MX2011010472A - Conexion roscada conica de hilo incremental trapezoidal. - Google Patents

Abstract

La presente invención se relaciona con una conexión roscada para un conducto, del tipo Rosca Buttress, para la conexión de tubos de diversos procesos que involucran a la industria petrolera y/o geotérmica, en las ramas de perforación, terminación y producción de pozos, la cual permite acoplar y desacoplar sus componentes cuantas veces sea necesario, ya que evita el agarrotamiento de las mismas, por lo que se considera a sus componentes como desamables, dicha conexión incluye uno de dos miembros conectores o piñón (macho) y un miembro de caja o cople (hembra). El miembro de piñón consta de una rosca acuñada externa la cual va progresivamente reduciéndose en su hilo en dirección de su punta. El miembro de caja comprende una rosca acuñada interna la cual va progresivamente incrementándose en su hilo en dirección a su punta, en donde, el miembro de caja y el miembro de piñón establecen un sello radial metálico; y un sello adicional en la punta del piñón, el cual hace contacto con el fondo de la caja, proporcionando un sellado adicional, en donde tanto el piñón como la caja tienen hilos o flancos de hilo cuya geometría es simétrica y correspondiente para unirse entre sí, para permitir el enroscado de las roscas macho y hembra.

Description

CONEXIÓN ROSCADA CÓNICA DE HILO INCREMENTA!. TRAPEZOIDAL Campo de la Invención La presente invención se refiere a conexiones o juntas tubulares roscadas de acero, que tienen una alta resistencia a la compresión y resistencia a la presión externa, capacidad de sellado contra presión interna y presión externa bajo una carga. Particularmente, la presente invención se relaciona con una junta roscada tipo Buttress mejorada, cuya función principal es conectar tubos utilizados para la explotación, producción, perforación y terminación de pozos petroleros, pozos de gas e industria geotérmica. Así mismo, la presente invención se refiere a conexiones tubulares roscadas que incorporan un sellado metal a metal.

Antecedentes de la Invención o Estado de la Técnica Las conexiones roscadas o juntas roscadas para tubos de conducción se utilizan principalmente para la perforación, terminación y producción de pozos petroleros; así mismo, consta con aplicaciones para la industria geotérmica, es decir, para la extracción de agua caliente o vapor de agua, utilizada para la generación de energía eléctrica, con usos procedimientos similares de extracción al de explotación de pozos petroleros.

Las juntas para entubar son secciones de tubo de acero que se pueden acoplar en sus extremos por medio de conexiones roscadas o soldadas. Se ubican, por ejemplo, en un agujero de pozo para revestirlo estabilizando su formación y protegiéndolo de las altas presiones del mismo (presión del agujero del pozo que excede una presión de formación), evitando así que se dañe la formación. Así mismo, las conexiones están diseñadas para formar al menos un sello en el interior de las juntas acopladas y las paredes exteriores de las juntas para entubar, tales sellos pueden ser: metal-metal, de anillo elastómero (O), roscado, o cualquier otro conocido en el estado de la técnica.

Las conexiones tubulares roscadas, constan de un miembro macho y uno hembra, el miembro macho es el tubo o piñón y el miembro hembra es el copie o caja. Si la conexión es roscada, el tubo constará de cuerdas externas en los extremos y la caja constará de cuerdas internas, lo que permitirá el ensamblado o acoplamiento, por medio de torque y rotación. Por lo tanto, para realizar un acoplamiento, la punta del piñón se inserta dentro de la caja, mediante el roscado de los hilos mismos.

Como se mencionó anteriormente, éste tipo de conexiones se utilizan en particular para construir columnas de tubos de revestimiento o producción o columnas de perforación para pozos petroleros, por lo que, uno de los estándares internacionales por los que se rige la industria petrolera en el mundo, es API o American Petroleum Institute, así API define a este tipo de conexiones en su especificación API 5CT como: unos tubos metálicos y unas conexiones roscadas de tubos metálicos para la explotación y el revestimiento de pozos de hidrocarburos; y en su especificación API 5B, unas disposiciones normalizada de roscas cónicas para tales conexiones así como una formas normalizadas de hilos: triangulares o trapezoidales.

