BRPI0516255B1

BRPI0516255B1 - Método de fabricação de uma junção de ferramenta incluindo uma conexão que compreende um membro de pino e um membro de caixa

Info

Publication number: BRPI0516255B1
Application number: BRPI0516255-6A
Authority: BR
Inventors: S. Silvley Robert Iv; A. Reynolds Harris Jr.
Original assignee: Hydril Company
Priority date: 2004-10-05
Filing date: 2005-10-04
Publication date: 2018-04-10
Also published as: WO2006041846A3; CA2581889C; ZA200703595B; US20060071473A1; CA2581889A1; CN101040141A; JP4749425B2; RU2345268C1; BRPI0516255A; EP1802907A2; WO2006041846A2; JP2008516157A; EP1802907B1; US20070132237A1; EP1802907A4; US7607333B2

Abstract

ranhura helicoidal para uma conexão tubular. uma conexão tubular e métodos para fabricação de um membro de caixa. a conexão tubular inclui um membro de caixa que inclui uma rosca interna e um membro de pino que inclui uma rosca externa. a rosca externa é adaptada para acoplar, de forma rosqueável, a rosca interna. uma ranhura substancialmente helicoidal é formada em uma superfície exterior do membro de caixa. o método de fabricar o membro de caixa inclui a seleção de um diâmetro externo para um membro de caixa que faz com que a junção de ferramenta tenha uma taxa de força de flexão maior do que uma taxa de força de flexão selecionada. uma ranhura helicoidal é formada no diâmetro externo do membro de caixa de modo que a ranhura helicoidal reduz a taxa de força de flexão para ser aproximadamente a taxa de força de flexão selecionada. uma rosca interna é formada em uma superfície interna do membro de caixa. um outro método de fabricação de membro de caixa inclui a formação de uma rosca interna em uma superfície interna de um cilindro e a formação de uma ranhura substancialmente helicoidal em uma superfície exterior do cilindro. a ranhura substancialmente helicoidal é posicionada substancialmente em guia com a linha interna.

Description

(54) Título: MÉTODO DE FABRICAÇÃO DE UMA JUNÇÃO DE FERRAMENTA INCLUINDO UMA CONEXÃO QUE COMPREENDE UM MEMBRO DE PINO E UM MEMBRO DE CAIXA (51) Int.CI.: F16L 25/00; B23P 13/04 (30) Prioridade Unionista: 05/10/2004 US 10/958,976 (73) Titular(es): HYDRIL COMPANY (72) Inventor(es): ROBERT S. SILVLEY IV; HARRIS A. REYNOLDS JR.

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MÉTODO DE FABRICAÇÃO DE UMA JUNÇÃO DE FERRAMENTA INCLUINDO UMA CONEXÃO QUE COMPREENDE UM MEMBRO DE PINO E UM MEMBRO DE

CAIXA

Antecedentes da Invenção

Campo da Invenção [0001] A invenção relaciona-se geralmente a conexões rosqueadas em partes tubulares. Mais especificamente, a invenção relaciona-se a conexões rosqueadas nas partes tubulares que são adaptadas para serem expandidas plástica e radialmente.

Técnica Anterior [0002] As junções de estojo, os forros, e outros tubulares do campo de petróleo são usados frequentemente na perfuração, completude e produção de um poço. As junções de estojo, por exemplo, podem ser posicionadas em um poço de petróleo para estabilizar uma formação, para proteger uma formação contra as pressões elevadas do poço de petróleo (por exemplo, as pressões do poço de petróleo que excedem uma pressão de formação), e semelhante. As junções de estojo podem ser acopladas em uma maneira extremidade com extremidade por conexões rosqueadas, por conexões soldadas, e por outras conexões conhecidas na técnica. As conexões podem ser projetadas para formar um selo entre um interior das junções de estojo acopladas e um espaço anular formado entre as

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2/36 paredes exteriores das junções de estojo e as paredes do poço de petróleo. O selo pode ser, por exemplo, um selo elastomérico (por exemplo, um selo em anel tipo O), um selo metal com metal formado próximo à conexão, ou selos similares conhecidos na técnica.

[0003] Em algumas operações de construção de poço, é vantajoso expandir radial e plasticamente as junções de estojo ou tubulação rosqueadas em um furo perfurado (aberto) ou no interior de um poço de petróleo com um estojo. Em um poço de petróleo com um estojo, um estojo radialmente expansível pode ser usado para reforçar o estojo desgastado ou danificado de modo a, por exemplo, aumentar uma avaliação de estouro do estojo antigo, impedindo desse modo o abandono prematuro do furo. Em seções abertas do furo do poço de petróleo, o uso de estojo radial expansível pode reduzir um diâmetro requerido de um furo perfurado para um diâmetro com estojo final desejado do furo, e pode também reduzir um volume requerido do cimento requerido para fixar o estojo no poço de petróleo.

[0004] As deformações que ocorrem próximo às conexões tubulares rosqueadas, como aquelas encontradas em estojos e tubulação do campo de petróleo, nas extremidades do estojo radialmente expansível após a expansão plástica e radial podem ser problemáticas. Os problemas são encontrados pelo menos em três áreas. Primeiramente, selos metal com metal internos, que contam com forças de contato para formar o selo, podem descarregar (isto é, perder o acoplamento de

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3/36 selamento) se uma proa do pino formada em uma conexão de pino se deformar em uma direção distante de uma superfície do selo formada em uma conexão de caixa. Em segundo lugar, a deformação total das extremidades de tubulação próximas à região da conexão rosqueada pode fazer com que algumas das roscas movam-se radialmente e, em consequência, descarreguem-se. Isto afeta adversamente uma capacidade de carregamento de carga da conexão rosqueada. Em terceiro lugar, as deformações locais na região próxima a cada rosca individual podem torcer as roscais individuais, afetando desse modo adversamente uma distribuição de carga entre roscas individuais.

[0005] Quando um processo de expansão de formação a frio é usado (por exemplo, quando uma ferramenta de expansão de formação a frio ou um lingote é movido através de uma corda de estojo para expandir radial e plasticamente a corda de estojo), a corda de estojo é rodada geralmente no furo de caixa-para baixo (por exemplo, a caixa ou a conexão rosqueada fêmea são rodadas no furo que faceia abaixo de furo de modo que a ferramenta de expansão (lingote) não deforme a ponta do pino de cada conexão quando a ferramenta de expansão é forçada para cima através da corda de estojo). Note que as cordas tubulares, tais como a tubulação de broca, o estojo, ou membros tubulares similares são rodadas normalmente no poço de pino para baixo porque é mais fácil compor as conexões rosqueadas na corda tubular.

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4/36 [0006] A análise da técnica anterior de conexões tubulares rosqueadas expansíveis concentrou-se em uma análise das forças pós expansão na conexão, com uma suposição implícita que uma relação entre a força e a tensão é relativamente linear, mesmo dentro do regime plástico de deformação. Entretanto, os aços de carbono de paredes finas típicos daqueles usados em bens tubulares do campo de petróleo exibem uma relação drasticamente não linear entre a força e a tensão durante a deformação plástica, particularmente em uma região do próximo do plástico imediatamente depois de um ponto de rendimento onde a liberação do plástico é caracterizada pela formação de bandas de Lüders. Por esta razão, é desejável que as conexões tubulares rosqueadas expansíveis sejam projetadas para controlar e para focalizar as tensões do plástico resultantes da expansão, ao invés de serem projetados para alcançar um campo de stress desejado na conexão de modo que a conexão rosqueada e a integridade de selamento possam ser mantidas após a expansão plástica radial da conexão rosqueada (e do membro tubular associado em que a conexão tubular é formada).

