BR112020021137A2 - conexão tubular roscada - Google Patents

Abstract

A presente invenção refere-se a uma conexão tubular roscada (10) que compreende uma extremidade tubular fêmea (20) se estendendo de um corpo principal (21) de um primeiro elemento tubular (22), e uma extremidade tubular macho (30) se estendendo de um corpo principal (31) de um segundo elemento tubular (32), de modo que a extremidade tubular fêmea (20) compreenda uma superfície cilíndrica externa usinada (58) perto da extremidade livre fêmea (25) tendo um primeiro diâmetro externo (JOB) e uma segunda superfície cilíndrica externa usinada (60) acima de uma porção roscada da extremidade fêmea, um segundo diâmetro externo (JOB2) da segunda superfície cilíndrica externa sendo maior do que o primeiro diâmetro externo (JOB).

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para “CONE- XÃO TUBULAR ROSCADA”.

[0001] A presente invenção refere-se ao campo de conexões tubu- lares roscadas e juntas ou conjuntos de tubos a serem conectados por meio de roscas.

[0002] Mais particularmente, a invenção refere-se a tubos usados na indústria e, em particular, conjuntos ou junções roscadas usadas em linhas de coluna para tubulação ou para linhas de acessórios de produ- ção tubular ou para um revestimento ou um forro ou um tubo de eleva- ção para a operação ou prospecção ou exploração de poços de petróleo ou gás.

[0003] O conjunto roscado aqui descrito é particularmente útil na montagem de tubos de metal usados para o revestimento de poços de petróleo ou gás. Os revestimentos são necessários para manter a esta- bilidade do poço, evitar a contaminação de areias aquáticas e controlar as pressões do poço durante as operações de perfuração, produção e / ou manutenção de poços.

[0004] Esses tubos de revestimento são feitos de aço, de acordo com os padrões API, Especificação 5CT para Revestimento e Tubula- ção. Por exemplo, o aço é um dos padrões da classe L80, P110 ou Q125.

[0005] Essas conexões tubulares roscadas são submetidas a uma variedade de combinações de tensões que podem variar em intensidade ou mudança na direção, como, por exemplo, tensão axial, compressão axial, força de flexão de pressão interna, força de torção, etc. Conexões tubulares roscadas são, portanto, projetadas para suportar essas ten- sões, resistir à ruptura e fornecer vedação apertada.

[0006] Numerosos tipos de conjuntos são conhecidos para tubos de transporte de petróleo ou gás que produzem resultados satisfatórios do ponto de vista das características mecânicas e estanqueidade, mesmo em condições difíceis de uso.

[0007] Um primeiro desafio para o revestimento de poços de petró- leo ou gás é instalá-los no poço sem danificar suas superfícies interna e externa. Colunas de revestimento são uma sucessão de tubos, uma primeira série de tubos de revestimento tem um diâmetro externo maior do que uma segunda série de tubos de revestimento destinados a serem unidos à primeira série, mas instalados mais profundamente no poço. As colunas de revestimento são estruturadas de forma que o diâmetro diminua progressivamente à medida que vai mais fundo no poço. Mas a transição deve ser suave.

[0008] Assim, é necessário inserir uma nova série de revestimentos com um diâmetro externo específico em uma série de revestimentos previamente instalados com um diâmetro maior e um diâmetro interno específico. Para evitar danos à superfície interna do revestimento já ins- talado no poço, é necessário gerenciar o diâmetro externo da nova série de revestimentos. O padrão API está fornecendo regulamentação sobre esse assunto. Obviamente, todas as séries de revestimentos também devem atender ao requisito de eficiência no local de cada conexão entre dois tubos de revestimento adjacentes. A eficiência da conexão ou efi- ciência da junta é definida como uma razão entre a resistência à tração da junta e a resistência à tração do corpo do tubo, razão que é avaliada em condições de poço mais severas, como alta pressão externa, alta pressão interna, alta compressão ou alta tensão.

[0009] Os conjuntos conhecidos compreendem tubos equipados com roscas macho em ambas as extremidades, montados por acopla- mentos com duas roscas fêmeas correspondentes. Este tipo de monta- gem oferece a vantagem de tornar os dois componentes da montagem rígidos, devido à interferência positiva da rosca criada entre as roscas macho e fêmea.

[0010] No entanto, o diâmetro externo desses acoplamentos é maior do que o diâmetro externo dos tubos correspondentes e, quando esses conjuntos são usados com tubos de revestimento, os acoplamen- tos exigem que furos de poço com diâmetro aumentado sejam perfura- dos para acomodar o diâmetro externo dos acoplamentos.

[0011] A fim de superar esta desvantagem, é comum o uso de con- juntos sem acoplamento ou luva, denominados conjuntos ou junções ou conexões semiembutidas, embutidas ou integrais. Cada um dos ele- mentos tubulares desses conjuntos integrais compreende uma extremi- dade roscada macho e uma extremidade roscada fêmea.

[0012] Conjuntos integrais, em geral, são feitos em tubos tendo ex- tremidade dimensionada, respectivamente, um diâmetro externo expan- dido na extremidade roscada fêmea e um diâmetro externo estampado na extremidade roscada macho, a fim de fornecer uma espessura da conexão suficiente para garantir a resistência mecânica da conexão. Ex- pansão e estampagem permitem proporcionar maior eficiência à cone- xão. Ambas ajudam a minimizar um diâmetro externo máximo e, res- pectivamente, o diâmetro interno mínimo no local da conexão. Assim, a conexão permite manter um certo nível de operabilidade de deriva, para facilitar a instalação no furo de poço sem danificar o revestimento exis- tente e para suportar o padrão para conexão integral nivelada ou semi- nivelada. Conexões niveladas são tais que uma razão entre o diâmetro externo da conexão e o diâmetro externo nominal dos tubos é de cerca de 1%; enquanto a proporção para seminivelado é em torno de 2 a 3%.

[0013] Pode ser feita referência ao documento WO 2014/044773 que descreve uma conexão tubular roscada seminivelada integral que compreende um primeiro elemento tubular fornecido com uma extremi- dade tubular macho e um segundo elemento tubular fornecido com uma extremidade tubular fêmea. Cada uma das extremidades fêmea e ma- cho compreende duas etapas de roscas afuniladas axialmente e uma vedação fora do centro. O objetivo deste documento é aumentar a efici- ência de tração da conexão, fornecendo uma relação específica entre as áreas críticas da seção transversal.

[0014] No entanto, as tolerâncias na indústria sobre a dimensão do diâmetro nominal alvo, processo de estampagem e expansão, bem como as tolerâncias de ovalização, são tais que pode acontecer que, em alguns casos, devido à deflexão da extremidade livre (extremidade terminal) da extremidade fêmea durante a composição da conexão, o diâmetro externo da extremidade livre fêmea pode criar localmente uma borda anular afiada externa. O mesmo pode ocorrer devido à deflexão da extremidade livre (extremidade terminal) da extremidade macho du- rante a montagem da conexão, o diâmetro interno da extremidade livre macho pode criar localmente uma borda anular afiada interna. Assim, durante a instalação de uma tubulação em um revestimento, ou um re- vestimento em um revestimento, o atrito pode ocorrer entre aquelas bor- das anulares afiadas e a tubulação ou revestimento adicional. O atrito pode criar uma falha prematura do revestimento ou tubulação, mesmo desgaste anterior da produção. O atrito pode levar à perda de eficiência da vedação.

[0015] Há uma necessidade de melhorar as conexões tubulares roscadas integrais para aumentar a eficiência da vedação e a eficiência de tração da conexão, enquanto aumenta a robustez da tubulação e do revestimento.