La norma API 5B define a los hilos triangulares, los cuales constan de puntas redondeadas en algunos de los casos, que éstos incluyen en cada elemento: macho, tubo o piñón, y hembra, caja o copie, dos flancos laterales, cada uno a 30° por cada lado medido sobre la perpendicular al eje de la conexión. Debido a la conicidad de la misma rosca, los flancos se encuentran en contacto bajo presión, es decir un sello metal-metal, sin embargo, consta de un espacio entre la punta del hilo o cresta y el fondo del hilo o valle (al enroscarse).

Los hilos trapezoidales, según API 5B incluyen, en cada uno de los elementos macho y hembra, dos flancos laterales, un flanco de carga y un flanco de enchufe, ligeramente inclinados con respecto al plano normal al eje del sistema de montaje, es decir, a la perpendicular; un fondo de hilo y una cresta de hilo generalmente paralelos al cono de la rosca, teniendo los hilos hembras una forma perfectamente conjugada de la forma de los hilos machos.

Al final del enroscado en este tipo de conexión con hilos trapezoidales según API 5B, debido a la conicidad de las roscas, la cresta de hilo está en contacto bajo presión de contacto metal-metal con el fondo de hilo del elemento conjugado; además, los flancos de carga están igualmente en contacto, mientras que se encuentra previsto un espacio axial entre los flancos de enchufe, por lo menos en el caso más frecuentemente hallado en el que los elementos del sistema de montaje están en tensión debido al peso de la columna, o incluso a la reacción de topes en apoyo.

Tales conexiones con espacio axial se denominan "con hilos interferentes" puesto que se desarrolla entonces una interferencia radial entre las superficies roscadas conjugadas que se traduce en una presión de contacto metal-metal entre estas superficies, y en un aumento del par de apriete. La intensidad de la interferencia radial se mide por medio del valor de interferencia diametral.

La interferencia diametral es la diferencia de diámetro entre un punto del elemento macho y el punto conjugado del elemento hembra cuando los elementos no están ensamblados o montados; un valor positivo de interferencia diametral traduce la existencia de una presión de contacto de las zonas en contacto de la conexión, mientras que un valor nulo de interferencia diametral traduce un simple contacto y un valor negativo de interferencia diametral traduce un espacio radial.

Utilizando como ejemplo la patente EP 0454147 de 1991 , la rosca tiene la característica de que los dos flancos laterales lleguen justamente al contacto al final del enroscado. Éste es un claro ejemplo de un sistema de ensamble de hilo trapezoidal en el cual se puede hallar un espacio entre los fondos y las crestas de los hilos conjugados. Éste sistema permite trabajar tanto a compresión axial como en tensión axial o flexión. Sin embargo, la presente invención consta con un valor de interferencia diametral tendiente a cero, lo que garantiza un sello metal-metal en la longitud del hilo y no solo en los flancos laterales como la patente anterior.

La patente US Re 30,647 describe una variante del sistema de montaje roscado cilindrico con hilos trapezoidales, variando la anchura de los hilos macho y hembra por toda la longitud de cada etapa de la rosca de manera coordinada, de tal forma que a medida que progresa el enrosacado de los elementos, los espacios axiales que existen al momento de empezar a realizar la conexión disminuyen hasta anularse, por lo que los flancos laterales realizan entonces la función de tope y de posicionamiento de los hilos que fungen como sello. Como característica negativa, ésta patente consta de hilos trapezoidales con aristas sin redondear, es decir, en estos ángulos de agudos es donde se generan concentraciones de esfuerzos mecánicos, ocacionando fracturas en los hilos, lo que deja inservible la rosca.

La patente WO/1994/029627 describe una adaptación de una rosca cónica de hilo cuadrado con anchura variable bajo un par de enroscado muy elevado. Al tener los hilos una forma cuadrada, permite que al realizar el enroscado, los flancos laterales machos entren en contacto con los flancos laterales hembras, permitiendo un contacto de superficie total de los flancos de los hilos al ejercer un par de enroscado muy elevado, lo que da un sellado metal-metal en toda la longitud del hilo y no tan solo en los flancos laterales. En los sistemas enroscados cónicos, el par de apriete aumenta regularmente durante el enroscado y exponencialemente al darle el par de apriete, sin embargo, debe de quedar por debajo de un valor correspondiente a la plastificación del metal, puesto que la plastificación implica una deformación permanente del metal, lo que se traduce en un agarrotamiento en la zonas plastificadas (macho y hembra), por lo que queda inservible tanto el tubo (macho) como el copie o caja (hembra). Cabe destacar que, la pendiente de la curva "par de enroscado - número de vueltas de enroscado" de la patente anterior, es elevada o exponencial, como lo es en sistemas de montaje con hilos fuertemente interferentes o también después de la llegada al contacto de los flancos laterales en un sistema de montaje con hilos trapezoidales sin espacio axial y con anchura de hilo variable; el par máximo permitido se alcanzará después de una rotación para el roscado de las partes piñón (macho) y caja (hembra) relativamente pequeña. Es por ello, que la presente invención consta de una interferencia diametral tendiente a cero, lo que garantiza un sello metal-metal en la longitud del hilo, sin tender a correr el riesgo de una plastificación del metal por exceso de par de apriete a la hora del ensamble, ya que el apriete de la presente invención empieza a partir de la mitad inferior de la altura del hilo al enroscarse (como se explicará más adelante) y también consta de una geometría de ángulos variables, lo que no sucede con la patente anterior.

