BRPI0411049B1 - Junta roscada para tubos de aço - Google Patents

Abstract

"junta roscada para tubos de aço". a presente invenção refere-se a uma junta roscada para tubos de aço que compreende um pino (1) e uma caixa (2). o pino tem uma rosca macho (11), uma superfície de vedação (13), e uma superfície de ressalto (14) localizada na face de extremidade do pino. correspondentemente, a caixa tem uma rosca fêmea (21), uma superfície de vedação (23), e uma superfície de ressalto (24) a qual pode corresponder ou contactar com as porções correspondentes do pino. a superfície de ressalto (14) do pino (1) está provida em uma face de extremidade do pino. a superfície de vedação (13) do pino (1) está localizada sobre um lado de extremidade do tubo próximo da rosca macho (11). uma porção de nariz (15) está provida sobre o pino (1) entre a superfície de vedação (13) e a superfície de ressalto (14), a porção de nariz (15) não ficando em contato com uma porção correspondente da caixa (2).

Description

(54) Título: JUNTA ROSCADA PARA TUBOS DE AÇO (51) Int.CI.: F16L 9/12 (30) Prioridade Unionista: 06/06/2003 JP 2003-162699 (73) Titular(es): VALLOUREC OIL AND GAS FRANCE. NIPPON STEEL & SUMITOMO METAL CORPORATION (72) Inventor(es): MASAAKI SUGINO; MIYUKI YAMAMOTO; MICHIHIKO IWAMOTO; SHIGEO NAGASAKU; PIERRE DUTILLEUL; GABRIEL ROUSSIE; ERIC VERGER α

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para JUNTA ROSCADA PARA TUBOS DE AÇO.

CAMPO DA TÉCNICA

A presente invenção refere-se geralmente a uma junta roscada 5 para utilização na conexão de tubos de aço, tais como os tubos de poço de petróleo ou OCTG (artigos tubulares de campo de óleo) que inclui a tubulação e o revestimento, os tubos de coluna ascendente, e os tubos de linha para utilização na exploração e na produção de poços de petróleo e poços de gás, e especificamente a uma junta roscada para tubo de aço que tem uma excelente vedabilidade em relação à pressão externa e à resistência à compressão.

ANTECEDENTES DA TÉCNICA

As juntas roscadas são ampiamente utilizadas para conectar tubos de aço, tais como o OCTG e os tubos de coluna ascendente para utili15 zação em equipamentos de produção de petróleo industriais.

No passado, as juntas roscadas padrão especificadas pelos padrões API (American Petroleum Institute) tem tipicamente sido utilizadas para conectar os tubos de aço para utilização na exploração e na produção de petróleo e gás. No entanto, nos anos recentes, os ambientes nos quais a exploração e a produção de óleo cru e de gás natural acontecem tem-se tornado crescentemente severos, de modo que as juntas roscadas de alto desempenho especiais referidas como juntas premium tem sido crescentemente utilizadas.

Uma junta premium usualmente compreende, sobre cada tubo, uma rosca cônica, uma porção de vedação de metal com metal, isto é, uma superfície de vedação que tem a capacidade de formar uma vedação quando em contato íntimo com a vedação de metal com metal do outro membro da junta, e uma porção de ressalto de torque, isto é, uma superfície do ressalto a qual funciona como um batente durante a composição da junta.

No passado, como os poços verticais eram os mais comuns, uma junta roscada para OCTG poderia funcionar adequadamente desde que esta pudesse suportar uma carga de tração devido ao peso dos tubos pre-

sos a esta e podería impedir o vazamento de um fluido de alta pressão que passa através do seu interior. Nos anos recentes, no entanto, como os poços estão tornando-se mais profundos, como o número de poços direcionais e de poços horizontais que tem um furo de poço curvo tem aumentado, e como o desenvolvimento de poços em ambientes severos, tais como offshore ou em latitudes mais altas tem aumentado, uma variedade mais ampla de propriedades é requerida das juntas roscadas, tais como a resistência à compressão, a resistência ao dobramento, a vedabilidade contra a pressão externa, e a facilidade de manipulação no campo.

As figuras 2(a) e 2(b) são vistas explicativas esquemáticas de uma junta premium do tipo de acoplamento comum para OCTG, a qual compreende um membro externamente roscado 1 (abaixo referido como um membro de pino, ou simplesmente como um pino) e um membro internamente roscado 2 correspondente (referido abaixo como um membro de cai15 xa, ou simplesmente como uma caixa).

O membro de pino 1 tem, sobre a sua superfície externa, uma rosca macho 11 e uma porção não-roscada 12 denominada um lábio a qual está localizada na extremidade do pino 1 e adjacente à rosca macho 11.0 lábio 12 tem uma porção de vedação de metal com metal 13 sobre a super20 fície periférica externa do lábio e uma porção de ressalto de torque 14 sobre a face de extremidade do lábio.

O membro de caixa 2 correspondente tem, sobre a sua superfície interna, uma rosca fêmea 21, uma porção de vedação de metal com metal 23, e uma porção de ressalto de torque 24 as quais são porções capazes de corresponderem ou contactarem com a rosca macho 11, a porção de vedação de metal com metal 13, e a porção de ressalto de torque 14, respectivamente, do pino 1.

A figura 3 é um diagrama esquemático que ilustra a forma e as dimensões de uma rosca trapezoidal, exemplificada por uma rosca de dente de serra API. A maioria das roscas para utilização nas juntas premium são roscas trapezoidais modeladas nesta rosca de dente de serra API. Muitas roscas quase que diretamente copiam as dimensões de uma rosca de dente

de serra API em relação à razão de aspecto dos dentes de rosca, do ângulo de flanco, e outros aspectos.

Na figura 3, se a rosca for uma rosca de dente de serra API que tem um passo de rosca de 5 TPI (5 fios por polegada), por exemplo, a altura de rosca 74 é de 1,575 mm, o ângulo de flanco de carga 71 é de 3 graus, o ângulo de flanco de ataque 72 é de 10 graus, e a folga axial 73 entre os flancos de ataque é de aproximadamente 100 qm (isto é, de 30 a 180 μιτι) em média.

Uma sobreposição na direção radial denominada uma interfe10 rência está provida entre as superfícies de vedação do pino e da caixa. • Quando a junta é feita até que as superfícies de ressalto do pino e da caixa tocam uma na outra, as superfícies de vedação dos dois membros é colocada em contato íntimo uma com a outra ao longo da circunferência inteira da junta para formar uma vedação.

As superfícies de ressalto funcionam como batentes durante a composição, e estas também suportam praticamente toda a carga de compressão aplicada na junta. Portanto, estas não podem resistir a uma grande carga de compressão a menos que a espessura de parede das superfícies de ressalto seja grande (ou a menos que a rigidez dos ressaltos seja alta).

Quando uma pressão externa é aplicada a uma junta premium convencional como aquela acima descrita, a pressão externa aplicada penetra através das folgas entre as roscas até uma porção 31 mostrada na figura 2 logo antes das porções de vedação.

