MXPA06006268A

MXPA06006268A - Conector de tuberia helicoidal y metodo de manufactura del mismo.

Info

Publication number: MXPA06006268A
Application number: MXPA06006268A
Authority: MX
Inventors: Robert Parker
Original assignee: Varco Int
Priority date: 2003-12-02
Filing date: 2004-12-01
Publication date: 2006-08-23
Also published as: EA200601072A1; US20050116469A1; EP1709283A1; EA008791B1; CN1918360A; WO2005056973A1; CA2549204A1; BRPI0416470A; NO20063076L; US6890007B1

Abstract

En el campo de perforacion de petroleo y otras operaciones de pozos hay necesidad de un conector de tuberia helicoidal que se rapido y simple de usar. Tambien hay necesidad de un conector de tuberia helicoidal que sea reutilizable. Un conector de tuberia helicoidal (50) comprende un primer elemento submarino (20); por lo menos un segmento arqueado (31, 32) y un segundo elemento submarino (40). El primer elemento submarino (20) es deslizable sobre la superficie exterior de una longitud de tuberia helicoidal desenrollada (10) e incluye una porcion rebajada interna (21) y una porcion de acoplamiento (22) adyacente a un primer extremo del mismo (26). Por lo menos un segmento arqueado (31, 32) define una protuberancia (33) que se extiende radialmente desde una superficie interna del mismo. La o cada protuberancia (33) es acoplable con un rebajo que se extiende circunferencialmente correspondiente (11) en la tuberia helicoidal (10). El segundo elemento submarino (40) es deslizable sobre la superficie exterior de la tuberia helicoidal (10) e incluye una porcion de acoplamiento (41) adyacente a un primer extremo del mismo (42). La porcion de acoplamiento (22) del primer elemento submarino (20) es la porcion acoplable (41) del segundo elemento submarino (40) mediante lo cual, en el uso, el o cada segmento arqueado (31, 32) es retenido dentro de la porcion rebajada interna (21) del primer elemento submarino (20), manteniendo mediante esto el acoplamiento del o cada protuberancia que se extiende radialmente (33) con el rebajo que se extiende circunferencialmente (11).

