro aspecto da concretização, uma linha central da forma de rosca perpendicular para um arco de cada raio de curvatura (de arqueamento) é inclinada relativamente para um eixo geométrico longitudinal do acoplamento por um agudo e aproximadamente perpendicular primeiro ângulo adjacente para um início da pelo menos uma rosca e inclinada por um segundo ângulo adjacente para uma extremidade da pelo menos uma rosca, e o segundo ângulo é menor do que o primeiro ângulo.

[0009] Em um outro aspecto da concretização, cada raio de curvatura é pelo menos 5 vezes maior do que um diâmetro externo do acoplamento. Em um outro aspecto da concretização, a forma de rosca é assimétrica. Em um outro aspecto da concretização, a forma de rosca é trapezoidal. Em um outro aspecto da concretização, um ângulo de varredura da pelo menos uma rosca varia entre um grau e 10 graus. Em um outro aspecto da concretização, a raiz e a crista são concêntricas. Em um outro aspecto da concretização, um comprimento de arco da raiz e um comprimento de arco da crista são iguais. Em um outro aspecto da concretização, um comprimento de arco da raiz e um comprimento de arco da crista não são iguais.

[0010] Em um outro aspecto da concretização, uma conexão inclui: uma parte de acoplamento fêmea possuindo a rosca fêmea; e uma parte de acoplamento macho possuindo a rosca macho e aparafusada para a rosca fêmea. Um dos flancos é um flanco de contato e o outro flanco é um flanco sem contato quando os acoplamentos estão em compressão. Cada flanco é reto. Cada forma de rosca possui uma linha central perpendicular para um arco de cada respectivo raio de curvatura. Cada flanco possui um ângulo de flanco inclinado relativamente para a respectiva linha central. Cada ângulo de flanco de contato é maior do que o respectivo ângulo de flanco sem contato.

[0011] Opcionalmente, cada ângulo de flanco sem contato é menor do que 45 graus. Na medida em que a patente européia EP’911 define ângulo de flanco como sendo mensurado a partir do ápice (vértice) de rosca, então o ensinamento da patente européia EP’911 traduz (leva para) para ângulos de flanco sendo maiores do que 45 graus. Minimização do ângulo de flanco sem contato facilita desacoplamento e facilita transmissão da onda de choque durante desacoplamento.

[0012] Em um outro aspecto da concretização, cada acoplamento é feito a partir de um metal ou liga. A parte de acoplamento macho possui uma porção de diâmetro externo, uma porção de diâmetro reduzido possuindo a rosca macho, e um anteparo conectando as duas porções. O anteparo é engatado com uma extremidade da parte de acoplamento fêmea para formar uma vedação metal para metal.

[0013] Em um outro aspecto da concretização, uma haste de broca para perfuração percussiva, inclui: um corpo de haste; uma parte de acoplamento fêmea possuindo a rosca fêmea e soldada para uma primeira extremidade do corpo de haste; e uma parte de acoplamento macho possuindo a rosca macho e soldada para uma segunda extremidade do corpo de haste. Opcionalmente, um diâmetro externo dos acoplamentos varia entre 5 centímetros e 20 centímetros, e cada raio de curvatura é maior do que um metro.

[0014] Em um outro aspecto da concretização, uma corda (coluna) de perfuração inclui uma haste de broca. Breve descrição dos desenhos

[0015] Uma implementação específica da presente invenção irá agora ser descrita, por intermédio de exemplificação unicamente, e com referência para as Figuras dos Desenhos acompanhantes nos quais:

[0016] A Figura 1 ilustra uma haste de broca possuindo um acoplamento macho e um acoplamento fêmea, cada acoplamento incluindo uma rosca de parafuso encurvada, em concordância com uma concretização da presente invenção;

[0017] A Figura 2A ilustra uma hélice encurvada para concepção das roscas encurvadas. A Figura 2B ilustra parâmetros das roscas encurvadas;

[0018] As Figuras 3A – 3G ilustram fórmulas para hélice encurvada;

[0019] A Figura 4 ilustra um perfil da rosca encurvada macho;

[0020] As Figuras 5A e 5B são ampliações de porções da Figura 4;

[0021] A Figura 6 ilustra um perfil da rosca encurvada fêmea;

[0022] As Figuras 7A e 7B são ampliações de porções da Figura 6;

[0023] A Figura 8 ilustra os acoplamentos macho e fêmea aparafusados juntamente.

