BRPI0710261A2

BRPI0710261A2 - junta rosqueada tubular

Info

Publication number: BRPI0710261A2
Application number: BRPI0710261-5A
Authority: BR
Inventors: Takahiro Hamamoto; Katsutoshi Sumitani; Masaaki Sugino; Michihiko Iwamoto; Jean-Francois Charvet-Quemin; Chevalier Benoit Le; Eric Verger
Original assignee: Sumitomo Metal Ind
Priority date: 2006-03-31
Filing date: 2007-03-28
Publication date: 2011-08-09
Also published as: AU2007232748A1; EP2002165A1; EG25061A; PL2002165T3; US7823931B2; AR060258A1; CN101438089A; JP2009531603A; EA014091B1; EP2002165A4; CA2647447C; EA200870394A1; MY142893A; BRPI0710261B1; CA2647447A1; NO20084052L; US20090200798A1; WO2007114460A1; EP2002165B1; AU2007232748B2

Abstract

<B>JUNTA ROSQUEADA TUBULAR.<D> Trata-se de uma junta rosqueada tubular que é dotada de excelente resistência à compressão e que permite fácil operação de aperto no campo em um estado vertical compreendendo um pino sendo dotado de uma zona rosqueada macho e uma caixa sendo dotada de uma zona rosqueada fêmea, O pino ou a caixa é dotado de uma superfície de ombro de extremidade em sua extremidade, e o outro membro é dotado de uma superfície de ombro que encosta-se na superfície de ombro de extremidade. As roscas de parafuso da zona rosqueada macho e da zona rosqueada fêmea são roscas trapezóides sendo dotadas de um topo, um lado de carga e um lado de perfuração. A extensão de rebordo, que é a distância na direção axial de um membro sendo dotado de uma superfície de ombro de extremidade entre a superfície de ombro de extremidade e a rosca engatada mais próxima daquela superfície, é pelo menos 140 vezes a abertura de lado de perfuração, que é a distância na direção axial entre os lados de perfuração da rosca macho e da rosca fêmea quando o lados de carga das roscas macho e fêmea se contatam, O lado de perfuração da rosca macho é preferivelmente chanfrado.

Description

"JUNTA ROS QUEADA TUBULAR".

Campo da Técnica

A presente invenção refere-se à junta rosqueada tubular adequada parauso na conexão de canos de aço, como, por exemplo, objetos tubulares de campo depetróleo (OCTG) canos de elevação, e canos de tubulação. Especificamente, apresente invenção se refere a uma junta rosqueada tubular dotada de excelenteresistência à compressão e que facilita a conexão de tubos de aço em um estadovertical no campo.

Antecedentes da Técnica

Os canos de aço como, por exemplo, OCTG (objetos tubulares decampo de petróleo incluindo tubulação de poço de petróleo, invólucros, e canos deperfuração) usados para a exploração e produção de poços de petróleo e poços degás, bem como canos de elevação, canos de tubulação, e similares, são usualmenteconectados por uma junta rosqueada tubular.

Uma junta rosqueada tubular é constituída de um pino que é feito deum elemento rosqueado macho proporcionado em uma parte de extremidade de umprimeiro membro tubular, e uma caixa, que é um elemento tubular fêmeaproporcionado em uma parte de extremidade de um segundo membro tubular. Aconexão é realizada por ajuste da rosca de parafuso macho e da rosca de parafusofêmea, que são roscas de parafuso cônicas. Tipicamente, o primeiro membro tubularé um cano como, por exemplo, um objeto tubular de campo de petróleo e o segundomembro tubular é um membro separado na forma de um acoplamento (esse tipo dejunta rosqueada tubular é referida como um tipo acoplamento). Com esse tipo, éformado um pino em ambas as extremidades do cano, e é formada uma caixa emambos os lados do acoplamento.

Há também juntas rosqueadas tubulares do tipo integral que não usamum acoplamento e nas quais é formado um pino na superfície externa de umaextremidade de um cano e é formada uma caixa na superfície interna da outraextremidade do cano. Com esse tipo, o primeiro membro tubular é um primeiro canoe o segundo membro tubular é um segundo cano. Teoricamente, também é possíveluma junta rosqueada tubular to tipo acoplamento na qual é formado um pino em umacoplamento e é formada uma caixa em um cano. Será fornecida abaixoprimeiramente uma explicação de um exemplo de uma junta rosqueada tubular doprimeiro tipo acima descrito no qual é formado um pino em ambas as extremidades deum cano e é formada uma caixa em um acoplamento.

Antigamente, os objetos tubulares de campo de petróleo eramconectados usando principalmente juntas de roscas padrões especificadas pelospadrões do API (Instituto de Petróleo Americano). Contudo, nos últimos anos, àmedida que os ambientes para escavação e produção de petróleo cru e gás natural setornaram fortes, as juntas rosqueadas especiais de alto desempenho referidas comojuntas prêmio (de primeira qualidade) estão sendo cada vez mais usadas.

Em uma junta prêmio, tanto o pino quanto a caixa são dotados, além deuma rosca de parafuso cônica,de uma superfície de vedação de metal para metal, querealiza contato metálico direto na direção radial entre os membros de junção da juntapossivelmente formando por meio disso uma vedação, e um superfície de ombro detorque que serve como uma bucha limítrofe durante a aperto da junta.

As Figuras I(A) e I(B) são vistas explicativas esquemáticas de umajunta prêmio típica para objetos tubulares de campo de petróleo do tipo acoplamento.A Figura I(A) é uma vista geral, e a Figura I(B) é uma vista ampliada de uma parteda mesma. Conforme ilustrado na Figura I(B), essa junta rosqueada tubular é dotadae um pino 1 que é um elemento rosqueado macho proporcionado em cada parte deextremidade de um cano e uma caixa 2 que é um elemento rosqueado fêmeaproporcionado em ambos os lados de um acoplamento. Em sua superfície externa, opino 1 é dotado de uma zona rosqueada macho cônica lie uma parte geralmentecilíndrica não rosqueada 12 chamada um rebordo (referida abaixo como uma zona derebordo) adjacente à zona rosqueada macho 11 no lado mais próximoà extremidade.A zona de rebordo 12 é dotada de uma superfície de vedação de metal para metal(também referida abaixo simplesmente como uma superfície de vedação) em suasuperfície periférica externa e uma superfície de ombro de troque 14 (tambémreferida simplesmente como uma superfície de ombro) em sua superfície deextremidade.

A caixa correspondente 2 é dotada em sua superfície interna de umazona rosqueada fêmea côiica 21, uma superfície de vedação de metal para metal 23, euma superfície de ombro 24 que podem ajustar-se, contatar ou encostar-se na zonarosqueada macho cônica 11, a superfície de vedação de metal para metal 13, e asuperfície de ombro 14, respectivamente, do pino 1.

A Figura 2 é uma vista esquemática para explicar a forma e asdimensões de uma rosca trapezóide tipificada por uma rosca trapezoidal especificadapelo API. Como nas figuras I(A) e I(B), 11 é uma zona rosqueada macho e 21 é umazona rosqueada fêmea. Uma rosca de parafuso usada em uma junta prêmio éusualmente uma rosca de parafuso trapezoidal modelada nessa rosca trapezoidal API.A maioria das rosca prêmio emprega as dimensões de uma rosca de parafusotrapezoidal com quase nenhuma alteração com referência à relação de aspecto(relação altura para largura), os ângulos do lado (o ângulo do declive dos lados), eoutros mais da rosca de parafuso.

