MX2012002676A - Protector para uniones roscadas tubulares. - Google Patents

Abstract

Un protector que evita el daño de un recubrimiento lubricante sólido en una porción roscada de una junta roscada cuando se monta un protector en una unión macho o una unión hembra de una junta roscada para tubos donde al menos una de las uniones macho o hembra se lubrica con un recubrimiento lubricante sólido que consta de un elemento tubular que tiene una porción roscada en una superficie periférica interna o externa que se conecta en forma de rosca con al menos una porción y de preferencia 3 - 5 roscas completas de una porción roscada proporcionada en la unión macho o en la unión hembra que será protegida. La altura de la rosca H1 de la porción roscada del protector y la altura de la rosca H2 de la rosca completa de la unión macho o de la unión hembra que se protegerá satisfacen H1 > H2, y la diferencia entre H1 y H2 [= H1 - H2] es mayor al máximo grosor de recubrimiento en la cresta de la rosca de un recubrimiento lubricante sólido que cubre la porción roscada de la unión macho o de la unión hembra.

Description

Protector para uniones roscadas tubulares La invención trata sobre un protector para proteger una junta roscada para tubos y en particular para proteger una junta roscada para tubos que se usa para conectar materiales tubulares para pozos de petróleo (OCTG) hasta el momento en que se use la junta. Se usó un protector de acuerdo con la presente invención para proteger una junta roscada para tubos que se lubricó con anterioridad mediante un recubrimiento lubricante sólido de forma que no necesite aplicar un lubricante líquido viscoso a la junta roscada antes de usarse en el ensamble de materiales tubulares para pozos de petróleo.

Antecedentes de la técnica Los materiales tubulares para pozos de petróleo como lo son las tuberías y entubados usados en la excavación de petróleo crudo o gas se conectan mediante juntas roscadas para tubos. Una junta roscada típica para tubos que se usan para conectar materiales tubulares para pozos de petróleo tiene una estructura de unión hembra y unión macho. Una unión macho es una componente de junta que tiene una rosca macho (externa), y una unión hembra es un componente de junta que tiene una rosca hembra (interna) . De manera típica, se formó una unión macho en el extremo de un tubo de acero usado como material tubular para pozos de petróleo, y se formó una unión hembra en la superficie periférica interior de un acoplamiento, que es un elemento separado. En una junta roscada premium que tiene una excelente hermeticidad al gas, se formó una porción de contacto metálica sin rosca en el extremo de la rosca macho de la unión hembra y en la base de la rosca hembra de la unión hembra. Se obtuvo una excelente hermeticidad al gas al insertar un extremo de un material tubular para pozos de petróleo en el acoplamiento, conectando mediante la rosca a la rosca macho y a la rosca hembra, y al poner en contacto las porciones de contacto metálicas sin rosca entre sí para formar un sello de metal con metal.

La Figura 1 ilustra de manera esquemática la estructura montada de una junta roscada típica y muestra un tubo de acero para un material tubular para pozos de petróleo y un elemento de junta roscada (acoplamiento) al momento del embarque. Se formó una unión macho 1 que tiene una porción roscada macho 3a en la superficie periférica exterior de ambos extremos- de— n—tubo—de— acero A, y se formó una unión hembra 2 que tiene una porción roscada hembra 3b en su superficie periférica interior en ambos lados de un acoplamiento B. El acoplamiento B se conectó antes a un extremo del tubo de acero A. De esta manera, por lo general se embarca una junta roscada del tipo de acoplamiento para tubos con un acoplamiento conectado a un tubo de acero. Aunque no se muestra en el dibujo, antes del embarque, se montó un protector en la unión macho del tubo de acero A y en la unión hembra del acoplamiento B en los lados que no se están usando para la conexión del tubo y el acoplamiento para poder proteger la junta roscada (unión macho y hembra) contra la oxidación, daño, filtración de materias extrañas, y similares. Estos protectores se quitan justo antes del uso.

Un protector está constituido por lo general por un elemento tubular corto que está cerrado de un extremo y abierto del otro. Por lo general está hecho de resina o una resina reforzada con metal y se monta en una junta roscada con su extremo abierto hacia el frente. Sin embargo, también hay protectores que están abiertos en ambos extremos . Un protector para una unión macho tiene una rosca hembra en su superficie periférica interior para ensamblarse al enroscar la junta macho de una unión macho, y un protector para una unión hembras tiene una rosca macho en su superficie periférica exterior para conectar en forma enroscada la rosca hembra de una unión hembra. Se asegura un protector a una junta roscada mediante una conexión de rosca. En ese momento, es necesario realizar el apretamiento de manera adecuada hasta que haya oposición entre las porciones roscadas de un protector con una junta roscada de forma que el protector no se caiga aún si recibe impacto durante su transporte o del manejo posterior a la entrega. Un protector, incluyendo su porción roscada, se forma por lo general mediante moldeo por inyección, y por consiguiente la porción roscada del mismo se forma de una resina.

Al ensamblar los materiales tubulares para pozos de petróleo, se ha aplicado un lubricante líquido viscoso que contiene polvo de metales pesados y al que se conoce como "grasa compuesta" o "lubricante" en el campo (en el lugar) a las superficies de contacto de una junta roscada (las porciones roscadas y las porciones de contacto metálicas sin rosca de la unión macho y de la unión hembra) para poder aumentar la resistencia al gripado y hermeticidad al gas de la junta. Se describe la grasa compuesta mencionada en BUL 5A2 de las normas de API. La grasa compuesta también tiene efectos que protegen de la corrosión al evitar que las superficies de contacto en las que se aplica se erosionen.

Se ha usado la grasa compuesta u otro lubricante de tipo grasoso (por ejemplo, un lubricante al que se conoce como "lubricante verde" que no contiene polvo de metales pesados) cuando se monta un protector en una unión macho o en una unión hembra de una junta roscada. Los espacios que haya entre las juntas roscadas y un protector se pueden rellenar mediante un lubricante del tipo grasoso. Como resultado, aún si no se proporciona un protector con un mecanismo de sellado, las superficies de contacto de una junta roscada se bloquean desde el exterior, y el lubricante aplicado cumple' las funciones de evitar la oxidación y la filtración de agentes extraños.

Sin embargo, en años recientes, las regulaciones ambientales se han vuelto más estrictas a escala mundial, y se exige que las juntas roscadas para tubos se hagan sin usar la grasa compuesta, que contiene grandes cantidades de polvo metálico pesado que puede ocasionar efectos dañinos para los humanos o seres vivientes, y que no requieran ningún tipo de tratamiento en el lugar de forma que aumente la eficiencia del medio operativo.

Un ejemplo representativo de dicha junta roscada para tubos es como la que se propone en el Documento de Patente 1 que se identifica a continuación, donde . las superficies de contacto de una unión macho y/o una unión hembra se recubren con un recubrimiento lubricante sólido que consta de un polvo lubricante (como el bisulfuro de molibdeno o grafito) disperso en una resina.

El Documento de Patente 2 identificado a continuación divulga una junta roscada para tubos en donde la superficie de contacto de al menos una de las uniones macho o hembra se recubre con un recubrimiento de dos capas que consta de un líquido viscoso o un recubrimiento lubricante semisólido y encima un recubrimiento sólido seco. El recubrimiento sólido seco se formó de una resina termoestable como lo es la resina acrílica o una resina que endurece con luz ultravioleta.

El Documento de Patente 3 que se identifica a continuación divulga una junta roscada para tubos en donde se formó un recubrimiento lubricante delgado y no pegajoso que consta de un polvo lubricante disperso en una matriz sólida que tiene un comportamiento reológico plástico o viscoso (comportamiento de flujo) en las superficies roscadas de una unión macho y una unión hembra. De preferencia, la matriz tiene un punto de fusión dentro del rango de 80 - 320°C y se formó mediante recubrimiento por aspersión en un estado fundido (aspersión de fundido caliente) , recubrimiento ignífugo usando un polvo, o recubrimiento por aspersión usando una emulsión acuosa.

El Documento de Patente 4 identificado a continuación divulga una junta roscada para tubos en la que la superficie de contacto de al menos una unión macho y una unión hembra se recubrió con un recubrimiento de doble capa que consta de un recubrimiento lubricante sólido que contiene un polvo lubricante y un aglutinante y encima hay un recubrimiento protector anticorrosivo sólido que no contiene partículas sólidas.

Un protector que se montará en una junta roscada para tubos que tiene un recubrimiento lubricante y en particular un recubrimiento lubricante sólido formado1 del mismo y que está hecho sin la aplicación de grasas compuestas se monta de preferencia en una unión macho o una unión hembra también sin la aplicación de un lubricante de tipo grasoso.

En este caso, como no se obtiene un sello mediante un lubricante de tipo grasoso, es necesario proporcionar las propiedades selladoras al protector. Ha habido algunas propuestas al respecto en la técnica anterior.

Por ejemplo, el Documento de Patente 5 identificado abajo divulga un protector para una junta roscada para tubos en donde una porción selladora formada desde un elemento elástico proyectado en forma de anillo se proporcionó en la cercanía de al menos un extremo de la superficie del protector que se opone a una unión macho o una unión hembra para proporcionar las propiedades selladoras.