La patente MX 0 02336A, describe una conexión roscada de dos tubos metálicos, comprendiendo flancos de hilo paralelos en sus componentes macho y hembra, caracterizados porque por lo menos la rosca macho o hembra consta o incluye una ranura que comprende dos paredes de ranura, que está realizada en el volumen del hilo y que desemboca o bien en el flanco de enchufe o bien en la cresta de hilo o bien montada entre el flanco de enchufe y la cresta de hilo o bien, montada entre el flanco de enchufe y la cresta de hilo. Esto con el fin de reducir las fuerzas de contacto entre la rosca macho y hembra.

La patente anterior, tiene el propósito de reducir las fuerzas de contacto entre la rosca macho y hembra, sin embargo, dicha ranura puede debilitar la estructura del hilo, lo que provoca microfracturas que con el tiempo se traducen en fracturas o rompimiento del hilo, dejando inservible el tubo y copie. Así mismo, el acabado de la ranura tiene bordes no redondeados, lo que ocasiona concentraciones de esfuerzos, por lo que se producen fracturas por esfuerzos mecánicos.

La presente invención consta de una geometría para reducir las fuerzas de contacto entre la rosca macho y hembra, el par de apriete empieza cuando en el enroscado los hilos sobrepasan la mitad de la altura, es decir, el par de apriete no empieza al contacto de los hilos o dientes como comúnmente pasa en las roscas del estado de la técnica, lo que reduce su desgaste y aumenta su vida útil.

Al igual que la patente MX 0102336A, la presente invención consta de un incremento de la anchura del hilo que la hace más robusta a medida que aumenta su longitud, lo que le da resistencia mecánica y un mejor sellado en comparación con las roscas de hilos continuos. A diferencia de la patente MX 0102336A, que su anchura de hilo va del centro a extremos de la rosca. La forma de hilo incremental de la presente invención, ayuda a la conexión a tener menor rozamiento en la cara de enrosque o flanco de enrosque, porque solo al llegar a un enrosque determinado, como se definirá más adelante, empieza el rozamiento de las caras del hilo, ya que en este punto empieza su apriete o torque.

Así mismo, la presente invención consta de un radio mayor en el flanco de enrosque, que ayuda a minimizar el ludimiento o rozamiento del metal al ser enroscadas las conexiones. Consta también de radios menores a los establecidos en el estado de la técnica, en las esquinas o aristas de las crestas, para evitar al máximo el desgaste o levantamiento de filos en las esquinas de la rosca. La presente invención consta también de un valor de interferencia diametral tendiente a cero, lo que garantiza un sello metal-metal en la longitud del hilo y no solo en los flancos laterales.

Dicho lo anterior, la geometría única de que consta la presente invención, brinda las ventajas de resistencia a la tensión y compresión de la rosca cuadrada, como se denota en la patente WO/1994/029627, pero sin las desventajas de desgaste y concentración de esfuerzos en las aristas de las mismas y agarrotamiento por plastificación.

Así mismo, no se encontró en el estado de la técnica, ninguna conexión roscada cuya geometría permite minimizar el desgaste por contacto metálico de la anchura de hilo, sin perder sus propiedades de resistencia a la torsión, tensión y compresión, al igual que sellado metálico.

De la misma manera, no se encontró en el estado de la técnica, ninguna conexión roscada cuya geometría permitiera que se utilizara un segundo sello, es decir, además del sello metal a metal, la presente invención da la posibilidad de usar un sello adicional según sea la aplicación de la rosca en el pozo.

