MX2012006182A

MX2012006182A - Junta roscada.

Info

Publication number: MX2012006182A
Application number: MX2012006182A
Authority: MX
Inventors: Bertrand Maillon; Pierre Martin; Jerome Durivault
Original assignee: Vallourec Mannesmann Oil & Gas
Priority date: 2009-11-30
Filing date: 2010-11-26
Publication date: 2012-06-19
Also published as: RU2530689C2; FR2953272B1; JP2013512393A; BR112012012856A2; JP5654609B2; FR2953272A1; US20120286507A1; CN102639912B; WO2011063976A2; AR079220A1; WO2011063976A3; CA2781705A1; US8678448B2; RU2012126776A; CN102639912A; EP2507540A2

Abstract

Junta roscada (1) utilizada en la exploración o la explotación de los pozos de hidrocarburos, que comprende un primero y un segundo componente tubular, que el primer componente consta de un extremo macho (3) que comprende una zona roscada (5) dispuesta sobre su superficie periférica exterior, que el segundo componente consta de un extremo hembra (2) que comprende una zona roscada (4) dispuesta sobre su superficie periférica interior, que la zona roscada (5) del extremo macho se ajusta en la zona roscada (4) del extremo hembra, que las zonas roscadas constan de las roscas respectivamente macho y hembra (40, 50), que las roscas (40, 50) comprenden un fondo, un vértice, un lado de enganche y un lado portador, que se dispone una ranura en el lado portador de la zona roscada (40) del extremo hembra y/o respectivamente del extremo macho, en la cercanía del fondo, y que se dispone un resalte en saliente axial a partir del lado portador de la zona roscada (50) del extremo macho y/o respectivamente del extremo hembra, en la cercanía del vértice, que el resalte comprende una superficie convexa y una superficie cóncava, que el resalte se aloja en la ranura con, en el estado conectado, un juego radial que subsiste entre la superficie cóncava y la ranura y un juego axial que subsiste entre el extremo del resalte y el fondo de la ranura.

Description

JUNTA ROSCADA MEMORIA DESCRIPTIVA La invención se refiere al campo de las juntas estancas de componentes tubulares, utilizadas en particular para la perforación o bien la explotación de los pozos de hidrocarburos. Durante la perforación o bien la explotación, las juntas se someten a fuerzas de compresión y de tracción importantes y deben evitar una separación.

Estas juntas se someten a requerimientos de tracción o de compresión axial, de presiones interiores o exteriores de fluido, de flexión o incluso de torsión, eventualmente combinados y de intensidad que puede fluctuar. La hermeticidad debe asegurarse a pesar de los requerimientos y a pesar de las rudas condiciones de empleo en el sitio. Las juntas roscadas deben poder enroscarse y desenroscarse varias veces sin degradación de su rendimiento, en particular por gripado. Después del desenroscado, los componentes tubulares pueden reutilizarse en otras condiciones de servicio.

En tracción, puede producirse un fenómeno de salto fuera de las roscas ("jump-ouf en inglés) y puede propagarse de una rosca a la otra con un riesgo de separación de la junta. Este fenómeno se facilita por una presión interior elevada.

La invención propone una junta mejorada en comportamiento ante la tracción para la exploración o la explotación de los pozos de hidrocarburos. La junta roscada comprende un primero y un segundo componente tubular. El premier componente consta de un extremo macho que comprende una zona roscada dispuesta sobre su superficie periférica exterior. El segundo componente consta de un extremo hembra que comprende una zona roscada dispuesta sobre su superficie periférica interior. La zona roscada del extremo macho se enrosca en la zona roscada del extremo hembra. Las zonas roscadas constan de roscas respectivamente macho y hembra. Las roscas comprenden un fondo, un vértice, un lado de enganche y un lado portador. Se dispone una ranura en el lado portador de la zona roscada del extremo hembra, y/o respectivamente del extremo macho, en la cercanía del fondo. Se dispone un resalte en saliente axial a partir del lado portador de la zona roscada del extremo macho y/o respectivamente del extremo hembra, en la cercanía del vértice. El resalte comprende una superficie convexa y una superficie cóncava. El resalte se aloja en la ranura con, en el estado conectado, un juego radial que subsiste entre la superficie cóncava y la ranura. Un juego axial subsiste en el estado conectado entre el extremo del resalte y el fondo de la ranura.

Una superficie distal del extremo macho y/o del extremo hembra puede ponerse en contacto de tope axial contra una superficie de tope correspondiente.

El resalte puede ser helicoidalmente continuo o discontinuo. Las roscas pueden presentar una dimensión axial constante. Puede subsistir un juego axial en el estado conectado entre los lados de enganche de las roscas macho y hembra. El juego axial entre los lados de enganche puede estar comprendido entre 0.05 y 1 mm en el estado conectado.

El juego axial entre el extremo del resalte y el fondo de la ranura puede estar comprendido entre 0.011 y 2 mm en el estado conectado.

El juego radial entre la superficie cóncava del resalte y la ranura puede estar comprendido entre 0.005 y 2 mm en el estado conectado.