El Documento de Patente 6 identificado abajo propone un protector para una unión macho que se proporciona con un elemento sellador que cubre el extremo abierto del cuerpo protector y que se proyecta hacia el extremo abierto. El párrafo 0021 del documento de patente establece que : para poder reducir la acción en un recubrimiento proporcionado en las porciones roscadas de la junta roscada, se diseñó el protector de manera que se ensambla sólo a la porción de la rosca en la porción roscada de la unión macho y que , está lejos del extremo frontal de la unión macho.

En el Documento de Patente 7 identificado abajo, se describe que la altura de la rosca de un protector para una unión hembra se hace mayor que la de la rosca de la unión hembra, y que la altura de rosca de un protector para unión macho se hace menor que la rosca de la unión macho.

Documento de Patente 1 : JP H09-7 2467 A Documento de Patente 2 : WO 2006/ 104251 Documento de Patente 3 : WO 2007/ 042231 Documento de Patente 4 : O 2006/ 75774 Documento de Patente 5 : JP 2003- 240188 A Documento de Patente 6 : WO 2005/ 024282 Documento de Patente 7 : US 2005/ 0242587 Resumen de la Invención Con respecto a la junta roscada para tubos en donde se cubren las superficies de contacto de la unión macho y/o la unión hembra con un recubrimiento lubricante sólido y que se diseñó de forma que une (conecta) sin usar lubricante de tipo grasoso, si se monta un protector sin aplicar un lubricante de tipo grasoso y después se quita el protector y se inspeccionan las superficies de contacto de la junta roscada para tubos, se descubrirá que el siguiente fenómeno ocurre con frecuencia. En concreto, el recubrimiento lubricante sólido en la porción roscada de la junta roscada se descarapela de la rosca que se unió con la rosca del protector y se expone el metal base. Este descarapelado del recubrimiento lubricante sólido se marca en particular en la cresta de la rosca en una porción roscada de una junta roscada, mientras que el recubrimiento lubricante sólido no se ve afectado (aparente) en la base de la rosca. ; . Si un recubrimiento lubricante sólido con el cual se recubrió la porción roscada de una junta roscada para tubos se descarapela debido al montaje de un protector, no se obtienen las suficientes propiedades lubricantes al momento de ensamblar la junta roscada para tubos, y puede ocurrir con facilidad la escoriación. Se vuelve fácil en particular que ocurra la escoriación cuando se formó un recubrimiento lubricante sólido en sólo una de las uniones macho y hembra.

Un recubrimiento lubricante sólido también desempeña una función anticorrosiva o protectora a la corrosión, de forma que en una porción de una rosca que perdió un recubrimiento lubricante sólido puede ocurrir la oxidación con facilidad. Aún ya ensamblada, una junta roscada no está sellada en su totalidad contra el aire del exterior, y existe un espacio entre los flancos enchufados de la rosca macho y de la rosca hembra de las porciones roscadas conectadas en forma de rosca de la unión macho y de la unión hembra. Como resultado, no hay protección contra la oxidación si el recubrimiento lubricante se descarapela de forma que se expone el metal base. Si se desarrolla la oxidación eri las porciones roscadas de una junta roscada en un estado ensamblado, cuando se elevan los materiales tubulares para pozos de petróleo para el propósito de una inspección o similar, la oxidación puede evitar que la junta roscada se desenrosque (afloje) y causa una escoriación cuando la junta se vuelve a ensamblar.

También cuando se aplica un recubrimiento a la junta roscada que es un recubrimiento sólido protector a la corrosión, puede ocurrir la oxidación con facilidad si el recubrimiento sólido protector a la corrosión se descarapela de la porción roscada debido a la interferencia de un protector .

Además, se puede distinguir con facilidad un lugar donde se descarapeló un recubrimiento lubricante sólido o el recubrimiento sólido protector a la corrosión y que se puede observar a simple vista desde una porción donde todavía hay un recubrimiento aparente. En consecuencia, el descarapelado del recubrimiento es importante cuando se quita el protector y esto provoca la incertidumbre del usuario sobre la calidad.

El objeto de la presente invención es proporcionar un protector para proteger una unión macho o una unión hembra de una junta roscada en donde al menos una unión macho o una unión hembra de la junta se trató para la lubricación mediante la formación de un recubrimiento lubricante sólido y la junta está hecha sin la aplicación in-situ de un lubricante y en particular de un lubricante líquido viscoso como la grasa compuesta, en donde se reduce el daño al recubrimiento lubricante sólido de la junta roscada causado al montar el protector sin disminuir de forma sustancia la resistencia al escoriación y la resistencia a la corrosión de la junta roscada. Los inventores de la presente notaron que el grosor de un recubrimiento lubricante sólido que cubre una porción roscada de una junta roscada para tubos no es uniforme en una sección transversal de la junta en la dirección axial longitudinal de la junta. Se forma de manera típica un recubrimiento lubricante sólido al aplicar una composición de recubrimiento líquida a la superficie de una junta roscada y después cuando se solidifica o se deja que el recubrimiento se seque, caliente, enfríe o se someta a radiación de luz ultravioleta, o similares. Por lo tanto, como se muestra de manera esquemática en la Figura 2, el recubrimiento lubricante sólido formado en la porción roscada varía en grosor en la dirección axial, es decir, que es grueso en el centro 51a de la cresta de rosca 51 y se vuelve delgado hacia ambos extremos de la cresta, y el grosor de recubrimiento se vuelve demasiado delgado en las esquinas 51b de la cresta de rosca 51. Se piensa que la causa de esta distribución de grosor del recubrimiento es que es difícil para una composición de recubrimiento líquido adherirse a las esquinas, y con frecuencia ocurre un encogimiento del recubrimiento al momento de ponerlo. A veces se proporciona un bisel en las esquinas de una cresta de rosca, pero aún cuando hay un bisel, el grosor del recubrimiento de un recubrimiento lubricante sólido (15, 35) se vuelve delgado en las esquinas 51b en ambos lados de la cresta de rosca 51. En una base de rosca 52 donde se acumula el líquido, el grosor del recubrimiento es mayor en las esquinas, pero existe una ligera variación en el grosor del recubrimiento en la dirección axial en comparación con lo que se observó en una cresta 51. En esta figura, el número 53 es un flanco enchufado y 54 es un flanco de carga.

Se piensa que las razones por las que un recubrimiento lubricante sólido se descarapela con facilidad de una porción roscada de una junta roscada para tubos y en particular en una cresta de rosca al momento de montar un protector son que el recubrimiento lubricante sólido es muy delgado en las esquinas de la cresta de rosca, y debido al contacto con la porción roscada de un protector, el recubrimiento lubricante sólido se descarapela primero en la esquina de una cresta de rosca, y después cuando ocurre la interferencia con la rosca del protector, el recubrimiento lubricante sólido se descarapela en su totalidad en la cresta de rosca.

Se descubrió que si la forma de rosca de la rosa de un protector se hace de forma que evite el contacto con la cresta de rosca de la porción roscada de una junta roscada para tubos y de forma que entre primero en contacto la base de la rosca de la porción roscada de una junta roscada < para tubos, se puede evitar el descarapelado de un recubrimiento lubricante sólido en la porción roscada de una junta roscada para tubos causado por el montaje de un protector, y la resistencia a la escoriación de una junta roscada para tubos después de quitar el protector se mejora notablemente.

La presente invención trata sobre un protector para una junta roscada para tubos para proteger una unión macho o una unión hembra de una junta roscada para tubos que tiene una estructura de unión macho y hembra en donde la superficie de al menos una porción roscada se cubre con un recubrimiento lubricante sólido. El protector consta de un elemento tubular que tiene una porción roscada en su superficie periférica interior o exterior que se engancha en forma de rosca con al menos una porción de la rosca completa de una porción roscada proporcionada por la unión macho o por la unión hembra.

El elemento tubular que constituye al protector puede ser del tipo en el que se cierra la superficie extrema del lado proximal que se expone al exterior cuando el protector se monta en una unión hembra o en una unión macho (el lado posterior en la dirección de apriete) , o puede ser del tipo en el que este lado se abre. Un protector cerrado puede ser del tipo en el que el cierre se constituye por una tapa que puede quitarse de forma que si el protector no se quita, es posible la observación del interior de un elemento tubular en la forma de una unión macho o una unión hembra o una serie de pruebas al quitar la tapa.

De preferencia, el protector tiene una porción selladora que forma un sello al final (el extremo frontal) del protector y en la punta de la unión macho o de la unión hembra cuando el protector se monta al conectar la junta en una unión macho o en una unión hembra que será protegida por el protector.

Un protector para juntas roscadas para tubos de acuerdo con la presente invención se caracteriza porque la altura de la rosca Hl de la porción roscada del protector y la altura de la rosca H2 de la rosca completa de la unión macho o de la unión hembra que se protegerá satisfacen Hl > H2, y la diferencia entre Hl y H2 [= Hl - H2] es mayor al máximo grosor de recubrimiento en la cresta de la rosca de un recubrimiento lubricante sólido que cubre la porción roscada de la unión macho o de la unión hembra que protege el protector.