Descrição detalhada

[0024] A Figura 1 ilustra uma haste de broca (1) possuindo um acoplamento fêmea (2) e um acoplamento macho (4), cada acoplamento incluindo uma respectiva rosca de parafuso encurvada (2t, 4t), em concordância com uma concretização da presente invenção. A haste de broca (1) pode ser feita a partir de um metal ou liga, tal como aço. A haste de broca (1) pode também ser endurecida (cementada), tal como por carburação. Cada acoplamento (2, 4) pode ser atado, tal como soldado (5), para um corpo de haste intermediário (3) de maneira tal a formar extremidades longitudinais da haste de broca (1). Cada solda (5) pode ser sem costura, tal como uma solda de fricção. A haste de broca (1) pode possuir um furo (orifício) de fluxo formado através da mesma. A haste de broca (1) pode possuir um comprimento de 6 metros.

[0025] Uma corda de perfuração (não mostrada) pode ser formada por aparafusamento juntamente de uma pluralidade de hastes de broca (1) juntamente (Figura 8) juntamente com a broca em uma extremidade e um adaptador de haste na outra extremidade. A broca e o adaptador de haste podem também possuir ambas das roscas de parafuso encurvadas (2t, 4t). A corda de perfuração pode ser utilizada para perfuração de percussão de rocha com um martelo de topo (não mostrado) ou martelo de fundo de poço (não mostrado). Se um martelo de fundo de poço é utilizado, o martelo pode possuir cada uma das roscas de parafuso encurvadas (2t, 4t) para montagem como parte da corda de perfuração.

[0026] Alternativamente, a haste de broca (1)

pode possuir um par de acoplamentos macho (4) e uma luva (não mostrada) possuindo um par de acoplamentos fêmea (2) pode ser utilizado para conectar um par de hastes de broca juntamente. Alternativamente, as roscas de parafuso encurvadas (2t, 4t) podem ser utilizadas para conectar outros tipos de tubulares de fundo de poço, tais como tubo de broca, alojamento ou revestimento de campo de óleo, tubulação de produção de campo de óleo, ou haste de sucção de campo de óleo.

[0027] A parte de acoplamento macho (4) pode possuir um corpo tubular com uma porção superior de diâmetro externo para conexão para uma extremidade inferior do corpo de haste (3), uma porção inferior de diâmetro reduzido possuindo a rosca macho externa (4t) formada em uma superfície externa da mesma, e um anteparo (4s) conectando as porções superior e inferior. A porção superior da parte de acoplamento macho pode possuir uma pluralidade de planos de chave formados em uma superfície externa da mesma. O furo de fluxo na porção superior pode incluir um bocal e uma porção de um gargalo. O gargalo pode se estender através do anteparo (4s) e da porção inferior.

[0028] A parte de acoplamento fêmea (2) pode possuir um corpo tubular com uma porção inferior para conexão para uma extremidade superior do corpo de haste (3). A parte de acoplamento fêmea (2) pode possuir a rosca fêmea interna (2t) formada em uma superfície interna da mesma adjacente para o furo de fluxo da mesma. O furo de fluxo pode ser dimensionado para receber a porção inferior de diâmetro reduzido da parte de acoplamento macho (4) de uma outra haste de broca (Figura 8). A parte de acoplamento macho (4) pode ser aparafusada para a parte de acoplamento fêmea (2) até que o anteparo (4s) venha a confinar um topo (2p) do acoplamento fêmea, em conseqüência disso criando uma vedação metal para metal para isolamento do furo de fluxo e fixação (aperto) das duas hastes de broca juntamente.

[0029] O furo de fluxo da parte de acoplamento fêmea (2) pode incluir um difusor localizado adjacente para uma extremidade inferior da rosca fêmea (2t).