Las roscas pueden presentar una dimensión axial variable.

El juego radial entre el vértice de la zona roscada del extremo hembra y el fondo de la zona roscada del extremo macho, y/o entre el vértice de la zona roscada del extremo macho y el fondo de la zona roscada del extremo hembra puede estar comprendido entre 0.05 y 0.5 mm, preferentemente inferior a 0.2 mm, en el estado conectado. Puede preverse una interferencia diametral entre el vértice de la zona roscada del extremo hembra y el fondo de la zona roscada del extremo macho, o entre el vértice de la zona roscada del extremo macho y el fondo de la zona roscada del extremo hembra.

El juego axial entre los lados de enganche puede estar comprendido entre 0.05 y 2 mm en el estado conectado.

La superficie axial de gran diámetro del resalte puede alinearse con el vértice de la zona roscada del extremo macho.

El vértice de la zona roscada del extremo macho puede ser casi axial o troncocónico. El fondo de la zona roscada del extremo macho puede ser casi axial o troncocónico. El vértice de la zona roscada del extremo hembra puede ser casi axial o troncocónico. El fondo de la zona roscada del extremo hembra puede ser casi axial o troncocónico.

El lado de enganche de la zona roscada del extremo hembra puede comprender una porción rectilínea inclinada positivamente y de ángulo comprendido entre 10° y 35°, preferentemente entre 15° y 25°. El lado de enganche de la zona roscada del extremo macho puede comprender una porción rectilínea inclinada de ángulo comprendido entre 10° y 35°, preferentemente entre 15° y 25°. El lado portador de la zona roscada de los extremos macho y hembra puede comprender una porción rectilínea inclinada negativamente y de ángulo comprendido entre 3o a 15°, preferentemente entre 3o a 5o.

La longitud axial del resalte puede estar comprendida entre 0.1 y 1 mm, preferentemente entre 0.2 y 0.4 mm. La longitud axial del resalte puede estar comprendida entre 50 y 150% de la altura radial del resalte, preferentemente entre 80 y 120%. La altura radial del resalte puede estar comprendida entre 0.1 y 1.5 mm, preferentemente entre 0.2 y 0.5 mm. La altura radial del resalte puede estar comprendida entre 5 y 45% de la altura radial de la rosca, preferentemente entre 10 y 30%. El extremo del resalte puede ser casi radial. Las roscas pueden presentar un diámetro variable.

El diámetro exterior del componente tubular puede ser superior a 250 mm, preferentemente a 350 mm. El componente tubular puede ser un entubado.

La superficie distal del extremo macho y/o del extremo hembra puede ponerse en contacto de tope axial contra una superficie de tope correspondiente.

Cada uno de los extremos macho y hembra puede comprender una superficie de hermeticidad apta para cooperar entre sí en ajuste estanco metal / metal.

Se entiende por roscado la operación de rotación y de translación relativa de un componente con respecto al otro con enganche mutuo de las zonas roscadas. Se entiende por conexión o reposición una operación según el roscado, como consecuencia de la rotación y de la translación relativas, que conduce a un par de ajuste dado entre los dos componentes. Este estado se califica como conectado. El ángulo de los lados se toma en el sentido de las agujas del reloj con respecto a un plano radial que pasa por la base de los lados a nivel de la curva de conexión con el fondo.

Otras características y ventajas de la invención surgirán con el examen de la descripción detallada a continuación, y de los dibujos anexos, en los que: - La figura 1 ilustra de forma esquemática, en una vista en corte longitudinal, una primera junta roscada, - La figura 2 ilustra de forma esquemática, en una vista en corte longitudinal, una segunda junta roscada, - Las figuras 3 a 5 ilustran de forma esquemática, en una media vista en corte longitudinal, ejemplos de zonas roscadas de junta, y - La figura 6 ilustra de forma esquemática una junta sometida a una fuerte tracción axial.

Los dibujos anexos no sólo pueden servir para completar la invención, sino también, llegado el caso, para contribuir a su definición.

Con el fin de mejorar las juntas, la solicitante ha desarrollado juntas superiores, llamadas premium, fuera de los estándares API. Como opción, pueden preverse superficies de hermeticidad en la cercanía de las zonas roscadas, que las citadas superficies se ponen en contacto ajustado durante el roscado de los componentes.

Las zonas roscadas se disponen en el extremo de cada uno de los componentes tubulares macho y hembra. El componente tubular hembra puede ser un tubo de gran longitud o por el contrario un tubo corto de tipo manguito. La hermeticidad a los fluidos (líquidos o gases) a fuerte presión resulta entonces de la puesta en contacto siguiendo un ajuste radial mutuo de las superficies de hermeticidad. La intensidad del ajuste radial es función del posicionamiento axial relativo de las zonas roscadas macho y hembra, que el citado posicionamiento relativo se determina por ejemplo por la puesta en contacto de superficies de tope dispuestas respectivamente sobre los extremos macho y hembra.

