ES2307587T3 - Procedimiento de montaje de racores de tubos. - Google Patents
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Abstract
Un procedimiento para determinar la orientación de una primera tubería en una columna perforadora de tuberías provistas de una serie de racores, la columna perforadora de tuberías estando insertada en el interior de un taladro de un pozo, cada racor estando provisto de un elemento de vástago (13) conectado de forma roscada a un elemento de acoplamiento (15), el elemento de vástago y el elemento de acoplamiento estando colocados en una posición de completamente acoplados cuando se instalan en la columna perforadora de tuberías, el procedimiento comprendiendo: - la colocación de una marca de alineación del vástago (35, 35'') sobre cada elemento de vástago; - la colocación de una marca de alineación del acoplamiento (37) sobre cada elemento de acoplamiento; - el mecanizado de una pluralidad de hilos de rosca sobre cada elemento de vástago y cada elemento de acoplamiento a una profundidad calculada de forma que la marca de alineación del vástago esté circunferencialmente alineada con la marca de alineación del acoplamiento cuando el elemento de vástago y el elemento de acoplamiento estén en la posición de completamente acoplados; y - la observación de la orientación de una segunda tubería en la columna perforadora de tuberías para determinar una posición circunferencial de la primera tubería.
Description
Procedimiento de montaje de racores de
tubos.
\global\parskip0.900000\baselineskip
La invención se refiere en general a racores de
tuberías y en particular a un procedimiento para el montaje de
racores de modo que la orientación circunferencial en el fondo del
pozo de una tubería en una columna perforadora de tuberías para
determinar mediante la orientación de cualquier otra tubería en la
misma columna perforadora de tuberías.
En una columna perforadora provista de una serie
de racores, cada racor estando provisto de un elemento de vástago
conectado de forma roscada a un elemento de acoplamiento, a menudo
es deseable conocer la orientación circunferencial de una de las
tuberías en la columna perforadora de tuberías con relación a otra
tubería en la columna perforadora. Un procedimiento para conseguir
este resultado es controlar el proceso de roscado de cada elemento
de vástago y cada elemento de acoplamiento de modo que se conozca la
orientación relativa de una tubería con respecto a otra cuando
cualquier elemento de vástago se conecte a cualquier elemento de
acoplamiento. La orientación circunferencial de una tubería con
relación a otra se demuestra mediante una marca de alineación
colocada sobre cada elemento de vástago y elemento de acoplamiento
durante el proceso de roscado.
La patente americana Nº US 4,962,579 muestra un
procedimiento para determinar visualmente en suelo de la torre de
perforación si un racor se ha montado apropiadamente con la cantidad
correcta de momento de torsión. Una marca de registro se coloca en
el exterior de la primera sección de la tubería para un acoplamiento
axial apropiado del elemento de vástago con el elemento de
acoplamiento o bloque. La posición se determina mediante análisis de
elementos finitos. Un documento similar es la patente americana US
Nº 3,468,563.
La patente americana US Nº 5,212,885 muestra un
procedimiento para conseguir la colocación apropiada del cierre
hermético y realizar el momento de torsión apropiado de las
secciones roscadas de las tuberías. El procedimiento se describe en
el párrafo 4, líneas 33-44 de la memoria. Si la cara
del elemento de bloque está apropiadamente colocada con relación a
una marca triangular en la sección de la tubería, se termina el
montaje. Si la cara no ha alcanzado el borde de la marca triangular,
se incrementa el momento de torsión hasta que o la cara progrese
dentro del cuerpo de la marca de triángulo o hasta que ocurra el
momento de torsión máximo.
La patente americana US Nº 4,614,120 muestra un
procedimiento para determinar el momento de torsión de montaje
apropiado para racores de tuberías. Una marca de referencia se
establece en el elemento macho y en el elemento hembra. Se aplica
grasa al racor y el racor se monta utilizando un momento de torsión
suficiente para que un elemento gire con respecto al otro elemento.
Se aplica un momento de torsión al racor hasta que un elemento
alcance un ángulo previamente determinado más allá del punto en el
cual las marcas de referencia están encaradas entre sí. Esta
operación se repite haciendo la determinación de la gama de momentos
de torsión que se tienen que aplicar al racor con la utilización de
una grasa particular.
La patente americana US Nº 5,661,888 muestra un
aparato para colocar dos tuberías roscadas dentro de una gama de
posiciones axiales relativas. El dispositivo supuestamente ofrece
ventajas sobre la utilización de "marcas de referencia"
visuales colocadas en los elementos de vástago y en el bloque. El
dispositivo incluye un sensor y un dispositivo de calibración para
colocar el sensor a una distancia calibrada desde el extremo de una
de las tuberías. Un generador de señal genera una señal una vez que
la cabeza del sensor indica que la posición axial relativa de las
tuberías está dentro de la gama objetivo deseada.
