BRPI0713408B1

BRPI0713408B1 - conexão rosqueada e método para acoplar uma conexão rosqueada

Info

Publication number: BRPI0713408B1
Application number: BRPI0713408A
Authority: BR
Inventors: Llewellyn Mallis David; A Reynolds Harris
Original assignee: Hydril Co
Priority date: 2006-06-16
Filing date: 2007-05-23
Publication date: 2018-12-18
Also published as: EP2029930A4; EP2029930A1; BRPI0713408A2; US20060220382A1; CA2654254A1; CA2654254C; US7575255B2; MX2008016126A; WO2007149673A1; EP2029930B1

Abstract

conexão rosqueada, método para acoplar uma conexão rosqueada, e conexão rosqueada tendo roscas em cunha. uma conexão rosqueada inclui: um elemento pino proporcionando uma única rosca externa, compreendendo uma primeira parte externa e uma segunda parte externa; um elemento caixa proporcionando uma única rosca interna, compreendendo uma primeira parte interna e uma segunda parte interna; e um selo metal-metal radial para vedação entre o elemento pino e o elemento caixa, em que as primeira e segunda partes internas se correspondem rosqueadamente com as primeira e segunda partes externas, e em que as primeira e segunda partes internas e externas são caracterizadas por uma primeira razão de acunhamento e as segundas partes interna e externa são caracterizadas por uma segunda razão de acunhamento, em que a primeira razão de acunhamento é menor do que a segunda razão de acunhamento.

Description

CONEXÃO ROSQUEADA E MÉTODO PARA ACOPLAR UMA CONEXÃO

ROSQUEADA

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

CAMPO DA INVENÇÃO [0001] A presente invenção se refere a componentes rosqueados em cunha de conexões tubulares. Mais particularmente, a presente invenção se refere a componentes ronquidos em cunha de conexões tubulares incorporando um selo metal-metal entre eles. Ainda mais particularmente, a presente invenção se refere a conexões tubulares rosqueadas em cunha multiparte de degrau único, incorporando selos metal-metal de grande curvatura.

TÉCNICA ANTERIOR [0002] Juntas de invólucro, camisas e outras tubulações para campos de petróleo são freqüentemente usadas para a perfuração, completação e produção de poços. Por exemplo, as juntas de invólucro podem ser colocadas em uma boca de poço para estabilizar e proteger uma formação contra altas pressões na boca do poço (por exemplo, pressões de boca de poço que excedam uma pressão de formação), que poderíam de outro modo danificar a formação. As juntas de invólucro são seções de tubo (por exemplo, aço ou titânio) , que podem ser acopladas de uma maneira de extremidade-com-extremidade por conexões rosqueadas, conexões soldadas ou quaisquer outros mecanismos de conexão conhecidos na técnica. Como tal, as conexões são usualmente projetadas de modo que pelo menos um selo é formado entre uma parte interna das juntas de invólucro acopladas e o anel tubular formado entre as paredes externas das juntas de

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2/34 invólucro e as partes internas da boca de poço (isto é, a formação). Os selos podem ser elastoméricos (por exemplo, um

selo de	anel em 0), selos de	rosca,	selos metal-metal	ou
quaisquer	outros selos conhecidos	daqueles versados	na
técnica.
[0003]	Deve-se entender que	certos	termos são usados	no
presente	relatório descritivo,	pois	são convencionalmente

entendidos, particularmente quando juntas tubulares rosqueadas são conectadas em uma posição vertical, ao longo dos seus eixos centrais, tal como quando da constituição de uma série de tubos para abaixamento em uma boca de poço. Tipicamente, em uma conexão tubular rosqueada macho-fêmea, o componente macho da conexão é referido como um elemento pino e o componente fêmea é chamado um elemento caixa. Como usado no presente relatório descritivo, constituição se refere ao acoplamento de um elemento pino em um elemento caixa e rosqueamento dos elementos conjuntamente por meio de torque e rotação. Além disso, o termo constituição selecionada se refere ao rosqueamento de um elemento pino e um elemento caixa, conjuntamente com um grau desejado de torque, ou com base em uma posição relativa (axial ou circunferencial) do elemento pino com relação ao elemento caixa. Além do mais, o termo face da caixa é entendido como sendo a extremidade do elemento caixa voltada para fora das roscas da caixa, e o termo nariz do pino é entendido como sendo a extremidade do elemento pino voltada para fora das roscas da conexão. Como tal, ao constituir-se uma conexão, o nariz do pino é cravado ou inserido na e depois da face da caixa.

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3/34 [0004] Com referência à geometria das roscas, o termo flanco de carga designa a superfície da parede lateral de uma rosca, que é voltada para longe da extremidade externa do respectivo elemento caixa ou pino, no qual a rosca é formada e suporta o peso (isto é, a carga tensiva) do elemento tubular inferior pendurado na boca do poço. De modo similar, o termo flanco de cravação indica a superfície da parede lateral da rosca, que é voltada no sentido da extremidade externa do respectivo elemento caixa ou pino e suporta as forças comprimindo as juntas entre si, tal como o peso do elemento tubular superior, durante a constituição inicial da junta ou tal como uma força aplicada para empurrar um elemento tubular inferior contra a parte de fundo de um poço (isto é, força compressiva).

[0005] Um tipo de conexão rosqueada, comumente usado em artigos tubulares em campos de petróleo, é uma rosca em cunha. Com referência inicial às Figuras IA e 1B, uma conexão tubular da técnica anterior 100, tendo uma rosca em cunha, é mostrada. Como usado no presente relatório descritivo, roscas em cunha são roscas, independentemente de uma forma de rosca particular, que aumentam em largura (isto é, distância axial entre os flancos de carga 225 e 226 e os flancos de cravação 232 e 231) em direções opostas em um elemento pino 101 e um

elemento	caixa 102. A taxa na qual as roscas variam em
largura,	ao longo da conexão, é definida por uma variável

conhecida como a razão de acunhamento. Como usado no presente relatório descritivo, razão de acunhamento, embora tecnicamente não uma razão, se refere à diferença entre um filete do flanco de cravação e o filete do flanco de carga,

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4/34 que faz com que a largura das roscas varie ao longo da conexão. Além do mais, como usado no presente relatório descritivo, um filete de rosca se refere à distância diferencial entre um componente de uma rosca em roscas consecutivas. Como tal, o filete de cravação é a distância entre os flancos de cravação dos passos de rosca consecutivos ao longo do comprimento axial da conexão. Uma discussão detalhada das razões de acunhamento é proporcionada na patente U.S. 6.206.436, emitida para Mallis, cedida ao cessionário da presente invenção, e incorporada por referência na sua totalidade no presente relatório descritivo. Além do mais, as roscas em cunha são descritas exaustivamente na patente [0006] U.S. RE 30.647, emitida para Blose, patente U.S. RE 34.467, emitida para Reeves, patente U.S. 4.703.954, emitida para Orloff, e patente U.S. 5.454.605, emitida para Mott, todas cedidas ao cessionário da presente invenção.

[0007] Com referência ainda às Figuras IA e 1B, uma crista de rosca pino 222 em um acoplamento de rosca em cunha é estreita no sentido de uma extremidade distai 108 do elemento pino 101, enquanto que uma crista de rosca caixa 291 é larga. Ao movimentar-se ao longo de um eixo 105 (da esquerda para a direita), a crista de rosca pino 222 se alarga enquanto a crista de rosca caixa 291 se estreita na medida em que se aproxima de uma extremidade distai 110 do elemento caixa 102. Como mostrado na Figura IA, as roscas são afiladas, significando que uma rosca pino 106 aumenta em diâmetro do inicio ao final, enquanto que uma rosca caixa 107 diminui em diâmetro em uma maneira complementar. Tendo-se um estreitamento de rosca, pode-se aperfeiçoar a capacidade de

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5/34 cravar o elemento pino 101 no elemento caixa 102 e distribuir tensão pela conexão.