Um lábio é muito mais fino em espessura de parede do que um corpo de tubo, de modo que este pode sofrer uma diminuição de raio devido à pressão externa penetrante. Conforme a pressão externa é aumentada, uma folga forma-se entre as superfícies de vedação, resultando em vazamento, isto é, uma situação na qual o fluido externo penetra em um tubo.

Se uma carga de compressão for aplicada a uma junta premium em situações, tais como quando o OCTG está disposto em um poço horizontal ou um poço direcional, como a maioria das juntas tem uma folga relativamente grande entre os flancos de ataque como é o caso com a rosca de

dente de serra API acima descrita, as roscas tem uma fraca capacidade de resistir a cargas de compressão, de modo que a maior parte de uma carga de compressão é suportada pelos ressaltos.

No entanto, a espessura de parede (a área de suporte de carga 5 para uma carga de compressão) de uma superfície do ressalto é usualmente muito menor do que aquela de um corpo de tubo. Portanto, se uma carga de compressão equivalente 40 a 60% da resistência à deformação do corpo de tubo for aplicada, a maioria das juntas premium sofrem uma considerável deformação plástica da porção de ressalto de torque da caixa, resultando em uma significativa redução na vedabilidade das superfícies de vedação adjacentes.

A vedabilidade de uma junta em relação à pressão externa pode ser aperfeiçoada aumentando a rigidez do pino para aumentar a sua resistência à deformação por contração radial. Para este propósito, um método é frequentemente utilizado no qual um processo de trabalho para reduzir o diâmetro da extremidade do tubo denominado encalcamento é previamente executado para aumentar a espessura da parede do lábio.

No entanto, se a quantidade de encalcamento for muito grande, no caso de revestimento, o tubo que está sendo inserido no revestimento pode prender na porção encalcada, e no caso de tubulação, a porção encalcada pode causar uma turbulência em um fluido, tal como o óleo cru que flui dentro da tubulação e causar erosão. Portanto, a espessura de parede da parede do lábio do pino não pode ser aumentada tanto por encalcamento.

Outras técnicas convencionais para aumentar a rigidez da ex25 tremidade de um pino para aperfeiçoar a sua vedabilidade estão descritas na Patente U.S. Número 4.624.488 e na Patente U.S. Número 4.795.200. Estas patentes descrevem técnicas nas quais a vedabilidade é aumentada pela provisão de uma porção cilíndrica a qual não contacta a caixa na extremidade de uma superfície de vedação de um pino de modo a aumentar a rigidez em relação à deformação por contração radial da periferia da superfície de vedação do pino e fazer com que as superfícies de vedação de uma junta contactem uniformemente.

Com uma junta de tubo, mesmo se o encalcamento for executado, é necessário prover uma rosca cônica, uma superfície de vedação, e uma superfície do ressalto dentro de uma espessura de parede limitada. No entanto, na técnica anterior acima descrita, a superfície do ressalto deve es5 tar disposta em outro local do que o lábio porque a extremidade do pino não topa na caixa, de modo que a espessura de parede do lábio é necessariamente reduzida.

Assim, existe um limite do grau no qual a rigidez do lábio pode ser aumentada de modo a resistir a uma diminuição de raio causada por pressão externa, e a vedabilidade em relação à pressão externa não pode ser significativamente aperfeiçoada. Além disso, como não pode ser dada uma suficiente largura radial à superfície do ressalto, um alto nível de resistência à compressão não pode ser conseguido, e a vedabilidade é ruim sob uma combinação de compressão e pressão externa.

As técnicas para dar a uma rosca a capacidade de suportar uma carga de compressão de modo a aperfeiçoar a resistência à compressão estão descritas na Patente U.S. Número 5.829.797 e na Patente U.S. Número 5.419.595, por exemplo. A Patente U.S. Número 5.829.797 descreve roscas nas quais os flancos de carga e os flancos de ataque de roscas trape20 zoidais contactam uns nos outros, e folgas radiais são providas tanto nas raízes de rosca quanto nas cristas de rosca. Esta rosca tem uma capacidade muito grande de suportar uma carga de compressão porque os flancos de ataque estão sempre em contato.

A Patente U.S. Número 5.419.595 descreve uma rosca na qual uma folga entre os flancos de ataque de roscas trapezoidais é reduzida para 30 μηη ou menos de modo que os flancos de ataque são colocados em contato um com o outro somente quando uma carga de compressão é aplicada. Apesar da capacidade desta rosca suportar uma carga de compressão ser menor do que aquela da rosca descrita na Patente U.S. Número 5.829.797, esta é muito mais alta do que aquela de uma rosca de dente de serra comum.

No entanto, com a rosca descrita na Patente U.S. Número

5.829.797, se a largura dos dentes de rosca variar, grandes variações podem ocorrer na resistência à compressão, nas propriedades antigrimpamento, no torque de composição, e em outras propriedades. Portanto, é necessário fazer as tolerâncias de fabricação extremamente pequenas, e como um resultado, esta rosca tem o problema de que é inadequada para a produção em massa e é extremamente dispendiosa para fabricar.

A Patente U.S. Número 5.419.595 tem um problema similar. A saber, a folga entre os flancos de ataque deve ser ajustada para um valor de 0 a 30 μιτι. Neste caso, as variações permissíveis na largura dos dentes de rosca macho e dos dentes de rosca fêmea são cada uma de somente ± 7,5 μηη, de modo que o corte da rosca torna-se extremamente dispendioso e inadequado para a produção em massa.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

O objeto da presente invenção é de resolver os problemas da técnica anterior acima descrita e prover uma junta roscada para tubos de aço a qual tem uma excelente resistência à compressão e uma vedabilidade total grandemente aperfeiçoada em relação à pressão externa não somente quando sujeita somente à pressão externa mas também quando sujeita a uma carga combinada de compressão e pressão externa ou tensão e pres20 são externa.

A figura 4 é uma ilustração esquemática de um lábio utilizado em estudos básicos executados em conexão com a presente invenção.

De modo a atingir o objeto acima mencionado, os presentes inventores executaram uma análise de elemento finito em relação aos seguin25 tes quatro fatores de projeto para determinar a forma de um lábio de uma junta premium que tem a estrutura acima descrita: (1) a espessura de lábio 41, (2) o comprimento de lábio 42, (3) o ângulo de ressalto 43, e (4) a conicidade de vedação (conicidade da superfície de vedação) 44. Para cada fator, eles investigaram o seu efeito sobre a vedabilidade em relação à pressão externa.

Como um resultado, foi descoberto que a espessura do lábio 41 e o comprimento do lábio 42 tem o maior efeito sobre a vedabilidade em re-

lação à pressão externa, e que quanto mais espessa a espessura do lábio e mais longo o comprimento do lábio, mais marcadamente aperfeiçoada é a vedabilidade em relação à pressão externa.

