ITRM990486A1 - Indicatore di usura di giunti tubolari. - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE
Campo dell'invenzione
L'invenzione si riferisce a giunti tubolari filettati utilizzabili nella trivellazione e produzione di pozzi di petrolio e di gas, ad esempio per tubazioni, camicie, tubi per condotte, e tubi di trivellazione, comunemente noti collettivamente come prodotti tubolari nel campo petrolifero. Più in particolare, l'invenzione si riferisce ad un indicatore di usura per un giunto tubolare per collegare elementi maschio (perno) e femmina (scatola).
Fondamento dell'invenzione
E' ben noto l'impiego di collegamenti tubolari filettati per unire condotti di flusso in una relazione testa a testa in modo da formare un percorso di flusso continuo per trasportare fluido sotto pressione. Prodotti tubolari nel campo petrolifero usano tutti collegamenti filettati per collegare tratti adiacenti di condotti o di tubi. Esempi di tali collegamenti ad estremità filettata destinati all'impiego in prodotti tubolari nel campo petrolifero sono descritti nei brevetti U.S.
2.239.942; 2.992.019; 3.359.013; RE 30.647, e RE 34.467, tutti i quali sono ceduti al cessionario della presente invenzione.
Le figure 1-2 illustrano una sezione trasversale di un collegamento filettato a cuneo in seguito alla formazione dell'elemento a perno e dell'elemento a scatola. Come mostrato nella figura 1, quando l'elemento a perno 10 impegna l'elemento a scatola 12 per la prima volta non esiste contatto tra la spalla esterna 14 dell'elemento a perno 10 e la spalla esterna 16 dell'elemento a scatola 12. Al contrario, come mostrato nella figura 2, quando il collegamento è completamente usurato, esiste nella composizione un contatto tra la spalla esterna 14 dell'elemento a perno 10 e la spalla esterna 16 dell'elemento a scatola 12.
Tutti i collegamenti esistenti usati per la trivellazione di pozzi di petrolio o di gas sono sottoposti ad usura della spalla di coppia in seguito all'uso. Nei collegamenti in cui la spalla di coppia è a forma di filettatura a cuneo, come nel collegamento di Hydril Tool Joint che è destinato unicamente ad assorbire coppie elevate formando anche nel contempo una sigillatura a pressione, il collegamento è completamente funzionale fino al punto in cui la spalla esterna dell'elemento a perno non viene in contatto con la spalla esterna dell'elemento a scatola. Quando avviene questo contatto il collegamento è usurato e necessita di venire ripassato. Vi è la necessità di essere in grado di determinare quando qualsiasi dato collegamento a perno o a scatola è nel suo ciclo di usura prima che il collegamento venga assemblato sul posto.
Un metodo per determinare l'usura del collegamento è di impiegare un calibro di funzione che viene applicato al collegamento a perno o a scatola serrato a mano e registrare la sporgenza come indicatore di usura. Questa tecnica fornisce una informazione limitata per il fatto che la quantità di danneggiamento e,· oppure deformazione della forma filettata a cuneo su un collegamento usato potrebbe far sì che il calibro si estenda in modo non ripetibile, quando applicato con serraggio a mano in confronto con la posizione di lavoro con serraggio meccanico del collegamento usurato .
Sommario dell'invenzione
In generale, in un aspetto, un collegamento di tubo filettato ha un elemento a perno che presenta filettature esterne le quali aumentano in larghezza in una direzione, un elemento a scatola che presenta filettature interne le quali aumentano nell'altra direzione così che filettature interne ed esterne complementari si muovono in impegno in seguito alla formazione del collegamento, e nel collegamento un indicatore di usura. Secondo una o più realizzazioni dell'invenzione, l'indicatore di usura può venire disposto sull'elemento a perno. L'indicatore di usura può venire disposto sull'elemento a scatola. L'elemento a perno può avere una spalla esterna e l'indicatore di usura può venire disposto sulla spalla esterna dell'elemento a perno. L'elemento a scatola può avere una spalla esterna e l'indicatore di usura può venire disposta sulla spalla esterna dell'elemento a scatola. L'elemento a perno può avere una spalla interna e l'indicatore di usura può venire disposta sulla spalla interna dell'elemento a perno. L'elemento a scatola può avere una spalla interna e l'indicatore di usura può venire disposto sulla spalla interna dell'elemento a scatola. L'elemento a perno può avere una spalla esterna, l'elemento a scatola può avere una spalla esterna e l'indicatore di usura può venire disposto su almeno una delle spalle esterne degli elementi a perno e a scatola. L'elemento a perno può avere una spalla interna, l'elemento a scatola può avere una spalla interna e l'indicatore di usura può venire disposto su almeno una delle spalle interne degli elementi a perno e a scatola.
