Conexión tubular con roscado de bloqueo automático utilizada en la industria del petróleo.

Una conexión roscada que comprende un primer y un segundo componente tubular,

estando cada uno provisto de un extremo macho (1) y hembra (2) respectivos, comprendiendo el extremo macho (1), en su superficie periférica externa, al menos una zona roscada (3) y finalizando en una superficie del terminal (7) la cual está orientada radialmente con respecto al eje (10) de la conexión, presentando la zona roscada macho (3) una primera parte en la cual el ancho de los dientes, CWTp, se incrementa de un valor CWTpmin correspondiente al ancho del diente el cual está más cercano a la superficie del terminal (7) del extremo macho (1) a un valor CWTpmax correspondiente al ancho del diente el cual está más alejado de dicha superficie del terminal (7), mientras que el ancho de los dientes CWTb de la zona roscada hembra (4) desciende de un valor CWTbmax correspondiente al ancho del diente el cual está más alejado de la superficie del terminal (8) del extremo hembra (2) a un valor CWTbmin correspondiente al ancho del diente el cual está más cercano a dicha superficie del terminal (8), de tal manera que las zonas roscadas (3, 4) cooperen de acuerdo con el ensamblaje de bloqueo automático, caracterizada porque: **Fórmula**

Conexión tubular con roscado de bloqueo automático utilizada en la industria del petróleo.

La presente invención se refiere a una conexión roscada con roscado de bloqueo automático que comprende un primer y un segundo componente tubular, estando uno provisto de un extremo macho tubular y estando el otro provisto de un extremo hembra tubular, estando cada extremo provisto de una zona roscada la cual puede cooperar por ajuste de bloqueo automático a una posición de bloqueo cuando están ensamblados uno en el otro.

De manera conocida, es convencional conectar tubos por ensamblaje, estando dichos tubos destinados a constituir un revestimiento o una columna de entubación en el contexto de funcionamiento de un pozo de hidrocarburo. En general, dichos tubos comprenden un extremo provisto de una zona roscada macho y un extremo provisto de una zona roscada hembra destinados cada uno a estar ensamblados por ensamblaje con el extremo correspondiente de otro componente, definiendo el conjunto una conexión. La columna constituida de este modo puede estar girada cuando la perforación del pozo se ha llevado a cabo horizontalmente, con el fin de permitir que dicha columna avance hacia la parte inferior del pozo u horizontalmente cuando es un pozo perforado horizontalmente. Por esta razón, los componentes deben estar ensamblados juntos con un par elevado con el fin de ser capaces de transmitir un par rotativo el cual es suficiente para permitir que se pueda avanzar la columna dentro del pozo y también que no se pueda sacar. Para productos convencionales, el par de ensamblaje se alcanza generalmente gracias a la cooperación por ajuste de las superficies de apoyo proporcionadas en cada uno de los componentes los cuales se tienen que ensamblar. No obstante, puesto que la extensión de las superficies de apoyo es una fracción del grosor de los tubos, el umbral de plastificación crítico de las superficies de apoyo se alcanza rápidamente cuando se aplica un par de ensamblaje demasiado grande.

Por esta razón, se han realizado desarrollos dedicados, por ejemplo, a conexiones tales como las vendidas por el Solicitante con el nombre comercial VAM®HTF, en particular en lo que respecta a los roscados, con el fin de ser capaces de retirar de las superficies de apoyo al menos parte o todas las cargas las cuales no son capaces de acomodar. El objetivo se consiguió utilizando los roscados de bloqueo automático tal como se describe en la patente FR-2 855 587. En los roscados de bloqueo automático de ese tipo de conexión, tal como se describe en la técnica anterior US Re 30 647 y US Re 34 467, las roscas (también denominadas dientes) del extremo macho y las roscas (también denominadas dientes) del extremo hembra presentan un cable constante pero anchos de rosca variables. Más precisamente, los anchos de las crestas de las roscas (o dientes) se incrementan progresivamente para las roscas del extremo macho o extremo hembra respectivamente con incremento de distancia desde el extremo macho o extremo hembra respectivamente. De este modo, durante el ensamblaje, las roscas macho y hembra (o dientes) terminan por bloquearse entre sí en una posición correspondiente al punto de bloqueo. Más precisamente, el bloqueo se produce para los roscados de bloqueo automático cuando los flancos de las roscas macho (o dientes) se bloquean contra los flancos de las correspondientes roscas hembra (o dientes) . Cuando se alcanza la posición de bloqueo, las zonas roscadas macho y hembra las cuales están ensambladas una dentro de otra presentan un plano de simetría en el que el ancho de altura media común en el centro de los dientes macho y hembra localizado en el extremo de la zona roscada macho corresponde al ancho de altura media común en el centro de los dientes macho y hembra localizado en el extremo de la zona roscada hembra.

Por esta razón, las superficies de contacto toman el par de ensamblaje entre los flancos, es decir, un área de superficie total la cual es sustancialmente de un tamaño mucho mayor que la constituida por las superficies de apoyo de la técnica anterior.