Foi descoberto que de modo a aperfeiçoar a resistência à com5 pressão, a espessura do lábio é de preferência aumentada tanto quanto possível. Quanto ao ângulo de ressalto 43, a vedabilidade sob uma carga combinada de compressão e pressão externa é aperfeiçoada se o ângulo de ressalto de um pino for tal que uma porção externa do ressalto de um pino for cônica para formar uma superfície do ressalto em forma de gancho como apresentado (tal ângulo sendo abaixo referido como ângulo de gancho). No entanto, um tal ângulo de ressalto resulta em um dano aumentado à superfície do ressalto de um membro de caixa por uma carga de compressão. Portanto, se um ângulo de ressalto for provido, a superfície do ressalto do membro de caixa é de preferência reforçada, ou uma rosca que tenha uma alta capacidade de suportar uma carga de compressão é de preferência utilizada.

Foi descoberto que a conicidade de vedação 44 tem somente um pequeno efeito sobre a vedabilidade em relação à pressão externa. No entanto, se a conicidade de vedação for muito grande, a pressão de contato sobre a vedação (pressão de vedação) é marcadamente reduzida quando a tensão é aplicada, e se a conicidade de vedação for muito pequena, um grimpamento ocorre sobre as superfícies de vedação devido a um aumento na distância de deslizamento durante a composição e a desmontagem.

Com base nos resultados acima, os presentes inventores perce25 beram que se tanto a espessura do lábio quanto o comprimento do lábio forem aumentados (alongados) tanto quanto possível, a vedabilidade em relação à pressão externa pode ser consideravelmente aperfeiçoada, e que a resistência à compressão pode ser aperfeiçoada ao mesmo tempo.

Com referência às roscas, a aplicação das técnicas convencio30 nais das Patentes U.S. Números 5.829.797 e 5.419.595 à forma de rosca é melhor se somente a resistência à compressão for levada em conta. No entanto, estas técnicas individuais tem os problemas acima descritos e não são

Ό te» adequadas para a produção em massa.

Os presentes inventores perceberam que como a resistência à compressão pelo próprio ressalto pode ser consideravelmente aperfeiçoada pela forma de lábio acima descrita que tem uma espessura de lábio aumen5 tada, mesmo se roscas de ultra-alto desempenho não são facilmente produzidas e não empregadas, a resistência à compressão de uma junta geral pode ser significativamente aperfeiçoada pelo emprego de roscas de alto desempenho que são facilmente produzidas.

Com base nesta idéia, os presentes inventores executaram uma pesquisa de modalidade referente à descoberta de que quanto maior o comprimento do lábio, melhor a vedabilidade em relação à pressão externa. Como um resultado, foi descoberto que as superfícies de vedação do pino e da caixa estão em contato somente no seu lado da raiz (o lado mais próximo das roscas), enquanto que um aumento no volume da porção não contactan15 te restante do lábio da extremidade da porção de contato com o lábio do lábio serve para aumentar a rigidez do lábio contra a pressão externa.

Na modalidade da figura 4, mesmo se o comprimento do lábio for aumentado, como a porção não contactante do lábio da extremidade da superfície de vedação até a ponta do lábio é cônica, o aumento do compri20 mento do lábio não aumenta significativamente o volume da porção não contactante do lábio, e indesejavelmente resulta em uma diminuição da área da superfície do ressalto, por meio disto diminuindo a capacidade da porção de ressalto de suportar uma carga de compressão. Portanto, a forma do lábio foi mudada para aquela mostrada na figura 1.

Na figura 1, de modo a aumentar a espessura de parede da superfície do ressalto tanto quanto possível e aumentar o volume da porção não contactante do lábio da superfície de vedação até a extremidade do lábio tanto quanto possível, uma porção 15 (abaixo referida como uma porção de nariz) de um lábio 12 entre uma porção de vedação 13 e uma porção de ressalto 23 de um membro de pino 1 é feita quase cilíndrica, e a superfície externa da porção de nariz 15 é feita de modo a não contactar um membro de caixa 2.

Dando ao lábio tal forma, a espessura de parede da superfície do ressalto e a espessura de parede da superfície de vedação são aumentadas com sucesso tanto quanto possível dentro de uma espessura de parede limitada do tubo. No entanto, devido a erros de fabricação, a seção trans5 versai do tubo não é um círculo perfeito mas tem variações de espessura de parede ou uma ovalação. Portanto, um chanfro 16 pode ser formado sobre a borda interna da porção de extremidade do pino de uma quantidade que corresponda à tolerância de fabricação do tubo de modo a assegurar que a borda interna da extremidade do pino não se projetará além de um círculo perfeito de um diâmetro predeterminado centrado sobre o eixo geométrico da junta. Em tal caso, a borda interna da caixa 2 pode também ter um chanfro 26 correspondente como posteriormente descrito.

Sobre o pino, se a rosca for provida tão próximo quanto possível da superfície de vedação, a rigidez do lábio do pino contra a pressão externa é adicionalmente aumentada, e portanto a vedabilidade em relação à pressão externa é também aumentada.

Este conceito é bastante diferente daquele da técnica anterior descrito na Patente U.S. Número 4.624.488 e na Patente U.S. Número 4.795.200 pelo fato de que a extremidade do pino é utilizada como uma su20 perfície de ressalto, e portanto a espessura do lábio pode ser grandemente aumentada comparada com a técnica anterior na qual a superfície do ressalto está em um local diferente.

Além disso, como a espessura de parede da porção de nariz pode ser aumentada tanto quanto possível, a vedabilidade em relação á pressão externa pode ser grandemente aumentada aumentando ligeiramente o comprimento axial da porção de nariz (abaixo referida como o comprimento de nariz).

Mais ainda, a superfície do ressalto pode ser aumentada, e a porção de ressalto pode atingir a sua máxima capacidade de suportar uma carga de compressão. Consequentemente, se a capacidade de suportar uma carga de compressão for um pouco maior do que aquela de uma rosca de dente de serra, a resistência à compressão da junta roscada pode ser

« * «í $ β w ·$ 9 «S W «í è> * » *» consideravelmente aperfeiçoada pelo emprego de um lábio que tenha a porção de nariz.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS figura 1 é um diagrama esquemático que ilustra as formas de um

- 5 lábio e a periferia do lábio de uma junta roscada para tubos de aço de acordo com a presente invenção.

figuras 2(a) e 2(b) são vistas explicativas esquemáticas de uma junta premium do tipo de acoplamento comum para um OCTG, nas quais a figura 2(a) é uma vista ampliada de uma porção da figura 2(b), e a figura 2(b) é uma vista geral em corte. .