Breve descripción de la invención La presente invención se relaciona con una conexión roscada para un conducto, la cual tiene su origen de la Rosca Buttress, con variantes que mejoran su desempeño y propiedades mecánicas.

La Rosca Buttress es también conocida como BCN, y ésta es una de las primeras conexiones acopladas que apareció en el mercado petrolero mundial, ya que su origen se remonta a los años treinta. Por ello, se considera la madre de las conexiones acopladas, ya que varias de las juntas roscadas actuales, basan su diseño en el principio de la rosca BCN. Se puede encontrar en el mercado en rangos de 4 1/2" hasta 20" de diámetro. Su fabricación está sustentada en las normas API 5B.

Su aplicación principal es para la conexión de tubos en diversos procesos que involucran a la industria petrolera y/o geotérmica, en las ramas de perforación, terminación y producción de pozos.

La conexión incluye uno o dos miembros conectores o piñón (macho) y un miembro caja o copie (hembra). El miembro piñón se caracteriza porque consta de una rosca acuñada externa la cual va progresivamente reduciéndose en su hilo en dirección a su punta. El miembro caja se caracteriza porque consta de una rosca acuñada interna la cual va progresivamente incrementándose en su hilo en dirección a su punta. Aunado a esto, el miembro caja y el miembro piñón establecen un sello radial metálico, dado la geometría de la misma, inclusive la presente invención da la posibilidad de utilizar un sello adicional en la punta del piñón, el cual haría contacto en el fondo de la caja, proveyendo un sellado adicional.

Otra característica de la presente invención es la geometría trapezoidal del hilo con aumento en el radio del flanco de enrosque, aunado a su especial ángulo de 1 1 grados y la disminución del radio de las aristas de las crestas con su respectivo ángulo de 2 grados, logrando así un sellado.

La presente invención consta también de un valor de interferencia diametral tendiente a cero, lo que garantiza un sello metal-metal en la longitud del hilo y no solo en los flancos laterales.

La geometría única de presente invención, permite acoplar y desacoplar el piñón (macho) con la caja (hembra) cuantas veces sea necesario, ya que evita el agarrotamiento de las mismas. Por lo que se consideran sus componentes como desarmables.

Breve descripción de los dibujos La figura 1 es una vista de la sección transversal de la conexión tubular de la rosca cónica de hilo incremental (copie o caja) con tubo o piñón. En donde se denota el hilo de la figura 1a y 1 b.

La figura 1a representa esquemáticamente los hilos trapezoidales de la rosca cónica, en los cuales se denotan los radios de las aristas y flancos de enrosque, al igual que sus respectivos ángulos respecto a la perpendicular.

La figura 1 b representa gráficamente los hilos trapezoidales de la rosca cónica, en las que se denota los puntos donde empieza el apriete o torque (A, B), los radios menores (D), y un radio mayor (C).

La figura 2 es una vista de la sección transversal de la conexión tubular de la rosca cónica de hilo incremental (copie o caja) con tubo o piñón. En donde se denotan los hilos de las figura 2a y 2b.

La figura 2a representa los hilos robustos de paso incremental.

La figura 2b representa gráficamente el sellado metal-metal de la presente invención.

La figura 2c representa gráficamente el sellado metal-sello-metal de la presente invención.

La figura 3a denota una gráfica de torque-tiempo de la rosca 1 de la prueba destructiva a la que se sometió la presente invención.

La figura 3b denota una gráfica de torque-tiempo de la rosca 2 de la prueba destructiva a la que se sometió la presente invención.

La figura 3c denota una gráfica de torque-tiempo de la rosca 1 de la prueba destructiva a la que se sometió la presente invención.

Todas las figuras son esquemáticas, por lo que no se encuentran dibujadas a escala, ya que su único propósito es hacer comprender mejor la presente invención.

Descripción detallada de la invención La presente invención se relaciona con una conexión roscada para un conducto, con la diferencia en que presenta modificaciones en su diseño, como lo es el hilo incremental, los radios de las aristas, el flanco de enrosque, superficie de contacto de los hilos, la minimización del desgaste por fricción al enroscar las conexiones, menor rozamiento de la cara de enrosque con el flanco de enrosque, sellado metal-metal o metal-sello-metal, geometría trapezoidal del hilo con aristas suavizadas y modificación del punto de apriete de la rosca, ventajas que proporciona la invención sobre el estado de la técnica actual. A continuación se detallarán de manera específica las ventajas mencionadas.