[0008] Geralmente, os selos de rosca são difíceis de obter em roscas não em cunha (isto é, de funcionamento livre) . No entanto, as formas de rosca, que são incapazes de formar um selo em cunha em uma configuração de funcionamento livre, podem criar selos de rosca, quando usadas em uma configuração de rosca em cunha. Como vão entender aqueles versados na técnica, como as roscas em cunha não requerem qualquer tipo ou geometria de rosca particular, várias formas de rosca podem ser usadas. Um exemplo de uma forma de rosca adequada é uma forma de rosca em semicauda de andorinha descrita na patente U.S. 5.360.239, emitida para Klementich. Outra forma de rosca inclui um flanco de carga ou flanco de cravação multifacetado, como descrito na patente U.S. 6.722.706, emitida para Church, e incorporada por referência na sua totalidade no presente relatório descritivo. Todas as formas de rosca mencionadas acima são consideradas como sendo uma forma de rosca aprisionada, significando que pelo menos uma parte dos flancos de carga correspondentes e/ou dos flancos de cravação correspondentes se sobrepõe axialmente. Uma forma de rosca aberta (isto é, não aprisionada), com uma forma geralmente retangular, é descrita na patente U.S. 6.578.880, emitida para Watts. Como tal, as formas de rosca mencionadas acima (isto é, aquelas de Klementich, Church e Watts) são exemplos de formas de rosca, que podem ser usadas com as concretizações da invenção. Geralmente, as formas de rosca abertas, tal como dente-de-serra ou ponta, não são adequadas para roscas em cunha, pois vão conferir uma grande força radial no elemento

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6/34 caixa. No entanto, uma forma de rosca geralmente quadrada, tal como aquela descrita por Watts, ou uma forma de rosca aprisionada, pode ser usada, pois não confere uma força radial no elemento caixa. Como tal, aqueles versados na técnica vão considerar que os ensinamentos contidos no presente relatório descritivo não são limitados a formas de rosca particulares.

[0009] Com referência de novo às Figuras IA e 1B, em roscas em cunha, um selo de rosca pode ser feito por uma pressão de contato, provocada por interferência, que ocorre na constituição de pelo menos uma parte da conexão 100, entre o flanco de carga pino 226 e o flanco de carga caixa 225 e entre o flanco de cravação pino 232 e o flanco de cravação caixa 231. Uma proximidade muito estreita ou uma interferência entre as raizes 292 e 221 e as cristas 222 e 291 completam o selo de rosca, quando da ocorrência de aproximação com essa interferência de flanco. Geralmente, pressões mais altas podem ficar contidas por aumento da interferência entre as raizes e as cristas (interferência raiz/crista) no elemento pino 101 e no elemento caixa 102, ou por aumento da interferência de flanco mencionada acima.

[0010] Embora várias conexões de rosca em cunha existam tendo ressaltos de torque de batente positivo (por exemplo, Klementich, referido acima), as roscas em cunha, tipicamente, não têm ressaltos de torque, de modo que a constituição delas é indeterminada, e, por conseguinte, a posição relativa do elemento pino e do elemento caixa pode variar mais durante a constituição para uma determinada faixa de torque, a ser aplicado, do que as conexões tendo um ressalto de torque de batente positivo. Para as roscas em cunha projetadas para ter

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7/34 interferência de flanco e interferência de raiz/crista em uma constituição selecionada, a conexão é projetada de modo que ambas a interferência de flanco e a interferência de raiz/crista aumentem na medida em que a conexão é constituída (isto é, um aumento em torque aumenta a interferência de flanco e a interferência de raiz/crista).

Para roscas em cunha afiladas tendo um vão livre raiz/crista, o vão livre diminui na medida em que a conexão é constituída.

Independentemente do projeto da rosca em cunha, os flancos correspondentes ficam mais próximos entre si (isto é, o vão livre diminui ou a interferência aumenta) durante a constituição. A constituição indeterminada permite que a interferência de flanco e interferência de raiz/crista sejam aumentadas por aumento do torque de constituição na conexão.

Desse modo, uma rosca em cunha pode ser capaz de pressões mais altas de gás e/ou liquido no selo de rosca, por projeto da conexão para que tenha mais interferência de flanco e/ou interferência de raiz/crista, ou por aumento do torque de constituição na conexão. No entanto, maiores interferência e torque de constituição podem aumentar a tensão na conexão durante a constituição, o que pode provocar falha prematura da conexão.

[0011]

Além do mais, como mostrado, a conexão 100 inclui um selo metal-metal

112, criado por contato entre as superfícies de selo

103

104 correspondentes, localizados, respectivamente, no elemento pino 101 e no elemento caixa 102.

O selo metal-metal

112 proporciona uma medida adicional de integridade do selo (isto é, quando um selo de rosca em cunha não é suficiente) para a conexão rosqueada 100, e é particularmente útil quando a conexão 100 é intencionada para

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8/34 conter gases de alta pressão. Ainda que o selo metal-metal seja mostrado localizado próximo à extremidade distai 108 do elemento pino 102, aqueles versados na técnica devem entender que o selo metal-metal 112 pode ser posicionado em qualquer lugar ao longo da conexão 100, incluindo, mas não limitado a um local próximo à extremidade distai do elemento caixa 102.

[0012] Não obstante, as superfícies do selo 103 e 104 do selo metal-metal 112 são usualmente construídas como superfícies frusta cônica correspondentes, caracterizadas por um baixo ângulo de interseção (por exemplo, a um ângulo inferior a cerca de 4 ou 5 graus) com as suas superfícies pino 101 e caixa 102 remanescentes correspondentes. Tipicamente, as superfícies do selo metal-metal de baixo ângulo 103 e 104 são usadas em conjunto com as conexões de rosca em cunha (por exemplo, 100), porque a sua constituição indeterminada necessita um selo capaz de um alinhamento axial menos preciso. Como as roscas em cunha são constituídas indeterminadamente, a posição relativa do elemento pino 101 e do elemento caixa 102 vai variar nos sucessivos ciclos de constituição e ruptura. No entanto, uma desvantagem de um selo metal-metal de baixo ângulo é que as superfícies do selo 103 e 104 têm áreas de contato de atrito em vez de selos de maior ângulo, e tal qual tem menos resistência a escoriação na constituição. Além do mais, como os selos metal-metal de baixo ângulo se acoplam lentamente (isto é, um baixo deslocamento radial por revolução) , os selos devem ficar em contato por várias revoluções.

Como tal, em uma conexão de rosca em cunha, incluindo um selo metal-metal, o selo é tipicamente a primeira coisa a ser constituída, de modo que o acoplamento inicial

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9/34 do selo marca o estado de firme aperto dessa conexão rosqueada. Portanto, ainda que os selos de baixo ângulo sejam benéficos, pelo fato de que acomodam as características de constituição indeterminadas das roscas em cunha, podem ficar ineficazes com os repetidos ciclos de constituição e ruptura, na medida em que as superfícies do selo 103 e 104 são deformadas e/ou trabalhados a frio fora da especificação.

[0013] Em comparação, as roscas de funcionamento livre usadas em conexões tubulares em campos de petróleo não formam, tipicamente, selos em rosca, quando a conexão é constituída. Com referência agora à Figura 2, uma conexão 200 da técnica anterior tendo roscas de livre funcionamento é mostrada. As roscas de livre funcionamento incluem os flancos de carga 254 e 255, flancos de cravação 257 e 258, cristas 259 e 262, e raizes 260 e 261. Como é típico de uma conexão com roscas de livre funcionamento, a conexão 200 se baseia em um ressalto de torque de batente positivo, formado pelo contato das superfícies 252 e 251 dispostas em um elemento pino 201 e em um elemento caixa 202, respectivamente. O ressalto de torque de batente positivo, mostrado na Figura 2, é referido comumente como um ressalto de nariz de pino . Em outras conexões, o ressalto de torque de batente positivo pode ser, em vez disso, formado por uma face caixa 263 e um ressalto associado (não mostrado) no elemento pino 201. O ressalto de torque de batente positivo também proporciona um selo. Diferentemente das roscas em cunha (por exemplo, aquelas mostradas na Figura 1B) , que são constituídas pelo enroscamento da rosca pino 106 e da rosca caixa 107, as roscas de funcionamento livre se baseiam no ressalto de torque de

Petição 870180057665, de 03/07/2018, pág. 12/53 / 34 batente positivo para a conexão de carga 200, durante a constituição. Para constituir a conexão 200, o elemento pino

201 e o elemento caixa 202 são atarraxados conjuntamente, até que as superfícies 251 e 252 sejam colocadas em contato, em cujo ponto o flanco de carga pino 254 e o flanco de carga caixa 255 ficam também em contato. Torque adicional é aplicado no elemento pino 201 e no elemento caixa 202 para as superfícies de carga 252 e 251 e flanco de carga pino 254 e flanco de carga caixa 255, até que o grau desejado de torque de constituição (isto é, a constituição selecionada) tenha sido aplicado à conexão 200.