Considerando que el posicionamiento relativo resulta de la puesta en contacto de topes, se disponen superficies de tope del lado interior de la junta. El extremo macho consta sobre su periferia exterior de una zona roscada prolongada por una superficie de hermeticidad, esta misma prolongada por una porción terminal que finaliza por una superficie de tope orientada radialmente con respecto al eje de revolución de la junta. El extremo hembra consta sobre su periferia interior de una zona roscada prolongada por una superficie de hermeticidad, la misma prolongada por una porción terminal que termina por una superficie de tope orientada radialmente con respecto al eje de revolución de la junta. La junta es entonces de doble tope. Otras juntas son de tope simple, radialmente en el exterior de la zona roscada o en el interior de la zona roscada.

La Solicitante se ha interesado particularmente en las juntas roscadas de gran diámetro superior a 300 mm, más particularmente superior a 375 mm. Tales juntas a veces están sometidas a fuerzas de tracción y de compresión intensas. Se desea entonces un rendimiento elevado de la junta en tracción y en compresión. Cuando la fuerza de tracción es excesiva, las roscas pueden apartarse unas de las otras por un fenómeno de desengranaje que provoca la separación de los dos componentes de la junta. Las consecuencias pueden ser particularmente nefastas de un punto de vista técnico y en razón de su costo. Este es particularmente el caso cuando el roscado es de generatriz troncocónica, que el salto de una rosca puede provocar la separación completa de la junta.

El documento US 4 822 081 describe un roscado para las conexiones macho y hembra utilizados en los tubos de explotación petrolera. Las roscas son del tipo cierre automático con contacto entre los lados cuando los rebordes y las superficies de extremos están justo en contacto. Las superficies de tope son troncocónicas de ángulos diferentes. Las roscas también son de enganche automático en el sentido radial. Este tipo de juntas a roscas de cierres automáticos y de enganches automáticos requiere un par de roscado muy elevado, difícil de alcanzar para los tubos de gran diámetro. Siendo el volumen libre en el roscado muy bajo, el roscado puede dar origen a una fuerte presión de grasa susceptible de crear fugas. Siendo inciertas las posiciones axiales de las superficies de tope con respecto a las roscas en razón de las tolerancias industriales, puede deducirse un mal posicionamiento de las superficies de hermeticidad y en consecuencia una fuga. El final de la operación de roscado no es muy detectable por un techo de par en razón de la ausencia de tope positivo durante el roscado. Los topes se alcanzan durante la reposición final. Un roscado con par excesivo puede traducirse por una deformación plástica de las superficies de hermeticidad nocivas para la hermeticidad de la conexión.

El documento US 5 462 315 describe una conexión tubular con hermeticidad central entre dos partes de roscado. Los lados portadores de las roscas están en contacto mutuo después de la reposición. Los inconvenientes son casi los mismos que para el tipo precedente.

Los documentos US 2002/27363, EP 1 046 179 y EP 1 302 623 prevén un contacto de los lados de roscas después de la reposición.

El documento JP 2002/081584 muestra un perfil de roscas con cooperación por ganchos. Estos ganchos soportan el conjunto de las fuerzas de tracción y de desplazamiento radial, lo que puede provocar el daño de las roscas durante las fuerzas repetidas y cíclicas. Las fuerzas de tracción deben permanecer bajas en razón de la pequeña superficie por la que se transmiten.

Los lados de enganche están muy inclinados, lo que daña la resistencia en compresión. Es necesario un fuerte par de roscado en razón de las interferencias entre los vértices y los huecos de roscas.

La Solicitante ha puesto a punto una junta que reduce mucho el I riesgo de salto de rosca independientemente de la posición de la rosca, con par de roscado bajo, que permite un buen posicionamiento de las zonas de contacto y que presenta espacios suficientes para la grasa. El roscado presenta un ancho variable de roscas. Se presenta un juego axial entre los lados de enganche en el estado conectado, es decir después de la reposición, al igual que se presenta un juego radial entre los fondos y los vértices de roscas. Los lados portadores de las roscas son de ángulo negativo. Los lados de enganche de las roscas son de ángulo positivo. Un tope permite un buen posicionamiento de las zonas de contacto de hermeticidad.

Como se lo puede ver en la figura 1 , una junta roscada tubular 1 comprende un extremo hembra 2 y un extremo macho 3. El extremo hembra 2 y/o el extremo macho 3 pueden pertenecer a un tubo de varios metros de longitud, por ejemplo del orden de 10 a 15 metros de longitud. Uno de los extremos, generalmente hembra, puede constituir el extremo de un manguito, en otros términos de un tubo de pequeña longitud que permite conectar entre sí dos tubos de gran longitud, cada uno de ellos provisto de dos extremos machos (ensamblaje roscado con manguito, llamado incluso T&C por "threaded and coupled'). Un manguito puede estar provisto de dos extremos hembra. Como variante, un tubo de gran longitud puede estar provisto de un extremo macho y de un extremo hembra (ensamblaje por junta roscada integral). La junta 1 es del tipo industrial de serie.

La junta 1 puede utilizarse para constituir columnas de tubos de estructura o de producción para los pozos de hidrocarburo, columnas ascendentes submarinas o trenes de varillas de perforación para estos mismos pozos.