In generale, in un aspetto, un metodo per indicare l'usura di un collegamento include la fornitura di un elemento a perno avente filettature esterne che aumentano in larghezza in una direzione, fornire un elemento a scatola avente filettature interne che aumentano nell'altra direzione così che filettature interne ed esterne complementari si muovono in impegno in seguito alla formazione del collegamento. Il metodo include inoltre la fornitura di un indicatore di usura del collegamento e che impegna in maniera girevole l'elemento a perno e l'elemento a scatola.
Secondo una o più realizzazioni dell'invenzione, il metodo può includere la disposizione dell'indicatore di usura sull'elemento a perno. Il metodo può includere la disposizione dell'indicatore di usura sull'elemento a scatola. L'elemento a perno può avere una spalla esterna ed il metodo può includere la disposizione dell'indicatore di usura sulla spalla esterna dell'elemento a perno. L'elemento a scatola può avere una spalla esterna ed il metodo può includere la disposizione dell'indicatore di usura sulla spalla esterna dell'elemento a scatola. L'elemento a perno può avere una spalla interna ed il metodo può includere la disposizione dell'indicatore di usura sulla spalla interna dell'elemento a perno. L'elemento a scatola può avere una spalla interna ed il metodo può includere la disposizione dell'indicatore di usura sulla spalla interna dell'elemento a scatola. L'elemento a perno può avere una spalla esterna e l'elemento a scatola avere una spalla esterna ed il metodo può includere la disposizione dell'indicatore di usura su almeno una delle spalle esterne degli elementi a perno e a scatola. L'elemento a perno può avere una spalla interna e l'elemento a scatola avere una spalla interna, ed il metodo può includere la disposizione dell'indicatore di usura su almeno una delle spalle interne degli elementi a perno e a scatola.
In generale, in un aspetto, il collegamento di tubo filettato ha un elemento a perno avente filettature esterne che aumentano in larghezza in una direzione, un elemento a scatola avente filettature interne che aumentano nell'altra direzione così che filettature interne ed esterne complementari si muovono in impegno in seguito alla formazione del collegamento nonché mezzi di indicazione dell'usura del collegamento.
Breve_descrizione dei disegni
La figura 1 è una vista laterale di un connettore della tecnica antecedente installato per la prima volta;
la figura 2 è una vista laterale di un connettore della tecnica antecedente completamente usurato;
la figura 3 è una vista laterale di un connettore secondo una realizzazione dell'invenzione installato per la prima volta; la figura 4 è una vista laterale di un connettore secondo una realizzazione dell'invenzione con l'indicatore di usura in contatto con l'elemento di accoppiamento subito prima che il connettore sia completamente usurato;
la figura 5 è una vista laterale di un connettore secondo una realizzazione dell'invenzione con l'indicatore di usura in contatto con l'elemento di accoppiamento subito prima che il connettore sia completamente usurato.
Descrizione dettagliata_
Con riferimento ai disegni in cui stessi numeri di riferimento vengono usati per stesse parti in tutte le varie viste, le figure 3-5 illustrano una sezione trasversale della filettatura a cuneo di un elemento a perno e di un elemento a scatola secondo le realizzazioni dell'invenzione. Come mostrato nelle figure 3-5, l'aggiunta di un indicatore di usura determina un metodo definitivo per determinare l'usura del collegamento .
Come mostrato nella figura 3, in una prima realizzazione, una estensione circonf erenziale, indicatore di usura 18, della spalla esterna 14 su l'elemento a perno 10 viene lavorata alla macchina direttamente nel collegamento in una geometria della sezione trasversale che produrrà una indicazione visiva dell'usura su entrambi l'elemento a perno 10 e l'elemento e scatola 12 quando l'indicatore di usura 18 viene in contatto con una spalla di accoppiamento, cioè, la spalla esterna 16 sull'elemento a scatola 12. L'indicatore di usura 18 ha una geometria della sezione trasversale che produce una zona di appoggio che non ha alcuna resistenza alla coppia in corrispondenza del piano più lontano dalla spalla esterna 14 sull'elemento a perno 10, tuttavia, quando il piano dell'indicatore di usura 18 si avvicina alla spalla esterna 14 sull'elemento a perno 10, la zona di appoggio dell'indicatore di usura 18 aumenta in maniera esponenziale aumentando così l'area di contatto con l'area della scatola di accoppiamento quando la spalla esterna 16 sull'elemento a scatola 12 si usura nell'indicatore di usura 18. Il collegamento è completamente funzionale fino al punto in cui l'indicatore di usura 18 si è consumato a filo della spalla 14 del perno.