- figura 3 é uma vista esquemática que ilustra a forma e as dimensões de uma rosca trapezoidal exemplificada como uma rosca de dente de serra API.

figura 4 é uma vista explicativa esquemática dos fatores que de15 terminam a forma de um lábio utilizada em estudos básicos em conexão com a presente invenção.

figura 5 é uma vista explicativa esquemática dos fatores que definem as formas do lábio e da periferia do lábio de uma junta roscada para tubos de aço de acordo com a presente invenção.

figura 6 é uma vista explicativa esquemática das formas do lábio e da periferia do lábio de uma junta roscada para tubos de aço de acordo com a presente invenção na qual uma superfície do ressalto é inclinada.

figura 7(a) é uma vista explicativa esquemática que mostra a relação posicionai entre o diâmetro interno de uma ranhura de caixa e uma linha que estende-se da raiz de uma rosca fêmea, e a figura 7(b) é uma vista explicativa esquemática que mostra a relação posicionai entre uma superfície de vedação de um pino e uma linha que estende-se da raiz de uma rosca macho ou uma tangente à rosca macho e a porção de nariz.

figura 8 é um diagrama esquemático que ilustra outra modalida30 de da presente invenção na qual um segundo ressalto está provido sobre uma face de extremidade de uma caixa.

figura 9 é um diagrama esquemático que ilustra outra modalida-

de da presente invenção na qual uma segunda vedação está provida em uma extremidade de uma caixa.

figura 10 é um diagrama esquemático que mostra um exemplo de uma modalidade da presente invenção na qual uma junta da presente

- 5 invenção está provida sobre um membro de pino, a extremidade do qual foi sujeita ao encalcamento.

figura 11 é um diagrama esquemático que ilustra uma junta integral.

figura 12 é um diagrama esquemático que ilustra a sequência na qual uma carga é aplicada a um espécime durante uma análise de FEM de

- exemplos.

figura 13 é uma vista explicativa esquemática de uma junta premium convencional utilizada como um exemplo comparativo.

figura 14 é um diagrama esquemático que ilustra outra modali15 dade na qual a rosca macho compreende uma porção de inserção onde o envelope das raízes da rosca macho tem uma conicidade reduzida comparada com aquela da conicidade da rosca.

figura 15 é um diagrama esquemático de outra modalidade a qual tem uma superfície de vedação tórico - cônica sobre a caixa cooperan20 do com uma superfície cônica sobre o pino.

DESCRIÇÃO DAS MODALIDADES PREFERIDAS

A presente invenção será agora descrita em maiores detalhes com referência às figuras e em relação às modalidades preferidas. Nas figuras, os mesmos membros ou porções de uma junta tem os mesmos núme25 ros de referência.

As figuras 1 e 5 são vistas explicativas esquemáticas de uma junta roscada para tubos de aço de acordo com a presente invenção, a qual compreende um membro de pino 1 e um membro de caixa 2 conectados um no outro por um acoplamento roscado. O membro de pino 1 tem uma rosca macho 11, pelo menos uma superfície de vedação 13 e pelo menos uma superfície de ressalto 14 formadas na porção de extremidade de um tubo. O membro de caixa 2 tem uma rosca fêmea 21, pelo menos uma superfície de

vedação 23 e pelo menos uma superfície de ressalto 24 que corresponde à (capaz de corresponder ou contactar com) a rosca macho 11, a superfície de vedação 13, e a superfície de ressalto 14, respectiva mente, do membro de pino 1 formadas na extremidade de um tubo. Esta junta é um tipo de junta premium.

Em uma tal junta roscada para tubos de aço, a composição está completa quando a superfície de ressalto 14 sobre a face de extremidade do membro de pino 1 topa contra a superfície de ressalto 24 correspondente do membro de caixa 2.

De acordo com a presente invenção, o membro de pino tem uma porção de nariz 15 a qual não contacta a porção correspondente do membro de caixa 2 (isto é, a porção da caixa 2 que faceia a porção de nariz 15 do pino 1). A porção de nariz 15 está localizada entre a superfície de vedação 13 (a qual está localizada sobre a periferia externa do membro de pino mais próximo da extremidade do membro de pino do que a rosca macho do membro de pino) e a superfície de ressalto 14 (a qual está localizada sobre a face de extremidade do membro de pino). Como um resultado, como o comprimento do lábio 12 é aumentado sem uma diminuição da superfície de ressalto 14, a vedabilidade da junta contra a pressão externa pode ser significativamente aperfeiçoada. Além disso, pela provisão da rosca macho 11 na vizinhança (e de preferência na vizinhança imediata) da superfície de vedação 13 do pino 1, a rigidez do lábio 12 contra as reduções de diâmetro é aumentada, e a vedabilidade contra a pressão externa é adicionalmente aumentada.

Referindo à figura 5, em uma modalidade preferida da presente invenção, foi descoberto que uma junta roscada para tubos de aço que tem a configuração acima descrita pode ser aperfeiçoada pela especificação de sua forma e dimensões.

A saber, os presentes inventores conduziram estudos sobre as faixas de dimensões e formas de casa porção para obter mais eficientemente os efeitos da presente invenção acima descritos.

Para uma junta premium comum, a resistência à compressão é

de aproximadamente 20% da resistência à deformação do corpo de tubo é requerida, mas alguns poços requerem uma resistência à compressão equivalente a mais de 60% da resistência à deformação.

Uma carga de compressão é aplicada não somente na porção 5 de ressalto mas também na rosca. Se uma rosca que tem uma alta capacidade de suportar uma carga de compressão for empregada, a carga sobre a porção de ressalto pode ser correspondentemente reduzida. No entanto, se a espessura de lábio 41 (a espessura de parede do pino no centro da região de contato de vedação 50) tiver uma razão de espessura de lábio (razão da espessura de lábio para a espessura de parede do corpo do cano) de pelo menos 25% e de preferência pelo menos 50%, uma resistência à compressão suficiente pode ser obtida somente pelo lábio (sem a utilização de uma rosca que tem uma alta capacidade de suportar uma carga de compressão).

O limite superior da razão de espessura de lábio pode ser au15 mentada para aproximadamente 85% (da espessura de parede do corpo de tubo), se o encalcamento abaixo descrito for executado.

Como a vedabilidade em relação à pressão externa aperfeiçoa conforme a espessura da porção de vedação e da porção de nariz do lábio são aumentadas, o ângulo 46 da chanfro 16 provido sobre a superfície inter20 na da extremidade do lábio é de preferência de 9 a 76 graus em relação ao eixo geométrico da junta.

No entanto, uma mudança abrupta no diâmetro interno do tubo pode causar turbulência e erosão, de modo que o diâmetro 48 da caixa é determinado ser quase igual ao diâmetro interno 49 do lábio do pino, e um chanfro 26 que tem um ângulo de chanfro 47 e uma forma similar àquela do pino está provido sobre a periferia interna da superfície de ressalto da caixa. Assim, o ângulo de chanfro da porção de caixa está de preferência na faixa de 104 a 171 graus pelas mesmas razões dadas em relação ao chanfro do pino.

Deste modo, a mudança no diâmetro da junta é minimizada, de modo que a ocorrência de turbulência pode ser impedida, e ao mesmo tempo, a porção de ressalto da caixa é reforçada. Portanto, a extensão de uma

carga de compressão capaz de ser suportada pelas porções de ressalto é aumentada para aperfeiçoar a resistência à compressão da junta.

O comprimento de nariz 45 depende do tamanho do tubo, mais é de aproximadamente 4 mm a 20 mm para o tamanho dos tubos utilizados como OCTG (o qual tem um diâmetro externo de aproximadamente 50 a 550 mm).

Como anteriormente apresentado, quanto mais longo o comprimento de nariz melhor, mas o efeito sobre o aperfeiçoamento de vedabilidade satura quanto o comprimento de nariz atinge um certo nível, de modo que um comprimento de nariz máximo de 20 mm é adequado para um produto real.

