MXPA06006577A - Mejora de resistencia a la fatiga de una conexion tubular roscada - Google Patents

Mejora de resistencia a la fatiga de una conexion tubular roscada

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MXPA06006577A
MXPA06006577A MXPA/A/2006/006577A MXPA06006577A MXPA06006577A MX PA06006577 A MXPA06006577 A MX PA06006577A MX PA06006577 A MXPA06006577 A MX PA06006577A MX PA06006577 A MXPA06006577 A MX PA06006577A
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Gabriel Roussie
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Vallourec Mannesmann Oil & Gas France
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Abstract

La interferencia radial entre los roscados macho y hembra opera entre flancos de enchufe inclinados en aproximadamente 27ºcon respecto al eje de los roscados, en donde las superficies de contacto mutuo están radialmente separadas del fondo del roscado macho, el cual estádefinido por una porción redonda cóncava;de esta manera, las microfisuras ocasionadas por fricción entre estas superficies durante movimientos relativos de los elementos roscados macho y hembra no se ven afectadas por esfuerzos de tracción que se mueven a lo largo de la envoltura E del fondo de la rosca macho, mejorando la resistencia a la fatiga de la conexión;tienen aplicación a pozos de hidrocarburo conectados a plataformas no costeras.

Description

MEJORA DE RESISTENCIA A LA FATIGA DE UNA CONEXIÓN TUBULAR ROSCADA MEMORIA DESCRIPTIVA La invención se refiere a un método para mejorar la resistencia a la fatiga de una conexión tubular roscada sometida a variaciones de tensión, dicha conexión comprende un elemento tubular macho que incluye un roscado macho ahusado, y un elemento tubular hembra que incluye un roscado hembra ahusado que coopera con el roscado macho mediante atornillamiento para producir una conexión mutua rígida de dichos elementos tubulares con interferencia radial entre zonas de transferencia de carga radial de dichos roscados. Este tipo de conexión roscada está principalmente destinada para la producción de cadenas de tubos para pozos de hidrocarburo o similares. Dicha interferencia radial está principalmente destinada a evitar la desconexión de las conexiones roscadas en servicio, lo cual sería catastrófico, y también hace la conexión roscada mucho más monolítica. Se conocen las conexiones roscadas de ese tipo en las cuales se obtiene interferencia radial mediante contacto entre el vértice de la rosca y el fondo de la rosca correspondiente, en particular entre el vértice de la rosca hembra y el fondo de la rosca macho.
Dichas zonas de contacto entre vértices y fondos de la rosca correspondientes constituyen entonces zonas de transferencia de carga radial para los roscados. Se ha establecido que, cuando dicha conexión roscada se somete a variaciones de tensión, además de fisura por fatiga en zonas de concentración de tensión, por ejemplo en la base del flanco de carga, aparecen microfisuras en zonas de contacto en el fondo de la rosca, las cuales tienden a desarrollarse si existen esfuerzos de tracción altos y variables en esa zona, comprometiendo la resistencia a la fatiga de la conexión. Tales fenómenos principalmente ocurren en cadenas de tubos del sondeo giratorios y han requerido que dichos roscados de productos se corten en elementos unidos muy gruesos denominados "juntas de herramienta" que comprenden roscas triangulares de gran profundidad con vértices y fondos redondos. No existe contacto entre esos fondos y vértices de rosca, ni tampoco en general alguna interferencia radial. Aún si se implementara dicha interferencia, las cargas radiales serían transferidas a los flancos de rosca en donde los esfuerzos de tracción son mucho más bajos que en el fondo de la rosca. Los flancos de carga los cuales, como se recordará, son los flancos dirigidos hacia el lado opuesto del extremo libre del elemento tubular en estudio, hacen un ángulo de 60° con respecto al eje de la conexión roscada. Los flancos de enchufe están dispuestos simétricamente, haciendo el mismo ángulo con el eje.