Description

CONECTOR DE TUBERÍA HELICOIDAL Y MÉTODO DE MANUFACTURA DEL MISMO Campo de la Invención La invención es concerniente con un conector de tubería helicoidal y con un método de fabricación de tal conector. Antecedentes de la invención Los conectores de tubería helicoidal son usados para conectar tubería helicoidal a una herramienta o a un extremo de una cadena de trabaj os . En las operaciones de perforación de petróleo y otras operaciones de pozos, un operador utiliza tubería helicoidal para elevar y hacer descender herramientas al barreno. Un operador anexa una cadena de herramientas/trabajo al extremo de un carrete de tubería helicoidal . Al enrollar la tubería helicoidal el operador puede insertar la cadena de herramienta/trabajo a un sitio deseado dentro del pozo. La retractar la tubería helicoidal un operador puede retirar la cadena de herramienta/trabajo del pozo. Un conector de tubería helicoidal puede ser sometido a fuerzas de tensión, compresión y momento de torsión significativas dentro del pozo. El conector no debe desconectarse bajo estas condiciones. Un tipo conocido de conector de tubería helicoidal Ref.: 173579 es un llamado conector de "resbalamiento externo" . Este tipo de conector utiliza un arreglo de llamados elementos de resbalamiento de "empaquetadora" que sujetan la tubería helicoidal utilizando una acción semejante a cuña. Un incremento en tensión da como resultado un incremento en agarre. Cada elemento de resbalamiento de empaquetadura se acopla con la tubería helicoidal vía un conjunto de dientes. La capacidad de retención del conector se relaciona con la "mordida" de los dientes a la tubería helicoidal. Los elementos de resbalamiento de empaquetadura son endurecidos para asegurar el acoplamiento de los dientes con la tubería helicoidal . Esto excluye el uso del conector de acoplamiento externo en ciertos ambientes severos . La forma, ajuste y tamaño de la empaquetadura determinan el diámetro externo del conector. Los conectores de resbalamiento externos pueden ser caros y tomar mucho tiempo para su manufactura. Además, las tolerancias de manifactura afectan el desempeño. Un segundo tipo conocido de conector de tubería helicoidal es un llamado conector de "avellán externo" . Un conector de este tipo se anexa a la tubería helicoidal vía una serie de prisioneros que se acoplan con avellanes acoplados en la superficie externa de la pared de la tubería. Los avellanes son formados al utilizar una herramienta. La herramienta coloca indentaciones en posiciones correspondientes a los prisioneros sobre el conector. La resistencia del conector está limitada por la resistencia al corte de los prisioneros. Una herramienta especial es requerida para preparar la tubería helicoidal. Como consecuencia, la preparación y anexión del conector lleva mucho tiempo. La perforación de la tubería helicoidal es reducida significativamente en la región del conector. Además, el diámetro externo del conector es determinado por la forma y tamaño de los prisioneros. El uso del conector en ciertos ambientes está restringido debido a los materiales a partir de los cuales el conector está construido. Un tipo conocido adicional de conector de tubería helicoidal es un llamado conector de "rodamiento" . Este tipo de conector incluye una porción roscada que define una pluralidad de canales preformados . El conector se anexa a la perforación interna de la tubería helicoidal vía una porción roscada. Un operador asegura el conector a la tubería helicoidal mediante engarces de la tubería sobre los canales preformados utilizando una herramienta de engarce . Una desventaja de este arreglo es que la perforación del conector es menor que aquella de la tubería helicoidal . El conector de rodamiento es también difícil de retirar de la tubería helicoidal . Un conector de "resbalamiento interno" es otro tipo de conector de tubería helicoidal conocido. Un operador asegura este tipo de conector a la perforación interna de la tubería helicoidal vía un número de elementos de resbalamiento ahusados. La perforación del conector es significativamente más pequeña que aquella de la tubería helicoidal. Un tipo adicional de conector de tubería helicoidal conocido es un conector de "avellán" . Este tipo de conector se anexa a la tubería helicoidal vía una porción del conector que incluye avellanes mutuamente espaciados n su superficie externa. Un operador asegura el conector a la tubería helicoidal al engarzar la tubería a los avellanes preformados utilizando una herramienta de engarce . La perforación del conector es menor que aquella de la tubería helicoidal. Además, el conector de avellán es algunas veces difícil de retirar de la tubería helicoidal .

Breve descripción de la Invención De acuerdo con un primer aspecto de la invención, se proporciona un conector de tubería helicoidal que comprende : un primer elemento submarino hueco que incluye una porción rebajada interna y una porción de acoplamiento adyacente a un primer extremo del elemento submarino; por lo menos un segmento arqueado, cada segmento define una protuberancia que se extiende radialmente desde una superficie interna de la misma y un segundo elemento submarino hueco que incluye una porción de acoplamiento adyacente a un primer extremo de la misma, el primer elemento submarino es movible sobre una superficie exterior de una longitud de tubería helicoidal desenrollada; cada protuberancia es acoplable con un rebajo que se extiende circunferencialmente correspondiente en la tubería helicoidal; el segundo elemento submarino es movible sobre la superficie exterior de la tubería heicoidal y la porción de acoplamiento del primer elemento submarino es acoplable con la porción de acoplamiento del segundo elemento submarino para provocar en el uso que cada segmento arqueado sea retenido dentro de la porción rebajada interna del primer elemento submarino para mantener mediante esto el acoplamiento de cada protuberancia que se extiende radialmente con el rebajo que se extiende circunferencialmente en la tubería helicoidal . De acuerdo con una modalidad preferida de la invención, el segundo elemento submarino incluye un resalto interno, el resalto interno en el uso se empalma con un primer extremo de la tubería helicoidal . Lados respectivos de cada segmento arqueado pueden de preferencia en el uso empalmarse con el primer extremo del segundo elemento submarino y un resalto interno del primer elemento submarino, impidiendo mediante esto el movimiento axial de los elementos submarinos acoplados entre sí o cada segmento arqueado. Convenientemente, la porción de acoplamiento del primer elemento submarino define un roscado de tornillo y la porción de acoplamiento del segundo elemento submarino define un roscado de tornillo complementario. Preferiblemente, el segundo elemento submarino incluye un segundo extremo, el segundo extremo define una porción roscada que permite la anexión de una herramienta o una cadena de trabajo al conector. En una modalidad alternativa, el segundo elemento submarino incluye un segundo extremo, el segundo extremo define un arreglo que es sustancialmente similar al primer extremo, los dos extremos similares permiten la conexión en línea de dos longitudes de tubería helicoidal.