[0014] Em virtude da existência de um grande vão livre 253 entre o flanco de cravação pino 257 e flanco de cravação caixa 258, a conexão 200 não promove um selo de rosca. O vão livre 253 ocorre em conseqüência de como as roscas de funcionamento livre com ressaltos de torque de batente positivo são carregadas. A aplicação de torque à conexão 200, durante constituição contra o ressalto de torque de batente positivo, faz com que o elemento pino 201 seja comprimido, enquanto que o elemento caixa 202 é esticado em tensão. Notar que quando uma ressalto de face caixa é usado, o elemento caixa 202 é comprimido enquanto que o elemento pino 201 é esticado em tensão. A força entre o elemento pino 201 e o elemento caixa

202 é aplicada pelo flanco de carga pino 254 e o flanco de carga caixa 255. Significativamente, o flanco de cravação pino 257 e o flanco de cravação caixa 258 não são carregados durante a constituição. Isso resulta em pressão de contato entre os flancos de carga 254 e 255 e o vão livre 253 entre os flancos de cravação 257 e 258. Como discutido acima, uma rosca

Petição 870180057665, de 03/07/2018, pág. 13/53 / 34 em cunha (por exemplo, Figura 1) forma um selo de rosca, em parte por causa da interferência entre os flancos de carga 225 e 226 e os flancos de cravação 232 e 231. Nas roscas em cunha, isso ocorre próximo da extremidade da constituição da conexão, por causa da largura variável da rosca pino 106 e da rosca caixa 107. Para que se tenha uma interferência similar entre os flancos de carga 254 e 255 e os flancos de cravação 257 e 258 em uma rosca de funcionamento livre cilíndrica (isto é, não afilada), a interferência existiría substancialmente durante a constituição da conexão, por que a rosca pino 206 e a rosca caixa 207 têm uma largura continua. Além do mais, a interferência raiz/crista, se alguma, existiría substancialmente durante a constituição da conexão. Isso podería levar a escoriação das roscas e dificuldade na constituição da conexão.

[0015] A variação na largura da rosca para uma rosca em cunha ocorre em conseqüência dos flancos de carga tendo diferentes filetes do que os flancos de cravação. Um filete de rosca pode ser quantificado em centímetros (polegadas) por revolução ou pelo termo inverso comumente usado passo de rosca (isto é, roscas por centímetro ou polegada). Um gráfico dos filetes para uma rosca em cunha da técnica anterior é mostrado na Figura 3A. Para essa conexão, o filete de carga 14 é constante pelo comprimento da conexão e maior do que aquele do filete de cravação 12, que é também constante. O filete nominal é mostrado como o item 10. Como usado no presente relatório descritivo, filete nominal se refere à média do filete de carga 14 e do filete de cravação 12. A rosca vai se alargar com cada revolução pela diferença no filete de carga

Petição 870180057665, de 03/07/2018, pág. 14/53 / 34 e filete de cravação 12. Como descrito acima, a diferença no filete de carga 14 e filete de cravação 12 é a razão de acunhamento. Para uma rosca de funcionamento livre (isto é, uma rosca não em cunha) , o filete de carga 14 e o filete de cravação 12 vão ser substancialmente iguais, provocando, desse modo, que a rosca de funcionamento livre tenha uma largura de rosca substancialmente constante (isto é, uma razão de acunhamento zero).

[0016] As variações intencionais nos filetes de roscas foram descritas na técnica anterior para fins de distribuição de carga. Um exemplo de um filete de rosca variado para distribuição de tensão é descrito na patente [0017] U.S. 4.582.348, emitida para Dearden. Dearden descreve uma conexão com roscas de funcionamento livre, que tem a rosca pino e a rosca caixa divididas em três seções, cada uma delas com diferentes filetes (notar que Dearden se refere a passo de rosca, que é quantificado por roscas por centímetro ou polegada). Na Figura 3B, um gráfico dos filetes de rosca para o elemento caixa e o elemento pino de Dearden é mostrado. Como mostrado no gráfico, em uma extremidade da conexão, um filete de rosca pino 21 é maior do que o filete de rosca caixa 22. Na seção intermediária 23, o filete de rosca pino 21 e o filete de rosca caixa 22 são substancialmente iguais. Depois, na outra extremidade da conexão, o filete de rosca caixa 22 é maior do que o filete de rosca pino 21. Na patente de Dearden, as variações no filete de rosca pino 21 e no filete de rosca caixa 22 são variações de degraus (isto é, variações substancialmente instantâneas no filete) . Os filetes de rosca variados descritos por Dearden são intencionados para

Petição 870180057665, de 03/07/2018, pág. 15/53 / 34 distribuir carga por uma maior parte da conexão, e não têm qualquer efeito na capacidade das roscas de funcionamento livre para formar um selo de rosca. Dearden não descreve a variação de um filete de carga ou de um filete de cravação, independentemente entre eles.

[0018] Outra conexão é descrita na patente U.S. 6.976.711, emitida para Sivley, cedida ao cessionário da presente invenção. Sivley descreve as conexões tendo uma variação em filete de carga e/ou filete de cravação em um ou ambos do elemento pino e do elemento caixa. Um gráfico de uma concretização descrita por Sivley é mostrado na Figura 3C.

Sivley descreve a variação do filete de carga 14 relativa ao filete de cravação 12, em uma taxa selecionada por pelo menos uma parte da rosca pino e/ou rosca caixa. Na Figura 3C, a conexão é uma rosca em cunha, como mostrado pela diferença entre o filete de carga 14 e o filete de cravação 12. O filete de carga 14 e o filete de cravação 12 convergem a uma taxa linear no sentido da extremidade da rosca.

Sivley descreve várias outras concretizações tendo filetes de carga 14 e filetes de cravação 12, que variam a taxas lineares relativamente entre si. A variação nos filetes de roscas

distribui	as	cargas	experimentadas	pela	conexão	pelo
comprimento	da	conexão.
[0019] Com	referência	agora à	Figura	4, uma	conexão de	dois
degraus é	mo	strada. As	roscas	que	formam	a conexão	são

separadas por degraus múltiplos, um grande degrau, indicado por um braço 31, e um pequeno degrau, indicado pelo braço 32. A parte entre o grande degrau 31 e o pequeno degrau 32 é comumente referida como um degrau intermediário 33. Em algumas

Petição 870180057665, de 03/07/2018, pág. 16/53 / 34 conexões, o degrau intermediário 33 pode ser usado como um selo metal-metal. De preferência, uma crista de rosca pino (freqüentemente, referida como um grande diâmetro em uma conexão rosqueada não afilada) no pequeno degrau 32 do elemento caixa 401, na sua altura de projeto integral, não interfere com uma crista de rosca caixa (freqüentemente referida como um pequeno diâmetro em uma conexão rosqueada não afilada) no grande degrau 31 do elemento caixa 402, quando o elemento pino 401 é cravado no elemento caixa 402. O diâmetro do pequeno degrau 32 de um elemento pino 401 é menor do que o menor diâmetro de rosca crista-a-crista no grande degrau 31 do elemento caixa 402, de modo que uma rosca pino 406 no pequeno degrau 32 pode ser cravada depois de uma rosca caixa 407 no grande degrau 31. As roscas em ambos o pequeno degrau 32 e o grande degrau 31, que têm substancialmente o mesmo filete nominal, se acoplam com cada revolução para constituir a conexão. Desse modo, o número de revoluções durante as quais as roscas deslizam ou se esfregam entre si é reduzido para o mesmo número de roscas acopladas. Uma conexão multidegrau permite que cada um dos degraus tenha roscas com diferentes características, desde que haja pouca ou nenhuma variação no filete nominal das roscas nos degraus.