Los tubos pueden realizarse en diferentes tipos de acero no aleado, débilmente aleado o fuertemente aleado, incluso en aleación ferrosa o no ferrosa, tratado térmicamente o frió en función de las condiciones de servicio, tales como por ejemplo: nivel de requerimiento mecánico, carácter corrosivo del fluido interior o exterior a los tubos, etc. También pueden utilizarse los tubos en acero poco resistente a la corrosión recubiertos con un revestimiento de protección, por ejemplo en aleación resistente a la corrosión o en material sintético.

El extremo hembra roscado 2 comprende una zona roscada hembra 4. La zona roscada hembra 4 es cónica, por ejemplo de medio ángulo comprendido entre 0.5 y 5o, preferentemente entre 1 y 3o. La zona roscada hembra 4 se dispone en el interior del elemento hembra 2. El extremo macho 3 comprende una zona roscada macho 5 dispuesta en una superficie exterior del citado extremo macho 3. La zona roscada macho 5 se toma con el roscado hembra 4. La zona roscada macho 5 presenta una conicidad casi igual a la de la zona roscada hembra 4.

Del lado opuesto a las superficies de tope 7 y 8 con respecto a las zonas roscadas 4 y 5, el extremo macho 3 comprende una superficie distal 6 casi perpendicular al eje 20 de la junta. Se entiende por superficie distal, una superficie situada entre una zona roscada, continua o discontinua, y el extremo libre del elemento, macho o hembra. Una superficie distal puede situarse en el citado extremo libre. La superficie distal 6 es aquí terminal. La zona roscada macho 5 se extiende hasta una distancia de la superficie terminal 6 suficiente para disponer allí una superficie de hermeticidad. En el estado conectado, la superficie terminal 6 está distante de una eventual superficie casi radial del extremo hembra 2, en particular de un reborde, por ejemplo de al menos 0.1 mm.

La superficie distal del extremo hembra 2 se presenta en la forma de una superficie anular, aquí casi radial. La superficie distal forma una superficie de tope axial 8 que permite limitar el movimiento axial relativo entre el extremo hembra 2 y el extremo macho 3. La superficie de tope 8 está en contacto contra un reborde del extremo macho 3 que también forma una superficie de tope 7 aquí casi radial. La superficie de tope 8 puede ser radial o inclinada en un ángulo que va hasta 45° con respecto a un plano radial. La superficie de tope 8 puede presentar una forma cónica como en el documento EP0488912, tórica como en el documento US3870351 o WO2007/0 7082, en escalón como en el documento US4611838, con protuberancia como en el documento US6047797 o una combinación de estas formas. Se invita al lector a remitirse a estos documentos. En el ejemplo ilustrado en la figura 1 , el ángulo es inferior a 1o en valor absoluto. Las superficies de tope 7 y 8 de los extremos hembra 2 y macho 3 se disponen radialmente del lado exterior de la junta. Las superficies de tope 7 y 8 se disponen entre las zonas roscadas hembra 4 y macho 5 y la superficie exterior de la junta 1.

Entre la zona roscada 4 y la superficie de tope 8, el extremo hembra 2 comprende una superficie casi troncocónica o cilindrica 14 no roscada radialmente distante de una superficie casi troncocónica o cilindrica 15 del extremo macho 3 dispuesta entre la zona roscada 5 y la superficie de tope 7. El espacio dejado libre entre las superficies 14 y 15 puede servir de depósito de grasa cuando la grasa se expulsa de entre las zonas roscadas 4 y 5, durante el roscado. Estas superficies 14 y 15 permiten el pasaje de la plaqueta de mecanización.

Del lado de la zona roscada 4 opuesto a la superficie de tope 8, el extremo hembra 2 comprende un hueco 10 y una superficie de revolución 12. En la figura 1 , el hueco 10 se presenta en la forma de una superficie que prolonga el fondo de rosca de la zona roscada 4. El hueco 10 facilita la salida de la herramienta de mecanización de la zona roscada 4. El hueco 10 puede servir de depósito de grasa cuando la grasa se expulsa de entre las zonas roscadas 4 y 5 durante el roscado. El hueco 10 puede presentar una forma de la misma conicidad que el fondo de rosca de la zona roscada 4. La superficie de revolución 12 prolonga el hueco 10 en la parte opuesta de la superficie de tope 8. La superficie de revolución 12 presenta un diámetro decreciente en la parte opuesta de la superficie de tope 8. La superficie de revolución 12 puede ser troncocónica. Aquí, la superficie de revolución 12 es curvada en arco de círculo o de elipse en sección de acuerdo con un plano axial. El radio del arco de círculo o de elipse puede estar comprendido entre 8 y 25 mm. Más allá, el extremo hembra 2 comprende una superficie de revolución 16 casi cilindrica.