De acuerdo con un segundo aspecto de la invención, se proporciona un método para fabricar un conector de tubería helicoidal que comprende las etapas de : a) formar por lo menos un rebajo que se extiende circunferencialmente en la superficie externa de una longitud de tubería helicoidal desenrollada; b) localizar un primer elemento submarino hueco para ser movible para rodear la tubería helicoidal; c) colocar uno o más segmentos arqueados de un anillo partido sobre la superficie externa de la tubería helicoidal, mediante lo cual una protuberancia que se extiende radialmente desde una superficie interna de por lo menos un segmento arqueado se acopla con el rebajo que se extiende circunferencialmente; d) localizar un segundo elemento submarino hueco para moviblemente rodear la tubería helicoidal y e) acoplar conjuntamente los primeros y segundos elementos submarinos para retener cada segmento arqueado entre los mismos, manteniendo mediante esto el acoplamiento de o cada protuberancia que se extiende radialmente con el rebajo que se extiende circunferencialmente y bloquear los primeros y segundos elementos submarinos contra el movimiento en relación con la tubería helicoidal. En una modalidad preferida del método, la etapa (e) incluye provocar el empalme de cada segmento arqueado contra un primer extremo del segundo elemento submarino y un resalto interno definido por el primer elemento submarino, impidiendo mediante esto el movimiento axial de los elementos submarinos acoplados en relación con o cada segmento arqueado. Convenientemente, la etapa (d) incluye provocar el empalme de un resalto interno definido por el segundo elemento submarino contra el primer extremo de la tubería helicoidal . Es una ventaja de la invención proporcionar un conector de tubería helicoidal que solamente requiere el uso de una herramienta fácilmente disponible para crear y por consiguiente es rápida y simple de usar. Es una ventaja adicional de la invención proporcionar un conector de tubería helicoidal que está adaptado a la resistencia de la tubería helicoidal y no es dependiente del acoplamiento de los dientes por su capacidad de retención. Otra ventaja de la invención es proporcionar un conector de tubería helicoidal que puede ser fabricado de un material que es apropiado para un ambiente particular (por ejemplo, fondo del pozo) y manufacturado de manera no cara. Una ventaja adicional de la invención es proporcionar un conector de tubería helicoidal que es reutilizable . Es todavía una ventaja adicional de la invención proporcionar un método fácil, rápido de fabricación de un conector de tubería helicoidal .

Breve descripción de las Figuras La Figura 1 es una vista en perspectiva, parcialmente seccionada, de una longitud de una tubería helicoidal conocida desenrollada de su tambor; La Figura 2 es una vista en perspectiva parcialmente seccionada de un primer elemento submarino de acuerdo con una primera modalidad de la invención colocado sobre la tubería helicoidal mostrada en la Figura 1; La Figura 3 es una vista en perspectiva de un anillo partido de acuerdo con la primera modalidad de la invención; La Figura 4 es una vista en perspectiva, parcialmente seccionada del arreglo de la Figura 2 e incluye el anillo partido de acuerdo con la primera modalidad de la invención; La Figura 5 es una vista en perspectiva, parcialmente seccionada, del primer elemento submarino, el anillo partido y un segundo elemento submarino de acuerdo con la primera modalidad de la invención y que incluye la tubería helicoidal mostrada en la Figura 1 y La Figura 6 es una vista en elevación lateral parcialmente seccionada de un conector de tubería helicoidal de acuerdo con la primera modalidad de la invención.