Inizialmente, in una realizzazione dell'invenzione, esiste uno spazio, simile a quello mostrato nella figura 1, tra le spalle degli elementi a perno e a scatola quando il collegamento viene formato per la prima volta. Tuttavia, come mostrato nella figura 3, esiste uno spazio non solo tra la spalla esterna 14 dell'elemento a perno 10 e la spalla esterna 16 dell'elemento a scatola 12, ma anche tra l'indicatore di usura 18 e la spalla esterna 16 dell'elemento a scatola 12 quando il collegamento viene formano inizialmente. La figura 4 illustra che esiste un contatto tra l'indicatore di usura 18 e la spalla esterna 16 dell'elemento a scatola 12 prima del contatto tra la spalla esterna 14 dell'elemento a perno e la spalla esterna 16 dell'elemento a scatola 12. Il contatto con l'indicatore di usura 1B avviene pertanto prima che il collegamento divenga completamente usurato. Ciò da luogo ad una indicazione visiva dell'usura del collegamento. Inoltre, poiché l'indicatore di usura viene lavorato alla macchina in modo da avere un'area di contatto che aumenta in maniera esponenziale, montaggi addizionali dopo il contatto iniziale dell'indicatore di usura 18 esalteranno l'indicazione visiva dei collegamenti usurati. Inoltre, poiché l'indicatore di usura è efficace nel montaggio a serraggio meccanico del collegamento, la deformazione della forma della filettatura non degrada la prestazione dell'indicatore di usura.
Come mostrato nella figura 5, in una realizzazione, l'indicatore di usura 18 viene aggiunto alla spalla esterna 16 dell'elemento a scatola 12. Allo stesso modo di come descritto in precedenza, esisterà uno spazio tra l'indicatore di usura 18 e la sua spalla complementare, cioè, in questo caso, la spalla esterna 14 sull'elemento a perno 10, quando formato per la prima volta. Tuttavia, allo stesso modo della realizzazione mostrata nella figura 4, avverrà un contatto tra l'indicatore di usura 18 e la spalla esterna 14 dell'elemento a perno 10 prima che il collegamento divenga completamente usurato. Il posizionamento dell'indicatore di usura 18 sulla spalla esterna 16 dell'elemento a scatola 12 fornisce vantaggi simili a quelli della realizzazione descritta in precedenza .
In alternativa, l'indicatore di usura può venire aggiunto alla spalla interna dell'elemento a perno o alla spalla interna dell'elemento a scatola e conseguire i vantaggi su descritti. Essenzialmente, l'accoppiamento delle spalle interne degli elementi a perno e a scatola è parallelo a quello delle spalle esterne. Inoltre, l'aggiunta dell'elemento di usura non è limitata nel numero. Molteplici indicatori di usura possono venire aggiunti all'elemento a perno, all'elemento a scatola, o a entrambi e possono venire aggiunti sulle spalle interne, spalle esterne o altrove. La geometria dell'indicatore di usura è anche illustrata in forma esplicativa e va compreso dagli esperti nella tecnica che possono venire impiegate altre geometrie per conseguire risultati simili.
La presente invenzione ha molti vantaggi rispetto ai giunti convenzionali. La funzione dell'indicatore di usura è relativa al momento torcente del collegamento. L'indicatore di usura non è influenzato dalla forma della filettatura danneggiata o distorta. Le indicazioni di usura sono chiaramente visibili ad occhio nudo su entrambi gli elementi a perno e a scatola. Data la facilità di rivelazione dell'usura e dato che le indicazioni iniziali dell'usura estrema avvengono subito prima della fine della durata utile del collegamento, collegamenti usurati possono venire isolati sul posto prima di qualsiasi riduzione di prestazione senza necessità di un livello elevato di addestramento o di esperienza. La geometria dell'indicatore di usura non produce alcuna resistenza alla coppia nel contatto iniziale, tuttavia, se le installazioni vengono dopo il contatto iniziale, la zona di appoggio dell'indicatore di usura aumenta in maniera esponenziale esaltando così l'evidenza dei collegamenti usurati.
Poiché possono venire prodotte molte realizzazioni possibili dell'invenzione senza allontanarsi dal suo campo, va inteso che tutta la materia esposta nella presenta o mostrata nei disegni annessi è da interpretare come illustrativa e non in senso limitativo. Benché la presente invenzione sia stata descritta con riguardo ad un numero limitato di realizzazioni preferite, gli esperti nella tecnica potranno comprendere numerose modifiche e varianti da essa.