[0016] Um objetivo da presente invenção é superar esses inconve- nientes.

[0017] É um objetivo particular da presente invenção fornecer uma conexão tubular roscada capaz de absorver cargas axiais e radiais, bem como suportar a deformação radial que pode ocorrer sob altas cargas radiais, embora seja compacta notavelmente na direção radial.

[0018] Uma conexão tubular roscada de acordo com a invenção compreende: - uma extremidade tubular fêmea estendendo-se de um corpo principal de um primeiro elemento tubular, a extremidade tubular fêmea compre- endendo - uma rosca externa fêmea entre um ressalto fêmea e uma extremidade livre fêmea, e - uma rosca interna fêmea, de modo que o ressalto fêmea é um ressalto intermediário fêmea localizado entre a rosca externa fêmea e a rosca interna fêmea, - uma extremidade tubular macho que se estende de um corpo principal de um segundo elemento tubular, a extremidade tubular macho compre- endendo - uma rosca externa macho, uma rosca interna macho e um ressalto macho, a referida rosca externa macho é configurada para travar por engate de rosca com a rosca externa fêmea, a referida rosca interna macho é configurada para travar por engate de rosca com a rosca in- terna fêmea, e - em que a extremidade tubular fêmea compreende uma primeira super- fície externa usinada da extremidade fêmea próxima à extremidade livre fêmea, um segundo diâmetro externo (JOB2) acima de pelo menos uma raiz de rosca da rosca interna fêmea de modo que o segundo diâmetro externo (JOB2) seja maior do que um primeiro diâmetro externo (JOB) da primeira superfície externa usinada, e em que a extremidade livre fêmea está livre de contato de encosto axial com a extremidade tubular macho.

[0019] De acordo com a invenção, a extremidade livre fêmea pode ser levemente desviada durante a composição, devido à falta de qual- quer encosto axial com a extremidade tubular macho durante a compo- sição. A extremidade livre fêmea está longitudinalmente afastada de qualquer parte da extremidade tubular macho quando a conexão é com- posta.

[0020] De preferência, a primeira superfície externa usinada pode se estender acima de pelo menos uma raiz de rosca da rosca externa fêmea. O segundo diâmetro externo (JOB2) da extremidade tubular fê- mea pode estar localizado acima do ressalto intermediário.

[0021] Por exemplo, uma superfície externa da extremidade tubular fêmea tendo um diâmetro externo maior do que o primeiro diâmetro ex- terno (JOB) pode se estender pelo menos sobre uma porção a partir de uma seção transversal crítica da primeira caixa (BCCS1) até uma seção transversal crítica da segunda caixa (BCCS2, BCCS3) da extremidade tubular fêmea.

[0022] Vantajosamente, o segundo diâmetro externo (JOB2) pode ser constante ao longo de uma segunda superfície cilíndrica e a primeira superfície externa usinada compreende uma superfície cilíndrica defi- nida com aquele primeiro diâmetro externo. A superfície externa da ex- tremidade tubular fêmea tendo um diâmetro externo maior do que o pri- meiro diâmetro externo (JOB) pode não ser exclusivamente de uma forma cilíndrica, ela também pode abranger uma porção externa em tronco de cone, uma porção cilíndrica e / ou uma porção interna em tronco de cone.

[0023] Por exemplo, a segunda superfície cilíndrica pode se esten- der acima do ressalto intermediário e / ou acima de uma segunda seção transversal crítica de caixa (BCCS2) localizada em uma primeira raiz de rosca engatada da rosca interna fêmea perto de um ressalto interno e / ou parte superior da rosca interna fêmea, de modo que a primeira su- perfície externa usinada se estenda acima de parte da rosca externa fêmea.

[0024] A extremidade tubular fêmea pode, além disso, compreender uma superfície de vedação externa fêmea e, correspondentemente, a extremidade tubular macho pode compreender uma superfície de veda- ção externa macho, de modo que as superfícies de vedação externa macho e fêmea estejam formando uma vedação externa de metal com metal quando a conexão tubular roscada é composta, de modo que o diâmetro externo da extremidade tubular fêmea acima dessa superfície de vedação externa fêmea é igual ao primeiro diâmetro externo (JOB). Em seguida, a superfície de vedação externa fêmea pode ser localizada entre a rosca externa fêmea e a extremidade livre fêmea. Alternativa- mente, a superfície de vedação externa fêmea pode estar localizada en- tre a rosca externa fêmea e o ressalto intermediário.

[0025] De acordo com uma modalidade da invenção, a extremidade livre macho pode estar longitudinalmente afastada do ressalto interno quando a ligação é composta. De preferência, o ressalto intermediário fêmea e o ressalto intermediário macho podem encostar quando a co- nexão é composta.

[0026] A rosca macho e fêmea, respectivamente, externa e interna, pode, de preferência, ser deslocada radialmente em relação a um eixo longitudinal da conexão roscada. Assim, até com um mesmo ângulo de afunilamento da rosca externa e interna, um envelope cônico da rosca externa fêmea não seria alinhado com um envelope cônico da rosca interna fêmea.

[0027] Vantajosamente, a superfície externa usinada da extremi- dade fêmea e uma superfície cilíndrica tendo o referido segundo diâme- tro externo (JOB2) podem ser conectadas com uma superfície de afuni- lamento formando um ângulo de encaixe α2 compreendido entre 1° e 10°, de preferência, entre 5° e 7°, por exemplo, igual a 6°.

[0028] Uma superfície cilíndrica com o referido segundo diâmetro externo (JOB2) pode ser conectada ao corpo principal do primeiro ele- mento tubular com um diâmetro externo nominal (OD) com uma super-

fície de afunilamento formando um ângulo de expansão α1 compreen- dido entre 2° e 5°, por exemplo, igual a 3°.

[0029] A extremidade tubular fêmea pode, além disso, compreender uma superfície de vedação interna fêmea, a extremidade tubular macho pode compreender, correspondentemente, uma superfície de vedação interna macho, em que a superfície de vedação interna fêmea estaria localizada entre a rosca interna fêmea e um ressalto interno, a superfí- cie de vedação interna macho estaria localizada entre a rosca interna macho e uma extremidade livre macho, de modo que as superfícies de vedação interna macho e fêmea estejam formando uma vedação interna de metal com metal quando a conexão tubular roscada é composta.

[0030] De acordo com uma modalidade da invenção, a superfície de afunilamento com o ângulo de expansão α1 pode se estender acima de uma ranhura localizada entre a rosca interna fêmea e a superfície de vedação interna fêmea.

[0031] De preferência, um delta (JOB2-JOB) entre o segundo diâ- metro externo (JOB2) e o primeiro diâmetro externo (JOB) pode ser de- finido entre 30% e 130% da interferência diametral da vedação externa de metal com metal , de preferência entre 25% e 115% de um valor de interferência diametral máximo, tal valor de interferência diametral má- ximo sendo o valor mais alto entre os valores de interferência diametral da rosca externa, a vedação interna de metal com metal e a vedação externa de metal com metal.

[0032] Uma razão (JOB2 / OD) entre o segundo diâmetro externo (JOB2) e um diâmetro externo nominal do corpo principal do primeiro elemento tubular pode estar compreendida entre 100,5% nivelado e 104%, de preferência entre 101,0% e 103,5%, ainda mais preferencial- mente entre 101,5% e 102,5, por exemplo, igual a 102,3%.

[0033] Devido ao benefício da estrutura específica da invenção,

após o engate roscado da extremidade tubular fêmea com a extremi- dade tubular macho, na extremidade da composição da conexão tubular roscada, um diâmetro externo da extremidade tubular fêmea em ambos os locais acima da rosca externa e a rosca interna permanecem abaixo de um mesmo limite de 105% e, de preferência, abaixo de 103% de um diâmetro externo nominal do corpo principal.