[0007] Um exemplo de uma conexão tubular projetada para controlar e focalizar as tensões plásticas que resultam da expansão é mostrado na patente norte-americana N° 6,607,220 B2, que é atribuída ao cessionário da presente invenção e aqui incorporada por referência em sua totalidade. Na patente N° '220, uma ranhura circunferencial é colocada em uma ou mais posições na superfície exterior do membro de caixa para

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5/36 controlar a distorção da conexão rosqueada durante a expansão plástica e radial. A patente '220 divulga também a colocação de uma ranhura helicoidal na superfície interna ou externa do membro de pino em uma posição axial substancialmente igual à rosca externa.

Sumário da Invenção [0008] Em um aspecto, a presente invenção relaciona-se a uma conexão tubular incluindo um membro de caixa que inclui uma rosca interna e um membro de pino que inclui uma rosca externa. A rosca externa é adaptada para acoplar, de forma rosqueável, a rosca interna. Uma ranhura substancialmente helicoidal é formada em uma superfície externa do membro de caixa.

[0009] Em um outro aspecto, a presente invenção diz respeito a uma conexão tubular que inclui um membro de caixa que inclui uma rosca interna, uma primeira superfície de selo, e uma segunda superfície de selo e um membro de pino que inclui uma rosca externa, uma terceira superfície de selo, e uma quarta superfície de selo. A rosca externa é adaptada para acoplar, de forma rosqueável, a rosca interna, as primeiras e terceiras superfícies de selo são adaptadas para formar um selo contra uma pressão externa, e as segundas e quartas superfícies de selo são adaptadas para formar um selo contra a uma pressão interna mediante acoplamento do mesmo. Uma ranhura substancialmente helicoidal é formada em uma superfície externa do membro de caixa. A ranhura

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6/36 substancialmente helicoidal é posicionada substancialmente em rosca com a rosca interna.

[0010] Em um outro aspecto, a presente invenção relaciona-se a um método de fabricação de um membro de caixa de uma junção de ferramenta. O método inclui selecionar um diâmetro externo para um membro de caixa que faz com que a junção de ferramenta tenha uma taxa de tensão de curvatura maior do que uma selecionada. Uma ranhura helicoidal é formada no diâmetro externo do membro de caixa de modo que a ranhura helicoidal reduz a relação de força de curvatura para ser próxima à taxa de tensão de curvatura selecionada. Uma rosca interna é formada em uma superfície interna do membro de caixa.

[0011] Em um outro aspecto, a presente invenção relaciona-se a um método para modificar um membro de caixa que inclui uma rosca interna. O método inclui a formação de uma ranhura substancialmente helicoidal em uma superfície externa do membro de caixa. A ranhura substancialmente helicoidal é posicionada substancialmente em rosca com a rosca interna.

[0012] Em um outro aspecto, a presente invenção relaciona-se a um método para fabricar um membro de caixa. O método inclui formar uma rosca interna em uma superfície interna de um cilindro e formar uma ranhura substancialmente helicoidal em uma superfície externa do cilindro. A ranhura

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7/36 substancialmente helicoidal é posicionada substancialmente em rosca com a rosca interna.

[0013] Outros aspectos e vantagens da invenção tornar-seão aparentes a partir da seguinte descrição e das reivindicações anexas.

Breve Descrição dos Desenhos [0014] A figura 1 mostra a ferramenta de expansão radial típica.

[0015] A figura 2A mostra uma junção não expandida da tubulação de extremidade plana.

[0016] A figura 2B mostra a junção de tubulação de extremidade plana mostrada na figura 2A após a expansão.

[0017] A figura 3A mostra um gráfico das tensões ao longo do comprimento da tubulação radialmente expandida mostrada na figura 2B próximo a uma primeira extremidade expandida.

[0018] A figura 3B mostra uma vista de seção transversal da tubulação radialmente expandida mostrada na figura 2B.

[0019] A figura 4A mostra um gráfico das tensões ao longo do comprimento da tubulação radialmente expandida mostrada na figura 2B próximo a uma segunda extremidade expandida.

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8/36 [0020] A figura 4B mostra uma vista de seção transversal da tubulação radialmente expandida mostrada na figura 2B.

[0021] A figura 5 mostra uma vista de seção transversal de uma conexão tubular em uma condição não expandida de acordo com uma concretização da presente invenção.

[0022] A figura 6A mostra uma vista de seção transversal de um membro de caixa de acordo com uma concretização da presente invenção.

[0023] A figura 6B mostra uma vista de seção transversal de um membro de pino adaptado para conectar-se ao membro de caixa mostrado na figura 6A de acordo com uma concretização da presente invenção.

[0024] A figura 7A mostra uma vista de seção transversal de uma junção de ferramenta da técnica anterior.

[0025] A figura 7B mostra uma vista de seção transversal de uma junção de ferramenta de acordo com uma concretização da presente invenção.

Descrição Detalhada [0026] conexões invenção tubulares

Em um aspecto, a presente invenção relaciona-se a tubulares. Mais especificamente, a presente relaciona-se à tensão de controle em conexões

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9/36 [0027] Uma ferramenta de expansão é usada tipicamente para expandir plástica e radialmente uma corda de estojo ou tubulação disposta dentro de um poço de petróleo a partir de uma condição inicial (por exemplo, de um diâmetro inicial) para uma condição expandida (por exemplo, com um diâmetro maior). Um processo de expansão comum da técnica anterior mostrado na figura 1 usa uma ferramenta de expansão de formação a frio conicamente afilada 101 (geralmente referida como a um lingote) para expandir o estojo em um poço de petróleo. A ferramenta de expansão 101 é selada geralmente dentro de um lançador do lingote (não mostrado), que é uma seção em formato de sino unida a uma extremidade mais baixa de uma corda de estojo que é rodada no poço de petróleo. Porque o lançador de lingote deve passar através do estojo primário já instalado no poço de petróleo, o lançador do lingote tem um diâmetro exterior que é maior do que de “um diâmetro de deriva” do estojo primário. Como usado aqui, o “diâmetro de deriva” é o diâmetro externo máximo que pode passar através de um poço de petróleo. Geralmente, o diâmetro de deriva é um tanto menor do que o diâmetro interno do poço de petróleo devido ao poço de petróleo que não é perfeitamente reto. Por causa disso, uma ferramenta que tem exatamente o diâmetro interno do poço de petróleo seria incapaz de mover-se livremente através de um poço de petróleo.

[0028] Tipicamente, após rodar a corda de estojo no poço de petróleo, a corda de estojo é suspensa dentro do poço de

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10/36 petróleo usando deslizadores (não mostrados). Então, a tubulação de broca (não mostrada) é rodada no poço de petróleo e trancada na ferramenta de expansão 101. Após ter conectado a tubulação de broca, o peso da corda de estojo é suportado pela ferramenta de expansão 101. A tubulação de broca é usada então para baixar ainda mais a corda de estojo até a posição selecionada no poço de petróleo. A ferramenta de expansão 101 inclui uma seção afilada 98A que tem um ângulo afunilado 98B que é geralmente entre 5 graus e 45 graus. A ferramenta de expansão 101 é geralmente simétrica ao redor de um eixo longitudinal 97 da mesma. A ferramenta de expansão 101 inclui também uma seção cilíndrica 96 que tem um diâmetro que corresponde a um diâmetro interno expandido desejado de uma corda de estojo (não mostrada) que está seguido por uma seção afilada 95.