De preferência quando as roscas macho e fêmea são roscas cônicas, a rosca macho compreende, sobre o lado de superfície de vedação da rosca, uma porção de inserção a qual é formada primeiro durante o corte da rosca para fazer a rosca macho. Nesta porção de inserção, o envelope das raízes de rosca macho tem uma conicidade reduzida comparada com aquela da conicidade da rosca (ver figura 14). Uma tal conicidade reduzida do envelope das raízes de rosca na porção de inserção induz diversos benefícios: uma facilidade de usinagem da superfície de vedação do pino sem arranhões e um aumento na rigidez do lábio, assim na estanqueidade à pressão externa. De preferência, como posteriormente descrito, a porção de inserção da rosca macho não acopla com as roscas fêmea. Mais de preferência o envelope das raízes de roscas macho na porção de inserção é uma superfície cilíndrica.

A forma da superfície de vedação de um pino ou caixa pode ser:

(i) uma superfície cônica que resulta da rotação ao redor do eixo geométrico da junta de uma linha reta inclinada em relação ao eixo geométrico, e (ii) uma superfície protuberante que resulta da rotação ao redor 30 do eixo geométrico da junta de uma curva, e mais especificamente uma superfície tórica se a curva for um arco circular, ou (iii) uma superfície tórico - cônica que resulta da rotação ao redor

do eixo geométrico da junta de uma linha combinada da linha reta inclinada e do arco circular.

De preferência a superfície de vedação de um do pino e da caixa (por exemplo, aquela do pino) é uma superfície cônica, enquanto que a su5 perfície de vedação do outro membro (por exemplo, aquela da caixa) é ou uma superfície tórica ou uma superfície tórico - cônica, a porção cônica da superfície de vedação tórico - cônica sendo no lado de nariz e tendo substancialmente a mesma conicidade que a superfície de vedação cônica (ver figura 15).

A cooperação de uma superfície de vedação cônica e uma superfície de vedação tórico - cônica mostrou uma excelente estabilidade da pressão de contato (e assim da estanqueidade) para as várias condições de serviço, por exemplo que resultam de um ciclo de carga tal como aquele da figura 12.

Para a porção protuberante, tórica ou tórico - cônica das superfícies de vedação tórico - cônicas, o raio de curvatura da superfície é de preferência maior do que 20 mm, e mais de preferência maior do que 40 mm.

Pelas razões acima apresentadas, o ângulo de vedação em relação ao eixo geométrico da junta, isto é, a conicidade de vedação 44 é de preferência de 5 a 25 graus e mais de preferência 10 a 20 graus.

A existência de uma conicidade de vedação envolve sobre o pino uma descontinuidade de superfície entre a superfície de vedação e a superfície externa do nariz.

A superfície de vedação requer uma região de contato substan25 ciai que tenha um comprimento de pelo menos aproximadamente 1 a 1,5 mm de modo a garantir as propriedades de vedação. No entanto, se a superfície de vedação for muito longa, uma espessura de parede suficiente da porção de ressalto de torque não pode ser obtida, e o custo requerido para o acabamento da superfície de vedação aumenta, resultando em uma redução de produtividade.

Portanto, o comprimento axial 50 da região da superfície de vedação onde existe um contato substancial é de 2 a 8 mm e de preferência de

a 5 mm.

A superfície de ressalto pode ser substancialmente perpendicular ao eixo geométrico da junta como mostrado na figura 5. No entanto, de acordo com as investigações acima descritas, a vedabilidade quando uma carga de compressão é aplicada é aperfeiçoada se um ângulo de gancho for provido como mostrado na figura 6, apesar de que se o ângulo de gancho for muito grande, a rigidez da superfície de ressalto da caixa será reduzida, resultando em uma resistência à compressão diminuída. Portanto, se um ângulo de ressalto 43 for provido, este será de preferência de 4 a 16 graus em relação a um plano perpendicular ao eixo geométrico da junta.

A figura 6 é uma vista explicativa esquemática da forma do lábio e da periferia do lábio quando um ângulo de ganho está provido sobre a superfície de ressalto de uma junta roscada para tubos de aço de acordo com a presente invenção.

Nestas modalidades o ressalto de pino é uma superfície única que estende-se sem descontinuidade entre uma superfície externa e uma superfície interna do nariz.

Interferências estão presentes entre as superfícies de vedação e entre as roscas do pino e da caixa. Se as superfícies de vedação forem mui20 to próximas das porções roscadamente acopladas das roscas, a extensão da interferência substancial entre as superfícies de vedação será indesejavelmente reduzida devido à interferência entre as roscas.

No entanto, no que diz respeito ao pino, como anteriormente descrito, a presença de uma rosca adicional na porção entre a rosca e a su25 perfície de vedação é desejável de modo a aumentar a rigidez do pino contra a pressão externa.

Assim, a estrutura do pino é de preferência tal que a rosca macho estende-se de modo a ficar tão próxima quanto possível da superfície de vedação. Para este propósito, a superfície de vedação fica de preferência espaçada da rosca macho por uma distância igual a no máximo um passo da rosca para aumentar a rigidez do lábio. Ao mesmo tempo, uma ranhura circunferencial 32 está provida na caixa para impedir que as porções das

roscas próximo das superfícies de vedação do pino e da caixa acoplem uma com a outra.

Se uma porção de inserção for provida sobre a rosca macho, a porção de inserção da rosca macho corresponderá à porção apenas men- 5 cionada da rosca macho a qual é impedida de acoplar com a rosca fêmea pela ranhura 32.

Se o comprimento axial 51 da ranhura circunferencial 32 for pequeno, a interferência substancial entre as superfícies de vedação será reduzida devido à interferência de rosca. Por outro lado, se o comprimento axial 51 da ranhura 32 for muito grande, a vedabilidade será reduzida, e os

- custos de fabricação serão desnecessariamente aumentados. Uma faixa preferida para o comprimento 51 da ranhura 32 é de 1,5 a 3,5 vezes o passo de rosca.

A figura 7(a) é uma vista explicativa esquemática que mostra a 15 relação posicionai entre o diâmetro interno da ranhura da caixa e uma linha 63 que estende-se ao longo da raiz da rosca fêmea, e a figura 7(b) é uma vista explicativa esquemática que mostra a relação posicionai entre a superfície de vedação do pino e uma linha 62 que estende-se ao longo da raiz da rosca macho ou uma tangente 61 à rosca macho e a porção de nariz.

Como mostrado na figura 7(a), o diâmetro interno da ranhura circunferencial da caixa é de preferência tal que a superfície interna da ranhura fica radialmente disposta para fora da linha extensão 63 da raiz da rosca fêmea em relação ao eixo geométrico da caixa. No entanto, se o diâmetro interno da ranhura for excessivamente aumentado, o diâmetro externo da caixa também desvantajosamente aumentará. Portanto, o diâmetro interno da ranhura deve ser maior do que a distância radial do eixo geométrico da caixa para a linha de extensão 63 da raiz da rosca fêmea somente até o ponto em que a fabricação possa ser facilmente executada.