Àguisa de exemplo, no caso de uma rosca de parafuso trapezoidal APIsendo dotada de uma densidade de rosca de 5 TPI (5 roscas por polegada), e a alturade rosca 74, que é a altura para o topo de uma rosca macho, é 1,575 mm, o ângulodo declive 71 do lado de carga é 3o, o ângulo do declive 72 do lado de perfuração é10°, e a abertura 73 na direção axial do cano entre os lados de perfuração da rosca deparafuso macho e da rosca de parafuso fêmea quando os lados de carga contatam umno outro (abertura de lado de perfuração) é uma media de aproximadamente 100 ^m(30 - 80 μm).

Com relação à forma das roscas de uma junta rosqueada tubular, oDocumento WO 92/15815 descreve uma junta rosqueada tubular na qual a parte deconexão do topo da rosca e o lado de perfuração de cada rosca tanto do pino quantode uma caixa é cortada ao longo de uma linha reta ou uma curva (a saber, échanfrada) de maneira que possa funcionar como uma superfície de contato que é aprimeira a contatar quando o pino é inserido na caixa. As superfícies de contato dopino e da caixa são intencionadas a contatar uma a outra para facilitar a inserçãoquando o corre um desalinhamento axial durante a inserção do pino na caixa.

A Patente No. U.S. 6.322.110 descreve uma junta rosqueada tubularbaseada no mesmo conceito. A saber, um chanfro de canto (chanfro de uma parte de canto) é proporcionado nos lados de perfuração das roscas tanto de um pino quanto deuma caixa. Quando o pino é inserido na caixa, os chanfros de canto engatam uns comoutro e facilitam a inserção do pino.

O Documento WO 92/15815 e a Patente No. U.S. 6.322.110 acimadescritos facilitam a inserção de um pino impedindo o desalinhamento do ângulo de inserção pela produção de contato entre o pino e a caixa nas partes chanfradas doslados de perfuração e os topos. Desta maneira, são necessárias as partes chanfradastanto no pino quanto na caixa, e o efeito pretendido não é exibido se os mesmo foremprovidos em apenas um dos dois membros. Não há nenhuma descrição nessesdocumentos de patente referente ao efeito do chanfro na resistência à co mpressão. Em uma junta prêmio, é proporcionada uma determinada quantidade deinterferência na direção radial entre as superfíci es de vedação de metal para metal deum pino e uma caixa. Quando uma junta é apertada até que as superfícies de ombrodo pino e da caixa se encostem uma na outra, as superfícies de vedação dessesmembros estão em contato íntimo ao redor de toda circunferência da junta, formando, por meio disso, uma vedação.

As superfícies e ombro do pino e a função da caixa como buchas queentram em contato no momento do aperto, e os mesmos funcionam como sustentaçãode uma proporção considerável de carga compressiva que age na junta.

Assim, se a espessura das superfícies de ombro não for grande (ou se a firmeza das superfícies de ombro não for alta), as mesmas não podem sustentar umagrande carga compressiva.

Antigamente, os poços verticais eram predominantes, e as juntasrosqueadas para objetos tubulares de campo de petróleo eram dotadas de desempenhosuficiente se as mesmas pudessem sustentar a carga de tensão devido ao peso dos canos conectados às mesmas e pudessem impedir vazamento de fluido de pressão altapassando através de sua parte interna. Contudo, nos últimos anos, a profundidade dospoços aumentou, os poços em declive e horizontais nos quais o furo do poço se inclinano subsolo estão aumentando, e o desenvolvimento dos poços em ambientesdesfavoráveis como, por exemplo, no mar ou em regiões polares está aumentando.

Como resultado, há uma demanda de maior variedade de desempenho das juntasrosqueadas, como, por exemplo, resistência à compressão, resistência à inclinação,habilidade de vedação contra pressão externa, e facilidade do uso ou inserção de pinono campo.

Quando a pressão externa age na junta prêmio convencional acimadescrita, a pressão externa aplicada é transmitida através de intervalos entre as roscasde parafuso e penetra na parte exatamente adiante das superfícies de vedaçãoilustradas por 31 na Figura I(B). Uma vez que a zona de rebordo é dotada de umaespessura de parede muito menor do que o corpo dos canos sendo conectados,algumas vezes se submete à deformação na forma de uma redução no diâmetrodevido à pressão externa penetrada. Se a pressão externa se tornar alta, pode serdesenvolvido um intervalo entre as superfícies de vedação, levando à ocorrência devazamento, por exemplo, uma situação na qual o fluido externo penetra dentro docorpo do cano através do intervalo.

Quando uma carga compressiva age em uma junta prêmio, porexemplo, durante a instalação de um objeto tubular de campo de petróleo,em um poçohorizontal ou em um poço em declive, uma vez que a junta prêmio é usualmentedotada de um intervalo relativamente grande entre os lados de perfuração como nessecaso com a rosca de parafuso trapezoidal API acima descrita, a habilidade das roscasde parafuso da junta para sustentar uma carga compressiva é baixa, e a maioria dacarga compressiva nasce pelos ombros adjacentes às mesm as.

Contudo, a espessura da parede das superfícies de ombro (a área parareceber cargas compressivas que corresponde à área da superfície de extremidade derebordo) é normalmente consideravelmente menor do que aquela do corpo de cano.Portanto, se for aplicada uma carga compressiva corresponder a 40 - 60% da força deprodução, com a maioria das juntas prêmio, a zona de rebordo do pino é submetida auma deformação plásti ca substancial, levando a uma diminuição considerável nodesempenho de vedação da superfície de vedação adjacente a essa parte.

A habilidade de vedação de uma junta contra pressão externa(habilidade de vedação de pressão externa) pode ser aumentada pelo aumento da forçado pino de maneira a aumentar sua resistência para deformação com respeito àredução no diâmetro. Para esse fim, é freqüentemente aplicada uma técnica chamadaestampagem para o cano em direção à extremidade a fim de aumentar a espessura daparede da zona de rebordo.

Contudo, se a quantidade de estampagem for muito grande, cominvólicro, há casos nos quais um cano que é inserido em sua parte interna agarra naparte recalcada, e com tubulação, há casos em que se desenvolve turbulência em umfluido como, por exemplo, petróleo cru fluindo dentro da tubulação devidos à parterecalcada e provoca erosão. Portanto, a espessura da parede de uma zona de rebordopode ser aumentada por estampagem apenas até certo ponto.

O Documento WO 2004/109173 propõe uma junta rosqueada tubular,conforme ilustrado na Figura 3, sendo dotada de uma parte de nariz 15 proporcionadaentre a superfície de vedação de metal para metal 13 e uma superfície de ombro detorque 14 na superfície de extremidade de um pino 1. A periferia externa cilíndricageral da parte de nariz 15 do pino 1 não contata a parte oposta da caixa 2. Por outrolado, as partes de vedação de metal para metal 13 e 23 e as superfícies de ombro 14 e24 do pino e a caixa contatam uma outra. Estendendo a zona de rebordo do pino demaneira a proporcionar uma parte de nariz de não contato 15 na extremidade dasuperfície de vedação, a espessura da parede da zona de rebordo incluindo asuperfície de ombro e a superfície de vedação pode alcançar um grande valor dentrode uma espessura de parede de cano limitada, e a resistência à compressão e pode serconsideravelmente aumentado o desempenho de vedação contra pressão externa deuma junta rosqueada tubular.

DESCRIÇÃO DA INV ENÇÃOÉ um objetivo da presente invenção proporcionar uma junta rosqueadatubular que seja dotada de excelente resistência à compressão e que facilite a conexãode canos no campo ao mesmo tempo em um estado vertical.

Outros objetivos, vantagens, e características da presente invenção setornarão claros a partir da descrição que se segue.