[0029] A etapa seguinte deste processo particular de expansão é bombear o cimento através da tubulação de broca e para fora de uma porta de cimento no lingote. O cimento flui entre a parte externa da corda de estojo a ser expandida e o interior do poço de petróleo. Depois que a quantidade selecionada de cimento foi bombeada, a porta de cimento está selada, tipicamente por um dardo projetado para assentar na porta de cimento, o dardo é bombeado geralmente com fluido de perfuração através da tubulação de broca. Continuando com o bombeamento, o líquido de perfuração pressuriza o lançador do lingote, que aciona a ferramenta de expansão 101 para frente (isto é para cima em direção à superfície) e o estojo

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11/36 ainda para dentro do poço de petróleo. À medida que a ferramenta de expansão 101 move-se para frente, a corda de estojo expande-se. A expansão continua até que a corda de estojo inteira seja expandida. Em muitos exemplos, a corda de estojo incluirá um comprimento de estojo que permanece dentro do estojo primário após a expansão. O comprimento extra do estojo pode ser projetado para agir como um gancho do forro para a corda de estojo e selar entre o estojo primário e a corda de estojo expandida.

[0030] Neste processo de expansão, uma taxa de expansão radial é determinada, por exemplo, por uma tensão plástica total requerida para expandir a corda de estojo, o angulo afunilado 98 A, e uma taxa de deslocamento axial da ferramenta de expansão 101 através da corda de estojo. A consistência do processo de expansão é controlada por transições ao longo da ferramenta de expansão 101 e por uma área de seção transversal de, por exemplo, comprimentos do estojo que forma a corda de estojo, conexões rosqueadas que acoplam o comprimento do estojo, e semelhantes.

[0031] O processo de expansão acima é somente um exemplo dos processos de expansão conhecidos na técnica. A ferramenta de expansão 101 pode ser começada no fundo ou no topo da corda de estojo dependendo do projeto da ferramenta e da aplicação. A expansão radial pode ser executada em taxas de, por exemplo, 25 a 60 pés por minuto.

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12/36 [0032] Outros processos de expansão, tais como a expansão sob a pressão hidroestática localizada, ou hidroformação são conhecidas na técnica, mas geralmente não são usados tanto quanto processos de expansão de formação a frio. Outras ferramentas de expansão para formação a frio do estojo também existem. Uma pessoa de habilidade ordinária na técnica apreciará que o processo de expansão a ser usado em algumas concretizações da invenção pode variar sem fugir do escopo da presente invenção.

[0033] Enquanto o método de ferramenta de expansão afilado provou trabalhar completamente bem em corpos tubulares de cordas de estojo, a expansão de conexões rosqueadas construídas expôs problemas estruturais do selamento nas conexões rosqueadas expandidas. As conexões rosqueadas que se submetem à expansão plástica radial têm uma tendência a exibir uma elongação axial não uniforme e reagem diferentemente a forças de arco residual restante após a expansão. Especificamente, os membros rosqueados machos (pino) e os membros rosqueados fêmeas (caixa) deformam-se diferentemente durante a expansão radial. O membro de caixa mover-se-á geralmente para longe do membro de pino durante a expansão radial. Este fenômeno de deslocamento diferencial resulta em uma perda de pré-carga em selos axialmente acoplados, fazendo o uso de selos metal com metal convencional (incluindo, por exemplo, selos de rebaixo) geralmente ineficaz para o estojo e tubulação plástica e radialmente expandidas.

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Expansão plástica radial da tubulação de extremidade plana [0034] Quando uma junção de estojo ou da tubulação é expandida radial e plasticamente, uma espessura de parede da junção de estojo e um comprimento axial total da junção de estojo estão reduzidos por um processo comumente referido a como “Poissoning” e as forças residuais são retidos na junção de estojo. Próximo a um meio de junção de estojo, a junção de estojo manterá um diâmetro substancialmente uniforme e espessura de parede porque cada região discreta experimenta suporte de regiões discretas contíguas. Entretanto, as extremidades de deformação próximas da junção de estojo dependem de uma direção em que a ferramenta de expansão viaja.

[0035] A figura 2A mostra uma junção de tubulação não expandida 100 com uma taxa de espessura de parede para o diâmetro nominal (d/t) de cerca de 20. A tubulação não expandida 100 é formada de, por exemplo, aço de carbono de rendimento de 80.000 psi. Nenhuma conexão é formada na tubulação não expandida 100 na figura 2A. A tubulação não expandida 100 tem um diâmetro interno (ID) 100A, um diâmetro externo (OD) 100B, e uma espessura de parede 100C. A tubulação não expandida 100 é projetada para ser expandida com uma ferramenta de expansão 101 que é movida geralmente através da tubulação não expandida 100 em uma direção 101A de uma primeira extremidade não expandida 102 em direção a uma segunda extremidade não expandida 103.

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14/36 [0036] A figura 2B mostra a junção da tubulação 104 depois que foi expandida. A tubulação expandida 104 tem um ID 104A, um OD 104B5 e uma espessura de parede 104C. A tubulação expandida 104 é mais curta do que a tubulação não expandida de extremidade plana (100 na figura 2A) (note que a extensão do encurtamento está exagerada na figura 2B para maior clareza), e a espessura de parede 104C da tubulação expandida 104 é geralmente menor do que a espessura de parede da tubulação não expandida (100C na figura 2A). As extremidades 105, 106 da tubulação expandida de extremidade plana 104 mostra deformações características do estojo e da tubulação que foi expandida por um lingote de formação a frio conicamente afilado, como a ferramenta de expansão 101 mostrada na figura 2A. A primeira extremidade expandida 105 mostra um formato de sino côncavo radial na extremidade da tubulação e um enrugamento ou de ondulação radial próximo a uma seção da tubulação perto da extremidade. A segunda extremidade expandida 106 mostra a um formato de sino convexo radial próximo à extremidade. Note que os deslocamentos radiais da parede de tubulação estão exagerados para maior clareza.

[0037] A figura 3A mostra a um gráfico das tensões na tubulação expandida de extremidade plana (104 na figura 2B) ao longo do comprimento da tubulação (104 na figura 2B) próximo à primeira extremidade expandida (105 na figura 2B). A tensão na primeira extremidade expandida (105 na figura 2B) é mostrada na extremidade do diagrama 108A, enquanto a

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15/36 tensão próxima ao corpo de tubulação é mostrada em direção à extremidade 108B do diagrama. Note que a figura 3B mostra uma vista de seção transversal da tubulação que pode ser vista como um corolário físico para os pontos mostrados na figura 3A.

[0038] Na figura 3A, as tensões no ID expandido (104A na figura 3B) são mostradas como uma curva de tensão de arco de ID 107A, uma curva de tensão axial de ID 107C, e uma curva de tensão radial de ID 107E. As tensões no diâmetro exterior expandido (104B na figura 3B) são mostradas como uma curva de tensão de salto de OD 107B, uma curva de tensão axial de OD 107D, e uma curva de tensão radial de OD 107F. Note que as tensões axiais (107C e 107D) e as tensões radiais (107E e 107F) são substancialmente constantes e negativas no corpo da tubulação, como mostrado perto da extremidade 108B do diagrama, confirmando que a tubulação (104 na figura 3B), como esperado, e torna-se mais curta e tem uma espessura de parede reduzida, à medida em que é expandida pela ferramenta de expansão (101 na figura 2A).