Estos fenómenos también ocurren en cadenas de tubos que conectan una plataforma no costera con el lecho marino, bajo la acción de las olas, viento, mareas y corrientes marinas, las cuales inducen una tracción variable o cargas de flexión en la cadena. Sin embargo, con ese tipo de conexión, no siempre es posible producir roscas con una gran profundidad de rosca y las roscas triangulares corren el riesgo de desacoplarse o saltar fuera de los elementos tubulares en servicio en el pozo. La invención tiene el objetivo de superar estas desventajas. La invención tiene el objetivo en particular de un método del tipo definido en la introducción y establece que los roscados tengan cada uno un flanco de carga que se extiende sustancialmente de manera perpendicular al eje de los roscados, y establece que dichas zonas de transferencia de carga radial estén a una distancia radial desde las envolturas de los fondos de la rosca de los roscados macho y hembra y formen un ángulo de menos de 40° con el eje de los roscados. El término "envoltura del fondo de la rosca" se refiere a la superficie ahusada que envuelve los fondos de la rosca que están más apartadas de los vértices de la rosca. Debido a la separación radial de las zonas de transferencia de carga radial con respecto a las envolturas de los fondos de la rosca, las microfisuras que se pueden formar en las mismas no se ven afectadas por los esfuerzos de tracción que existen en el material más allá de la envoltura del fondo de la rosca y por lo tanto no afectan de manera negativa la resistencia a la fatiga de la conexión. A continuación se proporcionan las características opcionales de la invención, las cuales pueden ser complementarias o de sustitución: dichas zonas de transferencia de carga radial están constituidas por i) el vértice de al menos una protuberancia helicoidal formada en el fondo de la rosca de al menos un roscado con respecto a la envoltura del fondo de la rosca y ii) la zona de cubierta localizada en el vértice de la rosca del roscado correspondiente; la protuberancia o protuberancias están dispuestas en el fondo de la rosca macho; el vértice de las protuberancias tiene forma convexa; las protuberancias están conectadas al fondo de la rosca a través de una o más porciones redondas cóncavas; dichas protuberancias están cada una constituidas por el vértice de una costilla helicoidal formada en el fondo de la rosca del roscado en estudio; dichas zonas de transferencia de carga radial comprenden los vértices de al menos dos costillas helicoidales que están en sucesión axial a lo largo del fondo de la rosca del roscado macho; dichas zonas de transferencia de carga radial comprenden el vértice de una saliente que se extiende desde la base del flanco de carga hacia la base del flanco de enchufe en el fondo de la rosca del roscado en estudio; dichas zonas de transferencia de carga radial comprenden el vértice de una saliente que descansa sobre uno de los flancos del roscado en estudio; dichas zonas de cubierta localizadas en el vértice de la rosca del roscado correspondiente cada una tienen una hélice ahuecada que envuelve parcialmente cada protuberancia; dichas zonas de transferencia de carga radial están constituidas por regiones intermedias respectivas de los flancos de enchufe de los roscados macho y hembra, dichas regiones intermedias forman un ángulo más pequeño con el eje de los roscados que las regiones cercanas de dichos flancos; el ángulo entre dichas regiones intermedias y el eje de los roscados es sustancialmente de cero; dichas zonas de transferencia de carga radial son rampas que constituyen los flancos de enchufe de los roscados macho y hembra sobre la porción principal de su altura radial; el ángulo entre dichas rampas y el eje de los roscados está en la escala de 20° a 40°; el ángulo entre dichas rampas y el eje de los roscados es de aproximadamente 27°; la invención se implementa en una zona de roscas de altura total denominada roscas perfectas; la invención se implementa tanto en una zona de roscas perfectas como en una zona de roscas imperfectas, en particular en una zona de roscas descentradas; el perfil del roscado macho comprende una primera porción redonda cóncava que define el fondo de la rosca y tangencial a dicha rampa; el perfil del roscado macho comprende una segunda porción redonda cóncava con un radio de curvatura menor que la primera porción redonda y tangencial a la misma y al flanco de carga; una ranura que define el fondo de la rosca hembra se extiende axialmente desde una primera pared constituida por el flanco de carga hacia una segunda pared que está conectada a la rampa del roscado hembra; el perfil de dicha ranura comprende una porción redonda cóncava central enmarcada por la primera y segunda porciones cóncavas redondas respectivamente tangenciales a dichas primera y segunda paredes y con un radio