Como se mostró mediante t en la Figura 2, el grosor de recubrimiento máximo en una cresta roscada de un recubrimiento lubricante sólido es con normalidad el grosor del recubrimiento lubricante sólido en el centro en la dirección axial de la cresta roscada. Cuando las porciones roscadas de una junta roscada (una unión macho o una unión hembra) y un protector son roscas que disminuyen de manera gradual y la altura de rosca de cada rosca varía en la dirección axial de la junta, Hl y H2 son la altura de rosca en el centro de la dirección axial de la rosca.

Las características de formas de realización preferidas de un protector para una junta roscada para tubos de acuerdo con la presenten invención incluyen: La porción roscada del protector tiene 3 - 5 roscas en su sección axial; La porción roscada del protector se posicionó en la superficie del protector al oponer la rosca completa de una unión macho o una unión hembra en el lugar más cercano al extremo posterior del protector; - La diferencia entre Hl y H2 está en el rango de 10 - 1000 µp?; El ancho de rosca de la porción roscada del protector es 0.5 - 0.75 veces el ancho de la rosca de la rosca completa de la porción roscada de la unión macho o de la unión hembra que se está protegiendo; El flanco de carga de la rosca de la porción roscada del protector es vertical de manera sustancial (el ángulo del flanco de carga se encuentra en el rango de -2° a +2° ) ; - El ángulo de flanco de carga de la rosca completa de la porción roscada de la unión macho o de la unión hembra es negativo, y el ángulo ß del flanco de carga de la rosca de la porción roscada del protector es de forma sustancial el mismo o menor a a.

Aquí, el "extremo posterior" del protector significa el extremo del protector en la parte posterior en la dirección del ajuste del protector. Al contrario, el "extremo frontal" significa el extremo del protector en la parte de enfrente en la dirección de ajuste del protector.

De preferencia, un protector para una junta roscada para tubos de acuerdo con la presente invención es un protector para proteger una junta roscada para tubos que tiene rebordes curvos que entran en contacto entre sí cuando se conecta la unión macho con la unión hembra. Estos rebordes curvos de la unión macho y de la unión hembra de preferencia tienen superficies inclinadas que se inclinan por el mismo ángulo entre sí con respecto a la dirección perpendicular al eje del tubo, con el reborde curvo en el extremo de la unión macho que se inclina hacia atrás desde el lado exterior del tubo hacia el centro del mismo.

Cuando un protector se usa para proteger una unión hembra que tiene el reborde curvo arriba descrito, la superficie de extremo en el extremo frontal del protector es de preferencia una superficie inclinada que tiene un ángulo de inclinación igual al del reborde curvo de la unión macho. Esta superficie inclinada del protector puede entrar en contacto íntimo con la superficie inclinada del reborde curvo de la unión hembra, formando así una primera porción de sello en la base de la unión hembra.

Cuando un protector es para proteger una unión macho que tiene el reborde curvo antes descrito, el protector tiene de preferencia una superficie inclinada en la superficie interior en el extremo posterior del protector que tiene el mismo ángulo de inclinación que el reborde curvo en la punta de la unión macho y que puede sobresalir contra el extremo de la unión macho. Esta superficie inclinada puede entrar en contacto íntimo con la superficie inclinada del reborde curvo de la unión macho, por lo que se forma una primera porción selladora.

Un protector para una junta roscada para tubos de acuerdo con la presente invención tiene de preferencia una segunda porción selladora localizada en el extremo opuesto en la dirección axial de la junta roscada desde la primera porción selladora.

En específico, en el caso de que un protector para proteger una unión hembra, el protector tiene de preferencia una segunda porción selladora en la superficie externa cerca del extremo posterior del protector que sobresale contra la punta de la unión hembra y forma un sello cuando se monta el protector en una unión hembra. Esta segunda porción selladora puede constituirse mediante un anillo elástico sellador que se monta en la superficie exterior del protector.

En el caso de un protector para proteger una unión macho, el protector tiene de preferencia un anillo elástico sellador en el extremo frontal abierto del protector que entra en contacto íntimo con la superficie periférica exterior de la unión macho cuando el protector se conecta en forma de rosca con una unión macho y constituye una segunda porción selladora.

Un protector para unas juntas roscadas para tubos de acuerdo con la presente invención es apropiado para proteger la unión macho o la unión hembra de una junta roscada para tubos en donde las porciones roscadas tienen un recubrimiento lubricante sólido formado mediante la aplicación de una composición de recubrimiento líquido y después al solidificar el recubrimiento mediante secado, calentado, enfriado o irradiación de rayos UV.

Una junta roscada para tubos que está protegida mediante un protector de acuerdo con la presente invención puede tener un recubrimiento lubricante sólido en las porciones roscadas de tanto la unión macho como de la unión hembra. En este caso, se prefiere que un protector para la unión macho y la unión hembra sea un protector de acuerdó con la presente invención.

Un protector de acuerdo con la presente invención también se puede usar con una junta roscada para tubos en la que la porción roscada de sólo una de las uniones macho o hembra tiene un recubrimiento lubricante sólido. Aún cuando se forma un recubrimiento lubricante sólido en sólo una de las uniones macho o hembra, si el recubrimiento lubricante sólido estable, el ensamble se puede realizar sin aplicar un lubricante de tipo grasoso. Se necesita de la presencia de un lubricante en los espacios de las porciones roscadas de una unión macho o una unión hembra, y es suficiente proporcionar el lubricante a sólo una de las uniones macho o hembra. En este caso, la porción roscada del otro elemento que no tiene un recubrimiento lubricante sólido y que de preferencia su superficie total que incluye su porción de contacto metálica sin rosca y su reborde curvo tiene un recubrimiento protector contra la corrosión para evitar la oxidación. En este caso, se prefiere la aplicación de un recubrimiento lubricante sólido a la porción roscada de la unión hembra, y se aplica un recubrimiento protector contra la corrosión a la porción roscada de la unión macho.

Cuando se aplica un recubrimiento lubricante sólido a la porción roscada de sólo una unión macho o una unión hembra y de preferencia una unión hembra, el recubrimiento lubricante sólido es de preferencia un recubrimiento que contiene un polvo lubricante en una aglutinante que tiene propiedades reológicas viscosas o plásticas. De preferencia, dicho recubrimiento lubricante sólido es un recubrimiento fundido en caliente que se formó mediante el recubrimiento por aspersión de una composición que tiene un aglutinante en un estado fundido. En este caso, el recubrimiento sólido protector a la corrosión que cubre la porción roscada de la unión macho es de preferencia un recubrimiento que tiene una resina que endurece con luz ultravioleta como aglutinante.

De acuerdo con la presente invención, para una junta roscada que pasa por un tratamiento lubricante con un recubrimiento lubricante sólido en al menos una de las uniones macho o hembra de la junta de forma que permite el ensamble de la junta sin una aplicación en el lugar de un lubricante liquido viscoso como la grasa compuesta, se reduce el daño al recubrimiento lubricante sólido en una porción roscada de la junta debido al montaje de un protector para proteger la unión macho o la unión hembra de la junta sin disminuir de manera sustancial la resistencia a, la escoriación o la resistencia a la corrosión de la junta roscada .

Además, al proporcionar de forma apropiada al protector con una primera y una segunda porción selladora, las superficies de contacto de una junta roscada incluyen a las porciones roscadas se pueden aislar del exterior al montar el protector en la junta, y se puede evitar que haya una penetración de materia extraña o agua de lluvia en las superficies de contacto, lo cual resulta difícil que ocurra la oxidación.

Cuando la unión macho y la unión hembra tienen rebordes curvos que entran en contacto íntimo entre sí al momento del ensamble, al dar a la superficie del extremo del protector una forma que sea compatible con el reborde curvo del elemento en el que se montará el protector, aún si la porción roscada del protector que se conecta en forma de rosca con la unión macho o la unión macho tiene una cantidad reducida de roscas, el protector podrá montarse fácilmente en la unión macho o en la unión hembra mediante la alineación del protector con el eje de la unión macho o de la unión hembra .

Breve Descripción de los Dibujos La Figura 1 muestra de manera esquemática la estructura ensamblada de un tubo de acero y un componente de junta roscada al momento del embarque del tubo de acero.

La Figura 2 es una vista explicativa de forma esquemática que muestra una sección en corte transversal en la dirección axial anexa de un recubrimiento lubricante sólido formado en la rosca de una unión macho o una unión hembra .

La Figura 3 (A) es una vista en corte transversal axial (longitudinal) que muestra de manera esquemática una unión hembra que tiene un protector de acuerdo con la presente invención montado en la misma, y la Figura 3 (B) es una vista en corte transversal que muestra de forma esquemática una porción de la rosca completa de una unión hembra conectada de forma roscada con la porción roscada del protector.