Como mostrado na figura 7(b), a relação posicionai entre a ros30 ca, a superfície de vedação, e a porção de nariz (a superfície externa) do pino é tal que a superfície de vedação fica radialmente disposta para dentro (como medida do eixo geométrico do pino) tanto da tangente 61 à crista da rosca macho quanto da ponta do pino (a porção de nariz) ou da linha de extensão 62 da raiz da rosca macho.

Pelo emprego de uma tal disposição, torna-se difícil que a superfície de vedação seja danificada mesmo se a extremidade do pino impactar contra algo durante a operação no campo, e uma redução na vedabilidade pode ser impedida.

A folga entre os flancos de ataque e o ângulo de flanco de ataque significativamente influencia a resistência à compressão das roscas. Como anteriormente descrito, a folga entre os flancos de ataque é de 30 pm a 180 pm para uma rosca de dente de serra API. Assumindo que a taxa de ocorrência de erros de fabricação para uma rosca de dente de serra API tenha uma distribuição normal, os produtos que têm uma folga entre os flancos de ataque de aproximadamente 100 pm serão os mais numerosos. No entanto, um tal tamanho de folga não produz uma resistência à compressão especificamente alta.

Pela condução de investigações baseadas principalmente no método de elemento finito, os presentes inventores descobriram que uma alta resistência à compressão será obtida se o espaço entre os flancos de ataque for no máximo de 90 pm.

No entanto, se folga de ataque for muito pequena, a pressão (referida como a pressão de revestimento) de um lubrificante referido como o revestimento o qual é revestido sobre as roscas durante a composição poderá subir a um nível anormal e afetar adversamente o desempenho da junta. Além disso, se os flancos de ataque contactarem um ao outro como descrito na Patente U.S. Número 5.829.797 acima descrita, um grimpamento ou variações no torque de composição poderão ocorrer.

Assim, os efeitos da presente invenção podem ser obtidos pelo ajuste da folga entre os flancos de ataque para ficarem na faixa de 10 pm a 150 pm em vista da distribuição normal de erros de fabricação. De preferên30 cia, a folga entre os flancos de ataque é de 20 a 90 pm de modo a obter efeitos aperfeiçoados adicionais.

A capacidade das roscas de suportarem uma carga de compres-

são aumenta conforme o ângulo de flanco de ataque diminui. Ao contrário, conforme o ângulo de flanco de ataque aumenta, a rosca macho e a rosca fêmea deslizam ao longo de uma rampa, e a capacidade das roscas de suportarem, uma carga de compressão é diminuída. O limite superior do ângu* 5 Io de flanco de ataque tal que a capacidade de suportar uma carga de compressão não seja severamente reduzida é de aproximadamente 36 graus.

Por outro lado, se o ângulo de flanco de ataque for muito pequeno, os danos devido ao desgaste de uma ferramenta de corte de rosca tornar-se-ão severos, e ficará muito difícil manter as tolerâncias de fabricação.

Portanto, o limite inferior é ajustado para 3 graus.

- Na descrição precedente, uma modalidade da presente invenção foi descrita na qual uma superfície de vedação e uma superfície de ressalto estão providas sobre o lábio na extremidade de um pino, mas outras modalidades do que a acima descrita são possíveis para os tubos de aço para apli15 cações especiais.

Por exemplo, como mostrado nas figuras 8 e 9, quando a presente invenção é aplicada a um tubo de perfuração com uma extremidade recalcada ou um OCTG com uma espessura de parede extremamente grande, uma modalidade é possível na qual uma segunda série de superfícies de ressalto 33 e/ou uma segunda série de superfícies de vedação 34 estão providas com o pino 1 e a caixa 2 em combinação com a estrutura do lábio de pino 12 que tem a porção de nariz de acordo com a presente invenção.

A figura 8 é um diagrama esquemático que ilustra uma modalidade da presente invenção que tem uma segunda série de superfícies de ressalto do pino e da caixa sobre a face de extremidade da caixa.

A figura 9 é um diagrama esquemático que ilustra uma modalidade da presente invenção que tem uma segunda série de superfícies de vedação do pino e da caixa na extremidade da caixa.

A figura 10 é um diagrama esquemático que mostra um exemplo de uma modalidade da presente invenção na qual a junta da presente invenção está provida sobre um membro de pino que tem uma extremidade a qual foi sujeita ao encalcamento tanto para reduzir o diâmetro do tubo na extre-

midade quanto aumentar a espessura de parede do lábio do pino.

A presente invenção provê uma suficiente vedabilidade mesmo se a extremidade do pino não for sujeita ao encalcamento. No entanto, se for desejado obter um nível muito alto de resistência à torção ou resistência à * 5 compressão, por exemplo, a espessura de parede da superfície de ressalto poderá ser aumentada pela formação da junta roscada da presente invenção sobre a extremidade de um pino o qual foi previamente sujeito ao encalcamento (ver figura 10). Neste caso, no entanto, a mudança no diâmetro interno da junta deve ser adequadamente selecionada de modo que uma turbu10 lência não ocorra.

- As modalidades da presente invenção foram descritas utilizando uma junta do tipo de acoplamento como mostrado na figura 2 como um exemplo. No entanto, como mostrado na figura 11, a presente invenção como acima descrita pode ser aplicada a uma junta integral (uma na qual os tubos estão diretamente conectados um no outro sem a utilização de um acoplamento mas ao contrário pela provisão de um pino em uma extremidade de um corpo de tubo e a provisão de uma caixa na outra extremidade).

A figura 11 é um diagrama esquemático que ilustra uma junta integral na qual um membro de pino 1 e um membro de caixa 2 providos em respectivas porções de extremidade de corpos de tubo diretamente acoplam um com o outro para formarem uma junta roscada.

EXEMPLOS

De modo a claramente demonstrar os efeitos da presente invenção, uma análise de simulação numérica pelo método de elemento finito e25 lastopiástico foi executada para os espécimes mostrados na tabela 1.

Os espécimes mostrados na tabela 1 eram todos juntas roscadas do tipo de acoplamento para OCTG como aquela mostrada na figura 2 para utilização com tubos de aço de 5-1/2 20# (libras/pé) (diâmetro externo de 139,7 mm e espessura de parede de 9,17 mm). O material de aço utiliza30 do para todos os espécimes foi aquele especificado como P110 pelos padrões API.

O espécime B foi um exemplo comparativo na forma de uma jun21 ta premium convencional. Este tinha uma forma de lábio de pino como aquela mostrada na figura 13. Na figura 13, os números de referência os quais são os mesmos que aqueles anteriormente utilizados indicam os mesmos membros.

Os espécimes C - O tinham basicamente a mesma estrutura de junta que o espécime A exceto que as dimensões das várias porções foram variadas como mostrado na tabela 1.

No entanto, para o espécime J, a extremidade de um corpo de tubo que tem o tamanho acima descrito foi sujeita ao recalque por sobreposição externa de modo que o seu diâmetro externo foi aumentado para 148,4 mm e, como mostrado na figura 8, segundos ressaltos cada um constituído por uma superfície plana perpendicular ao eixo geométrico da junta e tendo uma espessura que corresponde à quantidade pela qual o corpo de tubo foi recalcado foram providos sobre a face de extremidade da caixa e sobre o pino correspondente.