de curvatura menor que la porción redonda central; el perfil del roscado hembra comprende una porción redonda convexa tangencial a una segunda porción redonda y a dicha rampa, la zona de inflexión entre la porción redonda convexa y la segunda porción redonda constituye la segunda pared. La invención también se refiere a una conexión tubular roscada para implementar el método antes definido, que comprende un elemento tubular macho que incluye un roscado macho ahusado, y un elemento tubular hembra que incluye un roscado hembra ahusado que coopera con el roscado macho mediante atornillamiento para producir una conexión mutua rígida de dichos elementos tubulares con interferencia radial entre zonas de transferencia de carga radial de dichos roscados. La conexión roscada comprende, de acuerdo con la invención, por lo menos una de las siguientes particularidades: dichas zonas de transferencia de carga radial están constituidas por i) el vértice de al menos una protuberancia helicoidal formada en el fondo de la rosca de al menos un roscado con respecto a la envoltura del fondo de la rosca y ii) la zona de cubierta localizada en el vértice de la rosca del roscado correspondiente; dichas zonas de transferencia de carga radial comprenden el vértice de una saliente que se extiende desde la base del flanco de carga hacia la base del flanco de enchufe en el fondo de la rosca del roscado en estudio; dichas zonas de transferencia de carga radial comprenden el vértice de una saliente que descansa en uno de los flancos del roscado en estudio; dichas zonas de transferencia de carga radial están constituidas por regiones intermedias respectivas de los flancos de enchufe de los roscados macho y hembra, dichas regiones intermedias forman un ángulo más pequeño con ei eje de los roscados que las regiones vecinas de dichos flancos; dichas zonas de transferencia de carga radial son rampas que constituyen los flancos de enchufe de los roscados macho y hembra sobre la porción principal de su altura radial, y el perfil del roscado macho comprende una primera porción redonda cóncava que define el fondo de la rosca y tangencial a dicha rampa; dichas zonas de transferencia de carga radial son rampas que constituyen los flancos de enchufe de los roscados macho y hembra sobre la porción principal de su altura radial, y una ranura que define el fondo de la rosca hembra se extiende axialmente desde una primera pared constituida por el flanco de carga hacia una segunda pared que está conectada a la rampa del roscado hembra. A continuación se describirán las características y ventajas de la invención en la siguiente descripción hecha con referencia a los dibujos anexos. Las figuras 1 a 6 son vistas parciales en sección transversal axial de los roscados de diferentes conexiones tubulares de la invención. La figura 7 muestra una aplicación de las roscas de la figura 1 en un elemento tubular macho. La conexión tubular roscada mostrada en parte en la figura 1 comprende un elemento tubular macho 1 y un elemento tubular hembra 2 respectivamente incluyendo un roscado macho ahusado 3 y un roscado hembra ahusado 4. El roscado hembra 4 tiene un perfil trapezoidal convencional que define un flanco de carga 5 el cual se extiende sustancialmente perpendicular al eje de los roscados, es decir, verticalmente en la figura, el eje es horizontal, un flanco de enchufe 6 forma un ángulo diferente el cual, sin embargo es cercano a 90° con el eje de los roscados, un fondo de la rosca 7 y un vértice de la rosca 8 sustancialmente paralelo al eje, el fondo 7 y vértice 87 están conectados a los flancos 5 y 6 a través de porciones redondas. La dirección de la inclinación del flanco 6 es tal que la ranura helicoidal formada por el roscado hembra se encoje en la dirección del fondo 7. Ei perfil de las roscas hembra 4 puede corresponder en particular a un perfil designado en la especificación API 5CT del Instituto Americano del Petróleo como un perfil "buttress" (trapeciforme). El roscado "buttress" tiene un ahusamiento de 6.25% (1/16), 5 roscas por 2.54 centímetros de longitud, un ángulo de flanco de carga de + 3o y un ángulo de flanco de enchufe de +10°. Se pueden utilizar otros roscados, en particular derivados del tipo de roscado "buttress". El roscado macho 3 tiene un flanco de carga 10, un flanco de enchufe 11 y un vértice de la rosca 12 localizados mirando hacia los flancos 5 y 6 y el fondo de la rosca 7 respectivamente y orientados de la misma manera que éstos, así como un fondo de la rosca 13 localizado mirando hacia el vértice de la rosca 8 y el cual se extiende en paralelo al eje pero el cual es interrumpido por dos costillas helicoidales 14, cuya altura con respecto al fondo de la rosca 13 está ventajosamente en la escala de aproximadamente 0.2 a 0.4 mm. El vértice 12 y fondo 13 están conectados a los flancos 10 y 11 a través de porciones