Las Figuras 4(A) - 4(C) son vistas de corte transversal axial que muestran de manera esquemática la porción de la porción roscada de una unión hembra conectada en forma de rosca con la porción roscada de un protector de una unión hembra . ; La Figura 5 (A) es una vista de corte transversal axial que muestra de manera esquemática una unión machó que tiene un protector de acuerdo con la presente invención montado en la misma, y la Figura 5(B) es una vista en corte transversal que muestra de forma esquemática una porción de la rosca completa de una unión macho conectada de forma roscada con la porción roscada del protector.

Las Figuras 6 (A) - 6 (B) son vistas de corte transversal axial que muestran de manera esquemática la porción de la porción roscada de una unión macho conectada en forma de rosca con la porción roscada de un protector dé una unión macho. , La Figura 7 es una vista en corte transversal que muestra de forma esquemática una unión hembra en la que se monta un protector de otra forma de realización de acuerdo con la presente invención.

A: tubo de acero; B: acoplamiento; 1: unión macho; 2: unión hembra; 3a: porción roscada macho; 3b: porción roscada hembra; 11: unión hembra; 12: porción roscada;1 13: porción de contacto metálica sin rosca; 14: reborde curvo; 15: recubrimiento lubricante sólido; 21 protector para una unión hembra; 22: porción roscada; 26: primera porción selladora,- 27 segunda porción selladora; 28: anillo sellador; 31: unión hacho; 32: porción roscada; 33: porción de contacto metálica sin rosca; 34: reborde curvo; 35: recubrimiento lubricante sólido; 41: protector para una unión macho,-' 42: porción roscada; 46: primera porción selladora; 47: segunda porción selladora; 48 anillo sellador; 49: surco anular.

Formas de realización : A continuación, se explicará la presente invención en las formas preferidas mientras que se hace referencia a los dibujos adjuntos.

Un protector para una junta roscada para tubos de acuerdo con la presente invención se puede colocar ya sea a una junta roscada para tubos del tipo de acoplamiento como el que se muestra en la Figura 1 o una junta roscada para tubos integral que tiene una unión macho en un extremo de un tubo de acero y una unión hembra en el otro extremo del mismo. En una junta roscada para tubos del tipo de acoplamiento típica, la superficie periférica exterior de la porción extrema de un tubo de acero es una unión macho y la superficie periférica interior de un acoplamiento es una unión hembra, pero también se pueden colocar de manera inversa. ; En la siguiente explicación, se describirá la presente invención con respecto al protector que se montó en una junta roscada premium que tiene una porción de rosca que disminuye gradualmente así como también una porción de contacto metálica sin rosca y que tiene una excelente hermeticidad al gas, pero la porción roscada de una junta roscada para tubos no necesita reducirse de forma gradual, y también se puede usar un protector de acuerdo con la presente invención para una junta roscada para tubos que no tiene una porción de contacto metálica sin rosca. Además, no existe una restricción particular en la forma de la rosca de una junta roscada para tubos. Puede ser una rosca reforzada (rosca trapezoidal) de acuerdo con las normas API o puede ser la llamada rosca de gancho en donde el ángulo de flanco de carga de la rosca (el ángulo del flanco de carga) tiene un valor negativo .

En la siguiente explicación, se dará < una explicación en donde un protector del tipo que está cerrado en su extremo posterior, pero como se estableció antes, se puede abrir un elemento tubular que constituya a un protector en ambos lados. Además, un protector del tipo que , está cerrado en su parte posterior puede cerrarse mediante' una tapa removible.

La Figura 3 (A) es una vista en corte transversal axial (longitudinal) que muestra de manera esquemática' una unión hembra que tiene un protector de acuerdo con la presente invención montado en la misma, y la Figura 3 (B) es una vista en corte transversal que muestra de forma esquemática una porción de la rosca completa de una unión hembra conectada de forma roscada con la porción roscada del protector. En las figuras, 11 es una unión hembra y 21 es un protector para una unión hembra.

La unión hembra 11 tiene una porción roscada 12 con una rosca hembra cerca de su punta, una porción de contacto metálica sin rosca 13 en la parte trasera de la misma, y un reborde curvo 14 en la porción más posterior. Estas porciones de la unión hembra constan de superficies de contacto que entran en contacto con las porciones correspondientes de una unión macho cuando se hace una junta roscada. La rosca hembra formada en la porción roscada 12 puede encontrarse en la forma de una rosca completa en su totalidad, o una porción de la rosca cerca de uno o ambos extremos de la porción roscada 12 puede tener la forma de una rosca incompleta.

En el ejemplo ilustrado, se proporcionó el reborde curvo 14 de una unión hembra 11 en un lugar en la superficie interior de la unión hembra contra el cual se proporcionó un reborde curvo sobresaliente al final de una unión macho. Se puede proporcionar un reborde curvo en la superficie extrema de una u 'ón hembra, o se puede proporcionar tanto en el extremo de la unión macho y en el extremo de la unión hembra. En el ejemplo ilustrado, el reborde curvo 14 de la unión hembra 11 no es perpendicular a la dirección axial de la junta pero está constituida por una superficie inclinada que se proyecta hacia atrás o más cerca de la punta de la unión hembra cuando se va hacia el centro de la junta. Con dicho reborde curvo 14, el protector 21 de una unión hembra se puede colocar en su lugar y también se le dan buenas propiedades de sellado al ajustar la forma del reborde 26 en el extremo del protector.

Aunque no se muestra en la Figura 3 (A) , al menos la porción roscada de la unión hembra y de preferencia la superficie de contacto entera de la misma está cubierta con un recubrimiento lubricante sólido (15 en la Figura 3'(B) ) . Con la junta roscada para tubos más típica en donde la µ???? hembra se forma en la superficie periférica interior de un acoplamiento, toda la superficie periférica interior y la superficie extrema del acoplamiento se cubren por lo general con un recubrimiento lubricante sólido. Como se estableció antes y como se muestra de manera esquemática en la Figura 3 (B) , el grosor de recubrimiento del recubrimiento lubricante sólido 15 en la porción roscada 12 de la unión hembra es menor en la cresta que en la base de la rosca, y el grosor de recubrimiento es en extremo delgado en las esquinas de ambos lados de la cresta.

En el ejemplo ilustrado, un protector 21 para una unión hembra que se diseñó para montarse mediante la conexión de una rosca en el interior de una unión hembra 11 que consta de un elemento tubular que está cerrado en uno de' sus extremos y abierto en el otro extremo, y en su superficie periférica exterior tiene una porción roscada 22 co una rosca macho que se conecta en forma de rosca con la rosca hembra de la porción roscada de la unión hembra. Un protector para una unión hembra es de manera típica un elemento tubular hecho de una resina, que se fabrica mediante moldeo por inyección para darle la forma de un protector que incluye una porción roscada en su superficie periférica exterior. Un elemento metálico tubular que está abierto en ambos extremos entra por lo general en el interior de este elemento tubular de resina para reforzar.

La superficie periférica exterior del protector 21 se diseñó de preferencia con una forma de manera que no entre en contacto con la superficie de la unión hembra (la superficie interior del acoplamiento) excepto en la porción roscada 22 y en la(s) superficie (s) selladoras descritas a continuación. En particular, se da de preferencia al espacio entre las porciones de oposición de la porción de contacto metálica sin rosca 13 de la unión hembra y del protector un gran tamaño de forma que se evite con certeza el contactó con la porción de contacto metálica sin rosca 13.

La cantidad de roscas en la sección axial de la porción roscada 22 del protector puede ser la misma cantidad de roscas completas en una sección axial o de la porción roscada 12 de la unión hembra de forma que se conecte en forma de rosca con la rosca completa de la unión hembra en todo su largo. En este caso, la porción roscada 22 del protector se extiende sobre todo el protector que se opone a la rosca completa de la porción roscada 12 de la unión hembra.

Sin embargo, el papel de la porción roscada del protector es el de asegurar al protector en la junta roscada (en la unión hembra en esta forma de realización) en una posición prescrita y evitar que el protector se salga de la junta roscada cuando la junta reciba un impacto durante el transporte o manejo de un tubo de acero para materiales tubulares para pozos de petróleo. Por lo tanto, no es necesario que el protector se asegure con la porción roscada de una junta roscada para tubos que se somete siempre a una presión interna y externa en extremo alta. Por esta razón, en una forma de realización preferida, se hace que la cantidad de roscas en la dirección axial de la porción roscada del protector sea una cantidad mínima que sea suficiente para asegurar al protector y evitar que se caiga. La cantidad es 3-5, de preferencia 3-4, y de mayor preferencia 3 roscas. Cuando sólo son 2 roscas, el ajuste del protector mediante la conexión roscada se puede aflojar.

Con respecto a esto, como se mostró en la Figura 3 (A) , la porción roscada de un protector se posiciona de preferencia en la superficie del protector que se opone a la rosca completa de la unión roscada en su lugar más cercano al extremo cerrado (el extremo posterior) , es decir, en la porción más posterior de esa superficie en la dirección de inserción del protector. Como resultado, una porción de la junta roscada completa de la unión hembra que interfiere con la rosca del protector se limitó sólo a la rosca localizada en la porción más cercana a la punta abierta de la unión hembra, y se puede reducir el daño al recubrimiento lubricante sólido de la porción roscada de la unión hembra causada por interferencia con la rosca del protector.

