Protector para unión roscada para tubo.

Un protector (21, 41) y un taco (31) o una caja (11), siendo el taco o la caja para una unión roscada para tubos que tienen una estructura de taco-caja en la que la superficie de al menos una porción roscada (12,

32) está cubierta con un recubrimiento lubricante sólido (15, 35), estando destinado el protector (21, 41) a proteger el taco o la caja e incluyendo un elemento tubular que tiene en su superficie periférica interior o exterior una porción roscada (22, 42) que engancha a rosca con al menos una porción de la rosca completa de la porción roscada (12, 32) dispuesta en el taco (31) o la caja (11) a proteger,

donde la altura de rosca H1 de la porción roscada (22, 42) del protector (21, 41) y la altura de rosca H2 de la rosca completa del taco (31) o la caja (11) a proteger cumplen H1 >H2, y

caracterizado porque el recubrimiento lubricante sólido (15, 35) se ha formado en una cresta de rosca (12A, 32A, 51) de la porción roscada (12, 32) de tal manera que sea grueso en el centro (51a) de la cresta de rosca (12A, 32A, 51) y más fino en las esquinas (51b) en ambos lados de la cresta de rosca (12A, 32A, 51) y porque la diferencia entre H1 y H2 [≥ H1-H2] es más grande que el grosor de recubrimiento máximo en la cresta de rosca (12A, 32A, 51) del recubrimiento lubricante sólido (15, 35) que cubre la porción roscada (12, 32) del taco (31) o la caja (11) que el protector (21, 41) ha de proteger.

Protector para unión roscada para tubo Campo técnico

Esta invención se refiere a un protector para proteger una unión roscada para tubos y en particular para proteger una unión roscada para tubos que se usan para conectar tubos para la industria del petróleo (OCTG) hasta que se usa la unión. Un protector según la presente invención se usa para proteger una unión roscada para tubos que previamente se ha lubricado con un recubrimiento lubricante sólido de tal manera que no requiera aplicación in situ de un lubricante líquido viscoso a la unión roscada antes del uso en el montaje de tubos para la industria del petróleo.

Antecedentes de la invención

Los tubos para la industria del petróleo, tal como los tubos y cajas usados en la extracción de crudo o gasoil, están conectados por uniones roscadas para tubos. Una unión roscada típica para tubos usados para conectar tubos para la industria del petróleo tiene una estructura de taco-caja.

Un taco es un componente de unión que tiene una rosca macho (externa), y una caja es un componente de unión que tiene una rosca hembra (interna). Típicamente, se forma un taco en el extremo de un tubo de acero usado como un tubo para la industria del petróleo, y se forma una caja en la superficie periférica interior de un acoplamiento, que es un elemento separado. En una unión roscada excelente que tiene excelente estanqueidad a los gases, una porción de contacto metálica no roscada está formada en el extremo de la rosca macho del taco y en la base de la rosca hembra de la caja. Se obtiene excelente estanqueidad a los gases insertando un extremo de un tubo para la industria del petróleo en el acoplamiento, enganchando a rosca la rosca macho y la rosca hembra, y contactando las porciones de contacto metálicas no roscadas una con otra para formar una junta estanca de metal con metal.

La figura 1 ¡lustra esquemáticamente la estructura montada de una unión roscada típica y representa un tubo de acero para un tubo para la industria del petróleo y un elemento de unión roscado (acoplamiento) al tiempo del transporte. Un taco 1 que tiene una porción roscada macho 3a está formado en la superficie periférica exterior de ambos extremos de un tubo de acero A, y una caja 2 que tiene una porción roscada hembra 3b en su superficie periférica interior está formada en ambos lados de un acoplamiento B. El acoplamiento B se ha conectado previamente a un extremo del tubo de acero A. De esta manera, una unión roscada del tipo de acoplamiento para tubos es enviada normalmente con un acoplamiento conectado a un tubo de acero.

Aunque no se representa en el dibujo, antes del transporte, se monta un protector en el taco del tubo de acero A y la caja del acoplamiento B en los lados que no se están utilizando para conexión del tubo y el acoplamiento con el fin de proteger la unión roscada (taco o caja) contra el óxido, los daños, la infiltración de materia extraña y análogos. Estos protectores se quitan antes del uso.