Na junta rosqueada tubular proposta no Documento WO 2004/109173acima descrito, é alcançado um aperfeiçoamento na resistência à compressão pelamodificação da parte mais próxima à extremidade do pino do que a superfície devedação de metal a metal. Nas repetidas investigações com base naquela juntarosqueada tubular, foi descoberto que se a forma de uma rosca, e particularmente aabertura de lado de perfuração, que é a abertura na direção axial do cano entre oslados de perfuração da rosca de parafuso macho do pino e a rosca de parafuso fêmeada caixa, e a extensão da zona de rebordo satisfizer uma determinada relação, éimpedida a ocorrência da deformação plástica da zona de rebordo devido àcompressão, e é aperfeiçoada a resistência à compressão de uma junta rosqueadatubular.

A presente invenção se refere a uma junta rosqueada tubularcompreendendo um pino, que é feito de um elemento rosqueado macho formado emuma parte de extremidade de um primeiro membro tubular, e uma caixa, que é umelemento tubular fêmea formado em uma parte de extremidade de um segundomembro tubular, onde o pino e a caixa são dotados de uma zona rosqueada sendodotada de uma rosca de parafuso e pelo menos uma superfície de ombro de torque, arosca macho na zona rosqueada do pino engata com a rosca fêmea na zona rosqueadada caixa, a pelo menos uma superfície de ombro de torque do pino se encosta-se àpelo menos uma superfície de ombro de torque da caixa na direção axial da juntatubular, uma das superfícies de ombro de torque de contato é uma superfície deombro de extremidade que constitui uma superfície de extremidade na direçãotransversal do membro tubular, e as roscas da zona rosqueada macho e a zonarosqueada fêmea são geralmente roscas trapezoidais que são dotadas de um topo(rosca), um lado de carga, e um lado de perfuração e que é geralmente dotado de umabase separando os lados de rosca.

Uma junta rosqueada tubular de acordo com a presente invenção écaracterizada pelo fato de que a extensão do rebordo do membro sendo dotado de umasuperfície de ombro de extremidade, que é a distância axial entre a superfície deombro de extremidade e o lado de carga da rosca engatada mais próxima à superfíciede ombro de extremidade, é pelo menos 140 vezes e, preferivelmente, pelo menos 160vezes a abertura de lado de perfuração, que é a abertura axial entre o lado deperfuração e a rosca macho e o lado de perfuração da rosca fêmea quando o lado de

carga da rosca macho e o lado de carga da rosca fêmea contatam uma outra nas roscasmacho e fêmea engatadas.

Algumas modalidades preferidas de uma junta rosqueada tubular deacordo com a presente invenção incluem o seguinte:

- A abertura de lado de perfuração é pelo menos de 0,01 mm.

-A abertura de lado de perfuração é no máxim o de 0,3 mm.

- Para a rosca de pelo menos uma das zonas rosqueadas macho e fêmea,o lado de perfuração compreende uma primeira parte no lado da base e uma segundaparte no lado do topo e a segunda parte é dotada de um ângulo médio maior dedeclive com relação a uma linha perpendicular ao eixo geométrico longitudinal da

20 junta do que a primeira parte.

- A primeira parte do lado de perfuração é uma superfíciesubstancialmente limitada na seção longitudinal por uma linha reta (como umasuperfície geralmente cônica), e a segunda parte do mesmo é uma superfíciesubstancialmente limitada na seção longitudinal por uma linha reta, uma superfície

25 abaulada, ou uma superfície cônica.

- O ângulo do declive da primeira parte com relação a uma linhaperpendicular ao eixo geométrico longitudinal da junta varia de 5 a 25°.

- O ângu Io médio do declive da segunda parte com relação a uma linhaperpendicular ao eixo geométrico longitudinal da junta varia de 20 a 70°.- A rosca de apenas uma das zonas rosqueadas macho e fêmea é dotadade um lado de perfuração sendo dotado de primeira e segunda partes, e o ângulo dodeclive com relação a uma linha perpendicular ao eixo geométrico longitudinal daprimeira parte da rosca é a mesma do ângulo do lado de perfuração da rosca da outrazona rosqueada.

- O produto da altura na direção radial da primeira parte do lado deperfuração e a extensão da rosca desenvolvida das roscas engatadas nas zonasengatadas é maior do que a diferença entre a área em corte transversal nominal doscorpos dos canos sendo contatados e a área das superfícies de ombro de extremidadeadjacente da junta.

- O topo e a base de cada rosca são paralelos ao eixo geométricolongitudinal da junta rosqueada tubular (e, portanto, ao eixo geométrico do cano).

- O ângulo do declive dos lados de carga das roscas engatadas comrelação à linha perpendicular ao eixo geométrico longitudinal da junta varia de -5 o a+5°.

- Para a rosca da pelo menos uma das zonas macho e fêmea rosqueadas,o lado de carga da rosca compreende duas partes na forma de uma terceira parte η olado da base e uma quarta parte no lado do topo da rosca, e a quarta parte é dotada deum ângulo médio maior de declive com relação à linha perpendicular ao eixogeométrico longitudinal da junta do que a terceira parte.

- A quarta parte é dotada ou e uma superfície substancialmente limitadana seção longitudinal por uma linha reta ou uma superfície abaulada.

- Cada pino e cada caixa é dotado de uma superfície de vedação demetal para metal entre a superfície de ombro e a zona rosqueada.

-A superfície de vedação de metal para metal é proporcionada nosarredores da zona rosqueada.

- Cada pino e cada caixa é dotado de uma região de não contato na qualo pino e a caixa não contatam um no outro entre a superfície de vedação de metalpara metal e a superfície de ombro.De acordo com a presente invenção, estendendo a extensão da zona derebordo, que é a distancia no membro sendo dotado de uma superfície de ombro deextremidade de contato de uma junta rosqueada tubular entre a zona rosqueada tubulare a superfície de ombro de extremidade, 140 vezes e, preferivelmente, 160 vezes aabertura do lado de perfuração das roscas macho e fêmea, é efetivamente conferidaresistência à compressão pelos lados de períuração das roscas (ou pelas partesremanescentes eficazes ou engatadas dos lados de perfuração quando a parte superiordo lado de perfuração do pino ou da caixa tenha sido removida por chanfro ouchanfradura), e é aumentada a resistência à compressão de uma junta rosqueadatubular.

Controlando a abertura de lado de perfuração dentro de umadeterminada variação, podem ser diminuídas as variações na força de aperto nomomento de aperto da junta rosqueada. Além disso, pelo projeto adequado da formadas roscas e, particularmente, a direção do topo e da base, a forma de um lado deperfuração, e a forma do chanfro no lado de perfuração, problemas e desengates dasroscas devido ao desvio do ângu Io de inserção no momento da operação de apertorestrito como, por exemplo, operação de aperto no campo em um estado vertical queestá sendo cada vez mais automático pode ser diminuída, tornando, por meio disso,fácil tal operação de aperto.

BREVE EXPLICAÇÃO DOS DESENHOS

A Figura I(A) é uma vista explicativa esquemática de uma juntarosqueada tubular convencional típica do tipo acoplamento referida como uma juntaprêmio, e a Figura I(B) é uma vista ampliada de uma parte da mesma.

A Figura 2 é uma vista esquemática para explicar a forma e asdimensões de uma rosca trapezoidal tipificada por uma rosca trapezoidal API.

A Figura 3 é uma vista explicativa esquemática de uma junta rosqueadatubular adequada para aplicação da presente invenção na qual uma zona de rebordo éestendida e uma região não de contado é proporcionada na extremidade da superfíciede vedação de metal para metal.A Figura 4 é uma vista explicativa geral ilustrando cada parte de umajunta rosqueada tubular.

A Figura 5 é uma vista explicativa ilustrando a forma em cortelongitudinal (axial) das zonas rosqueadas de um pino e de uma caixa de uma juntarosqueada tubular.

A Figura 6 é uma vista explicativa ilustrando uma modalidade na qual olado de perfuração de uma rosca macho de um pino é dotado de duas partes comângulos diferentes de declive.