En la presente invención, la altura de rosca Hl de la porción roscada del protector y la altura de la rosca H2 de la rosca completa de la unión hembra que se protegerá satisfacen la condición Hl > H2 , y la diferencia entre Hl y H2 [= Hl - H2] es mayor al máximo grosor de recubrimiento t en la cresta de la rosca de un recubrimiento lubricante sólido 15 que cubre la porción roscada de la unión hembra. La diferencia entre Hl y H2 está de preferencia en el rango de 10 - 1,000 µta. De mayor preferencia esta diferencia es de alrededor de 1.5 - 3 veces el valor de t.

Como se mostró en la Figura 3 (B) , al tener que Hl y H2 satisfacen las condiciones antes descritas, cuando el protector 21 se monta en la unión hembra 11 y las dos porciones roscadas 12 y 22 y se hace que interfieran, la cresta de la rosca 22A del protector interfiere con la' base 12B de la rosca de la unión hembra, pero existe un espacio entre el recubrimiento lubricante sólido 15 que cubre la cresta 12A de la rosca de la unión hembra y la base 22B de la rosca del protector, por lo que se puede evitar un daño al recubrimiento lubricante sólido 15 en la cresta de la rosca de la unión hembra debido al contacto con la rosca del protector .

Si Hl = H2 o Hl < H2, la cresta de la rosca de la unión hembra interfiere con la base de la rosca del protector. La interferencia se acompaña mediante el movimiento relativo de la rosca en la dirección axial de la junta. Por lo tanto, comienza a descarapelarse el recubrimiento lubricante sólido desde las esquinas de la cresta de la rosca, donde el grosor del recubrimiento es en particular delgado, y de forma eventual, todo el recubrimiento lubricante sólido de la cresta de la rosca se puede desprender.

En un protector de acuerdo con la presente invención, como la cresta de rosca de la porción roscada 22 del protector 21 interfiere con la base de la rosca de la porción roscada 12 de la unión hembra 11, no se puede evitar el daño al recubrimiento lubricante sólido de la base de la unión hembra. Sin embargo, como se estableció antes, el grosor del recubrimiento del recubrimiento lubricante sólido en la base de la rosca es mayor al grosor del recubrimiento en la cresta de la rosca, y es en particular grueso en las esquinas de la base. Por lo tanto, aún si la base de la rosca de la unión hembra interfiere con la rosca del protector, es difícil que el recubrimiento de la base de la rosca se descarapele por completo, y el recubrimiento se queda de forma parcial. Un recubrimiento lubricante sólido que se ; saca del camino al interferir algunas veces se mueve hacia los flancos de la rosca de la unión hembra. Por lo tanto, aún si no se aplica el lubricante de tipo grasoso al momento de conectar la unión hembra con la unión macho, se proporciona una acción lubricante suficiente a la base de rosca de la unión hembra a través del recubrimiento lubricante sólido que continua en la base de la rosca y el recubrimiento lubricante sólido que se mueve alrededor desde los flancos de la rosca. Un recubrimiento lubricante sólido estable se encuentra presente por supuesto en la cresta de la rosca de la unión hembra. Por lo tanto, aún si no se realiza el tratamiento lubricante especial (como el recubrimiento con un recubrimiento lubricante sólido) en la unión macho, se puede evitar la escoriación al momento de conectar una junta roscada para tubos mediante sólo el recubrimiento lubricante sólido de la unión hembra después de quitar el protector.' Para poder minimizar el daño del recubrimiento lubricante sólido en los flancos de la porción roscada 12 de la unión hembra 11 debido al protector, el ancho de la rosca L2 de la porción roscada 22 del protector 21 es de preferencia de 0.5 - 0.75 veces el ancho Ll de la base de rosca de la rosca completa de la porción roscada 12 de la unión hembra 11 que se protegerá. Como resultado, como se muestra en la Figura 3 (B) , aún si la rosca de la unión hembra recibe una fuerza compresora o de tensión a causa; del protector, el recubrimiento lubricante sólido en uno de los dos flancos de la rosca no entra en contacto con la rosca del protector y no se daña con facilidad. Si L2 es muy delgado, la fuerza de apriete ejercida por la rosca es inadecuada.

Las Figuras 4 (A) - 4 (C) son vistas de corte transversal axial que muestran de manera esquemática la porción de la rosca completa de la porción roscada de una unión hembra conectada en forma de rosca con la porción roscada de un protector de una unión hembra. En las figuras, 11 es una unión hembra y 21 es un protector de la unión hembra. En las Figuras 4(A) - 4(C), la rosca de la porción roscada de la unión hembra 11 tiene una forma de rosca de gancho en donde el ángulo del flanco de carga es negativo. Por otra parte, el ángulo del flanco de carga de la rosca de la porción roscada del protector 21 es negativo en la Figura 4 (A), es vertical (0o) en la Figura 4(B), y es positivo en la Figura 4 (C) , es decir, los ángulos son diferentes entre sí El ángulo de flanco enchufado de la rosca de la porción roscada del protector es vertical (0o) en todos los casos.

El ángulo a de flanco de carga de la rosca de la porción roscada de la unión hembra es casi vertical la mayoría de las veces, es decir, está en el rango de -3o á +3° En este caso, el ángulo de flanco de carga de la rosca de la porción roscada del protector es de preferencia vertical de manera sustancial (-2° a +2°) . Como resultado, se puede lograr un contacto estable entre los flancos de carga de la porción roscada de la unión hembra y la porción roscada del protector después de montar el protector en una unión hembra. Por consiguiente, aún cuando la cantidad de roscas en una sección roscada de la porción roscada del protector es de un valor pequeño como 3 - 5 roscas, el protector se puede montar de manera estable a la unión hembra.

Por otra parte, cuando la rosca de la porción roscada de la unión hembra tiene una forma de rosca en gancho en donde el ángulo OÍ de flanco de carga es negativo,, el ángulo ß del flanco de carga de la rosca de la porción roscada del protector es igual de manera sustancial ' a a (dentro del rango de a ± 2) o es menor a OÍ. Por ejemplo, cuando a para la porción roscada de la unión hembra es -3o, el ángulo del flanco de carga de la rosca del protector es igual de manera sustancial a a si el valor de ß se encuentra en el rango de -1° a -5o. Como resultado, y como se describió arriba, el protector se puede montar de manera estable en la unión hembra .

Cuando el ángulo ß del flanco de carga del protector es menor a a (por ejemplo, cuando a es -3° ?;ß es menor a -5o como por ejemplo -8°C) , el contacto entre los flancos de carga de la rosca de unión hembra y la rosca del protector se concentra en las esquinas de la base de la rosca de la porción roscada de la unión hembra o se puede hacer que ocurra sólo en las esquinas de la base de la rosca. Esto da como resultado que la región de contacto de la rosca del protector con la porción roscada de la unión hembra sea más delimitada, y el recubrimiento lubricante sólido en la cresta de la porción roscada de la unión hembra se puede proteger con certeza.

Como se detallará más adelante, se prefiere que un protector para unión hembra tenga una primera porción selladora 26 y una segunda porción selladora 27 que están en la cercanía de su extremo cerrado (extremo posterior) y de su extremo abierto (extremo frontal), de manera respectiva, y que pueda entrar en contacto íntimo con las superficies de la unión hembra cuando se monta el protector de la unión hembra mediante la conexión de rosca en una unión hembra que ¡ será protegida .

La Figura 5 (A) es una vista de corte transversal axial que muestra de manera esquemática una unión macho de una junta roscada para tubos que tiene un protector pará una unión macho de acuerdo con la presente invención montado en la misma, y la Figura 5(B) es una vista en corte transversal axial que muestra de manera esquemática una porción de la porción roscada de una unión macho que se encuentra conectada en forma de rosca con la porción roscada del protector. Eñ las figuras, el número 31 es una unión macho y 41 e,s un protector para una unión macho.

La unión macho 31 tiene una porción roscada 32 con una rosca macho en la base de la unión macho 31, un reborde curo 34 en su superficie extrema, y una porción de contacto metálica sin rosca 33 entre la porción roscada y el reborde curvo. Estas porciones de la unión macho constituyen, las superficies de contacto con las que las porciones correspondientes de la unión hembra entran en contacto cuando se ensambla la junta roscada. La rosca macho formada en la porción roscada 32 puede tener la forma de una rosca completa en su totalidad, o la rosca en la cercanía de uno o ambos extremos de la porción roscada 32 puede tener la forma de una rosca incompleta. : Un reborde curvo 34 que está constituido por al menos una porción de la superficie de extremo en la punta de la unión macho es una superficie inclinada que se inclina hacia atrás con respecto a la dirección perpendicular aí eje del tubo desde el lado exterior del tubo hacia su centro j Por lo tanto, como se estableció antes, el reborde curvo 14 de una unión hembra 11 se constituye mediante una superficie inclinada con el mismo ángulo de inclinación de forma que entra en contacto con el reborde curvo 34 de la unión macho 31. Estos rebordes curvos no necesitan ser planos y pueden ser superficies curvas en donde uno es cóncavo y el otro es convexo .