[0030] Alternativamente, a parte de acoplamento macho (4) pode ser conectada para uma extremidade superior do corpo de haste (3) e a parte de acoplamento fêmea (2) pode ser conectada para uma extremidade inferior do corpo de haste. Nesta alternativa, o bocal da parte de acoplamento macho (4) deveria ser um difusor e o difusor da parte de acoplamento fêmea (2) deveria ser um bico.

[0031] A Figura 2A ilustra uma hélice encurvada (6) para concepção das roscas encurvadas (2t, 4t). A Figura 2B ilustra parâmetros das roscas encurvadas (2t, 4t). As Figuras 3A – 3G ilustram fórmulas para a hélice encurvada (6). Para concepção das roscas encurvadas (2t, 4t), um ou mais parâmetros de rosca, tais como um diâmetro de início D0, um diâmetro final D1, e um comprimento (linear) L, podem ser especificados utilizando dimensões da haste de broca (1). Uma vez que os parâmetros de rosca tenham sido especificados, um raio de curvatura Rb pode ser calculado utilizando a fórmula da Figura 3A. O raio de curvatura Rb pode se estender a partir de um ponto central CP e pode definir cristas da rosca macho (4t) e raízes da rosca fêmea (2t). Os parâmetros de rosca podem ser especificados de maneira tal que o raio de curvatura Rb venha a ser maior do que, tal como 5 vezes ou 10 vezes maior do que, um diâmetro externo das partes de acoplamento (2, 4). O diâmetro externo das partes de acoplamento (2, 4) pode variar entre 5 centímetros e 20 centímetros e o raio de curvatura Rb pode ser maior do que um metro, tal como variando entre 1,05 metros e 1,7 metros.

[0032] Uma vez que o raio de curvatura Rb tenha sido calculado, um ângulo de varredura  pode ser calculado utilizando a fórmula da Figura 3b. O ângulo de varredura  pode variar entre um grau e dez graus. Uma vez que o ângulo de varredura  tenha sido calculado, a hélice encurvada (6) pode ser gerada utilizando as fórmulas paramétricas das Figuras 3C – 3G. A hélice encurvada (6) pode ser utilizada para definir um esboço das roscas encurvadas (2t, 4t). Nas fórmulas paramétricas, R(t) pode ser uma coordenada radial da hélice encurvada em torno de um eixo geométrico longitudinal GL da haste de broca (1). A convenção das fórmulas das Figuras 3E – 3G pode ser negativa (mostrada) para uma rosca de mão esquerda e positiva para uma rosca de mão direita.

[0033] As roscas fêmea (2t) e macho (4t) podem ser complementares de maneira tal que a rosca macho de uma haste de broca (1) pode ser aparafusada para a rosca fêmea de uma outra haste de broca (Figura 8). Para facilitar aparafusamento e desparafusamento das roscas (2t, 4t), as roscas macho (4t) e fêmea (2t) podem ser similares, mas não ser imagens de espelho idênticas umas das outras. O processo de concepção (design) acima discutido pode ser desempenhado uma vez para a rosca fêmea (2t) e novamente para a rosca macho (4t). Cada uma das roscas fêmea (2t) e macho (4t) podem ser roscas duplas.

[0034] Alternativamente, as roscas encurvadas (2t, 4t) podem ser roscas de mão direita. Alternativamente, cada uma das roscas fêmea (2t) e macho (4t) podem ser uma rosca única ou roscas triplas.

[0035] A Figura 4 ilustra um perfil (7m) da rosca encurvada macho (4t). As Figuras 5a e 5B são ampliações de porções da Figura 4. Uma vez que o esboço da rosca macho (4t) tenha sido gerado, o perfil (7m) pode ser determinado. O perfil (7m) pode iniciar em uma distância de afastamento X0 a partir do anteparo (4s). O perfil (7m) pode terminar em um ponto onde a crista do perfil intercepta um eixo geométrico G1 paralelo para o eixo geométrico longitudinal GL e deslocado (compensado) para o diâmetro de extremidade D1. O ângulo de varredura  pode definir a extensão encurvada (arqueada) do perfil (7m) a partir do início para o fim e pode variar entre um grau e 10 graus.