Un protector está constituido típicamente por un elemento tubular corto que está cerrado en un extremo y abierto en el otro extremo. Normalmente se hace de una resina o una resina reforzada con metal y se monta en una unión roscada con su extremo abierto mirando hacia delante. Sin embargo, también hay protectores que están abiertos en ambos extremos. Un protector para un taco tiene una rosca hembra en su superficie periférica interior para enganchar a rosca con la rosca macho de un taco, y un protector para una caja tiene una rosca macho en su superficie periférica exterior para enganchar a rosca con la rosca hembra de una caja. Un protector se fija a una unión roscada por enganche roscado. Entonces, hay que realizar adecuadamente el apriete hasta que haya interferencia entre las porciones roscadas de un protector y una unión roscada de modo que el protector no se caiga aunque reciba un impacto durante el transporte o el manejo después de la entrega. Un protector, incluyendo su porción roscada, se forma normalmente por moldeo por inyección, y consiguientemente su porción roscada se hace de resina.

Al tiempo del montaje de tubos para la industria del petróleo, se aplica un lubricante líquido viscoso conteniendo polvo de metal pesado y denominado grasa compuesta o dopa en el campo (in situ) a las superficies de contacto de una unión roscada (las porciones roscadas y las porciones de contacto metálicas no roscadas del taco y la caja) con el fin de aumentar la resistencia al gripado y la estanqueidad a los gases de la unión. Tal grasa compuesta se prescribe en BUL 5A2 de normas API. La grasa compuesta también tiene un efecto de protección contra la corrosión impidiendo la oxidación de las superficies de contacto a las que se aplica.

Se ha usado grasa compuesta u otro lubricante del tipo de grasa (por ejemplo, un lubricante denominado dopa verde que no contiene polvo de metal pesado) al montar un protector en un taco o una caja de una unión roscada. Un lubricante del tipo de grasa puede llenar los intervalos entre una unión roscada y un protector. Como resultado, aunque un protector no esté provisto de un mecanismo de sellado, las superficies de contacto de una unión roscada son bloqueadas con respecto al exterior, y el lubricante aplicado exhibe las funciones de evitar el óxido y la infiltración de material extraño.

Sin embargo, en los últimos años, las normas medioambientales son más estrictas a una escala global, y se demanda una unión roscada para tubos que se pueda formar sin usar una grasa compuesta, que contiene una gran cantidad de polvo de metal pesado que puede tener un efecto adverso en los humanos o los seres vivos, y que no requiere ningún tratamiento lubricante ¡n situ para aumentar la eficiencia del entorno operativo.

Un ejemplo representativo de dicha unión roscada para tubos es la propuesta en el documento de Patente 1 abajo identificado en el que las superficies de contacto de un taco y/o una caja están recubiertas con un recubrimiento lubricante sólido incluyendo un lubricante en polvo (tal como disulfuro de molibdeno o grafito) dispersado en una resina.

El documento de Patente 2 abajo identificado describe una unión roscada para tubos en la que la superficie de contacto de al menos uno de un taco y una caja está recubierta con un recubrimiento de dos capas que consta de un recubrimiento lubricante líquido viscoso o semisólido y, encima de él, un recubrimiento sólido seco. El recubrimiento sólido seco se forma de una resina termoestable tal como una resina acrílica o una resina curable por luz ultravioleta.

El documento de Patente 3 abajo identificado describe una unión roscada para tubos en la que se ha formado un recubrimiento lubricante fino no pegajoso incluyendo un lubricante en polvo dispersado en una matriz sólida que exhibe comportamiento reológico plástico o viscoso (comportamiento de flujo) en las superficies de rosca de un taco y una caja. La matriz tiene preferiblemente un punto de fusión en el rango de 8-32°C y se forma por recubrimiento por pulverización en un estado fundido (pulverización de fusión en caliente), recubrimiento a la llama usando un polvo, o recubrimiento de pulverización usando una emulsión acuosa.

El documento de Patente 4 abajo identificado describe una unión roscada para tubos en la que la superficie de contacto de al menos uno de un taco y una caja está recubierta con un recubrimiento en dos capas que consta de un recubrimiento lubricante sólido conteniendo un lubricante en polvo y un ligante y, encima de él, un recubrimiento sólido protector contra la corrosión que no contiene partículas sólidas.

Un protector que se ha de montar en una unión roscada para tubos que tienen un recubrimiento lubricante y en particular un recubrimiento lubricante sólido formado encima y que se realiza sin aplicación de grasa compuesta, se monta preferiblemente en un taco o una caja también sin aplicación de un lubricante del tipo de grasa. En este caso, dado que no se obtiene una junta estanca con un lubricante del tipo de grasa, hay que impartir propiedades de sellado al protector. Ha habido algunas propuestas a este respecto en la técnica anterior.