Aunque no se muestra en la Figura 5 (A) , al menos la porción roscada de la unión macho y de preferencia la totalidad de sus superficies de contacto se cubre con un recubrimiento lubricante sólido (35 en la Figura 5(B)) . En el caso donde se forma la junta roscada para tubos más típica que tiene una unión macho en la superficie periférica exterior del extremo de un tubo de acero, la totalidad de la superficie periférica exterior y la superficie de extremo del extremo de un tubo de acero se cubren por lo general con un recubrimiento lubricante sólido. Como se estableció antes y como se muestra de forma esquemática en la Figura 5 (B) , el grosor de recubrimiento del recubrimiento lubricante sólido 35 en la porción roscada 32 de la unión macho es menor en la cresta que en la base de la rosca, y el grosor del recubrimiento es en extremo delgado en las esquinas de ambos lados de la cresta.

En el ejemplo ilustrado, un protector 41 para una unión macho que está diseñado para montarse mediante conexión en rosca en la superficie exterior de una unión macho 31 es un elemento tubular que está cerrado en uno de sus extremos y abierto en el otro extremo, y su superficie periférica interior tiene una porción roscada 42 que tiene una rosca hembra que se conecta en forma de rosca con la rosca macho de la porción roscada de la unión macho. Un protector para una unión macho es de forma típica un elemento tubular hecho de una resina, que se fabricó mediante moldeo por inyección para dar la forma de un protector que incluye la porción roscada en su superficie periférica interior. Un elemento metálico tubular que está abierto en ambos extremos se ajusta con frecuencia al exterior de este elemento de resina tubular para reforzar.

Excepto por la porción roscada 32 y una superficie selladora que se describirá más adelante, la superficie periférica interior del protector 41 se diseña de preferencia con una forma de manera que no entre en contacto con la superficie de la unión macho (la superficie exterior de la porción extrema del tubo de acero) . En particular') se proporciona un gran espacio entre las porciones opuestas de la porción de contacto metálica sin rosca 33 de la unión macho y el protector de forma que se evite con certeza el contacto con la porción de contacto metálica sin rosca 33 de la unión macho.

La cantidad de roscas en una sección axial de la porción roscada 42 del protector 41 puede ser la misma cantidad de roscas completas en una sección axial de la porción roscada de la unión macho de forma que el protector puede conectarse en forma de rosca con la rosca completa de la unión macho 31 en toda su longitud. En este caso, la porción roscada 42 del protector se extiende sobre toda la porción de la superficie del protector que se opone a la rosca completa de la porción roscada 32 de la unión macho,.

Sin embargo, por las mismas razones que se establecieron arriba con respecto al protector 21 para una unión hembra, la cantidad de roscas en una sección axial de la porción roscada 42 del protector 41 es de preferencia una la cantidad mínima suficiente para asegurar el protector y evitar que se caiga de la unión macho. Esta cantidad es 3 - 5, de preferencia 3 - 4 , de mayor preferencia 3 roscas. Cuando son 2 roscas, el ajuste del protector mediante la conexión de la rosca se suelta.

En este caso, como se muestra en la Figura 5 (A) , la porción roscada del protector 41 se posiciona de preferencia en el lugar más cercano al extremo cerrado (el extremo posterior) en la superficie del protector que se opone a la rosca completa de la unión macho, en concreto, en la porción más posterior en la dirección de inserción del protector. Como resultado, una porción de una rosca completa de la unión macho que interfiere con la rosca del protector se limita a la rosca en la porción más cercana a la punta de la unión macho, y se reduce el daño al recubrimiento lubricante sólido en la porción roscada de la unión macho debido a la interferencia con la rosca del protector.

En la presente invención, la altura de la rosca Hl de la porción roscada del protector y la altura de la rosca H2 de la rosca completa de la unión macho que será protégida satisfacen la condición que se expresa en Hl > H2, y la diferencia entre Hl y H2 [= Hl - H2] es mayor que el grosor máximo t en la cresta de la rosca del recubrimiento lubricante sólido 35 que cubre la porción roscada de la unión macho. De preferencia, la diferencia entre Hl y H2 está en el rango de 10 - 1,000 µt? . de mayor preferencia, la diferencia es de alrededor de 1.5 - 3 veces el valor de t.

Como se muestra en la Figura 5(B) , al tener Hl y H2 que satisfacen las condiciones arriba descritas, cuando el protector 41 se montó en una unión macho 31 y ambas porciones roscadas 32 y 42 interfieren entre sí, la cresta de rosca 42A del protector interfiere con la raíz 32B de la rosca de la unión macho, pero todavía hay un espacio entre el recubrimiento lubricante sólido 35 que cubre la cresta de rosca 32A de la unión macho y la raíz 42B de la rosca del protector de forma que se evita que el recubrimiento lubricante sólido 35 se dañe debido al contacto con la rosca del protector.

Como se estableció con respecto al protector de la unión hembra, en un protector convencional, cuando un protector se monta o se quita de una unión macho; el recubrimiento lubricante sólido se descarapela por completo la mayoría de las veces de la cresta de la rosca de la unión macho debido a la interferencia entre la unión macho ,y el protector. Sin embargo, en un protector de acuerdo con la presente invención, aunque la cresta de rosca de la porción roscada 42 de un protector 41 interfiere con la raíz de rosca de la porción roscada 32 de una unión macho 31, se puede evitar el descarapelado total del recubrimiento en esta región, y una porción del recubrimiento lubricante sólido que se empuja hacia la interferencia se mueve a los flancos de la rosca de la unión macho. Por lo tanto, aún si no se lleva a cabo la aplicación de un lubricante de tipo grasoso al momento de conectar la unión macho y la unión hembra, se proporciona la suficiente lubricación a la raíz de la rosca de la unión macho debido al recubrimiento lubricante sólido que permanece en la raíz de la rosca y el recubrimiento lubricante sólido que se mueve alrededor de los flancos. Por supuesto, un recubrimiento lubricante sólido permanece en la cresta de la rosca de la unión macho. Por lo tanto, aún si no se realiza el tratamiento lubricante específico (como el recubrimiento con un recubrimiento lubricante sólido) en la unión hembra, se puede evitar la escoriación al momento de conectar una junta roscada para tubos después de quitar el protector tan sólo con el recubrimiento lubricante sólido de la unión macho.

Para poder minimizar el daño del recubrimiento lubricante sólido en los flancos de la porción roscada 32 de la unión macho debido al protector, el ancho de la rosca L2 de la porción roscada 42 del protector 41 es de preferencia de 0.5 - 0.75 veces el ancho Ll de la rosca completa de la porción roscada 32 de la unión macho 31 que se protegerá. Como resultado, como se muestra en la Figura 5(B), aún si la porción roscada de la unión macho recibe una fuerza compresora o de tensión a causa del protector, el recubrimiento lubricante sólido en uno de los dos flancos de la rosca no entra en contacto con la rosca del protector y no se daña con facilidad. Si L2 es muy delgado, la fuerza de apriete ejercida por la rosca es inadecuada.

Las Figuras 6(A) - 6(B) son vistas de corte transversal axial que muestran de manera esquemática la porción de la rosca completa de la porción roscada de. una unión macho conectada en forma de rosca con la porción roscada de un protector de una unión macho. En las figuras, 31 es una unión macho y 41 es un protector de la unión macho. En las Figuras 6(A) - 6(B), la rosca de la porción roscada de la unión macho tiene una forma de rosca de gancho en donde el ángulo del flanco de carga es negativo. Por otra parte, el ángulo del flanco de carga de la rosca de la porción roscada del protector 41 es negativo en la Figura 6 (A) , es vertical (0o) en la Figura 6(B) . El ángulo de flanco enchufado de la rosca de la porción roscada del protector 41 es vertical (0o) .

Por las mismas razones que se explicaron con respecto a un protector para la unión hembra, se prefiere que el ángulo de flanco de carga de la rosca de la porción roscada del protector sea de preferencia vertical de manera sustancial (-2° a +2°) para montar el protector de forma estable .

Aún cuando la rosca completa de la porción roscada de la unión macho tiene una forma de rosca en gancho en donde el ángulo de flanco de carga es negativo, como se explico con respecto al protector de una unión hembra, el ángulo ß del flanco de carga de la rosca de la porción roscada del protector es igual de manera sustancial a a (a ± 2) o es aún menor que un ángulo negativo. En el caso anterior, el protector puede montarse de forma estable en una unión macho cuando el protector sólo tiene 3 - 5 roscas en su sección axial. En el caso anterior, la región de contacto de la rosca del protector con la porción roscada de la unión macho está más restringida, y el recubrimiento lubricante sólido en la cresta de la rosca de la unión macho se puede proteger con certeza .

