Conexión roscada que comprende al menos un elemento roscado con un labio terminal para un tubo metálico.

Una conexión tubular roscada lista para su uso (1), que comprende una porción roscada hembra (2),

situada enel extremo de un primer componente tubular, y una porción roscada macho (3), situada en el extremo de un segundocomponente tubular, de tal manera que la porción roscada hembra (2) comprende una rosca hembra (4), al menosuna superficie de obturación hembra (12) en su superficie periférica interior, al menos una superficie de contacto atope axial hembra (8), de tal modo que la porción roscada macho (3) comprende una rosca macho (5), al menos unasuperficie de obturación macho (13a) en su superficie periférica exterior, al menos una superficie de contacto a topeaxial macho (7), y un labio (9) dispuesto entre la rosca macho (5) y la superficie de contacto a tope axial macho (7)situada en un extremo libre de dicha porción roscada que es distante de la rosca, estando situada la superficie deobturación macho (13a) en el labio (9), cerca de la rosca, de tal manera que la rosca macho (5) se empalma dentrode la rosca hembra (4) de un modo tal, que la superficie de contacto a tope axial macho (7) está en contacto con lasuperficie de contacto a tope axial hembra (8), de manera que la superficie de obturación macho (13a) está encontacto de interferencia o interposición con la superficie de obturación hembra correspondiente (12), de tal modoque una porción distal, o más alejada, del labio (9), entre la superficie de obturación macho (13a) y la superficie decontacto a tope axial macho (7), se encuentra radialmente distante de una superficie correspondiente de la otraporción roscada, caracterizada por que se ha proporcionado al menos un paso o canal de fugas (19, 20, 23, 24) enuna de las porciones roscadas macho y hembra, a fin de poner la cámara (17) formada entre la porción distal dellabio (9) y la superficie correspondiente de la otra porción roscada, en comunicación con el interior de la conexión.

Conexión roscada que comprende al menos un elemento roscado con un labio terminal para un tubo metálico La invención se refiere al campo de las conexiones tubulares roscadas de primera calidad que se utilizan, en particular, para conectar o unir tubos de acero, tales como tubos para conducciones de perforación, por ejemplo, interiores o exteriores. Tales tipos de tubo se utilizan en la exploración y en la producción de petróleo y gas. En tales aplicaciones, los tubos han de tener una excelente obturación a la vez que son, también, resistentes a la compresión y a la tracción.

Se conocen tipos de conexión tubular roscada que se utilizan fundamentalmente para producir concatenaciones o cadenas de envolventes, cadenas de entubaciones o cadenas de conducciones de perforación para pozos de hidrocarburos o similares, en particular, pozos geotérmicos.

Los documentos FR 2 281 488 y US 2 992 019 describen conexiones roscadas.

En el documento FR 2 281 488, una parte macho tiene una porción de extremo no roscada que comprende un saliente convexo y una superficie de contacto a tope. Una parte hembra tiene una superficie recortada correspondiente y una superficie de contacto a tope correspondiente. El cierre hermético u obturación se obtiene por el contacto de saliente convexo con la superficie recortada y también por el contacto de las superficies de contacto a tope una con otra.

Se conocen también conexiones tubulares roscadas en columnas o tubos ascendentes destinados a conectar una abertura de pozo practicada en el suelo oceánico a una plataforma marina.

El Instituto Petrolero Americano (API –“American Petroleum Institute”) define, en sus especificaciones 5CT y 5B, conexiones tubulares roscadas normalizadas cuyo cierre hermético se obtiene como resultado de aplicar una grasa compuesta (o aditivo coadyuvante) entre las roscas macho y hembra, de tal manera que su comportamiento de obturación se ve limitado, en consecuencia, a líquidos bajo presión o a un gas a baja presión.

Las conexiones roscadas de primera calidad que se han desarrollado por ciertos fabricantes fuera de las normas API comprenden, generalmente, un conjunto de superficies de obturación de metal con metal así como topes de empalme en los elementos roscados macho y hembra que constituyen la conexión roscada. Los elementos roscados están formados en el extremo de un componente tubular del tipo de gran longitud tubular, o, en contraste con ello, de un tubo corto del tipo de acoplamiento. La obturación de fluido a alta presión (líquido o gas) resulta de la interferencia o interposición radial mutua de las superficies de obturación. La intensidad del ajuste de interferencia radial es función de la colocación axial relativa de los elementos roscados macho y hembra y viene definida, por lo tanto, por el contacto a tope de estos elementos por efecto de dichos topes de empalme.

El propósito de la invención es mejorar la obturación o cierre hermético de una conexión tubular roscada, en particular una conexión tubular roscada lista para su uso.