Descripción de la Invención Refiriéndose a la Figura 1, una tubería helicoidal hueca conocida para uso en pozos de petróleo y gas es designada por el número de referencia 10. La tubería helicoidal 10 es formada comúnmente de acero al carbón, aleaciones resistentes a la corrosión o titanio e incluye un rebajo que se extiende circunferencialmente 11 en la superficie externa de la misma adyacente a un primer extremo 12. En la modalidad preferida, el rebajo 11 se extiende debajo de toda la circunferencia de la tubería helicoidal 10. Otras modalidades (no mostradas en los dibujos) en los cuales un rebajo o una pluralidad de rebajos se extienden solo parcialmente alrededor de la circunferencia de la tubería son también posibles. Refiriéndose a las Figuras 2-6, una modalidad preferida de un conector de tubería helicoidal es designado en general por el número de referencia 50 (Figura 6) . El conector 50 comprende un primer elemento submarino 20 que es deslizable sobre la superficie exterior de la tubería helicoidal 10. El primer elemento submarino 20 incluye una porción rebajada interna 21 (Figura 2) y una porción de acoplamiento 22 en un primer extremo 26 de la misma. El conector 50 también incluye dos segmentos arqueados 31, 32. La Figura 3 muestra una modalidad preferida en la cual los dos segmentos arqueados 31, 32 definen un anillo partido 30. Cada segmento arqueado 31, 32 incluye una protuberancia 33 que se extiende radialmente desde una superficie interna del mismo. Cada protuberancia 33 es acoplable con el rebajo que se extiende circunferencialmente 11 en la tubería helicoidal 10 (Figura 4) . Se pueden usar un mayor o menor número de segmentos. Además, no todos los segmentos necesitan incluir protuberancias que se extienden radialmente . El conector 50 también incluye un segundo elemento submarino 40 que es deslizable sobre la superficie exterior de la tubería helicoidal 10 (Figura 5) . El segundo elemento submarino 40 incluye una porción de acoplamiento 41 adyacente a un primer extremo 42 del mismo. La porción de acoplamiento 22 del primer elemento submarino 20 es acoplable con la porción de acoplamiento 41 del segundo elemento submarino 40. El acoplamiento de los primeros y segundos elementos submarinos 20, 40 conjuntamente (ver Figura 6) retiene los dos segmentos arqueados 31, 32 dentro de la porción rebajada interna 21 dentro del segundo elemento 20. Esto a su vez mantiene el acoplamiento de las protuberancias que se extienden radialmente 33 con el rebajo que se extiende circunferencialmente 11 en la tubería helicoidal 10. Las porciones de acoplamiento 22, 41 de cada uno del primer elemento submarino 20 y el segundo elemento submarino 40 definen roscados de tornillo 24, 43. El segundo roscado de tornillo 43 del elemento submarino 40 es complementario con el primer roscado de tornillo 24 del elemento submarino 20. Esto permite que los primeros y segundos elementos submarinos 20, 40 se acoplen de manera segura conjuntamente. También facilita la remoción del conector 50 de la tubería helicoidal 10 permitiendo la reutilización del conector 50. De esta manera, el conector 50 es asegurado a la tubería helicoidal 10. El segundo elemento submarino 40 incluye un resalto interno 43 (Figura) . En servicio, el resalto 44 se empalma con un primer extremo 12 de la tubería helicoidal 10. Esto permite que el extremo 12de la tubería helicoidal 10 porte la carga axial sobre el segundo elemento submarino 40 a medida que es impulsado a un barreno. Esto elimina la carga axial del anillo partido 30 y el rebajo 11, extendiendo mediante esto la vida de fatiga del conector 50. Los bordes respectivos 34, 36 de los elementos arqueados 31, 32 se empalman con el primer extremo 42 del segundo elemento submarino 40 y un resalto interno 23 del primer elemento submarino 20. Esto impide el movimiento axial de los elementos submarinos acoplados 20, 40 en relación con los elementos arqueados 31, 32. Tal arreglo también ayuda a extender la vida de fatiga del conector 50. Un segundo extremo 46 del segundo elemento submarino 40 detiene una porción roscada 47 (Figura 6) . Esta porción 47 permite la anexión de una cadena de herramienta o una cadena de trabajo al conector 50. Alternativamente, el segundo extremo 46 del