[0034] A presente invenção e suas vantagens serão melhor com- preendidas pelo estudo da descrição detalhada de modalidades espe- cíficas dada por meio de exemplos não limitativos e ilustrados pelos de- senhos anexos nos quais

[0035] - A Figura 1 é uma vista parcial em seção transversal de uma conexão roscada de acordo com uma modalidade da invenção, em um estado conectado;

[0036] - A Figura 2 é uma vista parcial em seção transversal de um elemento tubular fêmea da Figura 1;

[0037] - A Figura 3 é uma vista parcial em seção transversal de um elemento tubular macho da Figura 1; e

[0038] - A Figura 4 é uma vista parcial em seção transversal de uma conexão roscada de acordo com uma segunda modalidade da invenção, em um estado conectado;

[0039] - As Figuras 5 e 6 são vistas parciais em seção transversal da conexão roscada de acordo com alternativas de uma modalidade distinta da invenção, em um estado conectado;

[0040] - A Figura 7 é uma vista esquemática da deflexão do ele- mento tubular fêmea, como mostrado na Figura 2, após a composição com um elemento tubular macho como o da Figura 3.

[0041] Por razões de clareza, as vistas em seção transversal são parciais no sentido de que são vistas em seção ao longo de um plano transversal a um eixo longitudinal X-X' do elemento tubular e apenas uma das duas seções transversais do elemento tubular é mostrada.

[0042] Uma modalidade de uma conexão tubular roscada 10 tendo um eixo longitudinal X-X' é ilustrada na Figura 1; a referida conexão tu- bular roscada 10 compreendendo um primeiro elemento tubular 22 e um segundo elemento tubular 32, com um mesmo eixo longitudinal X-X' quando conectados.

[0043] O primeiro elemento tubular 22 é dotado de um corpo princi- pal 21 referido como "corpo principal fêmea" e uma extremidade tubular fêmea 20 referida como "elemento de caixa". O elemento de caixa 20 estende-se desde o corpo principal fêmea 21. O elemento de caixa 20 define uma extremidade terminal 25 do referido primeiro elemento tubu- lar 22. A extremidade terminal 25 é uma extremidade livre fêmea do elemento de caixa 20. O corpo principal fêmea 21 apresenta um diâme- tro externo nominal que é substancialmente constante ao longo do com- primento desse corpo principal 21 ao longo do eixo XX'. De preferência, um ID de diâmetro interno nominal desse corpo principal fêmea 21 é substancialmente constante através do comprimento desse corpo prin- cipal 21 ao longo do eixo XX'.

[0044] O segundo elemento tubular 32 é fornecido com um corpo principal 31 referido como "corpo principal macho" e uma extremidade tubular macho 30 referida como "elemento de pino". O elemento de pino 30 se estende desde o corpo principal macho 31. O elemento de pino 30 define uma extremidade terminal 35 do referido segundo elemento tubular 32. A extremidade terminal 35 é uma extremidade livre macho do elemento de pino 30. O corpo principal macho 31 apresenta um diâ- metro externo nominal que é substancialmente constante através do comprimento desse corpo principal 31 ao longo do eixo XX'. De prefe- rência, um diâmetro nominal interno desse corpo principal macho 31 é substancialmente constante ao longo do comprimento desse corpo prin- cipal 31 ao longo do eixo XX '.

[0045] Os corpos principais 21 e 31 têm o mesmo ID diâmetro no- minal interno e OD diâmetro nominal externo e, portanto, a mesma lar- gura de tubo. De preferência, tanto o diâmetro nominal externo OD quanto o diâmetro nominal interno ID dos corpos principais 21 e 31 são substancialmente constantes ao longo do comprimento desses corpos principais 21 e 31 ao longo do eixo XX'.

[0046] A conexão tubular roscada 10, conforme ilustrado, é uma co- nexão integral em contraste com conjuntos ou junções usando um aco- plamento ou uma luva. Uma zona expandida do primeiro elemento tu- bular 22 tendo um diâmetro externo maior do que o diâmetro externo nominal dos corpos principais 21 e 31 forma o elemento de caixa 20. Uma zona estampada do segundo elemento tubular 32 tendo um diâ- metro interno reduzido em comparação com um diâmetro interno nomi- nal do corpo principal macho 24 forma o elemento de pino 30.

[0047] Para fabricar tal extremidade fêmea, o primeiro elemento tu- bular é primeiro intumescido, usando, por exemplo, técnicas de forma- ção a frio, para expandir o diâmetro externo de todo o elemento de caixa e para fornecer uma superfície externa afunilada cônica 80 formando um ângulo α1 compreendido entre 3° e 4°, por exemplo, igual a 3°, com a superfície cilíndrica externa do corpo principal fêmea 21.

[0048] Para fabricar tal extremidade macho, o segundo elemento tubular é primeiro estampado, usando, por exemplo, técnicas de forma- ção a frio, para reduzir o diâmetro interno de todo o elemento de pino e para fornecer uma superfície interna cônica 90 formando um ângulo α3 compreendido entre 3° e 4°, por exemplo, igual a 3°, com a superfície cilíndrica interna do corpo principal macho 31.

[0049] A conexão tubular roscada 10 pode ser uma conexão integral roscada nivelada ou seminivelada.

[0050] Conforme ilustrado em detalhes na Figura 2, a extremidade livre 25 é, de preferência uma superfície anular definida perpendicular- mente ao eixo XX'. O elemento de caixa 20 compreende em seu perfil interno uma superfície de vedação externa fêmea 27 e uma rosca ex- terna fêmea 26, de modo que a superfície de vedação externa fêmea 27 esteja localizada entre a extremidade livre fêmea 25 e a rosca externa fêmea 26. O elemento de caixa 30 ainda compreende, sucessivamente, um ressalto fêmea 24 localizado mais internamente em relação à rosca externa fêmea 26.

[0051] Uma seção roscada fêmea 23 se estende entre o ressalto fêmea 24 e a extremidade livre fêmea 25.

[0052] De acordo com as figuras 1, 2 e 4, o elemento de caixa 30 ainda compreende, sucessivamente, uma rosca interna fêmea 28 e uma superfície de vedação interna fêmea 29 e um ressalto adicional 18, o referido ressalto interno 18. O ressalto fêmea 24 está localizado entre a rosca externa fêmea 26 e a rosca interna fêmea 28, de modo que a superfície de vedação interna fêmea 29 está localizada entre a rosca interna fêmea 28 e o ressalto interno 18. O ressalto interno 18 está co- nectado a uma superfície de junção 81 definida entre o ressalto interno 18 e o corpo principal fêmea 21. De acordo com essas modalidades, a seção roscada fêmea 23 é uma seção roscada externa fêmea 23, ao passo que a rosca interna fêmea 28 pertence a uma seção roscada in- terna fêmea 43 definida entre o ressalto fêmea 24 e o ressalto interno

18.

[0053] O perfil interno do elemento de caixa 20 é usinado na super- fície interna após ter sido expandido. O perfil externo do elemento de pino 30 é usinado na superfície externa após ter sido estampado.

[0054] As roscas externa e interna fêmeas 26 e 28 são radialmente deslocadas e axialmente separadas pelo ressalto fêmea 24. O ressalto fêmea 24 se estende, preferencialmente, como uma superfície anular perpendicular ao eixo XX'.