La principal característica de la presente invención es el incremento de la anchura del hilo, que la hace más robusta a medida que aumenta su longitud. Esta forma de hilo incremental, ayuda a la conexión a tener menos rozamiento en la cara de enrosque o flanco de enrosque, porque solo al llegar al enrosque determinado, empieza el rozamiento de dicha cara del hilo (A) (ver figura 1 b), y es en este punto en donde empieza su apriete o torque, el cual llega a su punto óptimo cuando las caras o flancos del hilo se compactan entre sí; entre el punto (A) y el punto (B) (ver figura 1 b), el cual es el que soporta en la longitud de hilos de agarre la tensión y la compresión, al ser sometidas a esfuerzos durante su operación.

Otra característica de la conexión roscada cónica, es un radio mayor en el flanco de enrosque, aunado a su especial ángulo de 11 grados (A y C), que ayuda a minimizar el ludimiento o rozamiento del metal al ser enroscadas las conexiones.

Se le han agregado radios menores (D) en las esquinas o aristas de las crestas para evitar al máximo el desgaste o levantamiento de filos en las esquinas de la rosca, y un ángulo de 2 grados (B) respecto a la perpendicular, el cual es muy parecido al de la rosca cuadrada, lo cual brinda mucha resistencia a la tensión y compresión. Tiene su enrosque de forma cónica como la mayoría de las roscas existentes en el mercado, pero su apriete se logra al llegar al punto en donde la anchura del hilo se detiene al ajustarse con su contraparte, esto es entre el piñón y la caja. La presente invención consta también de un valor de interferencia diametral tendiente a cero, lo que garantiza un sello metal-metal en la longitud del hilo y no solo en los flancos laterales.

Este apriete viene siendo a la vez el sellado metálico que lo da su geometría, pero se le puede agregar un sello en la punta del piñón, que haría contacto en el fondo de la caja, logrando un sellado adicional según sea la aplicación de la rosca en el pozo.

El paso de la rosca es ancho en su base además de ir de menor a mayor anchura debido a su característica de paso incremental dando una robustez mayor a la rosca, logrando con esto mayor resistencia a la torsión, tensión y compresión.

El perfil único del hilo con geometría trapezoidal suavizando las aristas con radios menores, da a esta conexión un sellado entre las mismas cuerdas de la rosca, además del sello metal a metal que proporciona la punta del piñón con el fondo de la caja.

Otra característica de la rosca es un radio mayor en el flanco de carga de la cuerda que minimiza el ludimiento o desgaste al ser introducida al pozo además de ser de fácil reparación en el campo.

Su principal aplicación es en la recuperación de tubería usada con roscas dañadas reemplazando con este novedoso diseño a bajo costo, pero también se puede emplear en tubos nuevos. Ya que simplemente se corta la rosca dañada del tubo y se maquina el perfil de rosca de la presente invención. Así mismo, la geometría única de presente invención, permite acoplar y desacoplar el piñón (macho) con la caja (hembra) cuantas veces sea necesario, ya que evita el agarrotamiento de las mismas. Por lo que se consideran sus componentes como desarmables.

Se le agrega un baño químico al terminar de maquinarse, que le proporciona mayor resistencia al desgaste en caso de sobre torque.

Descripción detallada de los dibujos Todas las figuras son esquemáticas, por lo que no se encuentran dibujadas a escala, ya que su único propósito es hacer comprender mejor la presente invención.

La figura 1 es una representación gráfica de la vista esquemática de la sección transversal de la conexión tubular de la rosca cónica de hilo incremental (copie o caja) con tubo o piñón, en la cual se denota el paso de hilo incremental. Dicha conexión ejemplifica los miembros conectores o piñones y un miembro caja o copie. Se denota que el miembro piñón consta de una rosca acuñada externa la cual va progresivamente reduciéndose en su hilo en dirección a su punta. Al igual, se denota que el miembro caja consta de una rosca acuñada interna la cual va progresivamente incrementándose en su hilo en dirección a su punta. Se ejemplifica también el hilo de la figura 1 a y 1 b.

La figura 1a representa esquemáticamente los hilos trapezoidales de la rosca cónica en la que se denotan los radios mayores del flanco de enrosque, los cuales son de 0.019" con una tolerancia de +- 0.002", éstos con su respectivo ángulo de 1 1° respecto de la perpendicular y los radios menores de las aristas de las cuerdas del roscado con un valor de 0.010" y una tolerancia de +- 0.001 ", con su respectivo ángulo de 2o respecto de la perpendicular. Los cuales les da la particularidad a los hilos de ser trapezoidales.