[0039] O ponto de inflexão próximo 109, a tensão axial de OD 107D e a tensão axial de ID 107C diverge, onde a tensão axial do OD 107D aumenta (isto é, torna-se menos negativa) e a tensão axial do ID 107C diminui (isto é, torna-se cada vez mais negativo), indicando que a tubulação (104 na figura 3B) está começando a formar uma protuberância em uma direção radial externa. Quando visto da esquerda para a direita, no ponto de inflexão 110A, a tensão axial do OD

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107D começa a diminuir, quando a tensão axial do ID 107 C começa a aumentar, indicando desse modo que a tubulação (104 na figura 3D) se está contraindo em uma direção radial interna. No ponto de inflexão 11OB, as curvas de tensão axiais 107 C, 107D cruzam-se. No ponto de inflexão 111, a tubulação (104 na figura 38) começa a expansão radial externa e, no ponto de inflexão 112, a tensão axial do ID 107C começa a diminuir, enquanto a tensão axial do OD 107D continua a aumentar (por exemplo, uma taxa de expansão radial diminui próximo à extremidade (105 na figura 3B) da tubulação (104 na figura 3B)).

[0040] Fazendo referência à figura 3B, um diâmetro exterior expandido nominal 104D da tubulação expandida 104 é mostrado como uma referência para os deslocamentos radiais da tubulação 104 nos pontos de inflexão 109, 110A, 110B, 111, 112. Note que os deslocamentos radiais da parede da tubulação estão ligeiramente exagerados para maior clareza. Note que um deslocamento máximo ocorre no ponto de inflexão 111 e que uma espessura de parede 104C é ligeiramente decrescente próximo à extremidade 105 da tubulação 104.

[0041] As rugas ou ondulações próximas à extremidade da tubulação assemelham-se, por exemplo, a uma função senoidal amortecida. Com base na análise do elemento finito (FEA) e experimentação física com o processo de expansão, os presentes inventores fizeram a hipótese que a amplitude, o período, e o amortecimento das ondulações dependem da expansão plástica total requerida na tubulação, a relação

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17/36 entre diâmetro e espessura de parede (d/t), o projeto da ferramenta de expansão (particularmente o ângulo afunilado), e um coeficiente de atrito entre a ferramenta de expansão e a tubulação não expandida.

[0042] A figura 4A mostra a um gráfico de tensões na tubulação 104 ao longo do comprimento da tubulação próximo à segunda extremidade expandida 106. As tensões na segunda extremidade expandida 106 são mostradas na extremidade 114A do diagrama, enquanto as tensões para o corpo de tubulação são mostradas para a extremidade 1148 do diagrama. Note que a figura 4B mostra uma vista de seção transversal da tubulação que pode ser vista como um corolário físico para os pontos mostrados na figura 4A.

[0043] As tensões em um diâmetro interno expandido (ID) 104A são mostradas como uma curva de tensão de salto de ID 113A, uma curva da tensão axial do ID 113C, e uma curva radial da tensão do ID 113E. As tensões em um diâmetro exterior expandido (OD) 104B são mostradas como uma curva de tensão de salto do OD 113B, uma curva axial de tensão do OD 113D, e uma curva radial de tensão do OD 113F. Note que as tensões axiais (113C e 113D) e as tensões radiais (113E e 113F) são substancialmente constantes e negativas no corpo da tubulação, como mostrado perto da extremidade 114B do diagrama, confirmando que a tubulação (104 na figura 4B), como esperado, se torna mais curta e tem uma espessura de parede reduzida enquanto é expandida pela ferramenta de expansão (101 na figura 2A). Note também que os níveis de

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18/36 tensão no corpo da tubulação (104 na figura 4B) (por exemplo, valores de tensão na extremidade do diagrama 114B) mostrado na figura 4 A correspondem aos níveis de tensão no corpo da tubulação mostrada na figura 3A (por exemplo, os níveis de tensão na extremidade 108B do diagrama).

[0044] Fazendo referência à figura 4A, vendo da direita para esquerda no ponto de inflexão 115A, a curva de tensão axial de OD 113D é aumentada (isto é, se torna menos negativa) quando a curva axial de tensão do ID 113C diminui (isto é, se torna cada vez mais negativa), indicando que a tubulação (104 na figura 4B) está começando a protuberar radialmente e para fora. No ponto de inflexão 115B, a curva axial de tensão do ID 113D é diminuída quando a curva axial de tensão do ID 113C aumenta, indicando que a tubulação (104 na figura 4B) está em formato radial côncavo. Note que “o formato de sino para dentro” tende a continua toda a maneira para a segunda extremidade 114A do diagrama.

[0045] A figura 4B mostra um diâmetro exterior nominal 104D do corpo expandido da tubulação como uma referência para deslocamentos radiais da tubulação 104 nos pontos de inflexão 115A, 115B. Note que os deslocamentos radiais da parede de tubulação estão ligeiramente exagerados para maior clareza e que uma espessura de parede 104C permanece substancialmente constante. No ponto de inflexão 115A, há a concavidade da tubulação. Como discutido acima com o respeito à figura 4A, a tubulação 104 começa côncava radialmente para dentro no ponto de inflexão 115B e continua a ter formato de

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19/36 sino radialmente do ponto de inflexão 1158 para a segunda extremidade expandida 106.

A expansão plástica radial das junções de tubulação rosqueada [0046] Ao projetar conexões rosqueadas para junções de tubulação ou estojo radialmente expansíveis, os presentes inventores descobriram métodos para compensar os deslocamentos axiais e radiais acima mencionados que ocorrem nas junções de tubulação próximo as conexões rosqueadas. Conformemente, as concretizações da invenção são projetadas para compensar os deslocamentos axiais e radiais próximos à extremidades das junções de tubulação rosqueadas, junções de estojo, e as junções da tubulação após a expansão plástica radial das mesmas. Em algumas 5 concretizações, sulcos seletivamente colocados são usados para manter a integridade das conexões rosqueadas após a expansão plástica e radial da mesma. Determinou-se a partir de experimentação que quando um comprimento da tubulação que compreende o tipo feito V ou conexões rosqueadas de 1a rebaixo quadrado (tais como do API redondos ou roscas apoiadas) é expandido radial e plasticamente, a deformação plástica das conexões feitas resulta nos deslocamentos axiais e radiais que são similares aos deslocamentos axiais e radiais acima mencionados experimentados durante a expansão plástica e radial da tubulação de extremidade plana porque as roscas não fornecem a resistência significativa à deformação radial relativa dos membros de pino e de caixa. Por exemplo, quando uma ferramenta radial de expansão for movida em uma direção

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20/36 axialmente ascendente através de uma corda de estojo típica (que está funcionada geralmente em um poço de petróleo com as extremidades de conexão do pino apontadas para baixo (pino para baixo)), uma extremidade de pino de uma conexão feita que compreende roscas de apoio de API seria deformado em uma maneira similar à primeira extremidade expandida (105 na figura 23) mostrada na figura 2B, enquanto uma extremidade de caixa seria deformada em uma maneira similar à segunda extremidade expandida (106 na figura 2B) mostrada na figura 2B. Porque as extremidades de pino e de caixa (neste exemplo compreendendo roscas apoiadas de API) são radialmente não tensionadas, uma com relação à outra, a extremidade de caixa terá, geralmente, formato de sino côncavo e a extremidade de pino terá, em geral, formato de sino conexo, como descrito em detalhes acima.