[0055] As roscas externa e interna fêmeas 26 e 28 são fornecidas em uma superfície de afunilamento, por exemplo, com um valor de afu- nilamento entre 1/19 e 1/8, de preferência entre 1/18 e 1/16. Mais parti- cularmente, um ângulo de afunilamento entre um eixo de afunilamento das roscas fêmeas e o eixo longitudinal XX' da conexão é de aproxima- damente 10°, de modo que o diâmetro interno do elemento de caixa 20 diminui da extremidade livre 25 em direção ao corpo principal fêmea 21.

[0056] As roscas externas e internas fêmeas 26 e 28 podem ter as seguintes características: - um mesmo passo, - mesmo ângulo de flancos de carga com um valor de ângulo negativo, - mesmo perfil de dentes de forma trapezoidal, - mesmo comprimento longitudinal.

[0057] A forma da rosca de cada seção roscada não será descrita em detalhes. Cada dente das roscas pode incluir, convencionalmente, um flanco de corte, um flanco de carregamento, uma superfície de crista e uma superfície de raiz. Os dentes de ambas as seções roscadas po- dem ser inclinados de modo que os flancos de stabbing tenham um ân- gulo negativo e os flancos de stabbing tenham um ângulo positivo, ou os flancos de stabbing tenham um ângulo positivo e os flancos de stab- bing tenham um ângulo negativo. Alternativamente, os dentes de ambas as seções roscadas podem ser dentes trapezoidais.

[0058] De preferência, as roscas de ambas as seções roscadas não são em cunha. As roscas em cunha são caracterizadas por roscas, in- dependentemente de uma forma particular de rosca, que aumentam de largura ao longo de uma direção.

[0059] De preferência, as roscas de acordo com a invenção apre- sentam flancos de carga e flancos de corte com exatamente o mesmo passo e avanço.

[0060] De preferência, as roscas de acordo com a invenção apre- sentam uma interferência diametral.

[0061] As roscas externa e interna fêmeas 26 e 28 são configuradas para intertravar por engate de rosca com características corresponden- tes do elemento de pino 30. Por intertravamento por engate de rosca é englobado que pelo menos 2, e de preferência pelo menos 3 voltas de uma rosca fêmea é engrenada dentro de uma ranhura em espiral defi- nida entre 2 a 3 voltas correspondentes da rosca macho. Quando visto de acordo com uma seção transversal longitudinal, ao longo do eixo XX', cada dente de uma rosca macho está localizado entre dois dentes ad- jacentes da rosca fêmea, sendo isso observável para pelo menos 3 vol- tas de uma seção roscada.

[0062] Assim, como ilustrado em detalhes na Figura 3, o elemento de pino 30 compreende, sucessivamente, a partir da extremidade livre macho 35 em seu perfil externo: uma superfície de vedação interna ma- cho 39, uma rosca interna macho 38, um ressalto macho 34, uma rosca externa macho 36, uma superfície de vedação externa macho 37 e uma superfície de junção 91 para o corpo principal macho 31. Uma seção roscada macho 33 se estende entre a superfície de junção 91 e o res- salto macho 34. De acordo com as modalidades das Figuras 1 a 4, a seção roscada macho 33 é uma seção roscada externa macho 33, ao passo que a rosca interna macho 38 pertence a uma seção roscada interna macho 53 definida entre o ressalto macho 34 e a extremidade livre macho 35.

[0063] De acordo com a presente invenção, a extremidade livre ma- cho 35 não está confinando com a extremidade tubular fêmea quando a conexão é composta.

[0064] As roscas externa e interna macho 36 e 38 são radialmente deslocadas e axialmente separadas pelo ressalto macho 34. O ressalto macho 34 se estende preferencialmente como uma superfície anular perpendicular ao eixo XX'.

[0065] As roscas externa e interna fêmeas 26 e 28 são configuradas para travar por engate de rosca, respectivamente, com as roscas ex- terna e interna macho 36 e 38, de modo que sejam respectivamente afuniladas ao longo de um mesmo ângulo de afunilamento. As roscas externa e interna macho 36 e 38 têm o mesmo passo e avanço, os mes- mos que as roscas externa e interna fêmeas 26 e 28, respectivamente.

[0066] De acordo com uma primeira modalidade da invenção, cada uma das roscas externa e interna fêmeas 26 e 28 compreende uma por- ção de passagem para dentro 26a e respectivamente 28a no lado mais próximo do corpo principal fêmea 21 e uma porção de passagem para fora 26b e, respectivamente, 28b no lado oposto.

[0067] Cada uma das roscas externa e interna macho 36 e 38 com- preende uma porção de passagem para dentro 36a e respectivamente 38a no lado mais próximo do corpo principal macho 31 e uma porção de passagem para fora 36b e respectivamente 38b no lado oposto. Cada porção de passagem para dentro 26a e respectivamente 28a no ele- mento de caixa 20 engata uma porção de passagem para fora 36b e respectivamente 38b no elemento de pino 30, e cada porção de passa- gem para dentro 36a e respectivamente 38a no elemento de pino 30 engata uma porção de passagem para fora 26b e respectivamente 28b no elemento de caixa 20. A rosca de entrada e a rosca de saída são roscas imperfeitas no sentido de que não têm a altura total que é obser- vada para a porção roscada entre as respectivas porções de passagem para dentro e para fora.

[0068] As Figuras 1 a 4, as roscas fêmea e macho compreendem as porções de entrada e saída. De acordo com uma alternativa não mos- trada, a conexão pode compreender apenas rosca de altura total.

[0069] Em um estado composto da conexão 10, uma primeira raiz de rosca engatada da rosca fêmea é a localização de primeira raiz de rosca, quando se considera a raiz de rosca sucessiva a partir da porção de passagem de entrada 26a ou 28a das roscas externa e, respectiva- mente, interna fêmeas, onde uma rosca correspondente da rosca ma- cho 36 ou 38 é engatada. Uma rosca engatada significa que pelo menos uma porção do flanco de carregamento da rosca fêmea está em contato com o flanco de carga correspondente da rosca macho no estado com- posto. Ao considerar a raiz da rosca sucessiva começando a partir das porções de passagem para dentro 26a e respectivamente 28a, a pri- meira localização do flanco de carregamento de uma rosca fêmea para contato é adjacente à primeira raiz da rosca externa engatada da rosca externa fêmea e, respectivamente, da rosca interna fêmea.

[0070] Em um estado composto da conexão 10, uma primeira raiz de rosca engatada da rosca macho é a localização da primeira raiz de rosca, quando se considera a raiz de rosca sucessiva a partir da porção de passagem para dentro 36a ou 38a da rosca externa macho e, res- pectivamente, interna, onde uma rosca correspondente da rosca fêmea 26 ou 28 está engatada. Uma rosca engatada significa que pelo menos uma porção do flanco de carregamento da rosca macho está em contato com o flanco de carga correspondente da rosca fêmea no estado com- posto. Ao considerar a raiz da rosca sucessiva a partir das porções de passagem para dentro 36a e respectivamente 38a, a primeira localiza- ção do flanco de carregamento de uma rosca macho para contato é ad- jacente à primeira raiz da rosca engatada da rosca externa macho e respectivamente da rosca interna macho.

[0071] De acordo com as Figuras 1 e 4, a primeira raiz de rosca engatada da rosca externa fêmea está dentro da porção de passagem para dentro 26a, e a primeira raiz de rosca engatada da rosca interna fêmea está dentro da porção de passagem para dentro 28a. Respecti- vamente, a primeira raiz de rosca engatada da rosca externa macho está dentro da porção de passagem para dentro 36a e a primeira raiz de rosca engatada da rosca interna macho está dentro da porção de passagem para dentro 38a.