El extremo macho 3 comprende un reborde 9 que se extiende axialmente más allá de la zona roscada macho 5 hasta una superficie distal terminal 6. El reborde 9 comprende exteriormente una superficie no roscada 11 que prolonga el fondo de rosca de la zona roscada 5. La superficie no roscada 11 puede presentar la misma conicidad que el fondo de rosca de la zona roscada 5. Axialmente a la parte opuesta de la zona roscada 5, el reborde 9 comprende exteriormente una superficie de revolución 13. La superficie de revolución 13 es de longitud axial ligeramente inferior a la longitud axial de la superficie de revolución 12. Una parte de la superficie de revolución, 13 y una parte de la superficie de revolución 12 están en contacto mutuo radialmente cerrado en la posición conectada de la junta 1 ilustrada en las figuras. Las superficies de revolución 12 y 13 que forman las zonas de contacto de hermeticidad permiten impedir una circulación de fluido entre el interior y el exterior de la junta. En otras modalidades, la superficie de revolución 13 puede ser curvada en arco de círculo o de elipse, y/o la superficie de revolución 12 puede ser troncocónica.

La superficie de revolución 13 es aquí casi troncocónica. El ángulo de cono puede estar comprendido entre 1 y 45°, preferentemente entre 3 y 20°, por ejemplo igual a 6o. El ángulo de cono de la superficie de revolución 13 puede ser superior al ángulo de cono de las zonas roscadas 4 y 5. La superficie distal terminal 6 se ensambla al extremo de la superficie de revolución 13 del lado opuesto a la zona roscada 4. La junta comprende un tope axial formado por las superficies 7 y 8 que asegura un posicionamiento preciso de la zona de hermeticidad formada por las superficies de revolución 12 y 13 en el estado conectado.

La modalidad de la figura 2 es similar al precedente excepto por el hecho de que la superficie de revolución 12 que forma hermeticidad es troncocónica, por ejemplo de medio ángulo comprendido entre 1 y 30°. La superficie de revolución 13 que forma hermeticidad es troncocónica de medio ángulo comprendido entre 1 y 30°. El medio ángulo de la superficie de revolución 13 es inferior al medio ángulo de la superficie de revolución 12. De forma conocida, la representación de las superficies de revolución 12 y 13 se da como si tuviera lugar una interpenetración, y esto para ilustrar la interferencia diametral. Ni que decir que las superficies de revolución 12 y 13 se deforman ligeramente en la zona en contacto mutuo. La superficie de revolución 12 sigue axialmente al hueco 10 luego un reborde 18 casi radial.

Se prevé una segunda zona de hermeticidad axialmente entre las superficies de tope 7, 8 y las zonas roscadas 4, 5. La superficie interior 14 no roscada presenta una forma de revolución ligeramente curvada en corte axial, por ejemplo en arco de circulo o de elipse. La superficie interior 14 del extremo hembra 2 se sitúa en la prolongación del fondo de las roscas 40. La superficie exterior 15 del extremo macho 3 se sitúa en la prolongación del vértice de las roscas 50. La superficie exterior 15 es troncocónica, por ejemplo de medio ángulo comprendido entre 1 y 45°. Para interferir en diámetro están previstas la superficie interior 14 y la exterior 15.

El extremo macho 3 comprende una superficie de hermeticidad 15 cercana a la superficie de tope 7 y una superficie de hermeticidad 13 distal de la superficie de tope 7. La superficie de hermeticidad 13 está en contacto estanco con la superficie de hermeticidad 12 en el estado conectado o de reposición. La superficie de hermeticidad 15 se dispone entre la zona roscada macho 5 y la superficie exterior 3a del extremo macho 3. La superficie de hermeticidad 15 está en contacto estanco con la superficie de hermeticidad 14 en el estado conectado o de reposición.

El reborde 9 del extremo macho 3 comprende una superficie terminal 6 casi radial y que se extiende entre la superficie de hermeticidad 15 y el mandrilado 3b del extremo macho 3. El mandrilado 3b puede presentar variaciones de diámetro. Esto permite tener una mejor presión de contacto como consecuencia del excedente de espesor. La superficie terminal 6 puede presentar una dimensión radial comprendida entre 0.5 y 16 mm de acuerdo con el diámetro del tubo, que el mismo puede ir hasta 550 mm, siendo preferentemente superior a 250 mm, mejor aún de 350 mm. En el estado conectado, la superficie terminal 6 es distante de una eventual superficie casi radial del extremo hembra 2, por ejemplo de al menos 0.1 mm. La junta comprende un tope axial que asegura un posicionamiento preciso de las dos zonas de hermeticidad formadas por las superficies de hermeticidad 12 y 13 por una parte, 14 y 15 por otra parte, en el estado conectado.

Como se ilustra en la figura 3, la zona roscada hembra 4 comprende las roscas 40 de longitud axial en la cercanía del vértice inferior a la longitud axial en la cercanía de la base. La zona roscada macho 5 comprende las roscas 50 de longitud axial en la cercanía del vértice superior a la longitud axial en la cercanía de la base. El ángulo de inclinación de un lado de enganche de una rosca es positivo con respecto al sentido de las agujas del reloj, ángulo tomado con respecto a un plano radial perpendicular al eje de la junta. El ángulo de inclinación de un lado portador de una rosca es negativo, con respecto al sentido de las agujas del reloj, ángulo tomado con respecto a un plano radial perpendicular al eje de la junta. El ángulo de inclinación de un lado de enganche de la zona roscada hembra 4 es casi igual al ángulo de inclinación de un lado de enganche de la zona roscada macho 5. El ángulo de inclinación de un lado portador de la zona roscada hembra 4 es casi igual al ángulo de inclinación de un lado portador de la zona roscada macho 5. Se entiende por inclinación de un lado, ya sea la inclinación de una porción troncocónica del citado lado, o bien la inclinación de la tangente en un punto de inflexión entre dos radios de curvatura.