A Figura 7 é uma vista explicativa ilustrando uma variação damodalidade ilustrada na Figura 6.

A Figura 8 é uma vista explicativa de uma modalidade similar à Figura6.

A Figura 9 é uma vista explicativa de cada parte de um lado deperfuração e de um lado de carga de uma rosca (macho) de pino de uma modalidadesimilar à Figura 6.

A Figura 10 é uma vista em corte longitudinal esquemático de umamodalidade na qual é proporcionada uma segunda superfície de ombro na superfíciede extremidade de uma caixa.

A Figura 11 é uma vista em corte longitudinal esquemático de outramodalidade na qual é proporcionada uma segunda superfície de vedação de metalpara metal na parte de extremidade de uma caixa.

A Figura 12 é uma vista esquemática ilustrando uma modalidade naqual um membro de pino é fornecido uma espessura de parede aumentada em direçãoa sua extremidade por estampagem.

A Figura 13 é um gráfico ilustrando os resul tados de um exemplo.

A Figura 14 é um gráfico ilustrando os resul tados de outro exemplo.

Lista de Referências Numéricas.

1: pino, 2: caixa, 11: zona rosqueada macho, 12: zona de rebordo, 13:superfície de vedação de metal para metal de pino, 14: superfície de ombro deextremidade, 21: zona rosqueada fêmea, 23: superfície de vedação de metal parametal de caixa, 24: superfície de ombro de caixa, 71: ângu Io de lado de carga derosca, 72: ângulo de lado de perfuração de rosca, 73: abertura de lado de perfuraçãode rosca.

MELHORES MODOS PARA REALIZAR A INVENÇÃO

Uma junta rosqueada tubular de acordo com a presente invenção podeser aplicada em um junta rosqueada tubular tipo acoplamento ou tipo integral. Nocaso do tipo acoplamento, tipicamente é formado um pino em ambas as extremidadesde um cano e uma caixa é formada em ambos os lados de um acoplamento, mas épossível usar a combinação oposta.

O conceito bás ico de uma junta rosqueada tubular de acordo com apresente invenção será explicado enquanto se refere às Figuras 4 e 5. Conformeilustrado pela vista esquemática na Figura 4, em uma junta rosqueada tubular usual,um pino é dotado de uma zona rosqueada sendo dotada de uma rosca de parafusomacho que engata com uma rosca de parafuso fêmea oposta (uma zona rosqueadaengatada na figura), e uma zona de rebordo no lado da extremidade da mesma quenão é dotada de roscas engatadas. A superfície de extremidade na direção transversalna ponta do pino é uma superfície de ombro de extremidade funcionado como umasuperfície de ombro de troque. Correspondentemente, uma caixa é dotada em suaextremidade externa de uma zona rosqueada sendo dotada de uma rosca de parafusofêmea que engata com a rosca de parafuso macho oposta e, na parte interna damesma, uma superfície geralmente cilíndrica que não é dotada de roscas engatadas.A superfície na direção transversal da parte mais interna da caixa é uma superfície deombro de torque que se encosta-se à superfície de ombro de extremidade do pino.

Conforme ilustrado na figura, as superfícies de ombro do pino e dacaixa que se encostam uma na outra são em muitos casos uma superfície de ombro deextremidade do pino e uma superfície de ombro mais interna correspondente da caixa.Contudo, no caso de uma junta do tipo integral, a área de superfície da superfície deextremidade de um pino sendo dotado de uma rosca de parafuso macho formada nasuperfície externa de uma extremidade de um cano é algumas vezes menor do que aárea de superfície da superfície de extremidade de uma caixa sendo dotada de umarosca de parafuso fêmea formada na outra extremidade do cano. Em tal caso, évantajoso usar a superfície de extremidade de uma caixa como uma superfície deombro de torque porque pode ser aumentada a resistência à compressão.

Portanto, na presente invenção, a zona de rebordo significa a parte deum membro de junta rosqueado (um pino ou uma caixa) sendo dotada de umasuperfície de ombro de extremidade (que funciona como uma superfície de ombro detorque no momento do aperto da junta rosqueada) que está situada mais próxima àextremidade do membro de junta do que a parte rosqueada do mesmo.

As roscas de parafuso das zonas rosqueadas do pino e da caixa engatamuma na outra. Contudo, não é necessár io que as roscas se engatem ao longo de todaa extensão. Conforme ilustrado na Figura I(B), as partes de extremidade da rosca deparafuso de um ou mais membros e particularmente a rosca de parafuso adjacente aorebordo da caixa não precisa engatar com a rosca de parafuso do outro membro.Além disso, conforme ilustrado na Figura 3, pode ser adicionada uma rosca machonão engatada em uma parte da superfície externa do pino entre a zona rosqueadaengatada e a zona de rebordo. Procedendo dessa maneira, pode ser aumentada afirmeza do pino contra pressão externa. Na presente invenção, a rosca não engatadaformada na extremidade externa (mais próxima à ponta) da zona rosqueada de ummembro (pino ou caixa) sendo dotado de uma superfície de ombro de extremidadeestão incluídas na zona de rebordo do membro.

Apesar de não ser essencial na presente invenção, tipicamente, umajunta rosqueada tubular é dotada de uma parte de vedação de metal para metal. Porexemplo, a superfície externa da zona de rebordo de um pino e a superfície internageralmente cilíndrica não rosqueada de uma caixa são dotadas de uma parte na qualas mesmas se contatam para formar as superfícies de vedação de metal para metal 13e 23, conforme ilustrado na Figura 3. Do ponto de vista do aperfeiçoamento daresistência à compressão da zona de rebordo, as superfícies de vedação de metalpara metal são preferivelmente proporcionadas em uma região da zona de rebordoque está próximaà zona rosqueada, conforme ilustrado. Novamente, apesar de nãoser essencial na presente invenção, conforme ilustrado na Figura 3, uma região denão contato onde as superfícies geralmente cilíndricas do pino e da caixa nãocontatam uma outra é preferivelmente proporcionada na zona de rebordo em um localentre as superfícies de vedação de metal para metal 13, 23 e as superfícies de ombro14, 24. Conforme descrito no Documento WO 2004/109173, a região de não contatona zona de rebordo pode também aumentar a resistência à compressão daquela parte.Além disso, conforme ilustrado na Figura 3, as superfícies internas do pino e da caixaem ambos os lados das superfícies de ombro podem ser removidas para formar aspartes chanfradas 16 e 26. Como resultado, a circularidade da parte interna do canoao redor das superfícies de ombro adjacentes pode ser alcançada de maneira que possaser impedida a ocorrência de turbulência de fluido fluindo através da junta.

A Figura 5 ilustra esquematicamente roscas de um junta rosqueadatubular na seção longitudinal da junta. Para fácil explicação, todos os cantos dasroscas ilustrados nas mesmas não são chanfrados. Conforme já explicado comrelação à Figura 2, cada uma das roscas engatadas do pino e da caixa é dotada de umtopo, um lado de carga que é o lado de rosca na face posterior na direção da inserçãodo pino, e um lado de perfuração no lado de rosca na face anterior na direção dainserção do pino, e lados de rosca adjacentes são separados por uma base. Conformeilustrado na Figura 5, em um estado no qual os lados de carga da rosca de parafusomacho do pino e a rosca de parafuso fêmea da caixa contatam (se sustentam contra)uma outra, a abertura na direção longitudinal (axial) entre os lados de perfuração darosca de parafuso macho e da rosca de parafuso fêmea é a abertura de lado deperfuração (rosca). Conforme ilustrado na figura, há também uma abertura entre otopo da rosca de parafuso macho e a base da rosca de parafuso fêmea. Essasaberturas são necessári as de maneira que o ajuste rosqueado possa ser realizado semproduzir atrito.