Por ejemplo, el documento de Patente 5 abajo identificado describe un protector para una unión roscada para tubos en el que una porción hermética formada a partir de un cuerpo elástico anular sobresaliente está dispuesto cerca de al menos un extremo de la superficie del protector enfrente de un taco o una caja para impartir propiedades de sellado.

El documento de Patente 6 abajo identificado propone un protector para un taco que está provisto de un elemento de sellado que cubre el extremo abierto del cuerpo del protector y que sobresale al extremo abierto. El párrafo 21 de dicho... [Seguir leyendo]

1. Un protector (21, 41) y un taco (31) o una caja (11), siendo el taco o la caja para una unión roscada para tubos que tienen una estructura de taco-caja en la que la superficie de al menos una porción roscada (12, 32) está cubierta con un recubrimiento lubricante sólido (15, 35), estando destinado el protector (21, 41) a proteger el taco o la caja e incluyendo un elemento tubular que tiene en su superficie periférica interior o exterior una porción roscada (22, 42) que engancha a rosca con al menos una porción de la rosca completa de la porción roscada (12, 32) dispuesta en el taco (31) o la caja (11) a proteger,

donde la altura de rosca H1 de la porción roscada (22, 42) del protector (21, 41) y la altura de rosca H2 de la rosca completa del taco (31) o la caja (11) a proteger cumplen H1 > H2, y

caracterizado porque el recubrimiento lubricante sólido (15, 35) se ha formado en una cresta de rosca (12A, 32A, 51) de la porción roscada (12, 32) de tal manera que sea grueso en el centro (51a) de la cresta de rosca (12A, 32A, 51) y más fino en las esquinas (51b) en ambos lados de la cresta de rosca (12A, 32A, 51) y porque la diferencia entre H1 y H2 [= H1-H2] es más grande que el grosor de recubrimiento máximo en la cresta de rosca (12A, 32A, 51) del recubrimiento lubricante sólido (15, 35) que cubre la porción roscada (12, 32) del taco (31) o la caja (11) que el protector (21, 41) ha de proteger.

2. Un protector (21, 41) y un taco (31) o una caja (11) según la reivindicación 1 donde el número de roscas en sección axial de la porción roscada (22, 42) del protector (21, 41) es del rango de 3-5, preferiblemente donde la porción roscada (22, 42) está colocada en una posición más próxima al extremo trasero del protector (21, 41) en la superficie del protector opuesta a la rosca completa del taco (31) o la caja (11).

3. Un protector (21, 41) y un taco (31) o una caja (11) según la reivindicación 1, donde la diferencia entre H1 y H2 es del rango de 1-1. pin.

4. Un protector (21, 41) y un taco (31) o una caja (11) según la reivindicación 1, donde la anchura de rosca de la porción roscada (22, 42) del protector (21, 41) es ,5-,75 veces la anchura de ranura de la rosca completa de la porción roscada del taco (31) o la caja (11) que se ha de proteger por el protector (21, 41).

5. Un protector (21, 41) y un taco (31) o una caja (11) según la reivindicación 1, donde el flanco de carga de la rosca de la porción roscada del protector (21,41) es sustancialmente vertical.

6. Un protector (21, 41) y un taco (31) o una caja (11) según la reivindicación 1, donde el ángulo de flanco de carga a de la rosca completa de la porción roscada del taco (31) o la caja (11) es negativo y el ángulo de flanco de carga 13 de la rosca de la porción roscada (22, 42) del protector (21, 41) es sustancialmente igual o menor que a.

7. Un protector (21, 41) y un taco (31) o una caja (11) según la reivindicación 1, donde el protector (21, 41) tiene porciones de sellado (46, 47) que están adaptadas para formar una junta estanca en cada una de las posiciones correspondientes al extremo del protector y al extremo del taco (11) o la caja (31) cuando el protector (21, 41) está montado por enganche roscado en el taco (11) o la caja (31) a proteger.

8. Un protector (21, 41) y un taco (31) o una caja (11) según la reivindicación 1, donde el taco (31) o la caja (11) tienen un saliente de par (34) adaptado para contactar un saliente de par (34) del otro del taco (31) o la caja (11) al tiempo del montaje y en el que los salientes de acoplamiento (34) son superficies inclinadas que se inclinan en el mismo ángulo que la otra con respecto a la dirección perpendicular al eje de tubo con el saliente de par (34) en el extremo del taco (31) inclinado hacia atrás desde el lado exterior del tubo hacia su centro.