segundo elemento submarino 40 define un arreglo (no mostrado en las figuras) que es sustancialmente similar al primer extremo del segundo elemento submarino 40. Los dos extremos similares permiten la conexión en línea de dos longitudes de tubería helicoidal. El método preferido de fabricación del conector de tubería helicoidal 50 de la Figura 6 incluye las siguientes etapas: formar un rebajo que se extiende circunferencialmente 11 en la superficie externa de una longitud de tubería helicoidal desenrollada 10; deslizar un primer elemento submarino 20 sobre la tubería helicoidal 10 vía el primer extremo 12 del mismo (como se muestra en la Figura 2) ; colocar dos segmentos arqueados 31, 32 que definen un anillo partido 30 sobre la superficie externa de la tubería helicoidal 10, mediante el cual una protuberancia 33 que se extiende radialmente desde la superficie interna de cada segmento arqueado 31, 32 se acopla con el rebajo que se extiende circunferencialmente 11 (como se muestra en la Figura 4) ; deslizar un segundo elemento submarino 40 sobre la tubería helicoidal 10 vía el primer extremo 12 de la misma, asegurando que el resalto interno 44 definido por el segundo elemento submarino 40 se empalme con el primer extremo 12 de la tubería helicoidal 10 y acoplar los primeros y segundos elementos submarinos 20, 40 conjuntamente para retener los dos segmentos arqueados 31, 32 entre los mismos, manteniendo mediante esto el acoplamiento de cada protuberancia que se extiende radialmente 33 con el rebajo que se extiende circunferencialmente 11. Un operador puede usar un elemento cortante de tubería helicoidal modificada para formar el rebajo que se extiende circunferencialmente 11. La modificación del elemento cortante involucra reemplazar la hoja cortante con una rueda que tiene una sección transversal correspondiente con la forma del rebajo requerida. El método preferido también incluye la etapa de provocar el empalme de los dos elementos arqueados 31, 32 contra el primer extremo 42 del segundo elemento submarino 40 y el resalto interno 23 definido por el primer elemento submarino 20. Esto impide el movimiento axial de los elementos submarinos acoplados 20, 40 en relación con los dos segmentos arqueados 31, 32. Se hace constar que, con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones : 1. Un conector de tubería helicoidal caracterizado porque comprende : un primer elemento submarino hueco que incluye una porción rebajada interna y una porción de acoplamiento adyacente a un primer extremo del elemento submarino; por lo menos un segmento arqueado, cada segmento define una protuberancia que se extiende radialmente desde una superficie interna de la misma y un segundo elemento submarino hueco que incluye una porción de acoplamiento adyacente a un primer extremo de la misma, el primer elemento submarino es movible sobre una superficie exterior de una longitud de tubería helicoidal desenrollada; cada protuberancia es acoplable con un rebajo que se extiende circunferencialmente correspondiente en la tubería helicoidal; el segundo elemento submarino es movible sobre la superficie exterior de la tubería heicoidal y la porción de acoplamiento del primer elemento submarino es acoplable con la porción de acoplamiento del segundo elemento submarino para provocar en el uso que cada segmento arqueado sea retenido dentro de la porción rebajada interna del primer elemento submarino para mantener mediante esto el acoplamiento de cada protuberancia que se extiende radialmente con el rebajo que se extiende circunferencialmente en la tubería helicoidal.
2. El conector de tubería helicoidal de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el segundo elemento submarino incluye un resalto interno, el resalto interno en el uso se empalma con un primer extremo de la tubería helicoidal.
3. El conector de tubería helicoidal de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque los lados respectivos de cada segmento arqueado en el uso se empalman con el primer extremo del segundo elemento submarino y un resalto interno del primer elemento submarino, impidiendo mediante esto el movimiento axial de los elementos submarinos así acoplados en relación con cada segmento arqueado.