[0047] Entretanto, determinou-se com a experimentação e análise de elemento finito (FEA) que se a conexão rosqueada resiste a deformação radial, como no caso quando as roscas geralmente em formato de sambladura são usadas para formar a conexão rosqueada, então as extremidades não suportadas (por exemplo, porções da conexão rosqueada que se estendem após a última rosca acoplada) das conexões de caixa e de pino terão, geralmente, formato de sino radialmente para dentro em uma forma similar à segunda extremidade expandida (106 na figura 2B) mostrada na figura 2B. Conformemente, um selo metal com metal externo (por exemplo, um selo formado entre a conexão de pino e a conexão de caixa próxima a um

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21/36 ressalto exterior formado pela extremidade da conexão de caixa) pode ser formado com uma forma de rosca, geralmente, em formato de sambladura por causa das tensões de contato aumentadas entre a extremidade de caixa e um ressalto de pino próximo à extremidade de caixa gerada quando as 5 extremidade de caixa tem formato de sino radial para dentro após a expansão plástica e radial das mesmas. Entretanto, um selo metal com metal interno (por exemplo, um selo próximo a uma ponta de pino na conexão de pino) é difícil de manter, mesmo com uma rosca geralmente em difícil de manter, mesmo com uma rosca geralmente formato de sambladura, porque a extremidade da ponta do pino tende a ter formato de sino para dentro (longe da conexão de caixa) após a expansão plástica e radial da mesma. Outros mecanismos do selamento para conexões tubulares, tais como selos elastoméricos, encontram dificuldades similares.

[0048] A patente norte-americana N° 5.423.579, emitido para Blose et al, e atribuída ao cessionário da presente invenção e incorporado aqui por referência em sua totalidade, divulga um projeto mel com metal de selo para conexões tubulares rosqueadas. Para formar um selo metal com metal de confiança, as conexões de caixa e de pino contatam-se geralmente para formar uma área de contato cilíndrica fina (que pode ser conseguida, por exemplo, usando ângulos descombinados em elementos correspondentes de pino e de caixa), e conexão deve geralmente ser apertadas de modo a formar uma tensão de contato mínima selecionada na área de

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22/36 contato do selo (por exemplo, para selar contra a pressão interna e/ou externa). Conformemente, a fim de formar conexões rosqueadas de confiança próximas a um selo metal com metal disposto em cordas de estojo radial e plasticamente expandidas, a conexão deve ser projetada para avaliar as tensões da expansão para impedir danos à conexão e para manter uma área de contato do selo.

[0049] Em determinadas concretizações da invenção descrita aqui, as roscas usadas para formar as conexões rosqueadas são roscas em formato de cunha que compreendem geralmente roscas em formato de sambladura com larguras de rosca convergentes. As roscas de cunha são conhecidas na técnica e divulgadas, por exemplo, na patente norteamericana N° RE30,647 emitida para Blose, patente norteamericana N2 RE34,467 emitida para Reeves, patente norteamericana N2 4,703,954 emitida para Ortloff e outros, e patente norte-americana N°- 5,454,605 emitido para Mott, atribuído ao cessionário da presente invenção. Cada uma destas patentes é incorporada aqui por referência. As roscas de cunha usadas nestas concretizações específicas da invenção compreendem as roscas geralmente em formato de sambladura em que, por exemplo, uma crista de uma rosca é mais larga do que uma raiz da rosca e em que dois flancos de rosca compreendem ligações diferentes, mas constantes. Uma largura da forma da rosca de cunha muda geralmente ao longo do comprimento da rosca (por exemplo, ao longo de uma forma helicoidal da rosca) de modo que, enquanto a conexão feita

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23/36 (aparafusada junto), os flancos da rosca formados nos membros de pino e de caixa fixam mais próximos juntos. Além disso, algumas concretizações da invenção podem compreender formas de rosca de cunha, em que ambos os flancos têm um ângulo negativo correspondente (com respeito ao eixo do membro tubular em que são formados), em que um flanco tem um ângulo negativo e um flanco tem um ângulo positivo, e semelhante, contanto que uma crista de forma de rosca for geralmente mais larga do que uma raiz da forma de rosca. Além disso, as roscas de cunha podem também ser formadas com formas de rosca que não tem formato de sambladura.

[0050] As roscas de cunha são preferidas para o uso em algumas concretizações da invenção porque, por exemplo, não requerem ressaltos de torque separados. Não requerem ressaltos do torque separados porque os flancos de estocada e a convergência de carga dispostas nas roscas de cunha reagem uma contra a outra na composição. Além disso, o formato em geral de sambladura da forma de rosca fornece resistência à separação radial da caixa e do pino durante a expansão plástica e radial da conexão.

[0051] Note que as roscas de cunha podem também fornecer algumas vantagens com as cordas de estojo radial e plasticamente expansíveis e semelhantes porque as conexões rosqueadas tradicionalmente rebaixadas podem experimentar desgaste e/ou desintegração severos dos ressaltos porque o encolhimento axial da corda do estojo (por exemplo, devido a Poissoning) durante a expansão plástica e radial pode

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24/36 levantar tensões de contato nos ressaltos além de uma força compressiva final de um material do qual a corda de estojo é formada. Entretanto, para a expansão plástica radial moderada (por exemplo, para a expansão substancialmente menor do que 10%), uma conexão ressaltada que compreende geralmente roscas de formato de sambladura pode fornecer resistência adequada à separação radial da conexão durante a expansão e uma tensão de contato suficiente no ressalto. Será apreciada por aquelas pessoas hábeis na técnica que uma forma de rosca de semi-sambladura (por exemplo, uma forma de rosca, em que um dos flancos de rosca está em um ângulo de aproximadamente 90 graus com respeito ao eixo da tubulação) pode também fornecer resistência à separação radial da conexão durante a expansão. Em outras concretizações, nenhuma sambladura pode estar presente em tudo. Conformemente, a invenção não é pretendida para estar limitada pelas concretizações descritas aqui que incluem uma forma de rosca de sambladura.

[0052] A figura 5 mostra uma concretização da invenção em um estado substancialmente não expandido. A conexão compreende um membro de pino 130 que tem as roscas externas 153, e o membro de caixa 131 que tem as roscas internas 132. Além disso, o membro de pino 130 e membro de caixa 131 pode compreender as superfícies de selo adjacentes correspondentes 134A, 134B, respectivamente, adaptadas para formar um selo metal com metal 134 mediante composição da conexão. Em algumas concretizações, as roscas 153 e 132 podem

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25/36 ser roscas de cunha como mostrado na figura 5. Nesta concretização, as roscas 153 e 132 são, em geral, de formato de sambladura, que ajudam a impedir que o membro de pino 130 e membro de caixa 131 se deformem radialmente um em relação ao outro durante a expansão plástica e radial. Uma direção de curso 133 de uma ferramenta de expansão (não mostrada) usada para expandir radial e plasticamente a conexão, em função da discussão acima, determina que a conexão de pino 130 se comportará similarmente à segunda extremidade expandida da tubulação de extremidade plana (106 na figura 3A) em uma região do selo 134 definido por contato entre as superfícies de selo adjacentes 134A, 134B (isto é, uma extremidade distal 135 do pino 130 tenderá à forma de sino para dentro após a expansão plástica e radial da mesma).