redondas. Las dos costillas 14 con perfiles idénticos y el mismo avance que los roscados 3 y 4 están desfasadas una con respecto a la otra en la dirección axial para dejar una fracción de fondo plano 13 entre los mismos y otras dos fracciones en cualquier lado de las costillas. Las costillas 14 tienen un vértice redondo 14 que define una línea de contacto helicoidal entre la costilla y el vértice de la rosca hembra 8. También están conectadas al fondo de la rosca macho 13 a través de porciones redondas. Debido a la disposición de la invención, cuando los roscados 3 y 4 están atornillados uno en el otro de manera que los flancos de carga 5, 10 descansan entre sí y se obtiene un ajuste de interferencia radial entre los elementos 1 y 2, las cargas radiales transferidas entre los elementos 1 y 2 son transferidas a través de las líneas de contacto 15 las cuales están a una distancia radial desde el fondo de la rosca 13, de manera que no se pueden desarrollar microfisuras que se pueden formar ahí por las variaciones de tensión o ligeros movimientos relativos, los esfuerzos de tracción solamente existen debajo de los fondos de roscado dentro de la envoltura E del fondo de rosca 13 (es decir, debajo de esta envoltura en la figura 1 ). Cabe señalar que después del ensamble, subsiste un espacio libre radial entre el vértice de la rosca macho 12 y el fondo de la rosca hembra 7. También subsiste un espacio libre axial entre los flancos de enchufe 6, 11 , espacio libre el cual se debe reducir al mínimo de manera ventajosa. El espacio libre radial entre el vértice de la rosca macho 12 y el fondo de la rosca hembra 7 es en particular una función de la porción redonda entre este fondo de la rosca y el flanco de carga hembra 5. El radio de curvatura de esta porción redonda se debe maximizar para limitar las concentraciones de tensión que son dañinas para la resistencia a la fatiga. Esto igual aplica para la porción redonda entre el flanco de carga macho y el fondo de la rosca macho 13. La figura 2 muestra parte de un elemento tubular macho 1 a y un elemento tubular hembra 2a provistos con roscados respectivos 3a y 4a. Los números de referencia 5, 7, 8, 10 y 12 designan elementos ya descritos con respecto a la figura 1 y no se describirán nuevamente. En contraste a la figura 1 , el fondo de la rosca macho 13a se extiende de manera continua en paralelo al eje de los roscados que miran hacia el vértice de la rosca hembra 8. El flanco de enchufe del roscado macho está en tres porciones, es decir, una porción 20 que tiene sustancialmente la misma inclinación que los flancos 6 y 11 de la figura 1 y que se conecta a través de una porción redonda al fondo 13a, una porción 21 con la misma inclinación que la porción 20, que se conecta a través de una porción redonda al vértice de la rosca 12, y una porción intermedia 22 que se extiende en paralelo al eje y que se conecta a las porciones 20 y 21 a través de porciones redondas. Igualmente, el flanco de enchufe del roscado hembra comprende tres porciones, es decir, las porciones 24 y 25 con la misma inclinación que las porciones 20 y 21, localizadas respectivamente mirando hacia ellas y conectadas a través de porciones redondas hacia el vértice de la rosca 8 y hacia el fondo de la rosca 7 respectivamente, y una porción intermedia que se extiende axialmente 26 que mira hacia la porción 22 y conectada a las porciones 24 y 25 a través de porciones redondas. Cuando los roscados 3a y 4a son atornillados uno en el otro para obtener interferencia radial, las cargas radiales son transferidas a través de las porciones 24 y 26 de los flancos de enchufe, que están radialmente distanciados del fondo de la rosca 13a del roscado macho y la envoltura E del fondo de la rosca macho, produciendo así el efecto descrito con respecto a la figura 1. Las observaciones anteriores referentes al espacio libre radial entre el vértice de la rosca macho 12 y el fondo de la rosca hembra 7, y las porciones redondas entre los flancos de carga y los fondos de rosca también son aplicables para la conexión de la figura 2.También existe un espacio libre axial entre las porciones 21-25 y entre las porciones 20-24 de los flancos de enchufe. La figura 3 muestra parcialmente un elemento tubular macho 1 b y un elemento tubular hembra 2b provistos con roscados respectivos 3b, 4b. Como con las modalidades antes descritas, los flancos de carga 5, 10 de los roscados hembra y macho se extienden sustancialmente de manera radial y sus vértices de rosca 8, 12 se extienden sustancialmente de manera axial. Con respecto a los fondos de roscas y flancos de enchufe, sus perfiles están definidos por una combinación de líneas rectas y porciones redondas que se describen más adelante, los valores para los radios de curvatura están indicados a manera de ejemplo para una conexión tubular que pertenece a una cadena de tubos