[0036] Referindo-se especificamente para a Figura 5A, uma forma de rosca do perfil (7m) pode incluir uma primeira crista A1. A forma de rosca pode possuir uma configuração trapezoidal. A primeira crista A1 pode ser um arco com o raio de curvatura (externo) Rb e pode se estender para um segundo arco A2. A linha central CL pode ser inclinada relativamente para o eixo de deslocamento G1 em um agudo e aproximadamente perpendicular primeiro ângulo 0. O segundo arco A2 pode possuir um raio de menos do que um porcento do raio de curvatura externo Rb. O segundo arco A2 pode se estender a partir da primeira crista A1 para um flanco sem contato E 1. O segundo arco A2 pode ser tangencial para a primeira crista A1 e o flanco sem contato E1.

[0037] O flanco sem contato E1 pode ser uma linha reta inclinada em um primeiro ângulo de flanco  relativamente para a linha central C1. O primeiro ângulo de flanco  pode variar entre 35 graus e 55 graus ou o primeiro ângulo de flanco pode ser menor do que 45 graus. O flanco sem contato E1 pode se estender a partir do segundo arco A2 para um terceiro arco A3. O terceiro arco A3 pode possuir um raio de menos do que um porcento do raio de curvatura externo Rb. O terceiro arco A3 pode se estender a partir do flanco sem contato E1 para uma primeira raiz A4. O terceiro arco A3 pode ser tangencial para o flanco sem contato E1 e a primeira raiz A4. A forma de rosca pode possuir uma altura T entre a primeira raiz A4 e uma segunda crista A7. A primeira raiz A4 pode ser um arco com um raio de curvatura interno Rb – T e pode se estender a partir do terceiro arco A3 para um quinto arco A5. A altura T pode ser de menos do que um porcento do raio de curvatura externo Rb de maneira tal que o raio de curvatura interno Rb – T é também maior do que o diâmetro externo da parte de acoplamento macho (4), como foi discutido acima para o raio de curvatura. A primeira raiz A4 pode ser concêntrica com a primeira crista A 1. A linha central CL pode ser perpendicular para um arco de cada raio de curvatura Rb, Rb – T.

[0038] O quinto arco A5 pode possuir um raio de menos do que um porcento do raio de curvatura Rb. O quinto arco A5 pode se estender a partir da primeira raiz A4 para um flanco de contato E 2. O quinto arco A5 pode ser tangencial para a primeira raiz A4 e o flanco de contato E2. O flanco de contato E2 pode ser uma linha reta inclinada em um segundo ângulo de flanco  relativamente para a linha central CL. O segundo ângulo de flanco  pode variar entre 40 graus e 45 graus. O primeiro ângulo de flanco  pode ser menor do que o segundo ângulo de flanco , em conseqüência disso resultando em uma forma de rosca assimétrica. O flanco de contato E2 pode se estender a partir do quinto arco A5 para um sexto arco A6. O sexto arco A6 pode se estender a partir do flanco de contato E2 para a segunda crista A 7. O sexto arco A6 pode ser tangencial para o flanco de contato E2 e a segunda crista A7. A segunda crista A7 pode ser um arco com o raio de curvatura externo Rb.

[0039] A forma de rosca pode possuir um passo P (comprimento de arco) entre um início do perfil (7m) e um centro da segunda crista A7. A primeira crista A1 pode possuir um comprimento de arco X1 que pode também ser igual para uma metade do comprimento de arco da segunda crista A7. A primeira raiz A4 pode também possuir um comprimento de arco igual para duas vezes aquele do comprimento de arco X1 .

[0040] Alternativamente, as cristas e raízes podem possuir diferentes comprimentos de arco. Alternativamente, o segundo ângulo de flanco pode ser menor do que 45 graus.