[0072] A seção transversal seguinte é a seção através do elemento de caixa e do elemento de pino, respectivamente definidos transversal- mente o eixo XX', e respectivamente nomeados BCCS1 uma seção através do elemento de caixa na primeira raiz de rosca engatada da rosca externa fêmea, BCCS2 uma seção através do elemento de caixa na primeira raiz de rosca engatada da rosca interna fêmea, PCCS1 uma seção através do elemento de pino na primeira raiz de rosca engatada da rosca interna macho, PCCS2 uma seção através do elemento de pino na primeira raiz de rosca engatada da rosca externa macho.

[0073] De acordo com as Figuras de 1 a 4, BCCS1 cai dentro da porção de passagem para dentro na porção 26a; BCCS2 cai dentro da porção de passagem para dentro 28a; PCCS1 cai dentro da porção de passagem para dentro 38a; e PCCS2 cai dentro da porção de passagem para dentro 36a. Assim, BCCS1 está mais próximo do ressalto fêmea 24 do que da extremidade livre fêmea 25. BCCS2 está mais próximo da superfície de vedação interna fêmea 29 do que do ressalto fêmea 24. PCCS1 está mais próximo do ressalto macho 34 do que da extremidade livre macho 35, e PCCS2 está mais próximo da superfície de vedação externa macho 35 do que do ressalto macho 34.

[0074] Uma seção transversal crítica de caixa é uma área seccional transversal do elemento de caixa 20, que sofre a tensão máxima trans- ferida através de todas as roscas e define a eficiência da conexão. Uma seção transversal crítica de pino é uma área em seção transversal do elemento de pino 30 que sofre tensão total transferida através de todas as roscas e define a eficiência da conexão. Normalmente, a conexão é composta de modo que a seção transversal crítica da caixa esteja ge- ralmente entre 95% e 105% da seção transversal crítica do pino.

[0075] De acordo com a modalidade das Figuras de 1 a 4, com duas seções roscadas 23, 43 e, respectivamente, 33 e 53, a seção transver- sal crítica de caixa pode ser avaliada por ambos BCCS1 e BCCS2 e, respectivamente, a seção transversal crítica do pino pode ser avaliada por PCCS1 e PCCS2. Alternativamente, a seção transversal crítica da caixa e a seção transversal crítica do pino podem ser definidas em locais distintos.

[0076] Por exemplo, de acordo com a Figura 2, a seção transversal crítica de caixa pode ser definida no local BCCS1 e em outra seção transversal BCCS3, perpendicular ao eixo XX', dentro de uma ranhura 50 definida entre a rosca interna 28 e a superfície de vedação fêmea 29. Por exemplo, de acordo com a Figura 3, a seção transversal crítica do pino pode ser definida no local PCCS1 e em outra seção transversal PCCS3, perpendicular ao eixo XX', dentro de uma ranhura 52 definida entre a rosca externa macho 36 e a superfície de junção 91.

[0077] Conforme ilustrado, a superfície de vedação externa fêmea 27 é cônica, e a superfície de vedação externa macho 37 também é cônica. O afunilamento das superfícies cônicas 27 e 37 pode estar com- preendido entre [10%; 60%], por exemplo igual a 20% ou 50%. O afuni- lamento das superfícies cônicas 27 e 37 pode, alternativamente, ser in- compatível. As superfícies de vedação externa fêmea e macho 27 e 37 criam uma vedação de metal com metal em uma posição composta da conexão 10.

[0078] A superfície de vedação interna fêmea 29 é uma superfície convexamente abaulada, por exemplo, uma superfície tórica, definida por um raio de toro entre 10 e 100 mm, por exemplo, igual a 60 mm; e a superfície de vedação interna macho 39 é cônica, por exemplo, com um afunilamento compreendido entre 10% e 60%, por exemplo, igual a

20% ou 50%. Ambas as extremidades da superfície convexamente abaulada da superfície de vedação interna fêmea 29 podem estar em uma linha formando um ângulo com o eixo XX', de modo que esse ân- gulo seja igual a um ângulo da superfície de vedação interna macho cônica 39 com o eixo XX'. As superfícies de vedação interna fêmea e macho 29 e 39 criam uma vedação de metal com metal em uma posição composta da conexão 10. Alternativamente, as vedações de metal com metal externas e internas podem ser ambas do tipo cone a cone com um afunilamento substancialmente igual. Alternativamente, as superfí- cies de vedação externa fêmea e macho 27 e 37 podem definir uma vedação de metal com metal toro-para-cone.

[0079] Para obter uma vedação de metal com metal, uma interfe- rência diametral é necessária entre as superfícies de vedação fêmea e macho. O valor de interferência diametral é a diferença máxima entre um diâmetro externo da superfície de vedação macho menos um diâ- metro interno da superfície de vedação fêmea, diâmetros sendo consi- derados no mesmo local ao longo do eixo XX' quando a conexão é com- posta, mas os diâmetros são aqueles anteriores à composição. A inter- ferência diametral é definida antes da composição, com base na análise FEA e na posição final previsível, respectivamente, do elemento do pino no elemento de caixa no final da composição.

[0080] Por exemplo, a interferência diametral da vedação externa de metal com metal está compreendida entre 0,5 mm e 1,7 mm; prefe- rencialmente entre 0,7 mm e 1,45 mm, e ainda mais preferencialmente entre 0,81 mm e 1,33 mm. Por exemplo, a interferência diametral da vedação interna de metal com metal está compreendida entre 0,5 mm e 1,7 mm; preferencialmente entre 0,7 e 1,45 mm, e ainda mais preferen- cialmente entre 0,81 mm e 1,22 mm. Por exemplo, a interferência dia- metral da vedação metal com metal interna é definida abaixo da interfe-

rência diametral da vedação metal com metal externo. Mas, alternativa- mente, a interferência diametral da vedação metal com metal interna pode ser definida igual à interferência diametral da vedação metal com metal externa.

[0081] A deflexão da extremidade livre de caixa 25 fora da conexão devido à vedação metal com metal externa e a deflexão da extremidade livre de pino 35 dentro da conexão devido à vedação metal com metal interna são limitadas pelas características específicas da invenção.

[0082] Na descrição, a menos que especificado de outra forma, to- das as dimensões do diâmetro externo e do diâmetro interno são consi- deradas antes da composição, como permanecem após a usinagem. De acordo com as tolerâncias de fabricação, todas as dimensões são especificadas com tolerâncias de +/- 0,2 mm em comparação com um valor alvo.

[0083] Vantajosamente, a superfície externa do elemento de caixa 20 é parcialmente usinada. Acima da superfície de vedação externa fê- mea 27, o elemento de caixa é usinado a fim de fornecer localmente uma superfície cilíndrica 58 com um primeiro diâmetro externo JOB. A superfície cilíndrica 58 é cilíndrica dentro das tolerâncias de usinagem de peças de metal.

[0084] A superfície cilíndrica usinada 58 se estende acima de am- bos os lados da superfície de vedação externa fêmea 27. De acordo com todas as modalidades, a superfície cilíndrica 58 se estende da ex- tremidade livre fêmea 25 até parte da rosca externa fêmea 26. A super- fície cilíndrica 58 apresenta um primeiro diâmetro externo JOB.

[0085] De acordo com a invenção, um segundo diâmetro externo JOB2 é definido em um local acima de pelo menos uma raiz de rosca da rosca interna fêmea 28.

[0086] Todas as outras razões ou delta identificados abaixo são considerados com base no valor alvo de cada diâmetro externo ou diâ- metro interno.