[0020] Uma conexão de rosca em cunha de dois degraus é descrita na patente U.S. 6.206.436, emitida para Mallis. Mallis descreve uma conexão de rosca em cunha de dois degraus tendo diferentes razões de acunhamento, um dos quais é considerado como sendo uma razão de acunhamento agressiva e a outra uma razão de acunhamento conservadora, em que agressiva se refere a uma maior razão de acunhamento, e

Petição 870180057665, de 03/07/2018, pág. 17/53 / 34 conservadora se refere a uma menor razão de acunhamento. Com todas as outras características mantidas constantes, um maior ressalto de torque de batente positivo vai apresentar uma constituição mais determinada. No entanto, uma razão de acunhamento muito grande pode ser um efeito de acunhamento inadequado, o que pode propiciar que a conexão seja revertida, durante uso. Contrariamente, menos razões de acunhamento são capazes de melhor resistir à reversão da conexão, mas podem ter uma constituição indeterminada de tal modo que pode ocorrer escoriação pela distância de constituição comprida. Mallis descreve que um dos degraus em uma rosca multidegrau pode ter uma razão de acunhamento otimizada para uma constituição mais determinada (agressiva), enquanto que outro degrau pode ter uma razão de acunhamento otimizada para impedir reversão da conexão (conservadora).

[0021] A patente U.S. 6.174.001 e 6.270.127 emitidas para Enderle, cedidas ao cessionário da presente invenção, descrevem roscas em cunha de baixo torque, de dois degraus para conexões tubulares. Nas referências, um degrau é proporcionado de modo que haja uma interferência na constituição ao longo de pelo menos um dos flancos de cravação, flancos de carga, raizes e cristas complementares, enquanto que um vão livre é proporcionado ao longo de outro degrau ao longo de pelo menos um dos flancos de cravação, flancos de carga, raizes e/ou cristas complementares. Essa configuração reduz o grau de torque necessário para constituição da conexão, enquanto mantendo sensibilidade do torque, capacidade de vedação e roscas necessárias para fins estruturais.

Petição 870180057665, de 03/07/2018, pág. 18/53 / 34 [0022] Um problema com as conexões de dois degraus é que a conexão deve ser espessa para atingir uma eficiência de corpo de tubo de 100 por cento. Como usado no presente relatório descritivo, eficiência de corpo de tubo é a força tensiva da conexão relativa à força tensiva do artigo tubular. A razão básica para a necessidade de uma conexão mais espessa é que o espaço desacoplado do degrau intermediário, que é necessário de modo que as roscas no grande degrau possam desimpedir as roscas no pequeno degrau, durante a cravação. O degrau intermediário, devido à falta de acoplamento por rosca, não contribui para a resistência mecânica global da conexão. As vantagens de se ter duas roscas separadas freqüentemente propicia uma menor eficiência de corpo de tubo, embora, seja desejável ter-se uma rosca de degrau único, que pode apresentar as vantagens das conexões de dois degraus.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO [0023] Em um aspecto, a presente invenção se refere a uma conexão rosqueada incluindo um elemento pino, proporcionando uma rosca em cunha externa única tendo uma primeira parte externa e uma segunda parte externa. Além disso, a conexão rosqueada inclui um elemento caixa proporcionando um filete de rosca interno único tendo uma primeira parte interna e uma segunda parte interna, em que as primeira e segunda partes internas se correspondem rosqueadamente com as primeira e segunda partes externas. Além do mais, as primeira e segunda partes interna e externa são caracterizadas, de preferência, por uma primeira razão de acunhamento, e as segundas partes interna e externa são caracterizadas, de preferência, por uma segunda razão de acunhamento, em que a primeira razão de

Petição 870180057665, de 03/07/2018, pág. 19/53 / 34 acunhamento é inferior à segunda razão de acunhamento, e um selo metal-metal radial veda entre o elemento pino e o elemento caixa, e em que o selo metal-metal radial compreende um ângulo de vedação entre cerca de 4 graus e cerca de 15 graus.

[0024] Em outro aspecto, a presente invenção se refere a uma conexão rosqueada tendo um elemento pino proporcionando uma única rosca em cunha externa, compreendendo uma primeira parte externa e uma segunda parte externa. Além disso, a conexão rosqueada tem um elemento caixa, proporcionando uma rosca em cunha interna única, compreendendo uma primeira parte interna e uma segunda parte interna, em que as primeira e segunda partes internas se correspondem rosqueadamente com as primeira e segunda partes externas. Além do mais, as primeiras partes interna e externa são caracterizadas, de preferência, por uma primeira razão de acunhamento, e as segunda partes interna e externa são caracterizadas, de preferência, por uma segunda razão de acunhamento. Ainda mais, um selo metal-metal radial veda entre o elemento pino e o elemento caixa, e os elementos pino e caixa são configurados de modo que, durante a constituição, as primeiras partes interna e externa atingem uma primeira constituição especifica, antes de acoplamento do selo metal-metal radial e uma segunda constituição especifica das segundas partes externa e interna.

[0025] Em outro aspecto, a presente invenção se refere a um método para acoplar uma conexão rosqueada, incluindo o acoplamento de uma extremidade pino da conexão em uma extremidade caixa da conexão, em que a extremidade pino compreende uma rosca em cunha externa e a extremidade caixa

Petição 870180057665, de 03/07/2018, pág. 20/53 / 34 compreende uma rosca em cunha interna. Além disso, o método inclui a rotação da conexão a uma primeira posição, para constituir uma primeira parte da rosca em cunha de extremidade pino com uma primeira parte da rosca em cunha da extremidade caixa, a uma primeira razão de acunhamento, e rotação da conexão a uma segunda razão de acunhamento para acoplar um selo metal-metal radial da conexão rosqueada. Ainda mais, o método inclui a rotação da conexão a uma terceira posição, para constituir um segunda parte da rosca em cunha da extremidade pino e uma segunda parte da rosca em cunha da extremidade caixa, a uma segunda razão de acunhamento.

[0026] Em outro aspecto, a presente invenção se refere a uma conexão rosqueada tendo roscas em cunha, a conexão rosqueada incluindo um elemento pino compreendendo uma rosca pino tendo uma crista de rosca pino, uma raiz de rosca pino, um flanco de carga pino e um flanco de cravação pino, em que a rosca pino compreende pelo menos uma primeira parte, uma região de transição, e uma segunda parte formadas seqüencialmente nela. Além disso, a conexão rosqueada inclui um elemento caixa compreendendo uma rosca caixa, tendo uma crista de rosca caixa, uma crista de rosca caixa, um flanco de carga caixa e um flanco de cravação caixa, em que a rosca caixa compreende pelo menos uma primeira parte, uma região de transição e uma segunda parte formadas seqüencialmente nela, as partes na rosca caixa correspondendo-se geralmente em posição axial com as partes na rosca pino. De preferência, a primeira parte tem uma primeira razão de acunhamento, a região de transição tem uma razão de acunhamento de transição, e a segunda parte tem uma segunda razão de acunhamento, em que os

Petição 870180057665, de 03/07/2018, pág. 21/53 / 34 filetes de rosca são substancialmente constantes dentro de cada uma das partes. Além do mais, a conexão rosqueada inclui um selo metal-metal radial, para vedar entre o elemento pino e o elemento caixa, em que os elementos pino e caixa são configurados de modo que durante a constituição, as primeiras partes atingem uma primeira constituição especifica do selo metal-metal radial e uma segunda constituição especifica das segundas partes.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[0027]	As Figuras IA	e 1B	ilustram	vistas em	seção
transversal de uma	conexão	tubular da técnica anterior	tendo
roscas em	cunha.
[0028]	A Figura	2 é uma	vista	em seção	transversal	de uma
conexão	tubular	da técnica	anterior	tendo roscas de

funcionamento livre.