[0041] Referindo-se especificamente para a Figura 5B, devido para o fato da curvatura do perfil (7m) em torno de cada raio de curvatura Rb, Rb – T, a linha central CL da forma de rosca adjacente para a extremidade do perfil (7m) pode ser inclinada relativamente para o eixo de deslocamento G1 em um segundo ângulo agudo 1 que é menor do que o primeiro ângulo 0.

[0042] A Figura 6 ilustra um perfil (7f) da rosca encurvada fêmea (2t). As Figuras 7A e 7B são ampliações de porções de Figura 6. Uma vez que o esboço da rosca fêmea (2t) tenha sido gerado, o perfil (7f) pode ser determinado. O perfil (7f) pode iniciar em uma distância de afastamento X0 a partir do topo (2p). O perfil (7f) pode terminar em um ponto onde a raiz do perfil intercepta um eixo geométrico G1 paralelo para o eixo geométrico longitudinal GL e deslocado para o diâmetro de extremidade D1. A distância de afastamento X0 do perfil fêmea (7f) pode diferir ligeiramente a partir da distância de afastamento do perfil macho (7m). O ângulo de varredura  pode definir a extensão de curvatura do perfil (7f) a partir do início para fim e pode variar entre um grau e 10 graus.

[0043] Referindo-se especificamente para a Figura 7A, uma forma de rosca do perfil (7f) pode incluir uma primeira raiz A 1. A forma de rosca pode possuir uma configuração trapezoidal. A primeira raiz A1 pode ser um arco com o raio de curvatura externo Rb e pode se estender para um segundo arco A2. O raio de curvatura externo Rb do perfil fêmea (7f) pode diferir ligeiramente a partir do raio de curvatura externo do perfil macho (7m). A linha central CL pode ser inclinada relativamente para o eixo geométrico deslocado G1 em um agudo e aproximadamente perpendicular primeiro ângulo 0. O segundo arco A2 pode possuir um raio de menos do que um porcento do raio de curvatura externo Rb. O segundo arco A2 pode se estender a partir da primeira raiz A1 para um flanco sem contato E1. O segundo arco A2 pode ser tangencial para a primeira raiz A1 e o flanco sem contato E1. O flanco sem contato E1 pode ser uma linha reta inclinada em um primeiro ângulo de flanco  relativamente para a linha central CL. O primeiro ângulo de flanco  pode variar entre 35 graus e 55 graus.

[0044] O flanco sem contato E1 pode se estender a partir do segundo arco A2 para um terceiro arco A3. O terceiro arco A3 pode possuir um raio de menos do que um porcento do raio de curvatura externo Rb. O terceiro arco A3 pode se estender a partir do flanco sem contato E1 para a primeira crista A 4. O terceiro arco A3 pode ser tangencial para o flanco sem contato E1 e a primeira crista A4. A forma de rosca pode possuir uma altura T entre a primeira crista A4 e uma segunda raiz A7. A primeira crista A4 pode ser um arco com um raio de curvatura interno Rb – T e pode se estender a partir do terceiro arco A3 para um quinto arco A5. O raio de curvatura interno Rb - T do perfil fêmea (7f) pode diferir ligeiramente a partir do raio de curvatura interno do perfil macho (7m). Como é mostrado pelo par de linhas fantasma se estendendo a partir de pontos de extremidade da primeira crista A4, a linha central CL pode se estender através de um ponto mediano da primeira crista A 4. A linha central CL pode ser perpendicular para um arco de cada raio de curvatura Rb, Rb – T. A altura T pode ser de menos do que um porcento do raio de curvatura externo Rb de maneira tal que o raio de curvatura interno Rb – T é maior do que o diâmetro externo do acoplamento fêmea (2) como foi discutido anteriormente para o raio de curvatura.