4. El conector de tubería helicoidal de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la porción de acoplamiento del primer elemento submarino define un roscado de tornillo y la porción de acoplamiento del segundo elemento submarino define un roscado de tornillo complementario.
5. El conector de tubería helicoidal de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el segundo elemento submarino incluye un segundo extremo, el segundo extremo define una porción roscada que permite la anexión de una herramienta o una cadena de trabajo al conector de tubería helicoidal .
6. El conector de tubería helicoidal de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el segundo elemento submarino incluye un segundo extremo, el segundo extremo define un arreglo sustancialmente similar al primer extremo, los dos extremos similares permiten la conexión en línea de dos longitudes de tubería helicoidal.
7. Un método de fabricación de un conector de tubería helicoidal, caracterizado porque comprende las etapas de : a) formar por lo menos un rebajo que se extiende circunferencialmente en la superficie externa de una longitud de tubería helicoidal desenrollada; b) localizar un primer elemento submarino hueco para ser movible para rodear la tubería helicoidal; c) colocar uno o más segmentos arqueados de un anillo partido sobre la superficie externa de la tubería helicoidal, mediante lo cual una protuberancia que se extiende radialmente desde una superficie interna de por lo menos un segmento arqueado se acopla con el rebajo que se extiende circunferencialmente; d) localizar un segundo elemento submarino hueco para moviblemente rodear la tubería helicoidal y e) acoplar conjuntamente los primeros y segundos elementos submarinos para retener cada segmento arqueado entre los mismos, manteniendo mediante esto el acoplamiento de o cada protuberancia que se extiende radialmente con el rebajo que se extiende circunferencialmente y bloquear los primeros y segundos elementos submarinos contra el movimiento en relación con la tubería helicoidal .
8. El método de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque la etapa (e) incluye provocar el empalme del o cada segmento arqueado contra un primer extremo del segundo elemento submarino y un resalto interno definido por el primer elemento submarino, impidiendo mediante esto el movimiento axial de los elementos submarinos acoplados en relación con el o cada segmento arqueado.
9. El método de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque la etapa (d) incluye provocar el empalme de un resalto interno definido por el segundo elemento submarino contra el primer extremo de la tubería helicoidal . RESUMEN DE LA INVENCIÓN En el campo de perforación de petróleo y otras operaciones de pozos hay necesidad de un conector de tubería helicoidal que sea rápido y simple de usar. También hay necesidad de un conector de tubería helicoidal que sea reutilizable. Un conector de tubería helicoidal (50) comprende un primer elemento submarino (20) ; por lo menos un segmento arqueado (31, 32) y un segundo elemento submarino (40) . El primer elemento submarino (20) es deslizable sobre la superficie exterior de una longitud de tubería helicoidal desenrollada (10) e incluye una porción rebajada interna (21) y una porción de acoplamiento (22) adyacente a un primer extremo del mismo (26) . Por lo menos un segmento arqueado (31, 32) define una protuberancia (33) que se extiende radialmente desde una superficie interna del mismo. La o cada protuberancia (33) es acoplable con un rebajo que se extiende circunferencialmente correspondiente (11) en la tubería helicoidal (10) . El segundo elemento submarino (40) es deslizable sobre la superficie exterior de la tubería helicoidal (10) e incluye una porción de acoplamiento (41) adyacente a un primer extremo del mismo (42) . La porción de acoplamiento (22) del primer elemento submarino (20) es la porción acoplable (41) del segundo elemento submarino (40) mediante lo cual, en el uso, el o cada segmento arqueado (31, 32) es retenido dentro de la porción rebajada interna (21) del primer elemento submarino (20) , manteniendo mediante esto el acoplamiento del o cada protuberancia que se extiende radialmente (33) con el rebajo que se extiende circunferencialmente (11) .