[0087] Por exemplo, a razão (JOB / OD) entre o primeiro diâmetro externo JOB e o diâmetro nominal externo OD está compreendida entre 100,5% e 103,5%, de preferência entre 100,8% e 103,2%, por exemplo, igual a 101,97%.

[0088] A porção cilíndrica 58 conecta uma superfície de afunila- mento para fora 82 formando um ângulo α2 com o eixo XX'. O ângulo α2 está compreendido entre 5° e 7°, por exemplo, igual a 6°. A superfície de afunilamento para fora 82 conecta outra superfície cilíndrica 60 com um diâmetro externo igual ao segundo diâmetro externo JOB2. A super- fície externa afunilada cônica 80 com o ângulo α1 é imediatamente ad- jacente à segunda superfície cilíndrica 60 com um segundo diâmetro externo JOB2. A segunda superfície cilíndrica 60 tem um comprimento ao longo do eixo XX' pelo menos metade do comprimento, e, de prefe- rência, menos do que 150% da primeira superfície cilíndrica usinada 58, de preferência, entre 70% e 100% do comprimento da primeira superfí- cie cilíndrica usinada 58 .

[0089] A razão (JOB2 / OD) entre o segundo diâmetro externo JOB2 e o diâmetro nominal externo OD está compreendida entre 100,5% e 104%, de preferência, entre 101,0% e 103,5%, ainda mais preferencial- mente entre 101,5% e 102,5%, por exemplo, igual a 102,3%.

[0090] A razão (JOB2 / JOB) entre o segundo diâmetro externo JOB2 e o primeiro diâmetro externo JOB está compreendida entre 100,05% e 101%, de preferência, entre 100,1% e 100,4%, por exemplo, igual a 100,32%.

[0091] Nas figuras 1 e 2, a porção cilíndrica 58 estende-se da extre- midade livre 25 até um local acima da rosca externa 26 longe do local BCCS1. A porção cilíndrica 60 com um diâmetro constante igual ao se-

gundo diâmetro externo JOB2 se estende acima do ressalto intermedi- ário 24 e até o local BCCS2. De acordo com esta modalidade, a super- fície de afunilamento para fora 82 se estende acima do local BCCS1. A superfície externa afunilada cônica 80 se estende de BCCS2 até o corpo principal 21, a fim de se expandir acima da ranhura 50, da superfície de vedação interna fêmea 29 e do ressalto interno 18 e além.

[0092] A Figura 4 é outra modalidade da invenção, ligeiramente dis- tinta da modalidade das Figuras de 1 a 3, no sentido de que a superfície externa afunilada cônica 80 se estende de BCCS2 até um local que está entre a superfície de vedação interna fêmea 29 e o ressalto interno 18, em relação ao eixo XX’.

[0093] A Figura 5 é distinguível das modalidades das Figuras de 1 a 4, no sentido de que a vedação externa de metal com metal está lo- calizada entre a rosca externa fêmea 26 e o ressalto intermediário 24. De acordo com a modalidade específica das Figuras 5 e 6, as superfí- cies de vedação externas fêmea e macho, respectivamente 27' e 37', também podem ser chamadas superfícies de vedação intermediárias fêmea e macho 27' e 37'. A superfície de vedação externa fêmea 27’ está localizada entre a rosca externa fêmea 26 e a rosca interna fêmea 28, e de preferência entre a rosca externa fêmea 26 e o ressalto inter- mediário 24. Correspondentemente, a superfície de vedação externa macho 37' está localizada entre a rosca externa macho 36 e a rosca interna macho 38 e, de preferência, entre a rosca externa macho 36 e o ressalto intermediário 34.

[0094] Na Figura 5, a porção cilíndrica 58 se estende da extremi- dade livre 25 até um local acima da vedação externa de metal com metal 27', de modo que a porção cônica 82 se expanda pelo menos acima do ressalto intermediário 24. A porção cilíndrica 60 com um diâmetro cons- tante igual ao segundo diâmetro externo JOB2 está localizado pelo me- nos acima de uma porção de passagem de saída 28b da rosca interna fêmea 28. De acordo com a Figura 5, a porção cilíndrica 60 se estende sobre parte da rosca interna fêmea 28, enquanto a porção afunilada 80 se expande e termina antes de um local acima da superfície de vedação de metal interna 29, de modo que a superfície de vedação de metal in- terna 29 seja definida em um local onde o diâmetro externo é igual ao diâmetro externo nominal.

[0095] De acordo com uma alternativa da Figura 5, mostrada na Fi- gura 6, a porção cilíndrica 58 se estende da extremidade livre 25 até um local acima da rosca externa 26 para longe do local BCCS1, de modo que tanto o local BCCS1 quanto a superfície de vedação de metal ex- terna 27' estão sob a porção afunilada 82. De acordo com a Figura 6, a porção cilíndrica 60 se estende sobre parte da rosca interna fêmea 28, enquanto a porção afunilada 80 se expande pelo menos sobre a super- fície de vedação de metal interna 29.

[0096] A extremidade livre fêmea 25 está livre de qualquer contato com qualquer parte da extremidade tubular macho em um estado com- posto. Nas Figuras 1 e 4, a extremidade livre fêmea 25 está voltada para a superfície de junção 91 mantida entre a extremidade macho e o corpo principal macho 31, mas a extremidade livre 25 permanece a uma dis- tância diferente de zero daquela superfície de junção 91 no estado com- posto. Nas Figuras 5 e 6, a superfície de junção 91 não está represen- tada, a extremidade livre fêmea não está em contato com qualquer parte da extremidade macho tubular em um estado composto. De acordo com a presente invenção, a extremidade livre fêmea 25 não confina com a extremidade tubular macho quando a conexão é composta.

[0097] A invenção também pode fornecer em combinação com o desenho externo específico do elemento de caixa, um desenho especí- fico do elemento de pino.

[0098] Vantajosamente, a superfície interna do elemento de pino 30 é parcialmente usinada. Abaixo da superfície de vedação interna macho

39, o elemento de pino é usinado a fim de proporcionar, localmente, uma primeira superfície cilíndrica interna usinada 68. A superfície cilín- drica interna 68 é cilíndrica dentro de tolerâncias de usinagem de partes de metal.

[0099] A superfície cilíndrica interna usinada 68 se estende em am- bos os lados da superfície de vedação interna macho 39. De acordo com as modalidades das Figuras de 1 a 4, a superfície cilíndrica interna 68 estende-se da extremidade livre macho 35 até parte da rosca interna macho 38. A superfície cilíndrica interna 68 apresenta um primeiro diâ- metro interno JIP. De acordo com a invenção, um segundo diâmetro interno JIP2 é definido em um local acima de pelo menos uma raiz de rosca da rosca externa macho 36 de modo que o segundo diâmetro in- terno JIP2 seja menor do que o primeiro diâmetro interno JIP da primeira superfície interna usinada 68.

[0100] A porção cilíndrica interna 68 conecta uma superfície de afu- nilamento para dentro 92 formando um ângulo α4 com o eixo XX'. O ângulo α4 está compreendido entre 5° e 7°, por exemplo igual a 6°. A superfície de afunilamento para dentro 92 conecta outra superfície cilín- drica interna 70 tendo um diâmetro constante igual ao segundo diâmetro interno JIP2. Uma superfície interna afunilada cônica 90, obtida através do processo de estampagem, com o ângulo α3 é imediatamente adja- cente à segunda superfície cilíndrica interna 70 com o segundo diâmetro interno JIP2. A segunda superfície cilíndrica interna 70 tem um compri- mento ao longo do eixo XX' pelo menos metade do comprimento e, de preferência, menos do que 150% da primeira superfície cilíndrica interna usinada 68, de preferência, entre 70% e 100% da primeira superfície cilíndrica interna usinada 68.