A Figura 5 ilustra um exemplo no qual os lados de perfuração da roscade parafuso macho e da rosca de parafuso fêmea estão paralelos de maneira que aabertura do lado de perfuração esteja uniforme sobre tos os lados de perfuração dasroscas engatadas.Na presente invenção, em um membro (pino ou caixa) que seja dotadode uma superfície de ombro de extremidade, a distância na direção axial(longitudinal) do membro entre a superfície de ombro de extremidade de o lado decarga da rosca engatada situada mais próxima da superfície de ombro de extremidade(essa distância corresponde substancialmente à extensão da zona de rebordo, assim,será referida abaixo como a extensão de rebordo) é pelo menos 140 vezes epreferivelmente pelo menos 160 vezes a abertura do lado de perfuração. Conformeilustrado na Figura 3, quando a zona rosqueada (a zona rosqueada do pino no exemploilustrado) é dotada de roscas não engatadas em sua parte de extremidade mais próximaà superfície de ombro 14, a extensão axial dessa parte de rosca não engatada, asaber, a extensão axial de uma ranhura cilíndrica 32 proporcionada em uma caixa 2na Figura 3, é incluída na extensão de rebordo.

Conforme declarado acima, um membro sendo dotado de umasuperfície de ombro de extremidade que encosta-se à uma superfície de ombro maisinterna oposta do outro membro de uma junta rosqueada tubular é tipicamente umpino. Nesse caso, a extensão de rebordo do pino satisfaz as exigências acimadescritas com relação à abertura de lado de perfuração. Contudo, conformedeclarado acima, com uma junta rosqueada tubular do tipo integral, essa superfície deombro de extremidade é algumas vezes proporcionadas na caixa. Nesse caso, aextensão de rebordo da caixa é feita para atender as exigências acima descritas.Quando tanto o pino quanto a caixa de uma junta rosqueada são dotados de umasuperfície de ombro de extremidade e, portanto, uma zona de rebordo, pelo menosuma das extensões de rebordo do pino e da caixa é feita para atender às exigências.

Sob uma carga compressiva, é necessário em uma junta rosqueadatubular que as roscas ajam em compressão ao mesmo tempo em que a tensão da zonade rebordo permanece na região elástica. Se a extensão do rebordo for pelo menos140 vezes e preferivelmente pelo menos 160 vezes a abertura do lado de perfuração,mesmo se a junta rosqueada for submetida à compressão na direção axial do canodevido à pressão externa, a zona de rebordo não começa a ser submetida àdeformação elástica, e os lados de perfuração das roscas podem contribuir para aresistência à compressão ao mesmo tempo em que a tensão da zona de rebordopermanece no estado de deformação elástica. Como resultado, a resistência àcompressão da junta rosqueada tubular é notada mente aumentada.

A abertura de lado de perfuração é preferivelmente pelo menos de 0,01mm (10 μΐη) e no máximo de 0,3 mm (300 μπι). Se a abertura de lado de perfuraçãofor menor do que 0,01 mm, a abertura é tão pequena que o aperto da unta rosqueadase torna instá vel, e facilita a ocorrência de atrito. Por outro lado, se a abertura delado de perfuração for maior do que 0,3 mm. A abertura é tão grande que permitefacilmente a penetração de pressão externa, por meio disso, aumentandoindevidamente a pressão externa a ser aplicada na zona de rebordo durante o aperto.Conforme ilustrado na Figura 5, há também uma abertura na direção radial da juntaentre o topo e uma rosca macho e a base de uma rosca fêmea engatada na mesma.Não há nenhuma limitação particular na dimensão dessa abertura na direção radial,mas normalmente a mesma é projetada de maneira que possa ser alcançada umaabertura suficiente considerando as tolerâncias da altura da rosca .

Para a rosca de pelo menos de um pino e da caixa (preferivelmente arosca macho do pino, conforme ilustrado nas Figuras de 6 a 9), o lado de perfuraçãode cada rosca compreende duas partes na forma de uma primeira parte do lado da basee uma segunda parte no lado do topo. A segunda parte é preferivelmente dotada deum ângulo médio maior de declive com relação a uma linha perpendicular para oeixo geométrico longitudinal do que a primeira parte (a saber, a segunda parte édotada de um declive mais íngreme do que a primeira parte). Como resultado, comoexplicado a seguir, o aperto da junta rosqueada no campo pode ser facilitado aomesmo tempo em que mantém suficiente resistência à compressão.

Em geral, a altura de rosca total na zona rosqueada engatada de umajunta rosqueada tubular (a altura na direção radial a partir da base para o topo de umarosca) é projetada de maneira que a força da junta seja pelo menos a força do corpo decano sob uma carga de tensão. Sob uma carga compressiva, as superfícies de ombroadjacentes também recebem a carga aplicada. Assim, a carga compressiva nascidapelas roscas é reduzida pela quantidade recebida pela área em corte transversal dassuperfícies de ombro adjacentes. A saber, a altura de rosca necessária para sustentaruma carga é menor sob uma carga compressiva do que sob uma carga de tensão.Uma carga de tensão nasce pelos lados de carga das roscas engatadas de uma junta noestado ilustrado a Figura 5 no qual os lados de carga se contatam, ao mesmo tempo em que nasce uma carga compressiva pelos lados de perfuração das roscas engatadasem um estado não ilustrado no qual os lados de perfuração entram em contato.Portanto, a altura da rosca na face do lado de perfuração das roscas inclui umamargem.

Em uma junta rosqueada tubular sendo dotada de superfícies de ombroadjacentes e de roscas engatadas onde ambas contribuem para a resistência àcompressão ou recebem uma carga compressiva, a razão de compressão da juntapode ser expressa pela proporção da área em corte transversal total na direçãotransversal ou radial das superfícies de recebimento de compressão da junta para aárea em corte transversal radial do corpo de cano, que é fornecida pela equação que se segue.

Razão de compressão (%) ={[(área em corte transversal projetadacumulativa das roscas engatadas)+( área em corte transversal das superfícies deombro adjacentes)] / áre a em corte transversal do corpo de cano)} X 100.

A área de corte transversal das superfícies de ombro adjacentes é tipicamente em trono de 40 a 50% daquela do corpo de cano. Portanto, mesmo comuma razão de compressão de 100% na qual a carga compressiva correspondente paraa força de produção do corpo de cano é aplicada a uma junta rosqueada tubular, ajunta pode suportar a carga compressiva se a altura da rosca dos lados de perfuraçãofor pelo menos de 50 a 60% da altura total da rosca. Assim, se a primeira parte da face de base dos lados de perfuração for dotada pelo menos da altura necessária parasuportar uma carga compressiva (como, por exemplo, de 50 a 60% da altura total darosca), a segunda parte remanescente da face de topo dos lados de perfuração podeser dotada de um ângu lo maior de declive, o que torna a parte incapaz de receberuma carga compressiva, e mesmo nesse caso, pode ser alcançada uma resistência suficiente à compressão.Com relação à resistência à compressão de uma junta rosqueadatubular, desde o passado, a deformação plástica da superfície de ombro deextremidade disposta na extremidade da zona de rebordo era considerada a causaprincipal da perda de resistência à compressão, de maneira que a proporção da áreade corte transversal da área de ombro para a área de corte transversal do corpo decano é um fator importante. Na presente invenção, o contato inicial dos furos deperfuração de rosca ocorre quando a deformação da zona de rebordo permanece naregião elás tica, de maneira que a resistência à compressão de uma junta rosqueadatubular seja controlada pela soma da área em corte transversal das partes de ombroadjacentes e a área em corte transversal projetada cumulativa dos lados de perfuraçãode rosca engatados (efetivos), que correspondem à primeira parte acima descrita dolado de perfuração. A altura da primeira parte que contribui para a razão dacompressão nos lados de perfuração d e rosca pode ser determinada dessa maneira.