[0029]	As Figuras 3A,	3B e	3C	mostram representações
gráficas	dos filetes de	rosca	para as várias conexões
tubulares	da técnica anterior.
[0030]	A Figura 4 é uma	vista	em	seção transversal de uma

conexão tubular de dois degraus da técnica anterior, tendo roscas de funcionamento livre.

[0031] As Figuras 5A, 5B e 5C ilustram esquematicamente uma conexão rosqueada em cunha de três partes.

[0032] As Figuras 6A, 6B e 6C ilustram esquematicamente uma conexão rosqueada em cunha de três partes.

[0033] As Figuras 7A e 7B ilustram esquematicamente uma conexão rosqueada em cunha de duas partes.

Petição 870180057665, de 03/07/2018, pág. 22/53 / 34

DESCRIÇÃO DETALHADA [0034] Algumas concretizações da presente invenção incluem conexões rosqueadas em cunha de degrau único, tendo variações na razão de acunhamento, de modo que um selo metal-metal de alto ângulo pode ser usado com elas. Além do mais, algumas concretizações são caracterizadas por uma constituição multiestágio de uma conexão rosqueada em cunha, de modo que uma primeira parte da rosca em cunha possa ser constituída a uma razão de acunhamento conservadora, antes que um selo metal-metal se acople e antes que uma segunda parte da rosca em cunha seja constituída a uma razão de acunhamento agressiva. Ainda mais, em algumas concretizações, o selo metal-metal pode se acoplar simultaneamente com a constituição da segunda parte, enquanto que, em outras concretizações, o selo metal-metal pode se acoplar com a constituição da segunda parte.

[0035]

Com referência às Figuras 5A

5C, uma conexão rosqueada em cunha de três partes 500 é mostrada.

Particularmente,

Figura

5A ilustra a conexão

500 esquematicamente como tendo um elemento rosqueado pino

506 e um elemento rosqueado caixa

507. A seguir, a Figura 5B é uma representação gráfica do filete de rosca caixa do elemento caixa 507. Além do mais, a Figura

5C é uma representação gráfica do filete de rosca pino do elemento pino 506. Como tal, as Figuras 5B e

5C ilustram os seus respectivos comprimentos de filete de rosca (por exemplo, em centímetros ou polegadas), em função da posição axial (por exemplo, o número de rosca).

Petição 870180057665, de 03/07/2018, pág. 23/53 / 34 [0036] Não obstante, para fins de clareza, a conexão 500 é mostrada na Figura 5A parcialmente constituída, em vez de a uma constituição final selecionada. Com referência à Figura 5A, o elemento rosqueado pino 506, correspondente ao gráfico da Figura 5C, é mostrado parcialmente constituído com um elemento rosqueado caixa 507 correspondente ao gráfico mostrado na Figura 5B. A rosca parcialmente constituída, mostrada na Figura 5A, tem três partes rosca 501A, 503 e 501B. A parte rosca 503 é definida pelas extremidades distais da parte rosca caixa 503A e da parte rosca pino 503B, como mostrado nas Figuras 5B e 5C, quando a caixa e o pino são constituídos parcialmente.

[0037] Com referência agora às Figuras 5B e 5C, os comprimentos dos vários filetes de rosca, em função da posição axial, são ilustrados, em que cada unidade do eixo da posição axial representa aproximadamente um giro de 36 0 graus de um passo de rosca. Por exemplo, as partes rosca 501A e 501B são aproximadamente de sete passos de rosca cada, enquanto que uma outra parte rosca 503 é aproximadamente um passo de rosca. Na Figura 5A, a rosca pino 506 inclui flancos de cravação pino 531 e flancos de carga pino 526, e a rosca caixa 507 inclui os flancos de cravação caixa 532 e os flancos de carga caixa 525. Ambas as roscas pino e caixa são divididas em três partes rosca, 501A, 503A e 501B. Ainda que a conexão de rosca em cunha 500 seja mostrada como uma conexão de três partes, devese entender que outras configurações (por exemplo, duas ou mais de três partes) podem ser usadas para criar conexões rosqueadas em cunha de acordo com as concretizações da presente invenção.

Petição 870180057665, de 03/07/2018, pág. 24/53 / 34 [0038] Com referência ainda às Figuras 5B e 5C, as partes rosca 501A têm uma razão de acunhamento 511A, e as partes rosca 501B têm uma razão de acunhamento 511B, em que as razões de acunhamento 511A e 511B são substancialmente iguais. A parte rosca 503A do elemento caixa 507 e do elemento pino 506 apresentam uma razão de acunhamento 513 maior do que as razões de acunhamento 511A e 511B. Como mostrado, a parte rosca caixa 503A e a parte rosca pino 503B são de mesmo comprimento axial, mas como serão demonstrados abaixo, as partes rosca 503A e 503B podem ser de diferentes comprimentos axiais. Como as partes rosca 501A e 501B podem ter as mesmas características, podem ser consideradas conjuntamente como uma única rosca descontínua 501, que é interrompida ou perturbada pelas partes rosca 503A e 503B.

[0039] Uma vez um filete de carga 514 e um filete de cravação 516 são variados de uma maneira complementar em ambos o elemento pino 506 e o elemento caixa 507, um filete nominal 510 é substancialmente constante pelo comprimento de ambos o elemento pino 506 e o elemento caixa 507. Ao final da primeira parte rosca 501A, a razão de acunhamento 511A aumenta a uma segunda razão de acunhamento 513 por aumento de um filete de carga 514, enquanto que proporcionalmente diminuindo um filete de cravação 516, de modo que o filete nominal 510 seja mantido substancialmente constante. Como mencionado acima, a segunda razão de acunhamento 513 é maior do que ambas a razão de acunhamento 511A da parte rosca 501A e a razão de acunhamento 511B da parte rosca 501B. Além do mais, em algumas concretizações, um comprimento helicoidal da parte rosca constituída 503 pode ser em incrementos de cerca de 360 graus,

Petição 870180057665, de 03/07/2018, pág. 25/53 / 34 para impedir a cada excêntrica da conexão 500. Após a parte

503, a razão de acunhamento 513 diminui a uma razão de acunhamento 511B, característica da parte rosca 501B, que, como mostrado nas Figuras 5A - 5C, é substancialmente igual à razão de acunhamento 511A da parte rosca 501A.

[0040] Na condição parcialmente constituída mostrada na Figura 5A, pode haver contato direto entre o flanco de cravação pino 531 e o flanco de cravação caixa 532, e entre o flanco de cravação pino 526 e o flanco de cravação caixa 525, em ambas a parte rosca 501A e a parte rosca 501B, mas o vão livre 504 entre os flancos de cravação e carga na parte rosca constituída 503.

[0041] Adicionalmente, as Figuras 5B - 5C descrevem um deslocamento 505 entre o inicio da parte rosca 503B na rosca pino 506 (Figura 5C) e o inicio do segmento rosca 503A na rosca caixa 507 (Figura 5B). Como mostrado, a parte rosca 503A começa a uma posição axial selecionada ligeiramente mais cedo no elemento caixa 507 do que na parte rosca 503B no elemento pino 506. Esse deslocamento permite que as roscas do elemento caixa 507 se abram ou se alarguem ligeiramente mais cedo que a rosca pino 506, resultando em um vão livre entre os flancos na parte rosca 503, quando a conexão é parcialmente constituída, como mostrado na Figura 5A. Para retornar ao contato (ou interferência) de flanco, a parte rosca 501B pode começar em uma posição axial mais cedo no elemento caixa 507, permitindo, desse modo, que as roscas do elemento pino 506 sejam apanhadas. Desse modo, o grau de deslocamento 505 pode ditar o contato de flanco relativo nos segmentos rosca 501A, 503 e 501B. Por exemplo, considerando que a conexão 500,

Petição 870180057665, de 03/07/2018, pág. 26/53 / 34 mostrada nas Figuras 5A - 5C (em que, a uma constituição parcial selecionada, os flancos de rosca nas partes rosca 501A e 501B ficam em contato e os flancos de rosca na parte rosca 503 ficam em um vão livre), aumentando o deslocamento 505, sem alterar quaisquer outras características de rosca, que aumentariam o vão livre de flanco na parte rosca 503 e reduzir ou eliminar o contato de flanco na parte rosca 501B.