[0101] Por exemplo, a razão (JIP / ID) entre o primeiro diâmetro in- terno (JIP) e um diâmetro interno nominal (ID) do segundo elemento tubular 31 está compreendida entre 98% e 101,5%, de preferência, en- tre 98,5% e 100,5%, mesmo mais preferencialmente 99,2% e 100,3%, por exemplo, igual a 99,73%.

[0102] A razão (JIP2 / ID) entre o segundo diâmetro interno (JIP2) e um diâmetro interno nominal do corpo principal do primeiro elemento tubular está compreendida entre 98,5% e 100%, de preferência entre 98,9% e 99,9%, por exemplo, igual a 99,3%.

[0103] A razão (JIP2 / JIP) entre o segundo diâmetro interno (JIP2) e o primeiro diâmetro interno (JIP) está compreendida entre 99% e 99,9%, por exemplo, igual a 99,5%.

[0104] Nas Figuras 1, 3 e 4, a porção cilíndrica interna 68 se es- tende desde a extremidade livre macho 35 até um local acima da rosca interna 38 longe do local PCCS1. A segunda porção cilíndrica interna 70 com um diâmetro constante igual ao segundo diâmetro interno JIP2 começa a partir da localização PCCS1 até uma localização acima das roscas externas macho 36, entre a localização PCCS2 e o meio da rosca externa macho ao longo do eixo XX'. De acordo com esta moda- lidade, a superfície de afunilamento para dentro 92 se estende acima de algumas, isto é, 1 a 4 voltas de rosca interna 38, por exemplo. A super- fície interna afunilada cônica 90 se conecta diretamente à segunda su- perfície cilíndrica interna 70 e termina abaixo da rosca externa macho

36. O diâmetro interno nominal ID é definido abaixo de uma superfície de junção 91 entre a extremidade macho e o corpo principal macho 31, a superfície de vedação externa macho 27 e uma ranhura 52 definida entre a superfície de vedação externa macho 37 e a rosca externa 36.

[0105] Nas figuras de 1 a 4, quando o diâmetro externo nominal OD é de 355,6 mm e o diâmetro interno nominal ID é igual a 313,94 mm

[0106] - o comprimento da primeira superfície cilíndrica externa 58 está compreendido entre 98 mm e 109 mm

[0107] - o comprimento da segunda superfície cilíndrica externa 60 está compreendido entre 83 mm e 87 mm

[0108] - o primeiro diâmetro externo JOB2 está compreendido entre 363,52 mm e 364,02 mm,

[0109] - o primeiro diâmetro externo JOB está compreendido entre 362 mm e 363 mm, de preferência, entre 362,36 mm e 362,86 mm.

[0110] - o primeiro diâmetro interno JIP está compreendido entre 313 mm e 313,8 mm, de preferência, entre 313,12 mm e 313,37 mm

[0111] - o segundo diâmetro interno JIP2 está compreendido entre 311 mm e 312,5 mm, de preferência entre 312 mm e 312,25 mm.

[0112] - o comprimento da primeira superfície cilíndrica interna 68 está compreendido entre 88 mm e 100 mm, de preferência entre 89,75 e 99,75 mm

[0113] - o comprimento da segunda superfície cilíndrica interna 70 está compreendido entre 77 mm e 80 mm

[0114] - a interferência diametral da vedação externa de metal com metal está compreendida entre 1,12 mm e 1,32 mm, de modo que um delta (JOB2-JOB) entre o segundo diâmetro externo JOB2 e o primeiro diâmetro externo JOB está entre 85% e 90% da interferência diametral da vedação externa de metal com metal

[0115] - a interferência diametral da vedação interna de metal com metal é compreendida entre 1,23 mm e 1,33 mm, de modo que um delta (JIP-JIP2) entre o primeiro diâmetro interno JIP e o segundo diâmetro interno JIP2 está entre 91% e 116% do valor de interferência diametral da vedação interna de metal com metal;

[0116] - interferência diametral da rosca externa, se houver, entre 0 e 0,18 mm

[0117] - interferência diametral da rosca externa, se houver, entre 0 e 0,18 mm.

[0118] De acordo com as modalidades das Figuras de 1 a 4, o com- primento ao longo do eixo XX' da segunda superfície cilíndrica interna

70 é inferior ao comprimento da segunda superfície cilíndrica externa

60.

[0119] Quando a conexão é composta, o perfil de diâmetro interno do elemento de pino e o perfil de diâmetro externo do elemento de caixa são modificados devido às forças resultantes do ajuste de interferência das respectivas superfícies de vedação fêmea e macho da caixa e ele- mento de pino e engate das roscas.

[0120] A Figura 7 representa uma vista do diâmetro externo no nariz do elemento de caixa após a composição. Devido às forças de compo- sição, a primeira superfície externa cilíndrica 58 não é mais cilíndrica, mas tende a apresentar uma forma ligeiramente cônica, com um diâme- tro externo máximo próximo à extremidade livre 25 e um diâmetro infe- rior na junção com a superfície de afunilamento para fora 82. Em todas as localizações ao longo da superfície cilíndrica 58 e da segunda super- fície cilíndrica externa 60, um diâmetro externo da conexão 10 perma- nece abaixo de um limite. Graças à característica específica de ter a primeira e a segunda superfície externa cilíndrica 58 e 60, não há con- tato radial direto com o nariz da caixa e o revestimento já no lugar du- rante a instalação. Na verdade, a espessura do elemento de caixa 20 na segunda seção transversal crítica BCCS2 permite que o elemento de caixa tenha uma melhor robustez ao desgaste do revestimento, en- quanto permite que a conexão tenha uma boa eficiência.

[0121] Simetricamente, devido às forças de composição, a primeira superfície interna cilíndrica 68 não é mais cilíndrica, mas tende a apre- sentar uma forma levemente cônica, com um diâmetro interno mínimo próximo à extremidade livre macho 35 e um diâmetro maior na junção com a superfície de afunilamento para dentro 92. Em todas as localiza- ções ao longo da superfície cilíndrica interna 68 e da segunda superfície cilíndrica interna 70, um diâmetro interno da conexão 10 permanece acima de um limite, por exemplo, um diâmetro de deriva. Graças à ca- racterística específica de ter ambas a primeira e a segunda superfícies internas cilíndricas 68 e 70, não há contato radial direto com o nariz do pino e outro revestimento a ser estabelecido no poço. De fato, a espes- sura do elemento de pino 30 na primeira seção transversal crítica PCCS1 permite que o elemento de pino tenha uma melhor robustez ao desgaste do revestimento, enquanto permite que a conexão tenha uma boa eficiência.

[0122] Graças à espessura adicional nas seções transversais críti- cas da caixa e do pino, a conexão tem uma melhor robustez ao desgaste do revestimento, além de ter uma melhor eficiência e bom desempenho quando a conexão é submetida a tensão axial.

[0123] A vida útil da conexão também é melhorada, uma vez que a extremidade livre do elemento de caixa não está em contato radial di- reto.