A altura na direção radial da primeira parte do lado de perfuraçãochanfrado da rosca macho do pino, por exemplo, é preferivelmente ajustado demaneira que o produto da altura na direção radial dessa primeira parte e a extensão darosca desenvolvida das roscas engatadas (as roscas de parafuso do pino e da caixaengatadas umas com as outras) é maior do que a diferença entre a á rea em cortetransversal radial nominal do corpo dos canos sendo conectados e a área em cortetransversal radial das superfícies de ombro adjacentes. Procedendo dessa maneira, ajunta pode ser dotada de resistência para compressão que pode suportar uma cargacompressiva correspondente à razão de compressão de 100% acima mencionada. Aárea em corte transversal do corpo de cano do curso significa a á rea em cortetransversal na direção radial da parede do cano. Quando uma junta rosqueada édotada de superfícies de ombro adjacentes em dois ou mais locais, a área em cortetransversal das superfí cies de ombro adjacentes é a soma das áre as em cortetransversal em dois ou mais locais.

Proporcionado forma chanfrada para a segunda parte do lado deperfuração que é ótima do ponto de vista de operação de aperto no campo, é possívelrealizar uma operação de aperto fácil no campo ao mesmo tempo em que mantémexcelente resistência à c ompressão alcançada pela primeira parte.

A primeira parte do lado de perfuração da rosca de parafuso de ummembro (por exemplo, um pino) deve ser paralela ao lado de perfuração da rosca deparafuso do outro membro de maneira a construir uma abertura de lado de perfuraçãouniforme na primeira parte e permitir que a primeira parte do lado de perfuraçãocontate uniformemente o lado de perfuração da outra rosca de parafuso no momentodo aperto da junta. Assim, a primeira parte do lado de perfuração da rosca deparafuso e o lado de perfuração da outra rosca de parafuso são preferivelmentegeralmente superfícies cônicas.

Aqui, superfície geralmente cônica significa um superfíciesubstancialmente limitada na seção longitudinal (ao longo do eixo geométrico docano) por uma linha reta. Especificamente, significa que pelo menos 50% epreferivelmente pelo menos 80% da altura é cônica ou é limitada em seçãolongitudinal por uma linha reta. Portanto, uma superfície geralmente ccnica inclui ocaso no qual a extremidade superior e/ou a extremidade inferior é ligeiramentearredondada.

A segunda parte de um lado de perfuração sendo dotado de um âng ulomaior de declive é uma parte chanfrada. Esse chanfreamento facilita a inserção depino em uma caixa no momento do aperto no campo. Conforme ilustrado na Figura6, um chanfro da segunda parte pode ser um chanfro de maneira que a seçãotransversal na direção axial do cano seja linear (um chanfro com uma superfíciegeralmente cônica), ou conforme ilustrado na Figura 7, pode ser um chanfro demaneira que a seção transversal axial seja arqueada (uma superfí cie abaulada convexaou uma superfície côncava). A Figura 7 ilustra um exemplo de uma superfícieabaulada. É também possível que um chanfro combine essas formas.

Quando a primeira parte de um lado de perfuração é geralmente dotadode uma forma cônica, o ângulo do declive da superfície com relação a uma linhaperpendicular ao eixo geométrico do cano (o eixo geométrico longitudinal do cano eda junta) é preferivelmente na variação de 5 a 25%. Independente da formachanfrada da segunda parte que é uma parte chanfrada, o ângulo médio do declive dasegunda parte com relação a uma linha perpendicular para o eixo geométrico do canoé preferivelmente na variação de 10 a 70%, conforme ilustrado na Figura 8.

Nas juntas rosqueadas tubulares descritas no Documento WO 92/15815acima mencionado e na Patente No. U.S. 6.322.110, o lado de perfuração é nãoapenas de uma rosca macho chanfrada na adjacência do topo, mas é conferida umaforma correspondente à parte oposta de uma rosca de parafuso macho. Assim, cadarosca de parafuso fêmea é também dotada de duas partes com ângulos diferentes dedeclive. Na presente invenção, conforme ilustrado nas Figuras de 6 a 8, não énecessário conferir uma forma correspondente ao chanfro da rosca de parafuso machodo lado de perfuração da rosca de parafuso fêmea.

Os topos e as bases das roscas de parafuso são preferivelmenteparalelas à direção axial do cano para todas as roscas macho e fêmea. A saber,apesar das zonas rosqueadas do pino e da caixa de uma junta rosqueada tubular terema forma de roscas de parafuso cônicas,é preferível que o topo e a base de cada roscanão seja paralela ao declive cônico,mas paralela ao eixo geométrico do cano. Dessamaneira, são reduzidos os problemas devido ao desvio do â ngulo de inserção de umpino no momento da operação de aperto no campo.

O ângulo com relação à linha perpendicular ao eixo geométrico docano dos lados de carga das roscas do pino e da caixa é preferivelmente na variaçãode -5o a +5°. Aqui, quando o ângulo de um declive de um lado de carga fornegativo, significa, conforme ilustrado nas Figuras de 5 a 9, por exemplo, que o ladode carga está inclinando para o lado esquerdo nas figuras com relação à linhaperpendicular ao eixo geométrico do cano.

O lado de carga da rosca de um pino e de uma caixa e preferivelmenteda rosca macho do pino pode também compreender duas partes na forma de umaterceira parte na face do topo e uma quarta parte na face de base, conforme ilustradonas Figuras de 6 a 9 e particularmente na Figura 9. A quarta parte deveria ser dotadade um ângulo médio maior de declive (na face adicional) com relação à linhaperpendicular ao eixo geométrico do cano do que a terceira parte. Nesse caso, aterceira parte do lado de carga é preferivelmente uma superfície geralmente cônica, eseu ângulo de declive está preferivelmente na variação de -5o a +5°. A quartaparte pode ser uma superfície geralmente cônica conforme ilustrado na figura, ou podeser uma superfície abaulada.

A quarta parte de um lado de carga é também um tipo de chanfro quefacilita a inserção de pino em uma caixa no momento do aperto no campo. Umacarga de tensão nasce apenas pelos lados de carga, e não há nenhuma contribuiçãodas superfícies de ombro para resistir à força de tensão. Portanto, é necessárioconstruir a área das partes de contato da rosca macho e da rosca fêmea maior para oslados de carga (a terceira parte da mesma). Portanto, é preferível que a quarta partede um lado de carga seja dotada de uma altura menor do que a segunda parte de umlado de perfuração de maneira que uma área adequada para contato seja deixada naterceira parte do lado de carga que contribui para desempenhos de tensão. Por essarazão, a altura da quarta parte é preferivelmente no máximo 20% da altura da rosca.

Tanto o pino quanto a caixa são preferivelmente dotados de umasuperfície de vedação de metal para metal entre a superfície de ombro a parte derosca engatada, isto é, na zona de rebordo. Na presente invenção, a extensão dorebordo é pelo menos 140 vezes a abertura de lado de perfuração da rosca, que éconsideravelmente mais longa comparada a uma extensão normal. Nesse caso, se forproporcionada uma superfície de vedação de metal para metal sobre toda extensão dazona de rebordo, facilmente ocorre atrito durante a operação de aperto. Portanto, asuperfície de vedação de metal para metal é proporcionada sobre uma parte da zonade rebordo e preferivelmente em uma região da mesma próximaà zona rosqueada. Aextensão da parte de vedação de metal para metal é preferivelmente o máximo 25 %da extensão do rebordo.