[0042] De modo similar, o contato de flanco nos segmentos rosca 501A, 503 e 501B, a uma constituição selecionada, pode ser mudado por alteração dos comprimentos axiais relativos da parte rosca caixa 503A e parte rosca pino 503B. Por exemplo, considerando que a conexão 500, mostrada nas Figuras 5A - 5C, o aumento do comprimento axial da parte rosca pino 503B, na Figura 5C, vai resultar em maior tensão de contato na parte rosca 501B, uma menor tensão de contato na parte rosca 501A, e um maior vão livre na parte rosca 503. Portanto, a conexão 500 vai tender a ficar constituída primeiro nos flancos da parte rosca 501B.

[0043]

Por variação do grau de deslocamento

505 e das larguras relativas das partes rosca 503A e 503B nas roscas caixa e pino, respectivamente, um projetista de rosca pode adequar a relação entre os flancos em todas as três partes rosca 501A, 503 e 501B a uma constituição final selecionada.

Por exemplo, em uma concretização, os flancos de rosca em pelo menos uma das três partes rosca 501A, 503 e 501B podem estar em vão livre a uma constituição selecionada. De modo similar, nas outras concretizações, a interferência de flanco na parte rosca 503, a uma constituição final selecionada, pode ser inferior, igual ou superior à interferência de flanco nas

Petição 870180057665, de 03/07/2018, pág. 27/53 / 34 partes rosca 501A ou 501B. Em outra concretização, pode haver interferências de flanco em todas as três partes rosca 501A, 503 e 501B, a uma constituição selecionada, que são todas diferentes entre si. Nessa concretização, o contato de flanco pode ocorrer em uma parte rosca da rosca em cunha, antes que outra parte rosca, a uma constituição preliminar, mas com ambas as partes tendo interferência de flanco a uma constituição selecionada. Além disso, uma ou mais partes rosca podem ter interferência entre apenas os flancos de carga ou os flancos de cravação, em vez de ambos.

[0044] Em virtude das razões de acunhamento 511A e 511B serem conservadoras relativas à razão de acunhamento 513 da parte 503, a tensão de contato entre os flancos de união nas partes rosca 501A e 501B vai lentamente subir com a maior constituição, enquanto que a tensão de contato de flanco na parte 503 vai aumentar mais rapidamente. Na concretização representada pelas Figuras 5A - 5C, a uma constituição parcial, os flancos das partes rosca 501A e 501B podem ficar em contato, enquanto que os flancos da parte rosca 503 podem ficar em vão livre. Subseqüentemente, a uma constituição final selecionada, a interferência de flanco pode ser igual em todas as três partes rosca 501A, 503 e 501B.

[0045] Em outra concretização, a uma constituição final selecionada, a interferência de flanco nas partes rosca 501A e 503 podem ser iguais, enquanto que a interferência de flanco na parte rosca 501B pode ser mais baixa. Essa concretização pode ser útil, por exemplo, em aplicações de alto torque, em que a parte rosca 501B, tendo uma interferência de flanco mais

Petição 870180057665, de 03/07/2018, pág. 28/53 / 34 baixa a uma constituição final selecionada, pode agir como um ressalto de torque de retorno.

[0046] Com referência agora às Figuras 6A - 6C, uma conexão rosqueada em cunha de três partes 600 é mostrada. Na Figura 6A, um elemento pino 606, correspondente ao gráfico da Figura 6C, é mostrado a uma constituição final selecionada com um elemento caixa 607 correspondente ao gráfico da Figura 6B. Nessa concretização, as roscas no elemento pino 606 e no elemento caixa 607 apresentam uma interferência entre os flancos de carga 625 e 626 e os flancos de cravação 631 e 632 em uma primeira parte 601 e em uma segunda parte 603, em ambas uma primeira parte 601 (análoga ao pequeno degrau 32 da Figura 4) e uma segunda parte 603 (análoga ao grande degrau 31 da Figura 4) da conexão rosqueada em cunha 600 na constituição selecionada. Além do mais, uma região de transição 602 entre a primeira parte 601 e a segunda parte 603 é mostrada. Desse modo, as Figuras 6A - 6C representam uma primeira parte 601 de aproximadamente sete passos de rosca, uma região de transição 602 de aproximadamente um passo, e uma segunda parte 603 de aproximadamente sete passos.

[0047] Em comparação, conexões de dois degraus, tendo diferentes razões de acunhamento, são descritas na patente U.S. 6.206.436, emitida para Mallis, discutida acima. Os ensinamentos de Mallis (incluindo todas as vantagens), como se aplicam a conexões de dois degraus tendo duas diferentes razões de acunhamento, são geralmente aplicáveis às conexões de degrau único de múltiplas partes rosca descritas no presente relatório descritivo. Usando-se a terminologia de Mallis, na concretização mostrada nas Figuras 6A - 6C, a

Petição 870180057665, de 03/07/2018, pág. 29/53 / 34 segunda parte 603 apresenta uma razão de acunhamento agressiva 613, enquanto que a primeira parte 601 apresenta uma razão de acunhamento conservadora 611. No entanto, diferentemente da descrição de Mallis e das Figuras 5A - C discutidas acima, as Figuras 6A - 6C ilustram roscas de degrau único, continuas sem interrupções entre as partes.

[0048]	Ainda que	a região	de transição 602	seja mostrada
tendo um	vão	livre	entre os	flancos de carga	625,	626 e	os
flancos de cravação	631, 632,	aqueles versados	na técnica	vão
entender	que	a região de	transição 602	pode	ter	uma
interferência	de flanco de carga 625, 626 ou de um	flanco	de
cravação	631,	621.	Além do	mais, ainda que	a	região	de
transição	602	seja	mostrada como estendendo-se	por	apenas	um

passo de rosca, deve-se entender que uma maior ou menor região de transição 602 pode ser usada. Adicionalmente, em uma concretização, a interferência de flanco pode ocorrer em uma parte da rosca em cunha, antes de outra constituição, com ambas a primeira parte 601 e a segunda parte 603 tendo interferência na constituição selecionada. Além disso, uma ou mais das partes rosca 601, 602 e 603 podem ter uma interferência entre apenas os flancos de carga ou os flancos de cravação, em vez de em ambos.

[0049] Para obter a configuração de três partes mostrada na Figura 6A, um filete de carga 614 e um filete de cravação 616 podem ser variados de uma maneira complementar em ambos o elemento pino 606 e o elemento caixa 607, como mostrado nas Figuras 6B e 6C. Como ilustrado, o filete nominal 610 é mantido substancialmente constante pelo comprimento das roscas de ambos o elemento pino 606 e o elemento caixa 607. Ao longo

Petição 870180057665, de 03/07/2018, pág. 30/53 / 34 de uma primeira parte 601, a diferença entre o filete de carga 614 e o filete de cravação 616 (isto é, a razão de acunhamento 611) é s ubstancialmente constante. Ao final da primeira parte 601, a razão de acunhamento 611 aumenta a uma razão de acunhamento de transição 612 por aumento do flanco de carga 614 de um valor selecionado, enquanto que diminuindo proporcionalmente o flanco de cravação 616, mantendo substancialmente o flanco nominal 610. Como pode-se notar, a razão de acunhamento de transição 612 é maior do que ambas a razão de acunhamento 611 da primeira parte 601 e a razão de acunhamento 613 da segunda parte 603. O comprimento das roscas na região de transição 602 propicia a transição entre a primeira parte 601 e a segunda parte 603, e é relativamente pequena em comprimento helicoidal, comparada com o da primeira parte 601 e da segunda parte 603. Em algumas concretizações, o comprimento helicoidal da região de transição 602 pode ser em incrementos de cerca de 360 graus, para impedir carga excêntrica da conexão. Seguinte à região de transição 602, a razão de acunhamento de transição 612 diminui para a razão de acunhamento 613, característica da segunda parte 603, que, nas Figuras 6A - 6C, é mostrada maior do que a razão de acunhamento 611 da primeira parte 601.