Una rosca 40, 50 comprende un vértice 41 , 51 , un fondo 42, 52, un lado portador 43, 53 y un lado de enganche 44, 54. Se prevén curvas de conexión entre lados y vértice y entre lados y fondo. El ancho de los vértices 41 , 51 , y de los fondos 42, 52 es constante a lo largo del eje del tubo. El diámetro de los vértices 41 , 51 , y de los fondos 42, 52 puede variar en función de la posición de la rosca correspondiente a lo largo del eje del tubo en razón de la conicidad del roscado. Los vértices 41 , 51 y los fondos 42, 52 de las roscas 40, 50 son paralelos al eje de la junta roscada. Esto facilita la mecanización y el enganche durante el roscado.

El lado portador 43 puede estar inclinado de 3o a 15°, preferentemente 3o a 5o, con respecto a un plano radial. El lado portador 44 puede estar inclinado de 3o a 15o, preferentemente 3o a 5o, con respecto a un plano radial. El lado de enganche 44 puede estar inclinado de 10° a 35°, preferentemente 15° a 25°. El lado de enganche 54 puede estar inclinado de 10° a 35°. La longitud del fondo 42 puede estar comprendida entre 0.5 y 3 mm. La longitud del fondo 52 puede estar comprendida entre 0.5 y 3 mm. Las roscas 40 y 50 presentan una relación altura sobre paso comprendida entre 3 y 25.

Además, se dispone una ranura o garganta 45 en la base del lado portador 43 de las roscas 40. La ranura 45 se forma en la prolongación del fondo 42. La ranura 45 presenta una dimensión radial comprendida entre 0.1 1 y 2 mm. La ranura 45 presenta una dimensión axial comprendida entre 0.1 y 1.5 mm. La ranura 45 presenta una forma general helicoidal. En corte axial, la ranura 45 comprende un fondo casi radial 45a, un borde de gran diámetro 45b y un borde de pequeño diámetro 45c. El borde de pequeño diámetro 45c es casi axial o troncocónico. El borde de gran diámetro 45b es casi axial, preferentemente del mismo diámetro que el fondo 42.

Alternativamente, la ranura se dispone en la base del lado portador 53 de las roscas 50 y el resalte se dispone en el vértice del lado portador 43 de las roscas 40.

El lado portador 53 de las roscas 50 está provisto de un resalte 55. El resalte 55 se forma en la prolongación del vértice 51. El resalte 55 presenta una dimensión radial comprendida entre 0.1 y 1.5 mm de la dimensión radial de las roscas 50. El resalte 55 presenta una dimensión axial comprendida entre 0.1 y 1 mm de la dimensión axial de los fondos 52 de las roscas 50. El resalte 55 presenta una forma general helicoidal. En corte axial, el resalte 55 comprende una superficie casi radial 55a, un borde de gran diámetro 55b y un borde de pequeño diámetro 55c. La superficie casi radial 55a puede formar el extremo libre del resalte 55. El borde de gran diámetro 55b es convexo. El borde de pequeño diámetro 55c es cóncavo. El borde de pequeño diámetro 45c es casi axial. El borde de gran diámetro 55b es casi axial, preferentemente del mismo diámetro que el vértice 51. La sección del resalte 55 puede estar comprendida entre 0.01 y 3 mm2. El resalte 55 presenta una dimensión radial del orden de 0.1 a 1.5 mm, preferentemente entre 0.2 a 0.5 mm. El resalte 55 presenta una dimensión axial del orden de 0.1 a 1 mm, preferentemente entre 0.2 a 0.5 mm.

La altura radial del resalte 55 puede expresarse en fracción de la altura radial de la rosca, por ejemplo entre 5 y 45%, preferentemente entre 10 y 30%. La longitud axial del resalte 55 puede expresarse en fracción de su altura radial, por ejemplo entre 50 y 150%, preferentemente entre 80 y 120%.

En el estado conectado (después de la reposición), está presente un juego radial entre el borde de pequeño diámetro 45c y el borde de pequeño diámetro 55c. El citado juego radial puede estar comprendido entre 0.1 y 2 mm.

En el estado conectado (después de la reposición), está presente un juego radial entre los vértices 41 de las roscas 40 de la zona roscada hembra 4 y los fondos 52 de las roscas 50 de la zona roscada macho 5. El juego radial es del orden de 0.05 mm a 0.5 mm. La elección del juego radial en el estado conectado puede guiarse por el volumen de grasa deseado y las tolerancias de mecanización. Se desea un juego inferior o igual a 0.15 mm cuando la mecanización es de calidad. En el estado conectado, un juego radial puede estar presente entre los fondos 42 de las roscas 40 y los vértices 51 de las roscas 50. El juego radial es del orden de 0.05 mm a 0.5 mm. Alternativamente, es posible una interferencia del orden de 0 a 1 mm.