Cada pino e cada caixa são preferivelmente dotados de uma região denão contato (onde os mesmos não se contatam) entre a superfície de vedação demetal para metal e a superfície de ombro. Proporcionando tal região de não contatoentre a superfície de vedação de metal para metal e a superfície de ombro, aextensão da zona de rebordo pode ser aumentada e, no momento da aplicação de umacarga compressiva, é possível que a carga a ser sustentada pelos lados de perfuraçãode contato das zonas rosqueadas do pino e da caixa e as superfícies de ombroadjacentes ao mesmo tempo em que a tensão da zona de rebordo permanece na regiãoelástica, e a zona de rebordo incluído a superfície de vedação de metal para metal éprojetada de maneira a resistir à deformação el ástica devido à compressão.

Essa região de não contato pode ser uma parte na qual nem o pino nema caixa não é dotado de roscas, conforme ilustrado na Figura 3, ou pode ser umaparte de rosca não engatada na qual apenas um membro do pino e da caixa é dotadode roscas, ou pode incluir ambas as partes. A extensão dessa região de não contato épreferivelmente pelo menos 15% da extensão do rebordo. A extensão de uma partede uma região de não contato que não é dotada de roscas em qualquer membro épreferivelmente no máx imo 33% da extensão do rebordo.

De outra maneira a relação acima descrita entre a abertura do lado deperfuração e a extensão do rebordo e a forma preferida do lado de perfuração e olado de carga da rosca engatada de pelo menos um membro e preferivelmente do pino,não há restrições particulares na forma ou na estrutura de uma junta rosqueadatubular. Por exemplo, uma superfície de ombro de extremidade e uma superfície devedação de metal para metal não estão limitadas a um local, conforme ilustrado naFigura 10, uma segunda superfície de ombro de extremidade 33 pode serproporcionada na ponta da caixa 2, ou conforme ilustrado na Figura 11, uma segundasuperfície de vedação de metal para metal 34 pode ser proporcionada em ambos osmembros próximos à extremidade de ponta da caixa 2. Além disso, conformeilustrado na Figura 12, a espessura de um cano e/ou de um acoplamento pode seraumentada na adjacência da parte de junta por estampagem (sweaging) ousobreposição.

Especificamente, conforme ilustrado na Figura 10, quando uma zona derebordo sendo dotada de uma superfície de ombro de extremidade é proporcionada naextremidade da ponta de cada caixa e pino, ou, em outras palavras, quando uma juntarosqueada tubular é dotada de duas zonas de rebordo sendo dotadas de uma superfí ciede ombro de extremidade que funciona como uma superfície de ombro de troque nomomento do aperto da junta, a relação entre a extensão de rebordo e a abertura dolado de perfuração especificada pela presente invenção deve ser satisfeita para pelomenos uma zona de rebordo.

Os exemplos que se seguem são apresentados para ilustraradicionalmente a presente invenção. Esses exemplos devem ser considerados emtodos os aspectos como ilustrativos e não restritivos.

Exemplo 1

A fim de demonstrar claramente os efeitos da presente invenção, foiaplicada uma carga compressiva aos membros de teste ilustrados na Tabela 1 poraperto, e foi observada a deformação da zona de rebordo.

Cada membro ilustrado na Tabela 1 era uma junta rosqueada paraobjetos tubulares de campo de petróleo do tipo acoplamento conforme ilustrado naFigura 3. Os mesmos eram para uso com relação a um cano de aço de 9,625" χ 53,5(lb/ft) (diâmetro externo de 244,5 mm e espessura de parede de 13,84 mm). O açousado para todos os membros de teste foi aquele especificado pela especificação PllOAPI. As superfícies de ombro eram uma superfície de ombro de extremidade situadana extremidade do pino e uma superfície de ombro correspondente da caixa. A zonade rebordo era dotada em sua periferia externa de uma superfície de vedação de metalpara metal (extensão de 5,5 mm) na adjacência da zona rosqueada e uma região denão contato na face de extremidade externa da mesma. Ao contrário na Figura 3,não havia nenhuma rosca não engatada na parte de extremidade da zona rosqueada.

A forma da rosca de parafuso era a mesma para todos os membros deteste, com um cone de 1/18, uma altura de rosca macho 74 de 1,3 mm, umadensidade de rosca de 5,08 mm, um ângulo de lado de perfuração 72 de 10°, e umângulo de lado de carga 71 de -3 o. Um chanfro dos lados de perfuração e os flancosde carga tanto para a rosca de parafuso macho quanto para a rosca de parafuso fêmeaera apenas um arredondamento mínimo conforme ilustrado na Figura 2, e os lados deperfuração consistiam essencialmente de apenas uma parte. A abertura de lado deperfuração 73 e a extensão da zona de rebordo da junta foram variadas, conformeilustrado na Tabela 1.Para cada membro de teste, o aperto da junta foi determinadoimediatamente após as superfícies de ombro do pino e da caixa se encostarem uma naoutra. Os resultados estão ilustrados na Tabela 1 e na Figura 13.

Tabela 1

<table>table see original document page 25</column></row><table>

*0: nenhuma deformação plást ica do rebordo após aplicação decarga compressiva;

X: ocorrência de deformação plástica

Conforme pode ser visto dos resultados na Tabela 1 e na Figura 13, sea exigência da presente invenção de que a extensão de rebordo seja pelo menos 140vezes a abertura de lado de perfuração for atendida, mesmo quando for aplicada umaforça compressiva correspondente a 100% da força de produção do corpo de cano,não ocorre a deformação piá stica da zona de reborda e ocorre apenas a deformaçãoplást ica, de maneira que a resistência à co mpressão é excelente.

Exemplo 2

Foi realizado um teste de avaliação da mesma maneira como no

Exemplo 1, mas nesse exemplo, o lado de perfuração da rosca macho do pino foidividido em uma primeira parte da faze de base e uma segunda parte da face de toposendo dotadas de ângulo de declive diferente. Nesse exemplo, a fim de simplificar aanálise, conforme ilustrado nas Figuras 6 e 8, a primeira parte e a segunda parte doslados de perfuração eram superfícies cônicas (a saber, sendo dotadas de seção longitudinal ao longo do eixo geométrico do cano substancialmente formada por umalinha reta). O â ngulo do declive do lado de perfuração era de 10º para a primeiraparte e de 45° para a segunda parte. A proporção da extensão do rebordo para aabertura de lado de perfuração era 200 (a abertura de lado de perfuração era de 0,1mm e a extensão do rebordo era de 20 mm). Variando a altura da primeira parte do lado de perfuração, a proporção da altura da primeira parte com relação a altura derosca total (a proporção da altura do lado de perfuração de rosca na Tabela 2) foivariada conforme ilustrado na Tabela 2. Além disso, pela variação do diâmetro daparte de extremidade da zona de rebordo, isto é, a área da superfície de ombro deextremidade do pino, a proporção da área em corte transversal das superfícies de ombro adjacentes e aquela da área em corte transversal cumulativa dos lados deperfuração engatados (efetivos) (= o produto da altura de rosca da primeira parte dolado de perfuração da rosca macho e a extensão de rosca desenvolvida da roscaengatada) com relação à área em corte transversal do corpo do cano foi variadaconforme ilustrado na coluna da proporção de área em corte transversal na Tabela 2. Nessa tabela, para as condições 7, 8 e 9, a extremidade do pino foi sujeitada aestampagem de maneira a ser dotada de uma espessura de parede aumentada e,portanto, uma área em corte transversal aumentada da parte de ombro de extremidadeem sua extremidade.