[0045] O quinto arco A5 pode possuir um raio de menos do que um porcento do raio de curvatura externo Rb. O quinto arco A5 pode se estender a partir da primeira crista A4 para o flanco de contato E2. O quinto arco A5 pode ser tangencial para a primeira crista A4 e o flanco de contato E2 . O flanco de contato E2 pode ser uma linha reta inclinada em um segundo ângulo de flanco  relativamente para a linha central CL. O segundo ângulo de flanco  pode variar entre 40 graus e 45 graus. O primeiro ângulo de flanco  pode ser menor do que o segundo ângulo de flanco , em conseqüência disso resultando em uma forma de rosca assimétrica. A forma de rosca assimétrica é adicionalmente ilustrada por projeções dos flancos E1, E2 interceptando em um ponto de deslocamento a partir da linha central CL. O segundo ângulo de flanco  do perfil fêmea (7f) pode diferir ligeiramente a partir do segundo ângulo de flanco do perfil macho (7m). O flanco de contato E2 pode se estender a partir do quinto arco A5 para um sexto arco A6. O sexto arco A6 pode se estender a partir do flanco de contato E2 para a segunda raiz A7. O sexto arco A6 pode ser tangencial para o flanco de contato E2 e a segunda raiz A7. A segunda raiz A7 pode ser um arco com o raio de curvatura externo Rb.

[0046] A forma de rosca pode possuir um passo P (comprimento de arco) entre um início do perfil (7m) e um centro da segunda raiz A7. A primeira raiz A1 pode possuir um comprimento de arco X1 que pode também ser igual para uma metade do comprimento de arco da segunda raiz A7. O comprimento de arco X1 do perfil fêmea (7f) pode diferir a partir do comprimento de arco do perfil macho (7m). A primeira raiz A4 pode também possuir um comprimento de arco de menos do que duas vezes aquele do comprimento de arco X1.

[0047] Alternativamente, as raízes e cristas podem possuir os mesmos comprimentos de arco.

[0048] Referindo-se especificamente para a Figura 7B, devido para o fato da curvatura do perfil (7m) em torno de cada raio de curvatura Rb, Rb – T, a linha central CL da forma de rosca adjacente para a extremidade do perfil (7m) pode ser inclinada relativamente para o eixo geométrico de deslocamento G1 em um segundo ângulo agudo 1 que é menor do que o primeiro ângulo 0.

[0049] Referência para os flancos de contato E2 e para os flancos sem contato E1 é para o contexto de perfuração quando a corda (coluna) de perfuração está em compressão. Quando percorrendo a corda de perfuração a partir do furo perfurado e desparafusando as hastes de broca, a corda de perfuração está em tensão e os flancos de contato E2 se tornam os flancos sem contato e os flancos sem contato E1 se tornam os flancos de contato, como é mostrado na figura 8.

[0050] A Figura 8 ilustra as partes de acoplamento macho (4) e fêmea (2) aparafusadas juntamente. Uma vez que os perfis de rosca (7m, f) tenham sido gerados, cada perfil pode ser adaptado para criar a geometria das respectivas roscas encurvadas (4t, 2t), tal como por truncamento das mesmas. A curvatura encurvada de cada rosca (2t, 4t) ao longo do eixo geométrico longitudinal GL pode resultar em uma configuração frusto-ogiva.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Um acoplamento para conexão de tubulares de fundo de poço, compreendendo: um corpo de tubular; uma parte de acoplamento fêmea (2); uma parte de acoplamento macho (4); e: pelo menos um de: uma rosca de parafuso macho (4t) formada sobre uma superfície externa do corpo, e: uma rosca de parafuso fêmea (2t) formada em uma superfície interna do corpo; em que: a pelo menos uma rosca possui uma forma de rosca incluindo uma crista (A1, A4, A7), uma raiz (A1, A4, A7) e um par de flancos (E1, E2); a crista (A1, A4, A7) e a raiz (A1, A4, A7) são cada uma encurvadas em torno de um respectivo primeiro e segundo raio de curvatura (Rb, Rb - T); e: cada raio de curvatura (Rb, Rb - T) é maior do que um diâmetro externo do acoplamento.

2. O acoplamento de acordo com a reivindicação 1, em que: cada flanco (E1, E2) é reto; e: cada flanco (E1, E2) é conectado para uma crista adjacente (A1, A4 , A7 ) e ou raiz (A1, A4 , A7 ) por um respectivo arco (A2, A3, A5, A6).