Claims (23)

REIVINDICAÇÕES

1. Conexão tubular roscada (10), caracterizada pelo fato de que compreende: - uma extremidade tubular fêmea (20) se estendendo de um corpo principal (21) de um primeiro elemento tubular (22), a extremidade tubular fêmea (20) compreendendo - uma rosca externa fêmea (26) entre um ressalto fêmea (18, 24) e uma extremidade livre fêmea (25), e - uma rosca interna fêmea (28), de modo que o ressalto fê- mea (24) seja um ressalto intermediário fêmea localizado entre a rosca externa fêmea (26) e a rosca interna fêmea (28), - uma extremidade tubular macho (30) se estendendo de um corpo principal (31) de um segundo elemento tubular (32), a extremi- dade tubular macho (30) compreendendo - uma rosca externa macho (36), uma rosca interna macho (38) e um ressalto macho (34), a referida rosca externa macho (36) é configurada para travar por engate de rosca com a rosca externa fêmea (26), a referida rosca interna macho (38) é configurada para travar por engate de rosca com a rosca interna fêmea (28), e em que a extremidade tubular fêmea (20) compreende uma primeira superfície externa usinada (58) da extremidade fêmea (20) perto da extremidade livre fêmea (25), um segundo diâmetro externo (JOB2) acima de pelo menos uma raiz de rosca da rosca interna fêmea (28) de modo que o segundo diâmetro externo (JOB2) seja maior do que um primeiro diâmetro externo (JOB) da primeira superfície externa usi- nada (58), e em que a extremidade livre fêmea está livre do contato de encosto axial com a extremidade tubular macho.

2. Conexão tubular roscada, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que uma razão (JOB / OD) entre o primeiro diâmetro externo JOB e um diâmetro externo nominal (OD) do corpo principal macho está compreendida entre 100,5% e 103,5%, de prefe- rência, entre 100,8% e 103,2%, por exemplo, igual a 101,97%.

3. Conexão tubular roscada, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que a primeira superfície externa usi- nada (58) se estende acima de pelo menos uma raiz de rosca da rosca externa fêmea (26).

4. Conexão tubular roscada de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que o se- gundo diâmetro externo (JOB2) da extremidade tubular fêmea está lo- calizado acima do ressalto intermediário (24).

5. Conexão tubular roscada, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que uma su- perfície externa da extremidade tubular fêmea, tendo um diâmetro ex- terno maior do que o primeiro diâmetro externo (JOB), se estende pelo menos ao longo de uma porção começando de uma primeira seção transversal crítica de caixa ( BCCS1) até uma segunda seção transver- sal crítica de caixa (BCCS2, BCCS3) da extremidade tubular fêmea.

6. Conexão tubular roscada, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que o se- gundo diâmetro externo (JOB2) é constante ao longo de uma segunda superfície cilíndrica (60) e a primeira superfície externa usinada (58) compreende uma superfície cilíndrica definida com aquele primeiro diâ- metro externo.

7. Conexão tubular roscada, de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de que a segunda superfície cilíndrica (60) se estende acima do ressalto intermediário.

8. Conexão tubular roscada, de acordo com a reivindicação 5 ou 6, caracterizada pelo fato de que a segunda superfície cilíndrica (60) se estende acima de uma segunda seção transversal crítica de caixa (BCCS2) localizada em uma primeira raiz de rosca engatada da rosca interna fêmea (28) perto de um ressalto interno (18).

9. Conexão tubular roscada, de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 a 7, caracterizada pelo fato de que a segunda su- perfície cilíndrica (60) se estende acima da parte da rosca interna fêmea e a primeira superfície externa usinada (58) se estende acima da parte da rosca externa fêmea.

10. Conexão tubular roscada, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que a extre- midade tubular fêmea (20) compreende uma superfície de vedação ex- terna fêmea (27, 27'), e a extremidade tubular macho (30) compreende uma superfície de vedação externa macho (37 , 37'), de modo que as superfícies de vedação externas macho e fêmea (27, 27', 37, 37') estão formando uma vedação externa de metal com metal quando a conexão tubular roscada é composta e um diâmetro externo da extremidade tu- bular fêmea acima daquela superfície de vedação externa fêmea (27, 27') é igual ao primeiro diâmetro externo (JOB).

11. Conexão tubular roscada, de acordo com a reivindicação 10, caracterizada pelo fato de que superfície de vedação externa fêmea (27) está localizada entre a rosca externa fêmea e a extremidade livre fêmea.

12. Conexão tubular roscada, de acordo com a reivindicação 10, caracterizada pelo fato de que a superfície de vedação externa fê- mea (27) está localizada entre a rosca externa fêmea e o ressalto inter- mediário.

13. Conexão tubular roscada, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que a extre- midade livre macho (35) está longitudinalmente afastada do ressalto in- terno (18) quando a conexão é composta.

14. Conexão tubular roscada, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que a extre- midade livre fêmea está longitudinalmente afastada de qualquer parte da extremidade tubular macho quando a conexão é composta.

15. Conexão tubular roscada de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que o res- salto intermediário fêmea e o ressalto intermediário macho são confi- nantes quando a conexão é composta.

16. Conexão tubular roscada, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que as ros- cas macho e fêmea, respectivamente, externa e interna, são deslocadas radialmente em relação a um eixo longitudinal da conexão roscada.

17. Conexão tubular roscada, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que a super- fície externa usinada (58) da extremidade fêmea e uma superfície cilín- drica (60) tendo o referido segundo diâmetro externo (JOB2) são conec- tadas com uma superfície de afunilamento (82) formando um ângulo de ajuste (α2) compreendido entre 1° e 10°, de preferência, entre 5° e 7°, por exemplo, igual a 6°.

18. Conexão tubular roscada, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que uma su- perfície cilíndrica (60) tendo o referido segundo diâmetro externo (JOB2) é conectada ao corpo principal do primeiro elemento tubular tendo um diâmetro externo nominal (OD) com uma superfície de afunilamento (80) formando um ângulo de expansão (α1) compreendido entre 2° e 5°, por exemplo, igual a 3°.

19. Conexão tubular roscada, de acordo com a reivindicação precedente, caracterizada pelo fato de que a extremidade tubular fêmea (20) compreende uma superfície de vedação interna fêmea (29), a ex- tremidade tubular macho (30) compreende uma superfície de vedação interna macho (39), em que a superfície de vedação interna fêmea (29)

está localizada entre a rosca interna fêmea (28) e um ressalto interno (18), a superfície de vedação interna macho (39) está localizada entre a rosca interna macho (38) e uma extremidade livre macho (35), tal que as superfícies de vedação interna macho e fêmea (29, 39) estão for- mando uma vedação interna de metal com metal quando a conexão tu- bular roscada é composta.

20. Conexão tubular roscada, de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 12, caracterizada pelo fato de que um delta (JOB2-JOB) entre o segundo diâmetro externo (JOB2) e o primeiro diâ- metro externo (JOB) está entre 30% e 130% da interferência diametral da vedação externa de metal com metal.

21. Conexão tubular roscada, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que um delta (JOB2-JOB) entre o segundo diâmetro externo (JOB2) e o primeiro diâ- metro externo (JOB) está entre 25% e 115% de um valor máximo de interferência diametral, tal valor de interferência diametral máximo sendo o valor mais alto entre os valores de interferência diametral da rosca externa, uma vedação interna de metal com metal e uma vedação externa de metal com metal.

22. Conexão tubular roscada, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que a razão (JOB2 / OD) entre o segundo diâmetro externo (JOB2) e um diâmetro externo nominal do corpo principal do primeiro elemento tubular está compreendida entre 100,5% nivelado e 104%, preferencialmente entre 101,0% e 103,5%, ainda mais preferencialmente entre 101,5% e 102,5, por exemplo, igual a 102,3%.

23. Conexão tubular roscada, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que após o engate roscado da extremidade tubular fêmea com a extremidade tubu- lar macho, na extremidade da composição da conexão tubular roscada,

um diâmetro externo da extremidade tubular fêmea em ambas as loca- lizações acima da rosca externa e da rosca interna está abaixo de um mesmo limite de 105% e, de preferência, abaixo de 103% de um diâme- tro externo nominal do corpo principal (21).