con un diámetro externo de 177.8 a 339.73 mm. Opuesto al flanco de carga macho 10 perpendicular al eje de la conexión roscada, el perfil axial rectilíneo del vértice de la rosca macho 12 se conecta a través de una porción redonda convexa 30 al flanco de enchufe constituido por una línea recta 31 que forma un ángulo de 27° con el eje y que se aleja del flanco 5 en la dirección del eje. En el extremo opuesto del vértice 12, el segmento 31 es tangencial a una porción redonda cóncava 32 con un gran radio de curvatura, más de 1 mm, por ejemplo del orden de 1.5 mm, el cual define el fondo de la rosca macho, otra porción redonda cóncava 33 con un radio de curvatura de 0.3 mm es tangencial a la porción redonda 32 y al perfil rectilíneo radial del flanco de carga 10. La doble porción redonda 32 + 33 permite reducir al mínimo las concentraciones de tensión en la base del flanco de carga 10. Opuesto al flanco de carga 5, el perfil rectilíneo axial del vértice de la rosca hembra 8 se conecta a través de un gran radio de curvatura de la porción redonda convexa 35 hacia el flanco de enchufe constituido por un segmento recto 36 con la misma inclinación que el segmento 31. Opuesto a la porción redonda 35, el segmento 36 es tangencial a una porción redonda convexa 37 con un bajo radio de curvatura el cual es tangencial a una porción redonda cóncava 38, también con un bajo radio de curvatura, la tangente común de las porciones redondas 37 y 38 forman una zona de inflexión que está inclinada en la misma dirección que los segmentos 31 y 36 y forman un ángulo de 70° con el eje. La porción redonda 38 está seguida por otras dos porciones redondas cóncavas 39 y 40 cuyos radios de curvatura son mayores a y menores a 1 mm respectivamente, la porción redonda 40 se conecta con el flanco de carga 5. La tangente común a las porciones redondas 38 y 39 está orientada axialmente y define el fondo de la rosca hembra. El conjunto de porciones redondas 36, 37, 38, 39, 40 constituye una clase de ranura. La doble porción redonda 39-40 permite reducir al mínimo las concentraciones de tensión en la base del flanco de carga 5. La zona de inflexión entre las porciones redondas 37, 38 constituye una de las paredes de dicha ranura; la otra pared está constituida por el flanco de carga 5. Cuando los roscados 3b y 4b se atornillan uno en el otro, además del soporte axial entre los flancos de carga 5, 10 y entre los flancos de enchufe 31 , 36 se obtiene interferencia radial entre los flancos de enchufe definidos por los segmentos inclinados 31 y 36, los cuales están a una distancia radial desde la envoltura E del fondo de la rosca macho, produciendo las ventajas descritas con respecto a la figura 1. La modalidad mostrada en la figura 3 tiene un cierto número de ventajas: a) la pre-tensión generada por las roscas que descansan sobre ambos flancos de carga y sobre los flancos de enchufe permite reducir el factor de concentración de tensión geométrica en el fondo de la rosca; b) el soporte en los flancos de enchufe 31 , 36 permite facilitar cualquier apoyo axial posible (mostrado en la figura 7) bajo compresión axial y cargas de flexión. c) el ángulo de 27° con respecto al eje de los flancos de enchufe 31 , 36 (es decir, un ángulo de 63° con respecto a lo normal al eje) puede minimizar el par de torsión generado por el apoyo axial de dichos flancos con respecto a aquel generado por interferencia radial. Un ángulo para el flanco de enchufe con respecto al eje de más de 40° hace que la contribución del apoyo axial en el par de torsión de atornillamiento sea preponderante y perjudicial. Ese ángulo de preferencia se mantiene por debajo de 30°. Además, un ángulo demasiado grande requiere una reducción sustancial en las tolerancias en el ancho de la rosca, lo cual es desventajoso para los costos de producción para los roscados. De manera similar, un ángulo suficientemente pequeño permite producir una cierta flexibilidad en el vértice de la rosca, lo que permite distribuir mejor la carga sobre el flanco de carga. Un ángulo de flanco de enchufe de menos de 20° con respecto al eje, en contraste, da como resultado demasiada obstrucción axial en las roscas. Se pueden hacer modificaciones a las modalidades descritas y mostradas sin apartarse del alcance de la invención. De esta manera, las dos costillas 14 en la figura 1 se pueden reemplazar por una sola costilla o por tres o más costillas. El vértice de las costillas, en lugar de ser un punto en sección transversal axial, puede tener un cierto alcance en la dirección axial, dando como resultado una superficie de contacto y no una línea de contacto con el vértice de la rosca hembra. En la modalidad mostrada en la figura 4, las costillas 14 son reemplazadas por una saliente 45 que se extiende entre la base del flanco de carga macho 10 y la base del flanco de enchufe macho 11 y que se conecta con