O espécime L foi outro exemplo comparativo no qual as superfícies de ressalto foram providas sobre a face de extremidade da caixa (ao invés de sobre a face de extremidade do pino de acordo com a presente invenção) e sobre a posição correspondente do pino.

A forma de rosca como definido na figura 3 foi a mesma para todos os espécimes em relação à conicidade (1/18), à altura de rosca 74 (1,575 mm), ao passo de rosca (5,08 mm), e ao ângulo de flanco de carga 71 (3 graus). A folga axial 73 dos flancos de ataque e o ângulo de flanco de ataque 72 foram variados e estão mostrados na tabela 1 juntamente com as outras dimensões da junta que incluem a razão de espessura de lábio (a razão da espessura de lábio 41 para a espessura de parede do tubo, em que a espessura de lábio foi medida no centro da porção de vedação de contato 50), o comprimento da porção de nariz (comprimento de nariz) 45, a conicidade das superfícies de vedação (conicidade de vedação) 44, o comprimento axial da porção de contato de vedação (comprimento de vedação) 50, o ângulo de ressalto 43, os ângulos de chanfro dos ressaltos de pino e de caixa, 46 e 47, a presença ou a ausência da ranhura circunferencial 32, e a dis22 tância entre a rosca e a superfície de vedação do pino (em termos de passo de rosca) (ver figuras 5 e 6).

Na análise de elementos finitos, o material foi modelado como um material elastoplástico com endurecimento isotrópico e tendo um módulo ·* 5 de elasticidade de 210 GPa e uma resistência à deformação nominal na forma de uma resistência à deformação deslocada de 0,2% a 110 ksi (758 MPa).

A composição foi executada para cada espécime contactando as superfícies de ressalto do pino e da caixa e então executando 1,5/100 giros de rotação adicionais.

- Em uma primeira análise, uma carga de compressão (2852 kN) que corresponde a 100% da resistência à deformação do corpo de tubo foi aplicada a cada espécime composto, e a resistência à compressão foi avaliada com base na razão de torque residual definida como o valor do torque mantido restante após a remoção da carga (que corresponde ao torque de rompimento o qual é o torque de desaperto da conexão após a carga) dividido pelo torque de composição. (Quanto maior a razão, menor afrouxamento da junta aconteceu. Um valor de pelo menos 40% é considerado necessário).

Em uma segunda análise, a sequência de carga mostrada na figura 12 e na tabela 2 foi aplicada a cada espécime composto. A vedabilidade em relação à pressão externa foi avaliada pela comparação dos valores mínimos da pressão de contato de vedação média em sequência. (Quanto maior o valor, melhor a vedabilidade).

Os resultados estão mostrados na tabela 3. Dos resultados da tabela 3, pode ser visto que uma junta roscada para tubos de aço de acordo com a presente invenção tinham um nível mais alto de resistência de torque restante e mantinham uma pressão de contato de vedação mais alta do que qualquer uma das juntas comparativas, e que esta portanto tinha uma exce30 lente resistência à compressão e vedabilidade em relação à pressão externa.

Assim, de acordo com a presente invenção, uma junta roscada para tubos de aço que tem uma excelente resistência à compressão e vedabilidade em relação à pressão externa é obtida. Ao mesmo tempo, a manipulação da junta no campo pode ser tornada mais fácil. Apesar da presente invenção ter um desempenho adequado mesmo se um processamento tal * 5 como o encalcamento não for executado, se o encalcamento for executado para aumentar a espessura de parede do lábio de pino, não somente a resistência à compressão e a vedabilidade em relação à pressão externa mas também a resistência à torção poderão ser ainda adicionalmente aperfeiçoadas. Para os tubos especiais tais como os tubos com uma espessura de pa10 rede extremamente grande, adicionalmente provendo um segundo ressalto

- e/ou uma porção de vedação de metal com metal, um alto nível de resistência à compressão, resistência à torção, e/ou vedabilidade em relação à pressão externa podem ser obtidos.

Apesar da presente invenção ter sido descrita em relação a mo15 dalidades preferidas, estas são meramente ilustrativas e não pretendem limitar a presente invenção. Deve ser compreendido por aqueles versados na técnica que várias modificações das modalidades acima descritas podem ser feitas sem afastar-se do escopo da presente invenção como apresentado nas reivindicações.

TABELA 1

Espé- cime	Razão de espessura de lábio* [%]	Comprimento de nariz [mm]	Conicidade de vedação [°]	Comprimento axial de vedação [mm]	Ângulo de ressalto [°]	Ângulo do chanfro do ressalto de Pino [° ]	Ângulo do chanfro do ressalto de Pino [° ]	Ranhura da caixa	Distância entre a rosca e a vedação do pino [passo]	Folga dos flancos de ataque [pm]	Ângulo do flanco de ataque [°]	Ressalto sobre a extremidade do pino
A	63	8	11,3	3	0	15	165	Aplica	0,4	60	10	Sim
B	46	0	20	3,3	15	0	180	N/A	1,7	100	10	Sim
C	63	2	11,3	3	0	15	165	Aplica	0,4	60	10	Sim
D	63	8	30	3	0	15	165	Aplica	0,4	60	10	Sim
E	56	8	11,3	3	0	15	165	Aplica	0,4	60	10	Sim
F	63	8	11,3	3	20	15	165	Aplica	0,4	60	10	Sim
G	63	8	11,3	3	0	6	174	Aplica	0,4	60	10	Sim
H	63	8	11,3	3	0	15	165	N/A	0,4	60	10	Sim
1	63	8	11,3	3	0	15	165	Aplica	0,4	60	45	Sim
J	63	8	11,3	3	0	15	165	Aplica	0,4	60	10	Sim
K	63	8	11,3	3	0	6	174	Aplica	0,4	160	45	Sim
L	23	8	11,3	3	0	15	165	Aplica	0,4	60	10	Não
M	63	8	11,3	3	0	15	165	Aplica	0,4	160	45	Sim
N	63	8	11,3	3	0	15	165	Aplica	0,4	160	10	Sim
0	63	8	11,3	3	0	15	165	Aplica	4	60	10	Sim

*: A razão de espessura de lábio era a razão da espessura de lábio para a espessura de parede, em que a espessura de lábio _; · « era a espessura da parede do pino no centro da porção de contato da vedação. / ·

1

TABELA 2

Etapa de Carregamento	Condições de Carregamento	Tamanho da Carga
		Carga Axial	Pressão Externa
1	Composição (1,5/100 voltas para topamento)	0KN	0 MPa
2	100% de compressão PBYS	-2852 kN	0 MPa
3	100% de compressão PBYS + 100% de pressão externa API	-2852 kN	76,5 MPa
4	100% de pressão externa API (carga de compressão removida)	0 kN	76,5 MPa
5	67% de tensão PBYS + 100% de pressão externa API	1911 kN	44,1 MPa
6	100% de tensão PBYS (pressão externa removida)	2852 kN	OMPa

PBYS: Resistência à Deformação do Corpo de Tubo, isto é, a resistência à deformação do corpo de tubo.

API: Pressão de colapso (pressão externa de esmagamento) do corpo de tubo definida na especificação API 5C3.