En el estado conectado (después de la reposición), un juego axial, visible en las figuras 3 a 5, está presente entre los lados de enganche 44 y 54 respectivamente de las roscas 40 de la zona roscada hembra 4 y de las roscas 50 de la zona roscada macho 5. El juego axial es del orden de 0.002 mm a 1 mm. La elección del juego axial en el estado conectado puede guiarse por el volumen de grasa deseado, el ángulo de los lados y las tolerancias de mecanización. Se desea un juego inferior o igual a 0.5 mm cuando la mecanización está bien controlada. Los lados portadores 43 y 53 retoman las fuerzas de cierre en el estado conectado.

Los roscados forman mutuamente los ganchos de retención radial.

Las curvas de conexión pueden estar comprendidas entre 0.05 y 3 mm. Las curvas de conexión redondeadas reducen la concentración de fuerzas en el pie de los lados portadores y de este modo mejoran el comportamiento en fatiga de la junta.

En el ejemplo de la figura 3, el ángulo de los lados de enganche 44 y 54 es igual a 25°. El ángulo de los lados portadores 43 y 53 es igual a 3o. El juego radial entre el vértice 41 y el fondo 52 es igual a 0.15 mm. El juego axial entre los lados de enganche 44 y 54 es del orden de 0.5 mm. El juego radial entre el borde de pequeño diámetro 45c y el borde de pequeño diámetro 55c es igual a 0.1 mm. La dimensión radial del resalte 55 es igual a 0.38 mm. La dimensión axial del resalte 55 es igual a 0.35 mm.

En el ejemplo de las figuras 4 y 5, el ángulo de los lados de enganche 44 y 54 está comprendido entre 15 y 25° El ángulo de los lados portadores 43 y 53 también está comprendido entre 3 y 5o. El juego radial entre el vértice 41 y el fondo 52 está comprendido entre 0.05 y 0.15 mm. El juego axial entre los lados de enganche 44 y 54 es del orden de 0.5 mm. El juego radial entre el borde de pequeño diámetro 45c y el borde de pequeño diámetro 55c es igual a 0.2 mm. La dimensión radial del resalte 55 es igual a 0.35 mm. La dimensión axial del resalte 55 es igual a 0.35 mm.

En el ejemplo de la figura 5, el borde de pequeño diámetro 45c de la ranura 45 es troncocónico, preferentemente de ángulo comprendido entre 1 y 30°. El borde de pequeño diámetro 55c del resalte 55 es troncocónico, preferentemente de ángulo comprendido entre 10 y 30°. La conicidad de los bordes de pequeño diámetro 45c y 55c puede ser igual.

En la figura 6, se ha representado una junta sometida a fuerte presión de tracción. El extremo hembra 2 tiene tendencia a deformarse hacia el exterior con ensanchamiento del diámetro tanto más grande cuanto se acerca a la superficie 14 cercana a la superficie de tope 8 en el extremo libre del elemento hembra 2. La última rosca hembra 46 introducida con una rosca macho 56 sufre una fuerte deformación radial. La ranura 45 de la última rosca hembra 46 está en contacto con el resalte 55 de la rosca macho 56 con deformación elástica o plástica. La anteúltima rosca hembra 47 introducida con una rosca macho 57 sufre una mínima deformación radial. La ranura 45 de la anteúltima rosca hembra 47 está en contacto con el resalte 55 de la rosca macho 57 con una ligera deformación elástica. La antepenúltima rosca hembra 48 introducida con una rosca macho 58 sufre una ligera separación radial con conservación de un juego radial entre el borde de pequeño diámetro 45c de la ranura 45 de la antepenúltima rosca hembra 48 y el borde de pequeño diámetro 55c del resalte 55 de la rosca macho 57. De este modo, la tercera rosca 48 partiendo del extremo libre es capaz de asegurar un funcionamiento mecánico normal. Las dos primeras roscas 47 y 48 reducen el aumento del diámetro del extremo hembra 2 bajo el efecto de una tracción axial. Las dos primeras roscas 47 y 48 aseguran el mantenimiento radial de la junta evitando un salto de rosca con tracción axial igual con respecto a una junta clásica.

Las zonas roscadas hembra 4 y macho 5 son de varias hélices de preferencia de doble hélice. El roscado puede ser más rápido.

En una variante, los lados de enganche 44 y 54 pueden presentar un ángulo del orden de 0 a -5o.

La junta está bien adaptada para constituir el entubado interno de un pozo.

La invención no se limita a los ejemplos de juntas y tubos antes descritos, sólo a título de ejemplo, sino que abarca todas las variantes que podrá considerar el hombre del arte en el marco de las reivindicaciones a continuación.