el fondo de la rosca macho 13c. En la modalidad mostrada en la figura 5, una saliente 55 está conectada en un lado con el flanco de macho 5 y descansa sobre el mismo, y en el otro lado con el fondo de la rosca macho 13d. En la modalidad mostrada en la figura 6, una costilla 14e está presente en el fondo de la rosca macho 13e y el vértice de la rosca hembra 8e tiene una hélice ahuecada que envuelve parcialmente la costilla 14e después de ensamblar los elementos tubulares 1e, 2e de manera que exista un espacio libre radial entre las porciones restantes del vértice de la rosca hembra y el fondo de la rosca macho. En la modalidad mostrada en la figura 2, las regiones intermedias 22 y 26 de los flancos de enchufe no están necesariamente orientadas de manera axial, sino que pueden estar ligeramente inclinadas con respecto al eje. En las modalidades mostradas en las figuras 1 , 2, y 4 a 6, el ángulo del flanco de carga puede ser ligeramente negativo como se describe, por ejemplo, en la solicitud de patente internacional WO-A-84/04352 o en la conexión roscada VAM TOP vendida por el solicitante (catálogo n° 940, fecha de publicación Julio de 1994). El ángulo del flanco de enchufe puede ser inferior a 10° o superior a 10°. La figura 7 muestra la aplicación de la invención como se muestra en la figura 1 a una conexión roscada cuyo roscado macho 3 incluye una porción con roscas perfectas 43 de altura total y similar a aquellas mostradas en la figura 1 y una porción de roscas descentradas 44 de altura truncada las cuales se reducen de manera progresiva desde la altura total en la unión con la porción 43 a cero cuando la línea de envoltura E de los fondos de rosca llega a la superficie exterior del tubo en donde se forma el elemento roscado macho. Las costillas 14 en el fondo de la rosca macho se pueden implantar de manera ventajosa en la zona de roscas perfectas 43 y en la zona de roscas descentradas 44. La modalidad de la figura 7 también se puede aplicar a los roscados de las figuras 2 a 6. La invención se puede aplicar a muchos tipos de roscas de interferencia radial, con una sola porción roscada o con una pluralidad de porciones roscadas axialmente distintas dispuestas en la misma superficie ahusada o en una pluralidad de superficies ahusadas radialmente distintas.
El ahusamiento de los roscados puede variar ampliamente, por ejemplo entre 5% y 20%. Los fondos y/o vértices de la rosca pueden ser paralelos al eje de la conexión en lugar de estar dispuestas en conos, pero los roscados no obstante retendrán una disposición generalmente ahusada. El elemento tubular hembra puede estar dispuesto en el extremo de un tubo de gran longitud cuyo otro extremo comprende un elemento tubular macho; por lo tanto, se dice que las conexiones son integrales. El elemento tubular hembra puede estar dispuesto en el extremo de un acoplamiento provisto con dos elementos tubulares hembra para constituir una conexión roscada y acoplada con los elementos tubulares machos dispuestos en el extremo de los tubos de gran longitud. La conexión roscada también puede comprender medios conocidos para colocación axial (apoyo 41 ) y medios de sellados conocidos 42.

Claims (29)

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN REIVINDICACIONES
1.- Un método para mejorar la resistencia a la fatiga de una conexión tubular roscada sometida a variaciones de tensión, dicha conexión comprende un elemento tubular macho 1 que incluye un roscado macho ahusado 3, y un elemento tubular hembra 2 que incluye un roscado hembra ahusado 4 que coopera con el roscado macho 3 mediante atornillamiento para producir una conexión mutua rígida de dichos elementos tubulares con interferencia radial entre zonas de transferencia de carga radial 15 de dichos roscados, caracterizado porque los roscados, cada uno, tienen un flanco de carga 10, 5 que se extiende sustancialmente de manera perpendicular al eje de los roscados, y porque dichas zonas de transferencia de carga radial 15 están a una distancia radial desde las envolturas E de los fondos de la rosca de los roscados macho y hembra y forman un ángulo de menos de 40° con el eje de los roscados.
2.- El método conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque dichas zonas de transferencia de carga radial están constituidas por i) el vértice de al menos una protuberancia helicoidal formada en el fondo de la rosca de al menos un roscado con respecto a la envoltura del fondo de la rosca y ii) la zona de cubierta localizada en el vértice de la rosca del roscado correspondiente.
3.- El método de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado además porque la protuberancia o protuberancias están dispuestas en el fondo de la rosca macho.
4.- El método de conformidad con la reivindicación 2 o reivindicación 3, caracterizado además porque el vértice de las protuberancias tiene forma convexa.