TABELA 3

Espécime	Razão de torque mantido (%) obtido na primeira análise*	Valor mínimo de pressão de contato de vedação média (MPa) obtido na segunda análise
A	74	301
B	33	23
C	68	151
D	62	226
E	59	233
F	49	203
G	61	242
H	71	253
I	48	287
J	78	315
K	58	236
L	28	36

M	63	211
N	58	233
0	43	108

* (torque mantido após a remoção de carga)/(torque de composição)

Claims (15)

REIVINDICAÇÕES

1. Junta roscada para tubos de aço que compreende um pino (1) e uma caixa (2), o pino (1) tendo uma rosca macho (11), uma superfície de vedação (13), e uma superfície de ressalto (14), a caixa tendo uma rosca

2. Junta roscada para tubos de aço de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o nariz (15) tem uma superfície externa a qual é cilíndrica.

5

3. Junta roscada para tubos de aço de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que o comprimento axial do nariz (15) está entre 4 mm e 20 mm para os tubos que têm um diâmetro externo entre 50 e 550 mm.

4. Junta roscada para tubos de aço de acordo com qualquer 10 uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de que a superfície de vedação (23) do pino está localizada a uma distância da rosca macho (11) a qual não é mais do que um passo de rosca.

5 curva, e mais especificamente uma superfície tórica se a curva for um arco circular, e (iii) uma superfície tórico - cônica que resulta da rotação ao redor do eixo geométrico da junta de uma linha combinada da dita linha reta inclinada e do dito arco circular.

5. Junta roscada para tubos de aço de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de que as roscas ma15 cho e fêmea (11, 21) são roscas cônicas e a rosca macho (11) apresenta uma porção de inserção onde o envelope das raízes de rosca macho (11) tem uma conicidade reduzida comparada com a conicidade da rosca.

5 fêmea (21), uma superfície de vedação (23), e uma superfície de ressalto (24), a rosca macho (11) estando interacoplada com a rosca fêmea (21), a superfície de vedação (13) do pino (1) interferindo radialmente com a superfície de vedação (23) correspondente da caixa (2), e a superfície de ressalto (14) do pino (1) estando em topamento axial com a superfície de ressalto

6. Junta roscada para tubos de aço de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de que o dito envelope das raízes de rosca

20 macho (11) na porção de inserção é uma superfície cilíndrica.

7. Junta roscada para tubos de aço de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizada pelo fato de que as superfícies de ressalto (14, 24) do pino (1) e da caixa (2) são superfícies planas perpendiculares ao eixo geométrico da junta.

25

8. Junta roscada para tubos de aço de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizada pelo fato de que as superfícies de ressalto (14, 24) do pino e da caixa (2) são cônicas e fazem um ângulo menor do que 16 graus com a perpendicular do eixo geométrico da junta de modo que a superfície de ressalto (24) do pino seja enganchada por aquela

30 da caixa (2).

9. Junta roscada para tubos de aço de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizada pelo fato de que a forma da suPetição 870170074208, de 02/10/2017, pág. 11/16 perfície de vedação (23) da caixa (2) é selecionada de (i) uma superfície cônica que resulta da rotação ao redor do eixo geométrico da junta de uma linha reta inclinada em relação ao eixo geométrico, (ii) uma superfície protuberante que resulta da rotação ao redor do eixo geométrico da junta de uma

10. Junta roscada para tubos de aço de acordo com a reivindi10 cação 9, caracterizada pelo fato de que a superfície de vedação (13, 23) da caixa (2) é ou uma superfície tórica ou uma superfície tórico - cônica, a porção cônica da superfície de vedação (23) tórico - cônica sendo no lado de nariz e tendo substancialmente a mesma conicidade que a superfície de vedação (23) cônica.

15

10 (24) correspondente da caixa (2), em que (i) a superfície de ressalto (14) do pino está provida em uma face de extremidade do pino, (ii) a superfície de vedação (13) do pino está localizada sobre um lado de extremidade do tubo próximo da rosca macho (11), e (iii) uma porção de nariz (15) está provida sobre o pino (1) entre a superfície de vedação (13) e a superfície de ressalto

15 (14), a dita porção de nariz (15) não contactando a porção da caixa (2) que faceia a porção de nariz (15) do pino (1), o formato da superfície de vedação (13) do pino (1) é de uma superfície cônica que resulta da rotação ao redor do eixo geométrico da junta de uma linha reta inclinada em relação ao eixo geométrico, a conicidade da superfície de vedação do (13) pino está entre 5

20 e 25 graus e a superfície de vedação (13) do pino está disposta radialmente para dentro, quando medida do eixo geométrico do pino (1), da (i) tangente à crista da rosca macho (11) e a ponta do pino (1), e da (ii) linha de extensão (62) da raiz da rosca macho (11), caracterizada pelo fato de que a existência de uma conicidade de vedação envolve sobre o pino (1) uma descontinuida25 de de superfície entre a superfície de vedação e a superfície externa do nariz, sendo que a junta roscada compreende um meio para permitir que uma porção da rosca macho (11) localizada adjacente à superfície de vedação (13) escape de acoplar com uma rosca fêmea (21), em que o dito meio é uma ranhura circunferencial (32) provida sobre a superfície interna da caixa

30 (2) entre a rosca fêmea (21) e a superfície de vedação da caixa, em que o comprimento axial da ranhura circunferencial (32) medido entre a rosca fêmea (21) e a superfície de vedação (23) da caixa (2) está entre 1,5 a 3,5

Petição 870170074208, de 02/10/2017, pág. 10/16 passos de rosca.

11. Junta roscada para tubos de aço de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizada pelo fato de que a superfície interna do pino próximo da superfície de ressalto (16) é chanfrada de modo que a borda interna do ressalto (14) de pino forme um círculo o qual é concêntrico com o eixo geométrico da junta.

20

12. Junta roscada para tubos de aço de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizada pelo fato de que a superfície interna da caixa (2) próximo da superfície de ressalto é chanfrada (26).

13. Junta roscada para tubos de aço de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizada pelo fato de que a rosca ma25 cho (11) e a rosca fêmea (21) têm, cada uma, uma forma geralmente trapezoidal, a qual compreende um flanco de carga, um flanco de ataque, uma raiz de rosca e uma crista de rosca, o ângulo dos flancos de ataque com a normal ao eixo geométrico da junta sendo não menor do que 3 graus e não maior do que 36 graus.

30

14. Junta roscada para tubos de aço de acordo com a reivindicação 13, caracterizada pelo fato de que existe um contato entre os flancos de carga, e uma folga axial entre os flancos de ataque das roscas macho e

Petição 870170074208, de 02/10/2017, pág. 12/16 fêmea quando a junta roscada está composta não é menor do que 10 qm e não maior do que 150 qm.

15. Junta roscada para tubos de aço de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 14, caracterizada pelo fato de que a junta rosca5 da para tubos de aço ainda provê uma segunda série de superfícies de ressalto e/ou uma segunda série de superfícies de vedação em uma porção de extremidade da caixa (2).

Petição 870170074208, de 02/10/2017, pág. 13/16