La figura 1b representa gráficamente los hilos de la rosca cónica de hilo incremental trapezoidal en las que se denota el punto donde empieza el apriete o torque y rozamiento de las caras del hilo (punto A y B), al igual que cuando las caras o flancos del hilo se compactan entre sí entre el punto (A) y el punto (B). También los radios menores (D) en las esquinas o aristas de las crestas para evitar al máximo el desgaste o levantamiento de filos en las esquinas de la rosca, y un radio mayor (C) que minimiza el desgaste.

La figura 2 es una representación gráfica de la vista esquemática de la sección transversal de la conexión tubular de la rosca cónica de hilo incremental (copie o caja) con tubo o piñón, en la cual se denota el paso de hilo incremental. Dicha conexión ejemplifica los miembros conectores o piñones y un miembro caja o copie. Se denota que el miembro piñón consta de una rosca acuñada externa la cual va progresivamente reduciéndose en su hilo en dirección a su punta. Al igual, se denota que el miembro caja consta de una rosca acuñada interna la cual va progresivamente incrementándose en su hilo en dirección a su punta. Se ejemplifica también los hilos de las figura 2a, 1 b y 2c.

La figura 2a representa los hilos robustos de paso incremental, de la unión del copie o caja (hembra) con el tubo o piñón (macho), los cuales son simétricos entre sí.

La figura 2b representa gráficamente la unión del miembro copie o caja (hembra) con el miembro tubo o piñón (macho), en la que se establece un sello radial metálico, dado la geometría de la misma.

La figura 2c representa gráficamente la unión del miembro copie o caja (hembra) con el miembro tubo o piñón (macho), en la que se establece un sellado metal-sello-metal, ya que lo permite la geometría de la misma.

La figura 3a denota una gráfica de torque-tiempo de la rosca 1 de la prueba destructiva a la que se sometió la presente invención, al igual que los valores de torque a los que fueron sometidos las roscas 1 , 2 y 3, en donde se aprecian los valores de: 2,317 Ib/pie; 3,307 Ib/pie y 6,000 Ib/pie. Denotando que el torque al que fue sometido la rosca 1 fue de 2,317 Ib/pie.

La figura 3b denota una gráfica de torque-tiempo de la rosca 2 de la prueba destructiva a la que se sometió la presente invención. Denotando que el torque al que fue sometido la rosca 2 fue de 3,307 Ib/pie.

La figura 3c denota una gráfica de torque-tiempo de la rosca 3 de la prueba destructiva a la que se sometió la presente invención. Denotando que el torque al que fue sometido la rosca 3 fue de 6,000 Ib/pie.

Ejemplo de prueba destructiva de la presente invención El presente ejemplo tiene como único propósito abundar mayormente en la explicación de las virtudes que consta la presente invención, y comparar dichas virtudes con las roscas comerciales para así denotar sus mejoras.

Se realizó una prueba destructiva de la presente invención, cuyo propósito fue medir el torque que puede soportar la geometría de la presente invención sin llegar a la plastificación o deformación plástica, así mismo, se elevó el torque superiormente al valor encontrado máximo en la prueba para poder apreciar los daños por deformación plástica que presenta la invención.

Dicha prueba mecánica consistió en el acoplamiento de tres roscas a tubos con la geometría de la presente invención con un diámetro 2 7/8 de pulgada y un acero grado N-80. Encontrándose los siguientes resultados: 1. En la rosca 1 , se encontró que la resistencia al apriete comenzó al llegar a un torque de 2,300 Ib/pie, llegando a un apriete mínimo a las 2,317 Ib/pie. 2. En la rosca 2, se encontró que el apriete óptimo fue a un torque de 3,307 Ib/pie. 3. En la rosca 3, el apriete máximo soportado sin llegar a la deformación plástica fue a las 4,300 Ib/pie. Por lo que se prosiguió a un apriete de 6,000 Ib/pie, en donde se encontró que la deformación plástica que sufrió la geometría de la rosca únicamente consistió en la compactación de los hilos, sin embargo, esto no perjudicó el sellado metal-metal que da la presente invención.