5.- El método de conformidad con una de las reivindicaciones 2 a 4, caracterizado además porque las protuberancias están conectadas al fondo de la rosca a través de una o más porciones redondas cóncavas.
6.- El método de conformidad con una de las reivindicaciones 2 a 5, caracterizado además porque dichas protuberancias están cada una constituidas por un vértice 15 de una costilla helicoidal 14 formada en el fondo de la rosca 13 del roscado 3 en estudio.
7.- El método de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado además porque dichas zonas de transferencia de carga radial comprenden los vértices 15 de al menos dos costillas helicoidales 14 las cuales están en sucesión axial a lo largo del fondo de la rosca 13 del roscado macho 3.
8.- El método de conformidad con una de las reivindicaciones 2 a 7, caracterizado además porque dichas zonas de cubierta localizadas en el vértice de la rosca del roscado correspondiente tienen, cada una, una hélice ahuecada que envuelve parcialmente cada protuberancia.
9.- El método de conformidad con una de las reivindicaciones 2 a 8, caracterizado además porque la altura de dichas protuberancias con respecto al fondo de la rosca está en la escala de aproximadamente 0.2 a aproximadamente 0.4 mm.
10.- El método de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque dichas zonas de transferencia de carga radial comprenden el vértice de una saliente que se extiende desde la base del flanco de carga hacia la base del flanco de enchufe sobre el fondo de la rosca del roscado en estudio.
11.- El método de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque dichas zonas de transferencia de carga radial comprenden el vértice de una saliente que descansa sobre uno de flancos del roscado en estudio.
12.- El método de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque dichas zonas de transferencia de carga radial están constituidas por regiones intermedias respectivas 22, 26 de los flancos de enchufe de los roscados macho y hembra 3a, 3b, dichas regiones intermedias forman un ángulo más pequeño con el eje de los roscados que las regiones vecinas 20, 21 , 24, 25 de dichos flancos.
13.- El método conformidad con la reivindicación 12, caracterizado además porque el ángulo entre dichas regiones intermedias y el eje de los roscados es sustancialmente de cero.
14.- El método conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque dichas zonas de transferencia de carga radial son rampas 31 , 36 que constituyen los flancos de enchufe de los roscados macho y hembra 3b, 4b sobre la porción principal de su altura radial.
15.- El método conformidad con la reivindicación 14, caracterizado además porque el ángulo entre dichas rampas y el eje de los roscados está en la escala de 20° a 40°.
16.- El método conformidad con la reivindicación 14, caracterizado además porque el ángulo entre dichas rampas y el eje de los roscados es de aproximadamente 27°.
17.- El método conformidad con una de las reivindicaciones 14 a 16, caracterizado además porque el perfil del roscado macho comprende una primera porción redonda cóncava 32 que define el fondo de la rosca y tangencial a dicha rampa.
18.- El método conformidad con la reivindicación 17, caracterizado además porque el perfil del roscado macho comprende una segunda porción redonda cóncava 33 con un radio de curvatura más pequeño que la primera porción redonda 32 y tangencial a la misma y al flanco de carga.
19.- El método conformidad con una de las reivindicaciones 14 a 18, caracterizado además porque una ranura que define el fondo de la rosca hembra se extiende axialmente desde una primera pared constituida por el flanco de carga 5 hacia una segunda pared 37 la cual está conectada a la rampa 36 del roscado hembra.
20.- El método conformidad con la reivindicación 19, caracterizado además porque el perfil de dicha ranura comprende una porción redonda cóncava central 39 enmarcada por primera y segunda porciones cóncavas redondas 40, 38 respectivamente tangenciales a dichas primera y segunda paredes 5, 37 y con un radio de curvatura más pequeño que la porción redonda central.
21.- El método conformidad con la reivindicación 19 o reivindicación 20, caracterizado además porque el perfil del roscado hembra comprende una porción redonda convexa 37 tangencial a una segunda porción redonda 38 y a dicha rampa 36, la zona de inflexión entre la porción redonda convexa y la segunda porción redonda constituye la segunda pared.
22.- El método conformidad con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado además porque dichas zonas de transferencia de carga radial 15, están provistas en una zona de roscas de altura total o de roscas denominadas roscas perfectas.
23.- El método conformidad con la reivindicación 22, caracterizado además porque dichas zonas de transferencia de carga radial 15 también están provistas en una zona de roscas imperfectas, en particular en una zona de roscas descentradas.