Como se estableció abajo, un protector 21 para una unión hembra de preferencia tiene una primera porción selladora 26 y una segunda porción selladora 27 cerca del extremo cerrado (el extremo posterior) y del extremo abierto (el extremo abierto) , de manera respectiva, y puede entrar en contacto íntimo con las superficies de la unión hembra cu'ando se monta el protector de la unión hembra 11 que será protegida. De forma similar, un protector 41 para una unión macho de preferencia tiene una primera porción selladora 46 y una segunda porción selladora 47 cerca de su extremo abierto y de su extremo cerrado, de manera respectiva, para entrar en contacto íntimo con las superficies de la unión macho cuando se monta mediante la conexión roscada en una unión macho 21 que será protegida. En esta invención, la porción selladora de un protector que entra en contacto cercano con el reborde curvo de una unión macho o de una unión hembra está diseñada como una primera porción selladora, y la porción selladora que se proporciona del lado opuesto del protector y que entra en contacto íntimo con la superficie exterior de una unión macho o de la superficie exterior de una unión hembra se diseñó como una segunda porción selladora.

Como se muestra en la Figura 3 (A) , la primera porción selladora 26 del protector 21 para una unión hembra se formó mediante una superficie selladora que puede sobresalir contra al menos una porción del reborde curvo 14 de la unión hembra. Cuando se forman los rebordes curvos 14 y 35 de la unión hembra y de la unión macho que entran en contacto entre sí mediante las superficies inclinadas descritas arriba, al constituir la superficie de extremo, del extremo abierto del protector 21 para la unión hembra mediante una superficie inclinada que tiene el mismo ángulo de inclinación que el reborde curvo 34 de la unión macho 31, la superficie extrema del protector sirve como una superficie selladora que entra en contacto íntimo con el reborde curvo 14 de la unión hembra 11, de forma que se crea la primera porción selladora 26 del protector 21. Al constituir la porción selladora mediante la superficie inclinada de esta manera, las propiedades selladoras de la porción selladora del protector aumentan en comparación con el caso en donde la superficie selladora está constituida por una superficie que es perpendicular a la dirección axial de la junta.

Como la cantidad de roscas en la sección axial de la porción roscada del protector disminuye y en particular cuando se vuelve 3 - 5 roscas, existe una posibilidad aumentada de que el protector se desvíe con facilidad del eje de una unión hembra cuando el protector se monta en la unión hembra y que se asegura en un estado inclinado. Sin embargo, al hace que la superficie de extremo del extremo abierto del protector sea una superficie inclinada que tiene el mismo ángulo de inclinación que el reborde curvo de la unión hembra, conforme la superficie extrema del protector empieza a sobresalir contra el reborde de la unión hembra, se fuerza al protector a alinearse con el eje longitudinal de la unión hembra (se alinea por sí mismo) . Por consiguiente, el ángulo de inclinación de la superficie extrema del extremo abierto del protector es de preferencia el mismo ángulo de inclinación que el reborde curvo de la unión hembra.

De forma similar, como se muestra en la Figura 5(A), en un protector 41 para una unión macho, se proporciona de preferencia en la superficie interior del extremo cerrado del protector. La primera porción selladora 46 está constituida por una superficie inclinada que tiene el mismo ángulo de inclinación que el reborde curvo 34 formado por una superficie de inclinación proporcionada en la punta de la unión macho de forma que la superficie inclinada del protector pueda sobresalir hacia al menos la porción de la superficie extrema de la unión macho.

La segunda porción selladora 27 de un protector 21 para una unión hembra puede formar un sello al sobresalir contra el extremo de una unión hembra 11 cuando el protector 21 se monta en la unión hembra 11. Como se muestra en la Figura 3 (A) , la segunda porción selladora 27 puede ser una superficie selladora que se proporciona en la superficie periférica exterior, cerca del extremo cerrado del cuerpo protector y contra la cual sobresale el extremo de la unión hembra. De mayor preferencia, como se muestra en la Figura 7, se montó un anillo elástico sellador 28 en la superficie periférica exterior cerca del extremo cerrado del protector 21, y una superficie de pared formada por este elemento elástico forma una segunda porción selladora 27 que entra en contacto con el extremo de la unión hembra. Como resultado, se puede aumentar la conflabilidad del sello. Aunque no se muestra en los dibujos, se puede proporcionar un surco anular que es ligeramente más estrecho que el ancho del anillo 28 colocado. Se diseñó una superficie selladora que forma la segunda porción selladora para que entre en contacto íntimo con la superficie extrema de la unión hembra. En el ejemplo ilustrado, la superficie extrema de la unión hembra es perpendicular a la dirección axial de la junta, la superficie extrema de la unión hembra que consta de la segunda porción selladora también es perpendicular a la dirección axial.

Como se muestra en la Figura 5 (A) , la segunda porción selladora de un protector 41 para una unión macho se formó de preferencia al montar un anillo elástico sellador 48 en el extremo abierto (el extremo frontal) del protector 41. El anillo sellador 48 entra en contacto íntimo con la superficie periférica exterior de una unión macho 31 cuando el protector 41 se conecta en forma de rosca con la unión macho 31. Para poder lograr este objeto, el anillo sellador 48 rodea de preferencia la superficie de extremo abierto del protector 41 y se proyecta hacia adentro más allá del elemento protector de forma que puede entrar en contacto íntimo con la superficie periférica exterior de la unión macho mientras que deja un espacio entre la cercanía de la superficie extrema del cuerpo protector y la superficie periférica exterior de la unión macho. El anillo elástico sellador 48 en la forma de realización ilustrada se asegura al cuerpo protector al ajustar una porción del anillo sellador en un surco anular 49 proporcionado cerca del extremo abierto de la superficie periférica externa del cuerpo protector. También es posible usar medios de seguridad diferentes .

Al proporcionar una primera porción selladora y una segunda porción selladora en el protector de la forma arriba descrita, cuando se monta el protector en una unión macho o en una unión hembra, en el caso de un protector para una unión hembra, el espacio entre la superficie periférica exterior del protector y la superficie periférica interior de la unión hembra, y en el caso de un protector para una unión macho, el espacio entre la superficie periférica interior del protector y la superficie periférica exterior de la unión macho se aisla del exterior, y se evita la penetración de materiales extraños y de agua de lluvia en el espacio, lo cual causaría daño, oxidación y una disminución en la resistencia a la escoriación.

Como se explicó arriba, una junta roscada para tubos que está protegida por un protector de acuerdo con la presente invención tiene un recubrimiento lubricante sólido en al menos una porción roscada y de preferencia sobre :toda la superficie de contacto que incluye la porción roscada, la porción de contacto metálica sin rosca, y el reborde curvo de al menos una de las uniones macho o hembra, como lo es la unión hembra.

Un recubrimiento lubricante sólido que cubre la superficie de la unión macho y/o la unión hembra de forma típica es un recubrimiento que consta de un polvo lubricante (un lubricante sólido) disperso en un aglutinante apropiado. Existen muchas propuestas en el pasado de un recubrimiento lubricante sólido para una junta roscada para tubos, y dichos recubrimientos pueden usarse en la presente invención. En un recubrimiento típico, el aglutinante es una resina orgánica que tiene una considerable resistencia al calor como lo es la resina epoxi , una resina de poliacrilato , una resina de polimida, una resina de poliamida-imida, o similar, pero también se tiene conocimiento de recubrimientos lubricantes sólidos donde los aglutinantes son sustancias inorgánicas que forman películas como la sol de silicio, el compuesto de silano hidrolizable , un alcóxido de titanio, un silicato alquil metálico, un fosfato, o similares.

También se propuso formar un recubrimiento lubricante sólido que tiene dos o más capas o la combinación de un recubrimiento lubricante líquido o un recubrimiento protector a la corrosión sólido con un recubrimiento lubricante sólido, y también se puede usar dicha estructura de recubrimiento. Sin embargo, en este caso, el grosor t de recubrimiento máximo antes descrito es el grosor total de la variedad de capas de recubrimiento.

Un recubrimiento lubricante sólido para una junta roscada para tubos que es en particular apropiada para la protección con un protector de acuerdo con la presente invención es un recubrimiento como se describió en el Documento de Patente 3 antes mencionado que es un recubrimiento que consta de un polvo lubricante en un aglutínate que tiene un propiedades reológicas plásticas o viscosas y en particular un recubrimiento formado por aspersión (recubrimiento de fundido en caliente) de una composición en la que se licuó el aglutinante por fundición. Este tipo de recubrimiento lubricante sólido se formó de preferencia en la superficie de una unión hembra. Se forma una unión hembra de manera típica en un acoplamiento corto, de forma que es más fácil de llevar a cabo la aplicación de fundido caliente en una unión hembra que en la superficie de una unión macho, que se forma de manera típica en el extremo de un tubo de acero largo.

Se forma un recubrimiento lubricante sólido preferido del tipo que se acaba de describir de 70 - 95 % por masa de una matriz y 5 - 30 % masa de un polvo lubricante. En vista de una proporción tan baja del polvo lubricante, el recubrimiento muestra en su totalidad las mismas propiedades Teológicas plásticas o viscosas que la matriz.

La matriz del recubrimiento lubricante sólido (que tiene propiedades reológicas plásticas o viscosas a temperatura ambiente) tiene de preferencia un punto de fusión de 80 - 320°C. Al llevar a cabo la aplicación por aspersión en un estado fundido a una temperatura de al menos el punto de fusión de la matriz mediante el uso de una pistola de aspersión común, es posible formar un recubrimiento lubricante sólido en las superficies de contacto de la unión hembra .