[0053] Na concretização mostrada na figura 5, uma ranhura helicoidal 150 que tem uma seção transversal retangular é formado na parte externa do membro de caixa 131. Uma pessoa de habilidade ordinária na técnica apreciará que a seção transversal da ranhura helicoidal 150 pode variar no tamanho e na forma sem fugir do escopo da invenção. Por exemplo, em outras concretizações, a ranhura helicoidal 150 pode ter uma seção reta em formato de V, parabólica, em formato de U, ou de semi-círculo. A ranhura helicoidal 150 está substancialmente na mesma posição axial que a crista 152 da rosca interna 132. Este posicionamento da ranhura helicoidal 150 pode ser referenciado como sendo em-linha acima da rosca interna 132. Porque a ferramenta de expansão não

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26/36 contata o membro de caixa, apenas o membro de pino (130 na concretização da figura 5) experimenta diretamente a força axial imposta pela ferramenta de expansão. Isto faz com que o membro do pino 130 elongue, o que força o membro de caixa 131 a elongar pouca quantidade devido à conexão entre os dois membros. A rosca de cunha 132 no membro de caixa resiste à elongação por causa da espessura na crista 152. Pela localização da ranhura helicoidal 150 em-linha acima da crista 152 da rosca interna 132, a espessura de parede do membro de caixa é reduzida onde esta tem normalmente uma espessura aumentada. A redução na espessura de parede que resulta da ranhura helicoidal 150 alivia a tensão axial experimentada pela rosca interna 132. Ao mesmo tempo, a força total axial e de salto da conexão não é reduzida significativamente porque a espessura de parede mínima (que ocorre na raiz 155 da rosca interna 1320 do membro de caixa não é reduzida.

[0054] Fazendo referência às figuras 6A e 6B, um membro de caixa 215 e o membro de pino 216 de acordo com uma concretização da presente invenção são mostrados. O membro de caixa 215 e o membro de pino 216 têm uma rosca interna 211 e uma rosca externa 212, respectivamente, e são adaptadas para acoplar, de forma rosqueável, uma na outra para conectar dois membros tubulares. Uma ranhura helicoidal 207 que tem uma seção que tem uma seção reta trapezoidal é formado na superfície exterior do membro 215 da caixa. A localização em linha da ranhura helicoidal 207 é ilustrado pelas linhas

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27/36 tracejadas extraídas da ranhura helicoidal 207 à rosca interna 211. A colocação e a natureza helicoidal da ranhura helicoidal 207 não reduzem significativamente a seção crítica 210 do membro de caixa 215, o que determina a tensão e a compressão máximas que o membro de caixa de conexão 215 suportara. “A seção crítica está situada na menor seção reta do membro de caixa 215 que deve suportar a carga axial completa. A área da seção crítica 210 é medida transversalmente ao eixo (não mostrado) da tubulação. Nesta concretização particular, a localização da seção crítica 210 coincide com o sulco circunferencial 205. Nas concretizações que não tem um sulco circunferencial 205, a seção crítica 210 pode estar localizada em um sulco de relevo de rosca (não mostrado). A seção crítica 210 é geralmente um ponto de falha para um membro de caixa durante cargas compressivas e tencionáveis. Porque a ranhura helicoidal 207 remove somente uma parcela pequena do material de toda a posição axial no membro de caixa, há pouco efeito na seção crítica

210.

[0055] Nas concretizações mostradas nas figuras 6A e 6B, há quatro selos separados. O membro de caixa 215 tem duas áreas de selamento 201A e 203A, que são adaptadas para formar selos com áreas de selamento 201B e 203B, respectivamente, situadas no membro de pino 216. O membro de caixa 215 e o membro de pino 216 têm os sulcos 205 e 206, respectivamente, formados nos mesmos, que são adaptados para conter anéis de selamento separados (não mostrados), como um anel

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28/36 elastomérico em formato de O. As áreas de selamento 201A e

201B e o anel de selamento localizado no sulco 206 selam contra pressão externa. As áreas de selamento 203A e 203B e o anel de selamento localizado no sulco 205 selam contra a pressão interna. As propriedades das concretizações da presente invenção ajudam a manter estes selos durante a expansão plástica radial da conexão.

[0056] Enquanto as concretizações acima ilustram as ranhuras helicoidais que têm uma seção reta constante, o escopo da presente invenção não está limitado a seções retas constantes. Em algumas concretizações, a ranhura helicoidal pode variar na largura a uma taxa igual à variação da largura da crista de uma rosca de cunha no membro de caixa. Em algumas concretizações, a profundidade da ranhura helicoidal pode variar ao longo do comprimento axial do membro de caixa. Por exemplo, pode ser desejável ter uma ranhura helicoidal mais raso na extremidade distal do membro de caixa onde a seção reta é a mais fina. Uma pessoa de habilidade ordinária na técnica apreciará que a forma e o tamanho da seção reta da ranhura helicoidal podem variar sem fugir do escopo da presente invenção. Além disso, a ranhura helicoidal pode ter um comprimento menor do que o comprimento da rosca interna. Uma pessoa de habilidade ordinária na técnica apreciará que a ranhura helicoidal pode ocorrer somente em uma parcela ou no comprimento inteiro do membro de caixa sem fugir do escopo da presente invenção.

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29/36 [0057] Enquanto as ranhuras helicoidais discutidas nas concretizações acima forem úteis para manter a integridade da força e do selo de conexões nos membros tubulares que são pretendidos para ser expandidos radial plasticamente, as ranhuras helicoidais ajudam também a resistir aos efeitos dos danos na superfície externa do membro de caixa. Os riscos severos e gouges ocorrem na superfície externa do membro de caixa durante a manipulação da superfície (por exemplo, composição das conexões) e o funcionamento dos membros tubulares no poço. Os riscos e as gouges adicionais podem ocorrer na passagem dos membros tubulares através de uma janela do estojo encontrada no poço. Estes riscos e gouges agem como os levantadores de tensão que podem causar a separação do membro de caixa durante o processo de expansão. Quando forçados severamente, estes riscos e gouges podem dar forma a rachaduras que se propagarão. As rachaduras resultantes dos riscos e das gouges axiais, tais como aquelas que ocorrem durante o deslizamento do membro tubular no poço, tipicamente propagam-se ao longo do eixo central do membro de caixa quando exposto a tensão de salto severa. As rachaduras resultantes dos riscos e das gouges circunferenciais, tais como aquelas que ocorrem durante a composição das conexões, tipicamente propagam-se na direção circunferencial quando expostas a tensão axial severo.

[0058] Uma ranhura helicoidal pode ajudar a reduzir a propagação daquelas rachaduras nas direções axial e circunferencial. Esta vantagem da ranhura helicoidal formada

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30/36 na superfície exterior do membro de caixa pode também ser útil para as conexões que não são pretendidas para a expansão.

[0059] A formação de uma ranhura helicoidal no OD de um membro de caixa foi descoberta pelos inventores atuais para ser particularmente útil para conexões de tubulações, tais como a tubulação de broca e os colares de broca. Os colares de broca são tipicamente fabricados a partir de uma peça de tubo que tem um OD substancialmente constante. As conexões para os colares de broca têm geralmente o mesmo OD que o corpo do colar de broca. A tubulação de broca é manufaturada tipicamente soldando-se uma junção de ferramenta em cada extremidade de uma seção de tubulação. A junção de ferramenta tem tipicamente um OD maior do que a tubulação de broca. A junção de ferramenta inclui uma conexão que tem uma rosca interna (caixa) ou uma rosca externa (pino). Uma seção padrão da tubulação de broca teria um membro de pino em uma extremidade, e um membro de caixa na extremidade oposta.