24.- Una conexión tubular roscada para implementar el método de una de las reivindicaciones 2 a 9 que comprende un elemento tubular macho 1 que incluye un roscado macho ahusado 3, y un elemento tubular hembra 2 que incluye un roscado hembra ahusado 4 que coopera con el roscado macho 3 mediante atornillamiento para producir una conexión mutua rígida de dichos elementos tubulares con interferencia radial entre zonas de transferencia de carga radial 15 de dichos roscados, en el cual dichas zonas de transferencia de carga radial están constituidas por i) el vértice de al menos una protuberancia helicoidal formada en el fondo de la rosca de al menos un roscado con respecto a la envoltura del fondo de la rosca y ii) la zona de cubierta del vértice de la rosca del roscado correspondiente.
25.- Una conexión tubular roscada para implementar el método de la reivindicación 10, que comprende un elemento tubular macho 1 que Incluye un roscado macho ahusado 3, y un elemento tubular hembra 2 que incluye un roscado hembra ahusado 4 que coopera con el roscado macho 3 mediante atornillamiento para producir una conexión mutua rígida de dichos elementos tubulares con interferencia radial entre zonas de transferencia de carga radial 15 de dichos roscados, en la cual dichas zonas de transferencia de carga radial comprenden el vértice de una saliente que se extiende desde la base del flanco de carga hacia la base de flanco de enchufe en el fondo de la rosca del roscado en estudio.
26.- Una conexión tubular roscada para implementar el método de la reivindicación 11 , que comprende un elemento tubular macho 1 que incluye un roscado macho ahusado 3, y un elemento tubular hembra 2 que incluye un roscado hembra ahusado 4 que coopera con el roscado macho 3 mediante atornillamiento para producir una conexión mutua rígida de dichos elementos tubulares con interferencia radial entre zonas de transferencia de carga radial 15 de dichos roscados, en la cual dichas zonas de transferencia de carga radial comprenden el vértice de una saliente que descansa sobre uno de los flancos del roscado en estudio.
27.- Una conexión tubular roscada para implementar el método de la reivindicación 12 o reivindicación 13, que comprende un elemento tubular macho 1 que incluye un roscado macho ahusado 3, y un elemento tubular hembra 2 que incluye un roscado hembra ahusado 4 que coopera con el roscado macho 3 mediante atornillamiento para producir una conexión mutua rígida de dichos elementos tubulares con interferencia radial entre zonas de transferencia de carga radial 15 de dichos roscados, en la cual dichas zonas de transferencia de carga radial están constituidas por regiones intermedias respectivas 22, 26 de los flancos de enchufe de los roscados macho y hembra 3a, 3b, dichas regiones intermedias forman un ángulo más pequeño con el eje de los roscados que las regiones vecinas 20, 21 , 24, 25 de dichos flancos.
28.- Una conexión tubular roscada para implementar el método de la reivindicación 17 o reivindicación 18, que comprende un elemento tubular macho 1 que incluye un roscado macho ahusado 3, y un elemento tubular hembra 2 que incluye un roscado hembra ahusado 4 que coopera con el roscado macho 3 mediante atornillamiento para producir una conexión mutua rígida de dichos elementos tubulares con interferencia radial entre zonas de transferencia de carga radial 15 de dichos roscados, en la cual dichas zonas de transferencia de carga radial son rampas 31 , 36 que constituyen los flancos de enchufe de los roscados macho y hembra 3b, 4b sobre la porción principal de su altura radial, y el perfil del roscado macho comprende una primera porción redonda cóncava 32 que define el fondo de la rosca y tangencial a dicha rampa.
29.- Una conexión tubular roscada para implementar el método de una de las reivindicaciones 19 a 21 , que comprende un elemento tubular macho 1 que incluye un roscado macho ahusado 3, y un elemento tubular hembra 2 que incluye un roscado hembra ahusado 4 que coopera con el roscado macho 3 mediante atornillamiento para producir una conexión mutua rígida de dichos elementos tubulares con interferencia radial entre zonas de transferencia de carga radial 15 de dichos roscados, en la cual dichas zonas de transferencia de carga radial son rampas 31 , 36 que constituyen los flancos de enchufe de los roscados macho y hembra 3b, 4b sobre la porción principal de su altura radial, y una ranura que define el fondo de la rosca hembra se extiende axialmente desde una primera pared constituida por el flanco de carga 5 hacia una segunda pared 37 que está conectada a la rampa 36 del roscado hembra.
MXPA/A/2006/006577A 2003-12-11 2006-06-09 Mejora de resistencia a la fatiga de una conexion tubular roscada MXPA06006577A (es)

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