Esta matriz consta de preferencia de un polímero termoplástico, una cera, y un jabón metálico, y de mayor preferencia contiene además un inhibidor a la corrosión y una resina líquida insoluble en agua.

El grosor del recubrimiento del recubrimiento lubricante sólido está con frecuencia en el rango de 25 - 60 µ??.

Cuando el recubrimiento lubricante sólido se forma en sólo una de las uniones macho o hembra (como lo es la unión hembra) , la superficie del otro elemento (como lo es la unión macho) puede cubrirse con un recubrimiento sólido protector a la corrosión. El recubrimiento sólido protector a la corrosión se puede formar mediante la aplicación de' una composición con base en una resina que endurece con rayos ultravioleta (UV) (que incluye composiciones formadas sólo con una resina que endurece con rayos UV) seguida de la irradiación de luz ultravioleta.

Claims (17)

REIVINDICACIONES

1. Un protector para una junta roscada para tubos que pretende proteger una unión macho o una unión hembra de una junta roscada para tubos que tienen una estructura de unión hembra y unión macho en donde la superficie de al menos' una porción roscada está cubierta con un recubrimiento lubricante sólido, el protector consta de un elemento tubular que tiene en su superficie periférica interior o exterior una porción roscada que se conecta a manera de rosca con al menos una porción de la rosca completa de una porción roscada proporcionada en la unión hembra o unión macho a proteger, que se caracteriza porque la altura de la rosca Hl de la porción roscada del protector y la altura de la rosca H2 de la rosca completa de la unión macho o de la unión hembra que se protegerá satisfacen Hl > H2 , y la diferencia entre Hl y H2 [= Hl - H2] es mayor al máximo grosor de recubrimiento en la cresta de la rosca de un recubrimiento lubricante sólido que cubre la porción roscada de la unión macho o de la unión hembra que protege el protector.

2. Un protector para una junta roscada para tubos como se estableció en la reivindicación 1, donde el número de roscas en la sección axial de la porción roscada : del protector se encuentra en el rango de 3 - 5.

3. Un protector para una junta roscada para tubos como se estableció en la reivindicación 2 en donde la porción roscada se coloca en un lugar cercano al extremo posterior del protector en la superficie del protector que se opone a la rosca completa de la unión macho o de la unión hembra.

4. Un protector para una junta roscada para tubos como se estableció en la reivindicación 1 donde la diferencia entre Hl y H2 está en el rango de 10 - 1,000 µta.

5. Un protector para una junta roscada para tubos como se estableció en la reivindicación 1 donde el ancho de la porción roscada del protector es 0.5 - 0.75 veces el ancho de la ranura de rosca de la rosca completa de la porción roscada de la unión macho o de la unión hembra que será protegida por el protector.

6. Un protector para una junta roscada para tubos como se estableció en la reivindicación 1 donde el flanco de carga de la rosca de la porción roscada del protector es vertical de manera sustancial .

7. Un protector para una junta roscada para tubos como se estableció en la reivindicación 1 donde el ángulo a de flanco de carga de la rosca completa de la porción roscada de la unión macho o de la unión hembra es negativo y el ángulo ß del flanco de carga de la rosca de la porción roscada del protector es sustancialmente igual o menor a a.

8. Un protector para una junta roscada para tubos como se estableció en la reivindicación 1 donde el protector tiene porciones selladas que se adaptan para formar un sello en cada lugar correspondiente al extremo del protector y al extremo de la unión macho o de la unión hembra cuando se monta el protector mediante la conexión de rosca en la unión macho o en la unión hembra a proteger.

9. Un protector para una junta roscada para tubos como se estableció en la reivindicación 1 que pretende proteger una junta roscada para tubos en donde una unión macho y una unión hembra tienen rebordes curvos que entran en contacto entre si al momento de conectarse y en donde los rebordes curvos son superficies inclinadas que se inclinan en el mismo ángulo entre sí con respecto a la dirección perpendicular del eje del tubo con el reborde curvo en el extremo de la unión macho que se inclina hacia atrás desde el lado externo del tubo hacia su centro.

10. Un protector para una junta roscada para tubos como se estableció en la reivindicación 9 que pretende proteger una unión hembra, en donde la superficie extrema del extremo frontal del protector es una superficie de inclinación que tiene el mismo ángulo de inclinación que el reborde curvo de la unión hembra, y esta superficie de inclinación forma una primera porción selladora mediante el contacto íntimo de la superficie de inclinación con el reborde curvo de la unión hembra .

11. Un protector para una junta roscada para tubos como se estableció en la reivindicación 9 que pretende proteger una unión macho, en donde el protector tiene una superficie de inclinación en su superficie interior cerca de su extremo posterior, en donde la superficie de inclinación que tiene el mismo ángulo de inclinación que el reborde curvo de la unión macho de forma que está en contacto con la punta de la unión macho, y esta superficie de inclinación forma una primera porción selladora mediante el contacto íntimo de la superficie de inclinación con el reborde curvo de la unión macho .

12. Un protector para una junta roscada para tubos como se estableció en la reivindicación 9 que pretende proteger una unión hembra, en donde el protector tiene una segunda porción selladora en su superficie exterior cerca del extremo posterior del elemento tubular que forma un sello al sobresalir contra la punta de una unión hembra cuando se monta el protector en la unión hembra.

13. Un protector para una junta roscada para tubos como se estableció en la reivindicación 12 en donde la segunda porción selladora consta de un anillo elástico sellador que se mona en la superficie exterior del protector.

14. Un protector para una junta roscada para tubos como se estableció en la reivindicación 9 que pretende proteger una unión macho, en donde el protector tiene un anillo elástico sellador en el extremo abierto frontal del protector, el anillo sellador consta de una segunda porción selladora mediante el contacto íntimo de la superficie periférica exterior de una unión macho cuando el protector se conecta en forma de rosca con una unión macho.

15. Un protector para una junta roscada para tubos como se estableció en la reivindicación 1 que pretende proteger una unión macho o una unión hembra de una junta roscada para tubos, en donde la junta tiene una porción roscada cubierta con un recubrimiento lubricante sólido formado mediante la aplicación de una composición de recubrimiento líquido seguido de la aplicación de recubrimiento mediante secado, calentado, enfriado o irradiación de luz ultravioleta.

16. Un protector para una junta roscada para tubos que tienen una estructura de unión hembra y unión macho que pretende proteger a una unión macho, un componente de junta que tiene una porción roscada macho, la superficie de al menos una porción roscada macho y la unión macho que está recubierta con un recubrimiento lubricante sólido, y el protector que consta de un elemento tubular que tiene en su superficie periférica interior una porción roscada hembra que se conecta a manera de rosca con al menos una porción de la rosca completa de una porción roscada macho de una unión macho, que se caracteriza porque la altura de la rosca Hl de la porción roscada del protector y la altura de la rosca H2 de la rosca completa de la unión macho satisface Hl > H2 , y la diferencia entre Hl y H2 [= Hl - H2] es mayor al máximo grosor de recubrimiento en la cresta de la rosca de un recubrimiento lubricante sólido que cubre la porción roscada macho de la unión macho.

17. Un protector para una junta roscada para tubos que pretende proteger una unión macho o una unión hembra de una junta roscada para tubos que tiene una estructura de unión macho y unión hembra en donde la unión macho y la unión hembra tiene rebordes curvos que entran en contacto entre sí al momento del ensamble, en donde los rebordes curvos tienen superficies inclinadas que se inclinan al mismo ángulo entre sí con respecto a la dirección perpendicular del eje del tubo con el reborde curvo en el extremo de la unión macho que se inclina hacia atrás desde el lado exterior del tubo hacia el centro del mismo, y la superficie de al menos una porción roscada de la unión macho o la unión hembra se cubre con un recubrimiento lubricante sólido, que se caracteriza porque el protector consta de un elemento tubular que tiene una porción roscada en su superficie periférica interior o exterior que se conecta en forma de rosca con al menos una porción de la rosca completa de una porción roscada proporcionada en la unión macho o en la unión hembra que se protegerá, la porción roscada del protector está limitada a una región más estrecha que la rosca completa de la unión macho o de la unión hembra que protegerá el protector, en el caso de un protector para una junta roscada para tubos que pretende proteger la unión hembra, la superficie extrema en el extremo frontal de la misma es una superficie inclinada que tiene el mismo ángulo de inclinación que el reborde curvo de la unión hembra y que consta de una primera porción selladora capa de entrar en contacto directo con la superficie de inclinación del reborde curvo de la unión hembra, y en el caso de un protector para junta roscada para tubos que pretende proteger una unión macho, la superficie interior en su extremo posterior tiene una superficie de inclinación que tiene el mismo ángulo de inclinación que el reborde curvo en la punta de la unión macho de forma que la punta de la unión macho puede sobresalir del mismo y que consta de una primera porción selladora capaz de entrar en contacto íntimo con la superficie inclinada del reborde curvo de la unión macho.