3. O acoplamento de acordo com qualquer reivindicação precedente, em que: uma linha central (CL) da forma de rosca perpendicular para um arco de cada raio de curvatura (Rb, Rb - T) é inclinada relativamente para um eixo geométrico longitudinal (GL) do acoplamento por um agudo e aproximadamente perpendicular primeiro ângulo (0) adjacente para um início da pelo menos uma rosca e inclinada por um segundo ângulo (1) adjacente para uma extremidade da pelo menos uma rosca; e: o segundo ângulo (1) é menor do que o primeiro ângulo (0).

4. O acoplamento de acordo com qualquer reivindicação precedente, em que cada raio de curvatura (Rb, Rb - T) é pelo menos 5 vezes maior do que um diâmetro externo do acoplamento.

5. O acoplamento de acordo com qualquer reivindicação precedente, em que a forma de rosca é assimétrica.

6. O acoplamento de acordo com qualquer reivindicação precedente, em que a forma de rosca é trapezoidal.

7. O acoplamento de acordo com qualquer reivindicação precedente, em que um ângulo de varredura () da pelo menos uma rosca varia entre um grau e 10 graus.

8. O acoplamento de acordo com qualquer reivindicação precedente, em que a raiz (A1, A4, A7) e a crista (A1, A4, A7) são concêntricas.

9. O acoplamento de acordo com qualquer reivindicação precedente, em que um comprimento de arco da raiz (A1, A4, A7) e um comprimento de arco da crista (A1, A4, A7) são iguais.

10. O acoplamento de acordo com qualquer reivindicação precedente, em que um comprimento de arco da raiz (A1, A4, A7) e um comprimento de arco da crista (A1, A4, A7) não são iguais.

11. Uma conexão, compreendendo: uma parte de acoplamento fêmea (2) em concordância com qualquer reivindicação precedente possuindo a rosca fêmea (2t); e: uma parte de acoplamento macho (4) em concordância com qualquer reivindicação precedente possuindo a rosca macho (4t) e aparafusada para a rosca fêmea (2t); em que: um dos flancos (E1, E2) é um flanco de contato (E2) e o outro flanco é um flanco sem contato (E1) quando as partes de acoplamento fêmea e macho (2, 4) estão em compressão; cada flanco é reto; cada forma de rosca possui uma linha central (CL) perpendicular para um arco de cada respectivo raio de curvatura (Rb, Rb - T); cada flanco possui um ângulo de flanco (, ) inclinado relativamente para a respectiva linha central; e: cada ângulo de flanco de contato () é maior do que o respectivo ângulo de flanco sem contato ().

12. A conexão de acordo com a reivindicação 11, em que cada ângulo de flanco sem contato é menor do que 45 graus.

13. A conexão de acordo com a reivindicação 12, em que: cada acoplamento é feito a partir de um metal ou liga; a parte de acoplamento macho (4) possui uma porção de diâmetro externo, uma porção de diâmetro reduzido possuindo a rosca macho, e um anteparo (4s) conectando as duas porções; e: o anteparo (4s) é engatado com uma extremidade (2p) da parte de acoplamento fêmea (2) para formar uma vedação metal para metal.

14. Uma haste de broca (1) para perfuração percussiva, compreendendo: um corpo de haste (3); uma parte de acoplamento fêmea (2) em concordância com quaisquer das reivindicações 1 – 10 possuindo a rosca fêmea (2t) e soldada para uma primeira extremidade do corpo de haste (3); e: uma parte de acoplamento macho (4) em concordância com quaisquer das reivindicações 1 – 10 possuindo a rosca macho (4t) e soldada para uma segunda extremidade do corpo de haste (3).

15. Uma haste de broca de acordo com a reivindicação 16: em que um diâmetro externo dos acoplamentos fêmea e macho (2, 4) varia entre 5 centímetros e 20 centímetros; e; em que cada raio de curvatura (Rb, Rb - T) é maior do que um metro.

16. Uma corda (coluna) de perfuração compreendendo uma haste de broca (1) em concordância com a reivindicação 14 ou com a reivindicação 15.