9. Un protector (21) y un taco (31) o una caja (11) según la reivindicación 8, donde el taco (31) o la caja (11) es una caja (11) donde la superficie de extremo del extremo delantero del protector (21) es una superficie inclinada que tiene el mismo ángulo de inclinación que el saliente de par (34) de la caja (11), y esta superficie inclinada forma una primera porción de sellado (46) entrando en contacto íntimo con la superficie inclinada del saliente de par (34) de la caja (11).

1. Un protector (41) y un taco (31) o una caja (11) según la reivindicación 8, donde el taco (31) o la caja (11) es un taco (31), donde el protector (41) tiene una superficie inclinada en su superficie interior cerca de su extremo trasero, teniendo la superficie inclinada el mismo ángulo de inclinación que el saliente de par (34) en la punta del taco (31) de tal manera que pueda contactar la punta del taco, constituyendo esta superficie inclinada una primera porción de sellado (46) contactando íntimamente la superficie inclinada del saliente de par (34) del taco (31).

11. Un protector (21) y un taco (31) o una caja (11) según la reivindicación 8, donde el taco (31) o la caja (11) es una caja (11) donde el protector (21) tiene una segunda porción de sellado (47) en su superficie exterior cerca del extremo trasero del elemento tubular que forma una junta estanca apoyando contra la punta de la caja (11) cuando el protector (21, 41) está montado en la caja (11), preferiblemente donde la segunda porción de sellado (47) incluye un aro elástico de sellado que está montado en la superficie exterior del protector (21,41).

12. Un protector (41) y un taco (31) o una caja (11) según la reivindicación 8, donde el taco (31) o la caja (11) es un taco (31) donde el protector (41) tiene un aro elástico de sellado en el extremo delantero abierto del protector (41), constituyendo el aro de sellado una segunda porción de sellado (47) contactando Intimamente la superficie periférica exterior del taco (31) cuando el protector (41) está enganchado a rosca con el taco (31).

13. Un protector (21, 41) y un taco (31) o una caja (11) según la reivindicación 1, donde el recubrimiento lubricante sólido (15, 35) se forma por aplicación de una composición de recubrimiento líquido seguido del fraguado del recubrimiento aplicado por secado, calentamiento, enfriamiento o irradiación con luz ultravioleta.

14. El protector (41) y un taco (31) o una caja (11) según la reivindicación 1, donde el taco (31) o la caja (11) es un taco (31) donde la porción roscada (32) es una porción roscada macho de un componente de unión y la porción roscada (42) en la superficie periférica interior del elemento tubular es una porción roscada hembra que engancha a rosca con al menos una porción de la rosca completa de la porción roscada macho del taco (31).

15. El protector (21, 41) y un taco (31) o una caja (11) de la reivindicación 1, donde el taco (31) o la caja (11) de una unión roscada para tubos tiene un saliente de par (34) que contacta el otro del taco (31) y la caja (11) al tiempo del montaje, teniendo los salientes de par (34) superficies inclinadas que se inclinan en el mismo ángulo que otra con respecto a la dirección perpendicular al eje de tubo con el saliente de par (34) en el extremo del taco inclinado hacia atrás desde el lado exterior del tubo hacia su centro, caracterizado porque la porción roscada (22, 42) del protector (21, 41) se limita a una región más estrecha que la rosca completa del taco (31) o la caja (11) que el protector (21, 41) ha de proteger,

en el caso de que el taco (31) o la caja (11) sea una caja (11), la superficie de extremo en el extremo delantero del protector (21) es una superficie inclinada que tiene el mismo ángulo de Inclinación que el saliente de par (34) de la caja (11) y que constituye una primera porción de sellado (46) capaz de contactar íntimamente la superficie inclinada del saliente de par (34) de la caja (11), y

en el caso de que el taco (31) o la caja (11) sea un taco (31), la superficie interior en el extremo trasero del protector (41) tiene una superficie inclinada que tiene el mismo ángulo de inclinación que el saliente de par (34) en la punta del taco (31) de tal manera que la punta del taco (31) pueda apoyar contra ella y constituir una primera porción de sellado (46) capaz de contactar íntimamente la superficie inclinada del saliente de par (34) del taco (31).