[0060] A figura 7A mostra uma seção reta de uma junção de ferramenta da técnica anterior. A junção de ferramenta tem um membro de pino 7 01 e um membro de caixa 7 02, que são adaptados para se conectarem. O membro de pino 701 é unido a uma seção da tubulação de broca 706A. O membro de caixa 702 é unido a uma seção da tubulação de broca 706B. O OD 703 da junção de ferramenta é maior do que o OD da tubulação de broca 706A e 706B. 0 ID 705 da junção de ferramenta é tipicamente menor do que o ID da tubulação de broca 706A e

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706B. Em continuação à figura 7, o OD 703 de uma junção de ferramenta experimenta desgaste durante o uso. A maior parte do desgaste resulta da rotação da tubulação de broca no poço de petróleo. A taxa de desgaste varia conforme a aplicação, dependendo das condições particulares do poço de petróleo. À medida que o OD 703 se desgasta, a maior parte das conexões experimenta um Iorque reduzido e uma força tensionável por causa da área de seção transversal reduzida. As roscas de cunha 707 na figura 7, que não dependem da área de ressalto 708 para tensão, mantém a tensão completa até o diâmetro do chanfro 709. Outras conexões que requerem a composição de um ressalto experimentam gradualmente tensão reduzida durante o desgaste do OD 703. Depois que o desgaste reduz o OD 703 após o chanfro 709, a tubulação de broca é substituída.

[0061] Para reduzir o desgaste, as junções de ferramenta podem ter braçadeira 704 aplicada às porções da junção de ferramenta. A braçadeira 704 pode ser adicionada usando-se partículas de carboneto em uma matriz de metal da solda. Além do desgaste no OD 703 da junção de ferramenta, a braçadeira 704 ajuda também a reduzir o desgaste do poço de petróleo, no estojo de metal particular. Algumas situações causam desgaste em taxas particularmente elevadas, apesar do uso da braçadeira 704. Um tal caso é o da rocha basáltica, que pode ser encontrada durante a perfuração em determinadas áreas. Os poços geotérmicos são um lugar comum onde a rocha basáltica pode ser encontrada. A rocha basáltica tem uma abrasividade elevada que corrói rapidamente o OD 703 da

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32/36 tubulação de broca, assim como a tubulação de broca e os colares de broca de peso elevado. A perfuração em formações de rochas basálticas tornou-se conhecida por reduzir a vida útil da tubulação de broca a tão pouco quanto três poços, que é uma parcela pequena da vida útil típica prevista.

[0062] A figura 7B mostra uma seção reta de uma junção de ferramenta de acordo com uma concretização da presente invenção. A junção de ferramenta na figura 7B tem substancialmente o mesmo OD 703 que a junção de ferramenta na figura 7A, o que a torna apropriada para o uso no poço de petróleo de mesmo tamanho que o da figura 7A. Uma ranhura helicoidal 715 foi formado no OD 703 da junção de ferramenta. A ranhura helicoidal 715 não precisa estar em linha com a rosca 707 para experimentar uma ou a mais das vantagens da presente invenção, no entanto, o membro de caixa 702 é mais forte se a ranhura helicoidal 715 estiver em linha com a rosca 707.

[0063] A seguinte comparação da figura 7A com a figura 7B é pretendida como um exemplo específico e não deve ser considerada para limitar o escopo da invenção. Como um exemplo específico, a junção de ferramenta na figura 7A é uma junção de ferramenta WT50 vendida por Hydril Company LP. A junção de ferramenta WT50 tem geralmente um OD 703 de 63/4 polegadas e um ID 705, e é adaptada para ser unida à tubulação de broca 19,50 libras/pés, que tem um OD de 5 polegadas e um ID de 4-1/4 polegadas. O diâmetro do chanfro 709 pode ter 6-11/32 polegadas. A junção de ferramenta na

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33/36 figura 78 é similar à junção da ferramenta WT46 vendida pela Hydryl Company LP, e, consequentemente, teria tipicamente um OD menor do que a junção de ferramenta Drr50 na figura 7A, e teria menos força do que a junção de ferramenta WT5O se o ID 705 for mantido o mesmo daquele da junção de ferramenta wT50. Se a força reduzida não for permissível, então, o ID 705 pode ser reduzido. Entretanto, um ID reduzido resulta em uma queda de pressão aumentada quando o fluido de perfuração é bombeado através da tubulação de broca. Na concretização mostrada na figura 7B, entretanto, o OD da junção de ferramenta foi aumentado para ser igual ao OD da junção de ferramenta WT50, enquanto o ID 705 foi mantido o mesmo daquele da junção de ferramenta WT50. Em consequência, o membro de pino 701 na junção de ferramenta teve reduzida a sua força se comparado à junção de ferramenta WT50. Porque o OD da junção de ferramenta mostrada na figura 7B é maior do que o normal, a força do membro de caixa 702 é aumentada relativamente ao membro de pino 701. A relação entre a força do membro de caixa a força do membro de pino é geralmente conhecida como taxa de força de curvatura (BSR). A BSR de 1 (isto é 1:1) significa que o membro de caixa e o membro de pino têm a mesma força. A BSR maior do que 1 significa que o membro de caixa é mais forte do que o membro de pino. Se um membro de caixa for demasiado forte (duro) na dobra relativamente ao membro de pino, o membro de pino pode ser danificado quando a junção de ferramenta experimenta curvatura. A BSR desejável varia para roscas diferentes. Por exemplo, uma junção de ferramenta de rosca de cunha (como na

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WT46 e na WT50) tem geralmente uma BSR desejável entre 1,0 e 1,5. Para a maioria das junções de ferramenta do Instituto de Petróleo Americano (API), a BSR deve ser de aproximadamente 2,5. Para a maioria das conexões do API, a flexibilidade relativa do membro de pino faz com que o membro de pino estique durante a composição da conexão, o que carrega previamente a conexão. Uma pessoa de habilidade ordinária na técnica apreciará que a BSR desejada pode variar dependendo da conexão tubular particular. De acordo com isso, as concretizações da presente invenção não estão limitadas aos valores particulares para a BSR.

[0064] A manutenção do OD 703 e o ID 705 da junção de ferramenta WT46 igual aos da junção de ferramenta WT46 resultaria em uma BSR mais elevada do que pode ser desejado. Isto acontece porque o membro de caixa 701 é reforçado em relação ao membro de pino 702. Para reduzir a BSR, a ranhura helicoidal 715 pode ser formada no OD 703. A ranhura helicoidal 715 remove o material do membro de caixa 702, o que faz com que este seja mais flexível. A profundidade, a largura, e o passo da ranhura helicoidal 715 podem ser variados dependendo da redução requerida da BSR. Remover mais material reduz a BSR, mas resulta em menos material para a resistência ao desgaste. Em uma concretização, a ranhura helicoidal 715 está alinhada com a rosca 707 no membro de caixa 702, e tem uma profundidade igual ao chanfro 709. Uma pessoa de habilidade ordinária apreciará que o equilíbrio da BSR e a resistência ao desgaste podem variar

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35/36 sem fugir do escopo da presente invenção. O material excedente no membro de caixa 702 fornece mais material a ser desgastado durante o uso. Assim, isto garante uma vida útil mais longa para a mesma taxa de desgaste. Adicionalmente, a

ranhura helicoidal 715 fornece	um indicador	de	desgaste
facilmente	observável	. Se	a	profundidade	da	ranhura
helicoidal	715 estiver	perto	do	OD útil mínimo	da	junção de

ferramenta, uma pessoa saberá substituir a tubulação de broca quando a ranhura helicoidal 715 já não estiver mais visível.