La conexión tubular roscada lista para su uso comprende una porción roscada hembra en el extremo de un primer componente tubular, y una porción roscada macho en el extremo de un segundo componente tubular. La porción roscada hembra comprende una rosca hembra, al menos una superficie de obturación hembra en su superficie periférica interior, y al menos una superficie de contacto a tope axial hembra. La porción roscada macho comprende una rosca macho, al menos una superficie de obturación macho en su superficie periférica exterior, al menos una superficie de contacto a tope axial macho, y un labio dispuesto entre la rosca macho y una superficie de contacto a tope axial. La superficie de contacto a tope axial está situada en un extremo libre de dicha porción roscada que está alejado de la rosca. La superficie de obturación macho se encuentra situada en el labio y, en particular, cerca de la rosca. La rosca macho se acopla con la rosca hembra de un modo tal, que la superficie de contacto a tope axial macho se encuentra en contacto con la superficie de contacto a tope axial hembra. La superficie de obturación macho está en contacto de interferencia o interposición con la superficie de obturación hembra correspondiente. Una porción distal, o más alejada, del labio, entre la superficie de obturación macho y la superficie de contacto a tope axial, se encuentra radialmente distante de una superficie correspondiente de la otra porción roscada. Se ha proporcionado al menos un paso o canal de fugas (purga) en una de entre las porciones roscadas macho y hembra con el fin de poner una cámara formada entre la porción distal del labio y la superficie correspondiente de la otra porción roscada, en comunicación con el interior de la conexión.

De esta forma, la presión interna dentro de la conexión roscada y la presión reinante dentro de dicha cámara pueden ser igualadas. Se reducen, de este modo, las fuerzas radiales dirigidas hacia dentro que se ejercen sobre el labio. Puede evitarse, por lo tanto, la deformación resultante o al menos reducirse de forma muy sustancial. Por una parte, las superficies de obturación permanecen en contacto debido a que el labio no se deforma mucho. Por otra parte, la reducción de la presión reinante dentro de la cámara, en el caso de que, después de una fase de tracción axial con una elevada presión interna, se produzca una fase de tracción axial nula (o una fase de compresión axial) con una elevada presión interna, seguida de una fase sin tracción axial (o una fase de compresión axial) , a una baja presión interna, permite reducir la diferencia de presiones entre la presión en el interior de la conexión roscada y la presión dentro de dicha cámara. En otras palabras, el canal de fugas (purga) existente en la porción macho o en la porción hembra proporciona una doble reducción de las fugas (purga) de la conexión, primeramente por incrementar la presión de contacto de las superficies de obturación y, en segundo lugar, por reducir la diferencia de presiones a uno y otro lados de dichas superficies de obturación. Como resultado de ello, las fugas se ven sustancialmente reducidas.

En otras palabras, la conexión tubular roscada comprende unos medios para igual la presión entre el interior de la conexión y el espacio volumétrico no nulo, sustancialmente anular, comprendido entre las superficies de obturación macho y hembra y los topes axiales macho y hembra. La presión es igualada de una manera que es relativamente independiente de la fuerza axial experimentada por la conexión. La fuerza axial puede ser de tracción o de compresión. En el caso de una fuerza de tracción relativamente grande, los topes axiales macho y hembra pueden separarse. En los otros casos, en particular bajo una tracción baja, una fuerza axial nula o una compresión, las superficies de contacto a tope axiales macho y hembra están en contacto. El canal de fugas garantiza que la presión entre el interior del tubo y el espacio situado axialmente entre los topes axiales y las superficies de obturación, se iguala. Esto mejora, con ello, la efectividad de las superficies de obturación a la hora de preservar la función de los topes axiales. Anteriormente, podía producirse una fuga a continuación de una fase de tracción y de presión interna, seguida de una fase de presión interna y tracción baja o compresión, y, por último, una fase de baja tracción o de compresión sin presión interna.

La presente invención se comprenderá mejor a partir de la siguiente descripción detallada de diversas realizaciones, las cuales se proporcionan a modo de ejemplos no limitativos y se ilustran en los dibujos que se acompañan, en los que:

• La Figura 1 es una vista en corte axial por la mitad de una conexión tubular roscada;

• La Figura 2 es una vista detallada de la Figura 1;

• La Figura 3 es una vista en perspectiva de la porción hembra de una conexión tubular roscada;

• La Figura 4 es una vista en corte axial por la mitad de una conexión tubular roscada;

• La Figura 5 es una vista en corte axial por la mitad de una conexión tubular roscada;

• La Figura 6 es una vista en corte axial por la mitad de una conexión tubular roscada;

• Las Figuras 7 a 9 son vistas detalladas de la rugosidad;

• La Figura 10 es una vista detallada de los poros; y

• La Figura 11 es una vista frontal de las acanaladuras radiales.