Claims

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN REIVINDICACIONES

1. Junta roscada (1 ) utilizada en la exploración y la operación de los pozos de hidrocarburos, que comprende un primero y un segundo componente tubular, el primer componente consta de un extremo macho (3) que comprende una zona roscada (5) dispuesta sobre su superficie periférica exterior, el segundo componente consta de un extremo hembra (2) que comprende una zona roscada (4) dispuesta sobre su superficie periférica interior, la zona roscada (5) del extremo macho se ajusta en la zona roscada (4) del extremo hembra, las zonas roscadas (4, 5) constan de las roscas respectivamente macho y hembra (40, 50), las roscas (40, 50) comprenden un fondo (42, 52), un vértice (41 , 51 ), un lado de enganche (44, 54) y un lado portador (43, 53), una ranura (45) en el lado portador de la zona roscada (40) del extremo hembra y/o respectivamente del extremo macho, en la cercanía del fondo (42), y un resalte (55) en saliente axial a partir del lado portador de la zona roscada (50) del extremo macho y/o respectivamente del extremo hembra, en la cercanía del vértice (51 ), el resalte (55) comprende una superficie convexa (55b) y una superficie cóncava (55c), el resalte (55) se aloja en la ranura (45) con, en el estado conectado, un juego radial que subsiste entre la superficie cóncava y la ranura y que subsiste un juego axial entre el extremo del resalte y el fondo de la ranura.

2. La junta roscada de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque el resalte es continuo.

3. La junta roscada de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque el resalte es discontinuo.

4. La junta roscada de conformidad con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada además porque el juego axial entre el extremo del resalte (55) y el fondo de la ranura (45) está comprendido entre 0.01 1 y 2 mm en el estado conectado.

5. La junta roscada de conformidad con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada además porque el juego radial entre la superficie cóncava del resalte (55) y la ranura (45) está comprendido entre 0.005 y 2 mm en el estado conectado.

6. La junta roscada de conformidad con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada además porque las roscas presentan una dimensión axial constante, que subsiste un juego axial en el estado conectado entre los lados de enganche (44, 54) de las roscas macho y hembra.

7. La junta roscada de conformidad con la reivindicación precedente, caracterizada además porque el juego axial entre los lados de enganche (44, 54) está comprendido entre 0.05 y 1 mm en el estado conectado.

8. La junta roscada de conformidad con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada además porque las roscas presentan una dimensión axial variable.

9. La junta roscada de conformidad con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada además porque un juego radial subsiste en el estado conectado entre los vértices (51) de las roscas machos y los fondos (42) de las roscas hembras y/o entre los vértices (41) de las roscas hembras y los fondos (52) de las roscas machos.

10. La junta roscada de conformidad con la reivindicación precedente, caracterizada además porque el juego radial entre el vértice (41) de la zona roscada (4) del extremo hembra y el fondo (52) de la zona roscada (5) del extremo macho, y/o el juego radial entre los vértices (51) de las roscas machos y los fondos (42) de las roscas hembras está comprendido entre 0.05 y 0.5 mm, preferentemente inferior a 0.2 mm en el estado conectado.

11. La junta roscada de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizada además porque se presenta una interferencia en el estado conectado entre los vértices (51 ) de las roscas machos y los fondos (42) de las roscas hembras o entre los vértices (41 ) de las roscas hembras y los fondos (52) de las roscas machos.

12. La junta roscada de conformidad con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada además porque los lados de enganche (44) de las zonas roscadas de los extremos macho y hembra comprende una porción rectilínea inclinada positivamente y de ángulo comprendido entre 10° y 35°, preferentemente entre 15° y 25°.

13. La junta roscada de conformidad con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada además porque los lados portadores (43) de las zonas roscadas de los extremos macho y hembra comprenden una porción rectilínea inclinada negativamente y de ángulo comprendido entre 3o y 15°, preferentemente entre 3o y 5o.

14. La junta roscada de conformidad con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada además porque la longitud axial del resalte (55) está comprendida entre 0.1 y 1 mm, preferentemente entre 0.2 y 0.4 mm.

15. La junta roscada de conformidad con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada además porque la longitud axial del resalte (55) está comprendida entre 50% y 150% de la altura radial del resalte, preferentemente entre 80% y 120%.

16. La junta roscada de conformidad con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada además porque la altura radial del resalte (55) está comprendida entre 0.1 y 1.5 mm, preferentemente entre 0.2 y 0.5 mm.

17. La junta roscada de conformidad con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada además porque la altura radial del resalte (55) está comprendida entre 5% y 45% de la altura radial de la rosca, preferentemente entre 0% y 30%.

18. La junta roscada de conformidad con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada además porque las zonas roscadas hembra (4) y macho (5) son de varias hélices, de preferencia de doble hélice.

19. La junta roscada de conformidad con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada además porque la superficie distal del extremo macho y/o del extremo hembra se pone en contacto de tope axial contra una superficie de tope correspondiente.

20. La junta roscada de conformidad con la reivindicación precedente, caracterizada además porque cada uno de los extremos macho y hembra comprende una superficie de hermeticidad apta para cooperar entre sí en ajuste estanco metal/metal.