[0065] Enquanto as figuras 7A e 7B fornecem exemplos específicos, uma pessoa de habilidade ordinária na técnica apreciará que os mesmos princípios podem ser aplicados a outras conexões para conseguir uma ou mais das vantagens da presente invenção. Em resumo, uma junção de ferramenta menor do que o normal pode ser selecionada, ao manter o OD de uma junção de ferramenta maior. A adição de uma ranhura helicoidal remove o material do membro de caixa, o que resulta em um membro de caixa mais flexível para conseguir uma BSR desejada. Uma ranhura helicoidal pode também ser formada em membros de caixa dos colares de broca de uma maneira similar para fornecer um indicador de desgaste útil e para aumentar a flexibilidade do membro de caixa. Além disso, uma ranhura helicoidal pode ser formada em conexões em toda aplicação em que o desgaste do OD é importante para se conseguir uma ou mais das vantagens da presente invenção.

[0066] Enquanto a invenção foi descrita com respeito a um número limitado das concretizações, aquelas pessoas hábeis

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36/36 na técnica, tendo o benefício desta divulgação, apreciarão que outras concretizações podem ser derivadas sem que se fuja do escopo da invenção aqui divulgada. De acordo com isso, o escopo da invenção deve ser limitado somente pelas reivindicações anexas.

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Claims

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1. Método de fabricação de uma junção de ferramenta incluindo uma conexão que compreende um membro de pino (130;216;701) e um membro de caixa (131;215;702), sendo o referido método CARACTERIZADO por compreender:

selecionar uma taxa de força de flexão desejada;

formar um diâmetro externo para o membro de caixa (131;215;702) para exceder a taxa de força de flexão selecionada;

formar uma ranhura helicoidal (150;207;715) para alívio de stress no diâmetro externo formado no membro de caixa (131;215;702);

reduzir a taxa de força de flexão com a ranhura helicoidal (150;207;715) para alívio de stress formada para a taxa de força de flexão selecionada;

formar uma rosca interna (132;211) em uma superfície interna do membro de caixa (131;215;702) e formar uma rosca externa (153;212) em uma superfície externa do membro de pino (130;216;701), em que a rosca externa (153;212) é adaptada para ser encaixado de forma rosqueada à rosca interna (132;211).

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2. Método, de acordo com a reivindicação 1,

CARACTERIZADO pelo fato de a ranhura helicoidal (150;207;715) para alívio de stress é posicionada substancialmente em guia com a rosca interna (132;211).

Petição 870180000296, de 02/01/2018, pág. 46/51

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7. Método, de acordo com a reivindicação 1,

CARACTERIZADO pelo fato de que a rosca interna (132;211) e a rosca externa (153;212) compreendem roscas em cunha.

8. Método, de acordo com a reivindicação 7,

CARACTERIZADO pelo fato de que a largura da ranhura helicoidal (150;207;715) para alívio de stress varia a uma taxa substancialmente igual à variação da largura das cristas da rosca interna (132;211).

9. Método, de acordo com a reivindicação 1,

CARACTERIZADO pelo fato de que de que a rosca interna (132) e a rosca externa (153) são roscas de formato substancialmente entalhado.

10. Método, de acordo com a reivindicação 2,

CARACTERIZADO pelo fato de ainda compreender:

formar uma primeira superfície de selagem (201A) e uma segunda superfície de selagem (203A) na superfície interna do membro de caixa (215); e formar uma terceira superfície de selagem (201B) e uma quarta superfície de selagem (203B) na superfície externa do membro de pino (216);

em que a primeira e a terceira superfícies de selagem (201A;201B) são adaptadas para formar um selo contra uma pressão externa mediante acoplamento das mesmas; e em que a segunda e a quarta superfícies de selagem (203A;203B) são

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3. Método, de acordo com a reivindicação 1,

CARACTERIZADO por ainda compreender:

formar uma primeira superfície de selagem (134A;201A) na superfície interna do membro de caixa (131;215); e formar uma segunda superfície de selagem (134B;201B) na superfície externa do membro de pino (130;216);

em que a primeira e a segunda superfícies de selagem (134A;134B;201A;201B) são adaptadas para formar um selo após expansão plástica radial da junção de ferramenta.

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4/4 adaptadas para formar um selo contra uma pressão interna mediante acoplamento das mesmas.

11. Método, de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo fato de ainda compreender: formar uma ranhura (205) na superfície interna do membro de caixa (215) próxima à segunda superfície de selagem (203A), em que a ranhura (205) é adaptada para receber um anel de selamento. 12. Método, de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo fato de ainda compreender: formar uma ranhura (206) em uma superfície externa do membro de pino ( 216) próxima à terceira superfície de

selagem (201B), em que a ranhura (206) é adaptada para receber um anel de selamento.

Petição 870180000296, de 02/01/2018, pág. 49/51

4. Método, de acordo com a reivindicação 1,

CARACTERIZADO pelo fato de que fato de que a rosca interna (132) e a rosca externa (153) compreendem roscas de formato substancialmente entalhado.

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5. Método, de acordo com a reivindicação 1,

CARACTERIZADO pelo fato de que a ranhura helicoidal (150;207;715) para alívio de stress tem uma seção reta selecionada do grupo que consiste em uma seção trapezoidal, uma seção reta em formato de v, uma seção reta parabólica, uma seção reta em formato de U, ou uma seção reta semicircular.

6. Método, de acordo com a reivindicação 1,

CARACTERIZADO fato de que a ranhura helicoidal (715) para alívio de estresse tem uma seção reta que varia ao longo de um comprimento axial do membro de caixa (702).

Petição 870180000296, de 02/01/2018, pág. 47/51

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MÉTODO DE FABRICAÇÃO DE UMA JUNÇÃO DE FERRAMENTA INCLUINDO UMA CONEXÃO QUE COMPREENDE UM MEMBRO DE PINO E UM MEMBRO DE CAIXA.

Uma conexão tubular e métodos para fabricação de um membro de caixa. A conexão tubular inclui um membro de caixa que inclui uma rosca interna e um membro de pino que inclui uma rosca externa. A rosca externa é adaptada para acoplar, de forma rosqueável, a rosca interna. Uma ranhura substancialmente helicoidal é formada em uma superfície exterior do membro de caixa. O método de fabricar o membro de caixa inclui a seleção de um diâmetro externo para um membro de caixa que faz com que a junção de ferramenta tenha uma taxa de força de flexão maior do que una taxa de força de flexão selecionada. Uma ranhura helicoidal é formada no diâmetro externo do membro de caixa de modo que a ranhura helicoidal reduz a taxa de força de flexão para ser aproximadamente a taxa de força de flexão selecionada. Uma rosca interna é formada em uma superfície interna do membro de caixa. Um outro método de fabricação de membro de caixa inclui a formação de uma rosca interna em uma superfície interna de um cilindro e a formação de uma ranhura substancialmente helicoidal em uma superfície exterior do cilindro. A ranhura substancialmente helicoidal é posicionada substancialmente em guia com a linha interna.

Petição 870180000296, de 02/01/2018, pág. 50/51