No obstante, las conexiones de roscado de bloqueo automático convencionales cumplen ciertas limitaciones en las solicitudes actuales donde los esfuerzos de tracción/compresión son particularmente altos. De hecho, en el extremo de la zona roscada macho donde los anchos de las roscas macho (o dientes) son los más inferiores, dichas roscas que cooperan con las roscas (o dientes) del extremo hembra las cuales, en contraste, presentan anchos grandes. Se ha observado que cuando la conexión funciona en compresión/tensión alterna, los flancos de las roscas (o dientes) del extremo de la zona roscada macho están sujetos a esfuerzos de cizalladura muy elevados, los cuales pueden causar que los dientes macho se rompan y respectivamente, cuando la conexión funcione en compresión/tensión alterna, los flancos de las roscas (o dientes) del extremo de la zona roscada hembra estarán sujetos a esfuerzos de cizalladura muy elevados los cuales podrán causar que los dientes hembra se rompan.

Con el fin de superar esos problemas, se ha considerado una solución que consiste en producir un roscado en el cual el ancho de las roscas (o dientes) del extremo de la zona roscada macho es de mayor tamaño y esto sin cambiar la longitud total de las zonas roscadas. No obstante, esa solución implica incrementar el cable del roscado. De este modo, esa solución sufre la desventaja de reducir el número de roscas y, por consiguiente, incrementar el riesgo de salida, el cual corresponde a las roscas macho y hembra que se separan cuando la conexión está sujeta a un amplio plegado o cargas de tracción. Además, esa solución sufre la desventaja de reducir el área de superficie de contacto en las roscas y, por consiguiente, reducir el par admisible en el roscado.

Se ha estudiado también otra solución, que consiste en incrementar el número de roscas sin cambiar la longitud total de la zona roscada. Esa solución presenta la ventaja de ofrecer una superficie de contacto total mayor entre los flancos macho y hembra y, de este modo, reducir las cargas en cada rosca. No obstante, esa solución implica reducir la variación (también denominada la proporción de cuña) de los anchos de las roscas. Por esta razón, la característica de bloqueo automático del roscado se atenúa, lo cual significa que la posición de bloqueo del roscado se vuelve fluctuante teniendo en cuenta las inexactitudes de mecanización. Esto es particularmente problemático si se tiene que proporcionar una zona de sellado de metal/metal, donde dos superficies proporcionadas respectivamente en el extremo macho y en el extremo hembra de los componentes tubulares de la conexión tienen que cooperar con una unión a presión.

Por esta razón, el objetivo de la invención es reducir la desproporción particularmente marcada próxima al extremo de la zona roscada macho entre el ancho de los dientes de las zonas roscadas macho y hembra, sin modificar ni la longitud total de la zona roscada ni la proporción de cuña.

Más concretamente, la invención proporciona una conexión roscada que comprende un primer y un segundo componente tubular, estando cada uno provisto de un extremo macho y hembra respectivos, comprendiendo el extremo macho, en su superficie periférica externa, al menos una zona roscada y finalizando en una superficie del terminal la cual está orientada radialmente con respecto al eje de la conexión, comprendiendo el extremo hembra, en su superficie periférica interna, al menos una zona roscada y finalizando en una superficie del terminal la cual está orientada Radialmente con respecto al eje de la conexión, presentando la zona roscada macho una primera parte en la cual el ancho de los dientes, CWTp, se incrementa de un valor CWTpmin correspondiente al ancho del diente el cual está más cercano a la superficie del terminal del extremo macho a un valor CWTpmax correspondiente al ancho del diente el cual está más alejado de dicha superficie del terminal, mientras que el ancho de los dientes CWTb de la zona roscada hembra desciende de un valor CWTbmax correspondiente al ancho del diente el cual está más alejado de la superficie del terminal del extremo hembra a un valor CWTbmin correspondiente al ancho del diente el cual está más cercano a dicha superficie del terminal, de tal manera que las zonas roscadas cooperen de acuerdo con el ensamblaje de bloqueo automático, caracterizada porque:

CWTp min

º 0, 2

CWTb max

Y

CWTb min CWTp min <

CWTp max CWTb max

A continuación se proporcionan características de la invención sustitutivas o complementarias opcionales.

La proporción entre el ancho, CWTpmin, del diente más cercana a la superficie del terminal... [Seguir leyendo]

1. Una conexión roscada que comprende un primer y un segundo componente tubular, estando cada uno provisto de un extremo macho (1) y hembra (2) respectivos, comprendiendo el extremo macho (1) , en su superficie periférica externa, al menos una zona roscada (3) y finalizando en una superficie del terminal (7) la cual está orientada radialmente con respecto al eje (10) de la conexión, presentando la zona roscada macho (3) una primera parte en la cual el ancho de los dientes, CWTp, se incrementa de un valor CWTpmin correspondiente al ancho del diente el cual está más cercano a la superficie del terminal (7) del extremo macho (1) a un valor CWTpmax correspondiente al ancho del diente el cual está más alejado de dicha superficie del terminal (7) , mientras que el ancho de los dientes CWTb de la zona roscada hembra (4) desciende de un valor CWTbmax correspondiente al ancho del diente el cual está más alejado de la superficie del terminal (8) del extremo hembra (2) a un valor CWTbmin correspondiente al ancho del diente el cual está más cercano a dicha superficie del terminal (8) , de tal manera que las zonas roscadas (3, 4) cooperen de acuerdo con el ensamblaje de bloqueo automático, caracterizada porque:

CWTp min 0, 2

CWTb max

y

CWTb min CWTp min <

CWTp max CWTb max

2. Una conexión roscada de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque la proporción entre el ancho, CWTpmin, del diente más cercana a la superficie del terminal (7) del extremo macho (1) y el ancho, CWTbmax, del diente más alejado de la superficie del terminal (8) del extremo hembra (2) está dentro del intervalo de 0, 3 a 0, 7.

3. Una conexión roscada de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la zona roscada macho (3) está compuesta de una primera parte localizada en el lado de la superficie del terminal (7) , en la cual el ancho de las raíces CWRp disminuye y una segunda parte localizada en el lado opuesto a la superficie del terminal (7) , en la cual el ancho de las raíces CWRp permanece constante en un valor el cual es superior o igual a un valor de umbral CWRpumbral.

4. Una conexión roscada de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizada porque el cable entre los flancos punzantes macho SFPp es constante en la primera parte y obtiene en la segunda parte un valor igual al valor del cable entre los flancos de carga macho LFPp el cual permanece constante en la primera y segunda parte.

5. Una conexión roscada de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizada porque el cable entre los flancos de carga macho LFPp es constante en la primera parte y obtiene en la segunda parte un valor igual al valor del cable entre los flancos punzantes SFPp el cual permanece constante en la primera y segunda parte.

6. Una conexión roscada de acuerdo con la reivindicación 1 o la reivindicación 2, caracterizada porque la zona roscada macho (3) está compuesta de una primera parte localizada en el lado de la superficie del terminal (7) , en la cual el ancho de las raíces CWRp desciende a un valor CWRpumbral y de una segunda parte localizada en el lado opuesto a la superficie del terminal (7) en la cual el ancho de las raíces CWRp se incrementa.

7. Una conexión roscada de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizada porque el cable entre los flancos de

carga macho LFPp es constante en la primera parte y obtiene en la segunda parte un valor LFP’p igual al valor del cable entre los flancos punzantes en la primera parte SFPp y porque el cable entre los flancos punzantes macho SFPp es constante en la primera parte y obtiene en la segunda parte un valor SFP’p igual al valor del cable entre los flancos de carga macho en la primera parte LFPp.

8. Una conexión roscada de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones de 3 a 7, caracterizada porque el valor CWRpumbral es 0, 7 o más veces la altura del diente.

9. Una conexión roscada de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque las zonas roscadas macho y hembra (3, 4) presentan una generatriz de conicidad que constituye un ángulo con el eje (10) de la conexión dentro del intervalo de 1 grado a 5 grados.

10. Una conexión roscada de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque los dientes de las zonas roscadas macho y hembra (3, 4) presentan un perfil de cola de milano y/o las crestas de los dientes y las raíces de las zonas roscadas macho y hembra (3, 4) están paralelas al eje (10) de la conexión roscada.

11. Una conexión roscada de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque

una holgura h está proporcionada entre la cresta de los dientes de la zona roscada macho (3) y las raíces de la zona roscada hembra (4) .

12. Una conexión roscada de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque los extremos macho (1) y hembra (2) comprenden cada uno respectivamente una superficie de sellado (5; 6) capaz de

cooperar entre sí en contacto de ajuste cuando las zonas roscadas (3, 4) cooperen después del ensamblaje de bloqueo automático.

13. Una conexión roscada de acuerdo con la reivindicación anterior, caracterizada porque las superficies de sellado (5; 6) están constituidas respectivamente por una superficie abovedada en una y por una superficie cónica en la otra.

14. Una conexión roscada de acuerdo con la reivindicación anterior, caracterizada porque la superficie abovedada presenta una generatriz con un radio de curvatura dentro del intervalo de 30 a 100 mm y/o la tangente del semiángulo de pico de la superficie cónica está dentro del intervalo de 0, 025 a 0, 075.

15. Una conexión roscada de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones de 12 a 14, caracterizada porque la zona de cooperación en contacto de ajuste de las superficies de sellado (5; 6) está localizada entre la superficie del 15 terminal (7) del extremo macho (1) y las zonas roscadas (3, 4) .

DOCUMENTOS INDICADOS EN LA DESCRIPCIÓN

En la lista de documentos indicados por el solicitante se ha recogido exclusivamente para información del lector, y no es parte constituyente del documento de patente europeo. Ha sido recopilada con el mayor cuidado; sin embargo, la EPA no asume ninguna responsabilidad por posibles errores u omisiones.

Documentos de patente indicados en la descripción

● FR 2855587 [0003] ● US RE34467 E [0003]

● US RE30647 E [0003]