A análise foi realizada pela avaliação da condição da zona de rebordo (se havia deformação ou rompimento) após a aplicação de uma carga compressivacorrespondendo a 100% da força de produção do corpo de cano (a saber, uma razãode compressão elást ica calculada pela fórmula acima descrita) e uma pressão externaespecificada pelo API. Os resultados estão ilustrados na Tabela 2 e na Figura 14. NaTabela 2, a área em corte transversal das superfícies de ombro adjacentes e a área em corte transversal cumulativa dos lados de perfuração engatados estão ilustradoscomo a proporção (%) com relação à área em corte transversal nominal dos corposdos canos sendo conectados pela junta rosqueada, que é calculada como 100%.

Conforme pode ser visto na Tabela 2 e na Figura 14, quando a área emcorte transversal cumulativa dos lados de perfuração engatados das roscas erammaiores do que a diferença entre a área em corte transversal nominal do corpo decano (100%) e a área em corte transversal da superfície de ombro de extremidade,isto é, quando a relação seguinte era satisfeita, a resistência à compressão da juntarosqueada excedia a resistência à compressão dos corpos de junta, e, como resultado,a zona de rebordo não deformava.

[área em corte transversal cumulativa dos lados de perfuraçãoengatados] > [ área em corte transversal nominal de corpo de cano] - [área em cortetransversal de superfícies de ombro adjac entes]

Apesar de a presente invenção ter sido explicada com relação àsmodalidades preferidas, essas modalidades são meramente exemplificativas e nãorestringem a presente invenção. Será claro para aqueles versados na técnica que asmodalidades acima podem ser modificadas de várias maneiras sem se afastar doescopo da presente invenção conforme descrito nas reivindicações.<table>table see original document page 28</column></row><table>

Claims

1. Junta rosqueada tubular compreendendo um pino que é um elementorosqueado macho formado em uma parte de extremidade de um primeiro membro tubulare uma caixa que é um elemento tubular rosqueado fêmea formado em uma parte deextremidade de um segundo membro tubular, o pino e a caixa sendo dotados de uma zonarosqueada e de pelo menos uma superfície de ombro de torque, a zona rosqueada machodo pino engatando na zona rosqueada fêmea da caixa, a pelo menos uma superfície deombro de torque encostando em pelo menos uma superfície de ombro de torque da caixana direção axial do cano, uma das superfícies de ombro de torque sendo uma superfíciede ombro constituindo uma superfície de extremidade na direção transversal do membro,as roscas da zona rosqueada macho e da zona rosqueada fêmea sendo geralmente roscastrapezoidais que são dotadas de um topo, um lado de carga, e de um lado de perfuração eque são dotadas de uma base separando as roscas, CARACTERIZADA pelo fato de quea extensão do rebordo do membro sendo dotado de uma superfície de ombro deextremidade, que é a distância axial entre a superfície de ombro de extremidade e o ladode carga da rosca engatada mais próxima à superfície de ombro de extremidade, é pelomenos 140 vezes a abertura de lado de perfuração, que é a distância axial da aberturaentre os lados de perfuração da rosca macho e a rosca fêmea quando o lado de carga dasroscas macho e aquele da rosca fêmea contatam um no outro nas roscas engatadas do pinoe da caixa.

2. Junta rosqueada tubular, de acordo com a reivindicação 1,CARACTERIZADA pelo fato de que a extensão do rebordo é pelo menos 160 vezes aabertura de lado de perfuração.

3. Junta rosqueada tubular, de acordo com a reivindicação 1 ou 2,CARACTERIZADA pelo fato de que a abertura de lado de perfuração é de pelo menos-0,01 mm.

4. Junta rosqueada tubular, de acordo com a reivindicação 1 ou 2,CARACTERIZADA pelo fato de que a abertura de lado de perfuração é no máximo de-0,3 mm.

5. Junta rosqueada tubular, de acordo com qualquer uma das reivindicaçõesde 1 a 4, CARACTERIZADA pelo fato de que a rosca de pelo menos um pino e da caixaé dotada de um lado de perfuração que compreende uma primeira parte na face de base euma segunda parte na face de topo da rosca, e a segunda parte é dotada de um ângulomédio maior de declive com relação a uma linha perpendicular ao eixo geométricolongitudinal da junta do que a primeira parte.

6. Junta rosqueada tubular, de acordo com a reivindicação 5,CARACTERIZADA pelo fato de que a primeira parte é dotada de uma superfíciesubstancialmente limitada na seção longitudinal por uma linha reta e a segunda parte édotada de uma superfície selecionada de uma superfície substancialmente limitada naseção longitudinal por uma linha reta, uma superfície abaulada e uma superfície côncava.

7. Junta rosqueada tubular, de acordo com a reivindicação 6,CARACTERIZADA pelo fato de que o ângulo do declive da primeira parte com relaçãoa uma linha perpendicular ao eixo geométrico longitudinal da junta varia de 5 a 25°.

8. Junta rosqueada tubular, de acordo com a reivindicação 6 ou 7,CARACTERIZADA pelo fato de que o ângulo médio do declive da segunda parte comrelação a uma linha perpendicular ao eixo geométrico longitudinal da junta varia de 20 a70%.

9. Junta rosqueada tubular, de acordo com qualquer uma das reivindicaçõesde 5 a 8, CARACTERIZADA pelo fato de que a rosca de um pino ou da caixa é dotadade um lado de perfuração compreendendo a primeira e a segunda partes, o ângulo dodeclive da primeira parte com relação a uma linha perpendicular ao eixo geométricolongitudinal é o mesmo ângulo do lado de perfuração da rosca do outro pino e da caixa.

10. Junta rosqueada tubular, de acordo com qualquer uma dasreivindicações de 5 a 9, CARACTERIZADA pelo fato de que o produto da altura nadireção radial da primeira parte dos lados de perfuração e a extensão da roscadesenvolvida das roscas engatadas na zona rosqueada é maior do que a diferença entre aárea de seção transversal nominal dos corpos de canos sendo conectados e a área deseção transversal radial das superfícies de ombro adjacentes da junta.

11. Junta rosqueada tubular, de acordo com qualquer uma dasreivindicações de 1 a 10, CARACTERIZADA pelo fato de que os topos e as bases darosca das roscas macho e fêmea são paralelos à direção axial da junta rosqueada tubular.

12. Junta rosqueada tubular, de acordo com qualquer uma dasreivindicações de 1 a 11, CARACTERIZADA pelo fato de que o ângulo do declive doslados de carga das roscas macho e fêmea com relação a uma linha perpendicular ao eixogeométrico longitudinal da junta está na variação de -5o a +5°.

13. Junta rosqueada tubular, de acordo com qualquer uma dasreivindicações de 1 a 12, CARACTERIZADA pelo fato de que para a rosca do pelomenos um pino e da rosca, o lado de carga compreende duas partes na forma de umaterceira parte na face de base e uma quarta parte na face de topo de rosca, e a quarta parteé dotada de um ângulo médio maior de declive com relação a uma linha perpendicular aoeixo geométrico longitudinal do que a terceira parte.

14. Junta rosqueada tubular, de acordo com a reivindicação 13,CARACTERIZADA pelo fato de que a quarta parte é dotada ou de uma superfíciesubstancialmente limitada na seção longitudinal por uma linha reta ou uma superfícieabaulada.

15. Junta rosqueada tubular, de acordo com qualquer uma dasreivindicações de 1 a 14, CARACTERIZADA pelo fato de que o pino e a caixa sãodotados de uma superfície de vedação de metal para metal entre sua superfície de ombroe sua zona rosqueada.

16. Junta rosqueada tubular, de acordo com a reivindicação 15,CARACTERIZADA pelo fato de que a superfície de vedação de metal para metal estádisposta adjacente à zona rosqueada.

17. Junta rosqueada tubular, de acordo com a reivindicação 15 e 16,CARACTERIZADA pelo fato de que cada pino e caixa é dotado de uma região de nãocontato onde o pino e a caixa não contatam ou no outro entre a superfície de vedação demetal para metal e a superfície de ombro.