Las conexiones tubulares roscadas se ven sometidas a cargas de tracción o de compresión, a presión de fluido interna o externa, a cargas flexoras o de torsión, que pueden estar combinadas y ser de intensidad fluctuante.... [Seguir leyendo]

1. Una conexión tubular roscada lista para su uso (1) , que comprende una porción roscada hembra (2) , situada en el extremo de un primer componente tubular, y una porción roscada macho (3) , situada en el extremo de un segundo componente tubular, de tal manera que la porción roscada hembra (2) comprende una rosca hembra (4) , al menos una superficie de obturación hembra (12) en su superficie periférica interior, al menos una superficie de contacto a tope axial hembra (8) , de tal modo que la porción roscada macho (3) comprende una rosca macho (5) , al menos una superficie de obturación macho (13a) en su superficie periférica exterior, al menos una superficie de contacto a tope axial macho (7) , y un labio (9) dispuesto entre la rosca macho (5) y la superficie de contacto a tope axial macho (7) situada en un extremo libre de dicha porción roscada que es distante de la rosca, estando situada la superficie de obturación macho (13a) en el labio (9) , cerca de la rosca, de tal manera que la rosca macho (5) se empalma dentro de la rosca hembra (4) de un modo tal, que la superficie de contacto a tope axial macho (7) está en contacto con la superficie de contacto a tope axial hembra (8) , de manera que la superficie de obturación macho (13a) está en contacto de interferencia o interposición con la superficie de obturación hembra correspondiente (12) , de tal modo que una porción distal, o más alejada, del labio (9) , entre la superficie de obturación macho (13a) y la superficie de contacto a tope axial macho (7) , se encuentra radialmente distante de una superficie correspondiente de la otra porción roscada, caracterizada por que se ha proporcionado al menos un paso o canal de fugas (19, 20, 23, 24) en una de las porciones roscadas macho y hembra, a fin de poner la cámara (17) formada entre la porción distal del labio (9) y la superficie correspondiente de la otra porción roscada, en comunicación con el interior de la conexión.

2. Una conexión de acuerdo con la reivindicación 1, en la cual dicho canal de fugas comprende al menos un orificio (23) .

3. Una conexión de acuerdo con la reivindicación 2, en la cual el orificio (23) se ha proporcionado en el labio (9) y desemboca en una superficie interior (21) y en una superficie exterior (15) del labio.

4. Una conexión de acuerdo con la reivindicación 2, en la cual el orificio se ha proporcionado en el lado de la superficie de contacto a tope axial hembra (8) , entre una superficie interior del primer componente tubular situada más allá de la superficie de contacto a tope axial hembra, y una superficie interior de la porción roscada hembra situada enfrente del labio de la porción roscada macho.

5. Una conexión de acuerdo con la reivindicación 4, en la cual el orificio (24) está inclinado con respecto al eje de la conexión.

6. Una conexión de acuerdo con la reivindicación 1, en la cual el canal de fugas (19) comprende al menos una acanaladura.

7. Una conexión de acuerdo con la reivindicación 6, en la cual la acanaladura es sustancialmente radial.

8. Una conexión de acuerdo con la reivindicación 6, en la cual la acanaladura está sustancialmente inclinada con respecto a la dirección radial.

9. Una conexión de acuerdo con la reivindicación 6, en la cual la acanaladura tiene sustancialmente la forma de una hélice.

10. Una conexión de acuerdo con una de las reivindicaciones 6 a 9, en la cual la acanaladura es sustancialmente semicircular en sección transversal.

11. Una conexión de acuerdo con una de las reivindicaciones 6 a 9, en la cual la acanaladura es sustancialmente rectangular en sección transversal.

12. Una conexión de acuerdo con la reivindicación 1, en la cual el canal de fugas es creado por la rugosidad elevada de al menos una de las superficies de contacto a tope macho y hembra.

13. Una conexión de acuerdo con una de las reivindicaciones 6 a 11, en la cual la acanaladura del canal de fugas está formada en un revestimiento metálico o un revestimiento de material sintético depositado sobre al menos la superficie de contacto a tope axial macho o la hembra.

14. Una conexión de acuerdo con una de las reivindicaciones 6 a 11, en la cual la acanaladura del canal de fugas está formada en un anillo de un metal o de un material sintético, fijado en al menos la superficie de contacto a tope axial macho o la hembra.