[0050] Adicionalmente, as Figuras 6A - 6C também descrevem um deslocamento 605 na parte rosca de transição 602 do elemento pino 606 e do elemento caixa 607. Como mostrado, a parte rosca de transição 602 começa em uma posição axial selecionada ligeiramente mais cedo no elemento caixa 607 do que no elemento pino 606. Esse deslocamento permite que as roscas do elemento caixa 607 se abram ou se alarguem

Petição 870180057665, de 03/07/2018, pág. 31/53 / 34 ligeiramente mais cedo do que aquelas do elemento pino 6 06, resultando em um vão livre selecionado entre os flancos na região de transição 602. Para retornar para a interferência de flanco, a segunda parte 603 pode começar em uma posição axial selecionada mais cedo no elemento caixa 607, permitindo, desse modo, que as roscas do elemento pino 606 sejam agarradas. Alternativamente, as segundas partes 603 do elemento caixa 607 e do elemento pino 606 podem começar a simultaneamente retardar ainda mais uma constituição selecionada da segunda parte 603, seguinte a uma constituição selecionada da primeira parte 601. Desse modo, variações no filete de carga 614 e no filete de cravação 616 pelo comprimento das roscas permitem que uma conexão apresente diferentes características de constituição em cada parte dela. Aqueles versados na técnica vão considerar que várias combinações de partes (por exemplo, 601, 602, 603) podem ser usadas de acordo com as concretizações da presente invenção.

[0051] Com referência agora às Figuras 7A - 7B, uma conexão rosqueada em cunha de duas partes 700 é mostrada esquematicamente. A conexão 700 é distinta da conexão 600 das Figuras 6A - 6B, pelo fato de que a conexão 700 não inclui uma parte rosca de transição (por exemplo, 602), entre uma primeira parte 701 e uma segunda parte 703. Como tal, a conexão 700 é caracterizada por uma razão de acunhamento 711 da primeira parte 701, que se expande instantaneamente a uma razão de acunhamento maior 713 da segunda parte 703. Similar às conexões mostradas nas Figuras 5 e 6, a segunda parte da rosca pino pode retardar o filete de rosca caixa por um deslocamento 705, para permitir que a rosca caixa se abra ou

Petição 870180057665, de 03/07/2018, pág. 32/53 / 34 se alargue ligeiramente mais cedo do que a rosca pino. Ainda que a variação em razão de acunhamento 711 a 713 seja mostrada como uma variação de degrau substancialmente instantânea, uma variação graduada mais uniforme pode ser usada.

[0052] Como descrito acima, as roscas cunha são caracterizadas por uma constituição indeterminada. No entanto, o grau de indeterminação de uma conexão rosqueada em cunha pode ser variado por variação da razão de acunhamento subjacente. Por exemplo, as conexões rosqueadas em cunha, tendo uma razão de acunhamento mais conservadora (isto é, mais baixa), são constituídas a um grau de interferência de flanco de um modo mais indeterminado do que aquelas tendo razões de acunhamento mais agressivas. Como tal, uma conexão tendo uma razão de acunhamento mais conservadora vai requerer mais rotação (e torque) para atingir uma constituição selecionada e, desse modo, ser mais indeterminada do que uma conexão tendo uma razão de acunhamento mais agressiva. Em comparação, as conexões apresentando razões de acunhamento mais agressivas vão ser constituídas mais determinadamente, mas vão ser menos resistentes a retroceder do que as conexões tendo razões de acunhamento mais conservadoras.

[0053] Como tal, as conexões rosqueadas em cunha de degrau único, com pelo menos duas partes rosqueadas a diferentes razões de acunhamento, são altamente benéficas nas conexões tendo um selo metal-metal (por exemplo, 103 e 104 da Figura IA) , para reduzir o grau de desgaste e a escoriação experimentados por esses selos. Particularmente, uma conexão rosqueada em cunha, continua, na qual uma primeira parte rosca tem uma razão de acunhamento conservadora e uma segunda parte

Petição 870180057665, de 03/07/2018, pág. 33/53 / 34 rosca tem uma razão de acunhamento agressiva, pode ser usada para permitir um acoplamento mais determinado desse selo.

[0054] Por exemplo, em uma concretização de acordo com a presente invenção, uma conexão rosqueada em cunha de degrau único, continua pode ser construída tendo duas (ou mais) partes, uma primeira parte tendo uma razão de acunhamento convencional (menos agressiva) e uma segunda parte tendo uma razão de acunhamento maior (mais agressiva). Em virtude da alta razão de acunhamento da segunda parte, a conexão pode incluir um selo metal-metal radial tendo um ângulo de selo entre cerca de 4 e cerca de 15 graus. Além disso, em algumas concretizações, os ângulos de selo de cerca de 7 graus, cerca de 14 graus ou qualquer um entre eles pode ser usado. Como descrito acima, o selo metal-metal pode ser um selo de nariz de pino, um selo de face de caixa ou qualquer outro selo conhecido daqueles versados na técnica.

[0055] Além do mais, para uma conexão rosqueada em cunha de duas partes, a segunda parte mais agressiva pode compreender um menor percentual do número total de passos de rosca do que a primeira parte mais conservadora. Por exemplo, se uma rosca em cunha padrão convencional tem dez passos e uma razão de acunhamento de 0,038 cm (0,015 in)/passo (isto é, a largura da rosca cresce por 10 passos * 0,038 cm (0,015 in)/passo = 0,381 cm (0,150 in) pelo comprimento da rosca), uma rosca em cunha de duas partes de mesmo comprimento axial pode ter dois passos

a uma razão	de acunhamento	de	0,030	na	segunda parte,	e	os
oito passos	remanescentes a	uma	razão	de	acunhamento de	o,	028
cm (0,01125	in)/passo (isto	é,	[0,381	cm	(0,150 in) - 2	*0,	076

cm (0,030 in)]/8) na primeira parte, e ainda mantendo o mesmo

Petição 870180057665, de 03/07/2018, pág. 34/53 / 34 crescimento na largura da rosca pelo comprimento da rosca.

Alternativamente, as primeira segunda partes podem ser de número substancialmente igual de passos ou comprimento. Ainda alternativamente, uma conexão rosqueada em cunha multiparte pode ter várias partes conservadoras e agressivas alternadas, em que cada par conservador/agressivo age para constituir seletivamente a conexão em paralelo.

[0056] seqüência de constituição para uma conexão rosqueada em cunha de duas partes, de acordo com as concretizações da presente invenção, pode incluir a constituição da primeira parte (por exemplo, uma rotação preliminar) , antes do acoplamento do selo metal-metal (por exemplo, uma rotação secundária) e a constituição da segunda parte (por exemplo, uma rotação terciária). De preferência, a razão de acunhamento da segunda parte pode ser relacionada com o ângulo do selo metal-metal, de modo que a segunda parte atinja a sua constituição selecionada ao mesmo tempo em que o selo metal-metal fica mais acoplado.

Geralmente, para atingir esse objetivo, um ângulo de selo mais alcantilado vai requerer uma maior razão de acunhamento na segunda parte rosca. Por exemplo, como o selo metal-metal, tendo um ângulo de selo de cerca de graus, vai acoplar-se inteiramente dentro de 1/4 de giro de uma rosca em cunha típica, a posição axial e a razão de acunhamento da segunda parte podem ser selecionadas de modo que a segunda parte atinge a interferência de flanco desejada em cerca de 1/4 de volta, essencialmente na mesma constituição selecionada que o selo metal-metal atinge acoplamento total.