Le rivendicazioni annesse vanno intese coprire tutte tali modifiche e varianti che risulteranno ad un normale esperto nella tecnica.
Claims (19)
- RIVENDICAZIONI 1. Collegamento di tubo filettato comprendente : un elemento a perno avente filettature esterne che aumentano in larghezza in una direzione ; un elemento a scatola avente filettature interne che aumentano in larghezza nell'altra direzione cosi che filettature interne ed esterne complementari si muovono in impegno in seguito alla formazione del collegamento; e un indicatore di usura per il collegamento.
- 2. Collegamento di tubo filettato della rivendicazione 1 in cui l'indicatore di usura è disposto sull'elemento a perno.
- 3. Collegamento di tubo filettato della rivendicazione 1 in cui l'indicatore di usura è disposto sull'elemento a scatola.
- 4. Collegamento di tubo filettato della rivendicazione 1 in cui l'elemento a perno ha una spalla esterna e l'indicatore di usura è disposto sulla spalla esterna.
- 5. Collegamento di tubo filettato della rivendicazione 1 in cui l'elemento a scatola ha una spalla esterna e l'indicatore di usura è disposto sulla spalla esterna.
- 6. Collegamento di tubo filettato della rivendicazione 1 in cui l'elemento a perno ha una spalla interna e l'indicatore di usura è disposto sulla spalla interna.
- 7. Collegamento di tubo filettato della rivendicazione 1, in cui l'elemento a scatola ha una spalla interna e l'indicatore di usura è disposto sulla spalla interna.
- 8. Collegamento filettato della rivendicazione 1 in cui: l'elemento a perno ha una spalla esterna; l'elemento a scatola ha una spalla esterna; e l'indicatore di usura è disposto sulla spalla esterna dell'elemento a perno e sulla spalla esterna dell'elemento a scatola.
- 9. Collegamento filettato della rivendicazione 1, in cui: l'elemento a perno ha una spalla interna; l'elemento a scatola ha una spalla interna; e l'indicatore di usura è disposto sulla spalla interna dell'elemento a perno e sulla spalla interna dell'elemento a scatola.
- 10. Metodo per indicare l'usura di un collegamento comprendente: fornire un elemento a perno avente filettature esterne che aumentano in larghezza in una direzione; fornire un elemento a scatola avente filettature interne che aumentano in larghezza nell'altra direzione così che le filettature interne ed esterne complementari si muovono in impegno in seguito alla formazione del collegamento ; fornire un indicatore di usura per il collegamento; e impegnare in maniera girevole l'elemento a perno e l'elemento a scatola.
- 11. Metodo della rivendicazione 10 comprendente inoltre: disporre l'indicatore di usura sull'elemento a perno.
- 12. Metodo della rivendicazione 10 comprendente inoltre: disporre l'indicatore di usura sull'elemento a scatola.
- 13. Metodo della rivendicazione 10 in cui l'elemento a perno ha una spalla esterna, il metodo comprendente inoltre: disporre l'indicatore di usura sulla spalla esterna dell'elemento a perno.
- 14. Metodo della rivendicazione 10 in cui l'elemento a scatola ha una spalla esterna, il metodo comprendendo inoltre: disporre l'indicatore di usura sulla spalla esterna dell'elemento a scatola.
- 15. Metodo della rivendicazione 10 in cui l'elemento a perno ha una spalla interna, il metodo comprendendo inoltre: disporre l'indicatore di usura sulla spalla interna dell'elemento a perno.
- 16. Metodo della rivendicazione 10 in cui l'elemento a scatola ha una spalla interna, il metodo comprendente inoltre: disporre l'indicatore di usura sulla spalla interna dell'elemento a scatola.
- 17. Metodo della rivendicazione 10 in cui l'elemento a perno ha una spalla esterna e l'elemento a scatola ha una spalla esterna, il metodo comprendente inoltre: disporre l'indicatore di usura su almeno una fra la spalla esterna dell'elemento a perno e la spalla esterna dell'elemento a scatola.
- 18. Metodo della rivendicazione 10 in cui l'elemento a perno ha una spalla interna e l'elemento a scatola ha una spalla interna,il metodo comprendente inoltre: disporre l'indicatore di usura su almeno una fra la spalla interna dell'elemento a perno e la spalla interna dell'elemento a scatola.
- 19. Collegamento di tubo filettato comprendente : un elemento a perno avente filettature esterne che aumentano in una direzione; un elemento a scatola avente filettature interne che aumentano nell'altra direzione così che filettature interne ed esterne complementari si muovo in impegno in seguito alla formazione del collegamento; e mezzi per indicare l'usura del collegamento.
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