Se prosiguió a comparar los resultados obtenidos con tablas de la norma API SPEC 5C1 RP, las cuales dan los valores de torque mínimo, óptimo y máximo que soporta una rosca API EUE, la cual es común en el estado de la técnica, encontrándose los valores: 1730, 2300 y 2880, respectivamente para torque mínimo, óptimo y máximo. Por lo que se llegó a la conclusión de que la presente invención soporta aproximadamente un torque 50% mayor que la rosca API EUE antes de llegar a la deformación plástica, así mismo no existió agarrotamiento de los componentes a un torque de 6000 Ib/pie.

Claims (12)

REIVINDICACIONES

1. Conexión roscada de hilo incremental trapezoidal, la cual consta de un miembro caja o copie (hembra) y uno o dos miembros conectores o piñón (machos). El miembro piñón (macho) se caracteriza porque consta de una rosca acuñada externa la cual va progresivamente reduciéndose en su hilo en dirección a su punta, la geometría del hilo es trapezoidal. El miembro caja (hembra) se caracteriza porque consta de una rosca acuñada interna la cual va progresivamente incrementándose en su hilo en dirección a su punta, su geometría de hilo es trapezoidal. La geometría de los hilos o los flancos de hilo tanto del piñón como de la caja es simétrica a la hora de unirlos, cada flanco de hilo del piñón es correspondiente con un flanco de hilo de la caja, enroscándose las roscas macho y hembra, caracterizándose porque la geometría del hilo es trapezoidal con aumento en el radio del flanco de enrosque y la disminución del radio de las aristas de las crestas, logando así un sello con ángulos de los hilos de aproximadamente 11 grados y 2 grados respecto de la perpendicular.

2. Conexión roscada de hilo incremental trapezoidal, que de acuerdo a la reivindicación 1 , el sellado radial es metal-metal dado la geometría de la misma, inclusive la presente invención da la posibilidad de utilizar un sello adicional en la punta del piñón, el cual haría contacto en el fondo de la caja, proveyendo un sellado adicional.

3. Conexión roscada de hilo incremental trapezoidal, que de acuerdo a la reivindicación 1 , el incremento gradual en la anchura de hilo de la rosca la hace más robusta a medida que aumenta su longitud, minimizando así el rozamiento en la cara de enrosque con el flanco de enrosque, debido a dicho rozamiento o apriete empieza a partir de la mitad inferior de la altura del hilo, tal como lo denota la figura 1b.

4. Conexión roscada de hilo incremental trapezoidal, en la cual el hilo cuenta con un radio mayor de 0.019" con una tolerancia de +- 0.002" en el flanco de enrosque y un ángulo de 1 1 grados respecto a la vertical.

5. Conexión roscada de hilo incremental trapezoidal, en la cual el hilo cuenta con un radio menor de 0.010" y una tolerancia de +- 0.001" en las esquinas de las aristas o las crestas y un ángulo de 2 grados respecto a la vertical.

6. Conexión roscada de hilo incremental trapezoidal, que de acuerdo a la reivindicación 4 y 5, los radios del flanco de enrosque, aristas suavizadas y los ángulos formados respecto a la vertical dan al hilo de la rosca geometría trapezoidal.

7. Conexión roscada que se caracteriza porque las roscas macho y hembra son cónicas con hilos trapezoidales y están dispuestas de manera incremental sus hilos.

8. Conexión roscada caracterizada porque la rosca o tubo macho comprende por lo menos una superficie de sello macho y la rosca o piñón hembra comprende por lo menos una superficie de sello hembra, juntándose radialmente las superficies macho y hembra al final del enroscado de manera que se crea un sello metal-metal comprendido en toda la geometría y longitud de los hilos de los elementos machos y hembras.

9. Conexión roscada que de acuerdo a la reivindicación 8, se permite el uso de un sello en la punta del piñón (macho) que haría contacto con el fondo de la caja (hembra), dando un sellado adicional.

10. Conexión roscada que de acuerdo a la reivindicación 1 , el enrosque es de forma cónica pero su apriete se logra al llegar al punto en donde la anchura del hilo se detiene al ajustarse con su contraparte, entre el piñón (macho) y la caja (hembra).

1 1. Conexión roscada que de acuerdo con la reivindicación 1 , se caracteriza porque el elemento macho y el elemento hembra comprenden cada uno por lo menos un tope de apoyo entre dichos elementos, pasando a apoyarse el o los topes del elemento macho con los topes del elemento hembra al final del enroscado.

12. Conexión roscada que de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones 1 a 1 1 , la conexión es de tipo copie.