Petição 870180057665, de 03/07/2018, pág. 35/53 / 34 [0057] Deve-se entender que as conexões de rosca em cunha, de acordo com as concretizações da presente invenção, são vantajosas em relação àquelas da técnica anterior pelo fato de que os selos metal-metal, contidos nelas, podem ser mais duráveis e menos suscetíveis a dano em uso e durante os ciclos de constituição e ruptura.

[0058]

Os selos metal-metal de alto ângulo, de acordo com as concretizações da presente invenção, são menos suscetíveis a dano do contato excêntrico, durante constituição e ruptura, pois são acoplados após uma primeira parte de uma conexão rosqueada em cunha multiparte ser constituída. Como tal, a constituição da primeira parte, antes do acoplamento dos selos metal-metal, pode agir como guia dos componentes do selo para acoplamento com probabilidade reduzida de contato excêntrico. De modo similar, durante ruptura, os selos podem ser desacoplados antes da ruptura da primeira parte, desse modo, de novo permitindo que a primeira parte guie os componentes do selo para separação axial, protegendo, desse modo, as superfícies de selo de contato excêntrico. Desse modo, o acoplamento cedo/desacoplamento tarde da primeira parte de uma conexão rosqueada em cunha multiparte pode proteger as superfícies de selo pelos componentes de guia de um selo metal-metal, para dentro e para fora do acoplamento ao longo de um eixo da conexão.

[0059] Além do mais, como descrito acima, a área de contato reduzida de um selo de alto ângulo, de acordo com as concretizações da presente invenção, se traduz em menos área de selo metal-metal, reduzindo, desse modo, a probabilidade e a grandeza de escoriação entre eles. Além do mais, como os

Petição 870180057665, de 03/07/2018, pág. 36/53 / 34 selos de alto ângulo se acoplam sob menos deslocamento rotativo do que os selos de baixo ângulo, há menos deslocamento por atrito do selo metal-metal por essa área de selo.

[0060] Ainda que a invenção tenha sido descrita com relação a um número limitado de concretizações, aqueles versados na técnica, tendo o beneficio dessa descrição, vão considerar que outras concretizações podem ser elaboradas, que não se afastam do âmbito da invenção, como descrito no presente relatório descritivo. Conseqüentemente, o âmbito da invenção deve ser limitado apenas pelas reivindicações em anexo.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Conexão rosqueada compreendendo:

um elemento pino (506, 606) proporcionando uma única rosca em cunha externa, que compreende uma primeira parte externa (501A, 601, 701) e uma segunda parte externa (501B, 603, 703);

um elemento caixa (507, 607) proporcionando uma única rosca em cunha interna, que compreende uma primeira parte interna (501A, 601, 701) e uma segunda parte interna (501B, 603, 703), em que as primeira e segunda partes internas se correspondem rosqueadamente com as primeira e segunda partes externas;

em que as primeiras partes interna e externa (501A, 601, 701) são distinguidas por uma primeira razão de acunhamento (511A, 611, 711) e as segundas partes interna e externa (501B, 603, 703) são distinguidas por uma segunda razão de acunhamento (511B, 613, 713) , em que a primeira razão de acunhamento é inferior à segunda razão de acunhamento;

um selo metal-metal radial para selar entre o elemento pino e o elemento caixa; e em que o selo metal-metal radial compreende um ângulo de selo entre 4 graus e 15 graus, caracterizada pelo fato de que as referidas roscas em cunha interna e externa são roscas em cunha de degrau único.

Petição 870180141229, de 15/10/2018, pág. 9/16

2. Conexão rosqueada de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que os elementos pino (506, 606) e caixa (507, 607) são configurados de modo que, durante a constituição, as primeiras partes interna e externa (501A, 601, 701) atinjam uma primeira constituição específica, antes de acoplamento do selo metal-metal radial, e uma segunda constituição específica das segundas partes interna e externa (501B, 603, 703) .

2/6

3/6

3. Conexão rosqueada de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o selo metal-metal radial é selecionado do grupo consistindo de selos de nariz de pino, selos de face de caixa e selos de rosca intermediária.

4/6

4. Conexão rosqueada de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o selo metal-metal radial compreende um ângulo de selo entre 7 graus e 14 graus.

5/6

5. Conexão rosqueada de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que compreende ainda uma região de transição (503, 602) entre as primeiras partes interna e externa (501A, 601, 701) e as segundas partes interna e externa (501B, 603, 703).

Petição 870180141229, de 15/10/2018, pág. 10/16

6/6 pino, um selo de ressalto de caixa e um selo de ressalto intermediário.

6. Conexão rosqueada de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que compreende ainda um deslocamento (505, 605, 705) entre a segunda parte interna e a segunda parte externa.

7. Conexão rosqueada de acordo com a reivindicação 1,

caracterizada pelo fato de que compreende ainda uma terceira parte em cada um dos elementos caixa (507, 607) e elemento pino (506, 606) , em que as terceiras partes são

distinguidas por uma terceira razão de acunhamento, substancialmente igual à primeira razão de acunhamento.

8. Conexão rosqueada de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que os elementos pino e caixa são configurados de modo que, durante a constituição, as primeiras partes interna e externa atinjam uma primeira constituição específica, antes de acoplamento do selo metal-metal radial, e uma segunda constituição específica das segundas partes interna e externa.

9. Conexão rosqueada de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de que a primeira razão de acunhamento (511A, 611, 711) e a segunda razão de acunhamento (511B, 613, 713) são substancialmente iguais.

Petição 870180141229, de 15/10/2018, pág. 11/16

10. Conexão rosqueada de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato de que o selo metal-metal se acopla antes da segunda constituição especifica das segundas partes interna e externa.

11. Conexão rosqueada de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato de que o selo metal-metal se acopla simultaneamente com a segunda constituição especifica das segundas partes interna e externa.

12. Conexão rosqueada de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato de que a primeira constituição especifica ocorre quando os flancos de carga (525, 526, 625, 626) e de cravação (531, 532, 631, 632) das primeiras partes interna e externa atingem um grau de interferência especifico.

13. Conexão rosqueada de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato de que a segunda constituição especifica ocorre quando os flancos de carga (525, 526, 625, 626) e de cravação (531, 532, 631, 632) das segundas partes interna e externa atingem um grau de interferência especifico.

Petição 870180141229, de 15/10/2018, pág. 12/16

14. Método para acoplar uma conexão rosqueada, caracterizado pelo fato de que compreende:

acoplar uma extremidade pino (507, 606) da conexão em uma extremidade caixa (507, 607) da conexão, em que a extremidade pino compreende uma rosca em cunha externa de degrau único e a extremidade caixa compreende uma rosca em cunha interna de degrau único;

girar a conexão a uma primeira posição para constituir uma primeira parte da rosca em cunha da extremidade pino com uma primeira parte da rosca em cunha da extremidade caixa, a uma primeira razão de acunhamento (511B, 613);

girar a conexão a uma segunda posição para acoplar um selo metal-metal radial da conexão rosqueada; e girar a conexão a uma terceira posição para constituir uma segunda parte da rosca em cunha da extremidade pino e uma segunda parte da rosca em cunha da extremidade caixa, a uma segunda razão de acunhamento (511B, 613).

15. Método de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que girar a conexão para as segunda e terceira posições é feito simultaneamente.

16. Método de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o selo metal-metal radial é selecionado do grupo consistindo de um selo de nariz de

Petição 870180141229, de 15/10/2018, pág. 13/16

17. Método de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o selo metal-metal radial compreende um ângulo de selo entre 4 graus e 15 graus.

18. Método de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que a primeira razão de acunhamento (511A, 611) é mais baixa do que a segunda razão de acunhamento (511B, 613) . 19. Método de acordo com a reivindicação 14,

caracterizado pelo fato de que os componentes do selo metal-metal radial não se acoplam até que a conexão seja girada para a segunda posição.