Cada una de las referencias anteriores
principalmente trata de procedimientos para aplicar un momento de
torsión apropiado a una conexión de tuberías roscadas. Como tales,
no muestran el procedimiento actual para el montaje de una serie de
racores de tuberías de forma que la orientación circunferencial de
una de las tuberías en la columna perforadora de tuberías se pueda
determinar con referencia a otra tubería en la columna
perforadora.
Continúa existiendo la necesidad de un
procedimiento simple y económico para indexar una columna
perforadora de tuberías que contiene una pluralidad de racores
mediante el cual la orientación circunferencial de una de las
tuberías en la columna perforadora de tuberías se pueda determinar
con referencia a otra tubería en la columna perforadora.
Existe también la necesidad de un procedimiento
de tal tipo que no requiera sistemas de calibración elaborados ni
sistemas de detección o sensores electrónicos.
Existe también la necesidad de un procedimiento
de tal tipo que no se añada de forma apreciable a los costes del
proceso de roscado de la tubería, que sea simple de implantar y que
sea de funcionamiento fiable.
El procedimiento de montaje de racores de
tuberías de acuerdo con la presente invención permite que la
orientación circunferencial de una tubería en una columna
perforadora de tuberías sea determinada con relación a otra tubería
de la misma columna de perforación de tuberías. La columna
perforadora de tuberías está compuesta por una serie de racores,
cada uno de los racores estando provisto de un elemento de
acoplamiento y por lo menos un elemento de vástago los cuales están
conectados de forma roscada.
\global\parskip1.000000\baselineskip
Antes de mecanizar las roscas en los elementos
de vástago o en los elementos del acoplamiento, se preparan una
galga de marcado del vástago y una galga de marcado del
acoplamiento. Las dos galgas se adaptan para acoplarse de forma
roscada entre sí. Una marca de alineación de la galga del vástago se
traza sobre la galga de marcado del vástago y una marca de
alineación de la galga del acoplamiento se traza sobre la galga de
marcado del acoplamiento. Cuando la galga de marcado del vástago y
la galga de marcado del acoplamiento se conectan de forma roscada en
una primera posición de colocación, la marca de alineación de la
galga del vástago y la marca de alineación de la galga del
acoplamiento están separadas por un desplazamiento circunferencial
que representa la cantidad de giro que queda por aplicar a las
galgas para una posición completamente acopladas.
Una marca de alineación del vástago está
colocada en cada elemento de vástago y una marca de alineación del
acoplamiento está colocada en cada elemento de acoplamiento. Una
pluralidad de hilos de rosca se mecanizan sobre la superficie anular
exterior del elemento de vástago hasta una profundidad inicial del
vástago. La galga de marcado del acoplamiento se conecta de forma
roscada al elemento de vástago y se registra un desplazamiento
circunferencial entre la marca de alineación de la galga del
acoplamiento y la marca de alineación de vástago. Sobre la base del
desplazamiento circunferencial, el elemento de vástago se vuelve a
mecanizar, alterando de ese modo la profundidad inicial de las
roscas del vástago de forma que la marca de alineación del vástago
se alineará con la marca de alineación de la galga del acoplamiento
cuando la galga y el elemento de vástago se conecten en la posición
del primer contacto.
Una pluralidad de hilos de rosca se mecanizan
sobre la superficie anular interior del elemento de acoplamiento
hasta una profundidad de acoplamiento inicial. La galga de marcado
del vástago se conecta de forma roscada al elemento de acoplamiento
y se registra un desplazamiento circunferencial entre la marca de
alineación de la galga del vástago y la marca de alineación del
acoplamiento. Sobre la base del desplazamiento circunferencial, se
mecaniza otra vez el elemento de acoplamiento, alterando de ese modo
la profundidad de acoplamiento inicial de modo que la marca de
alineación del acoplamiento se alineará con la marca de alineación
de la galga del vástago cuando la galga y el elemento de
acoplamiento se conecten en la posición del primer contacto.
Después del mecanizado de las roscas en cada
elemento de vástago y en cada elemento de acoplamiento de acuerdo
con el procedimiento anterior, la columna perforadora de tuberías se
monta conectando cada elemento de vástago a un elemento de
acoplamiento. Cuando se monta cada racor, cada marca de alineación
del vástago en la columna perforadora de tuberías se alinea con
todas las marcas de alineación de otros vástagos así como con todas
las marcas de alineación de acoplamientos. La alineación de las
marcas a lo largo de la columna perforadora de tuberías permite la
determinación de la orientación de cualquier tubería en la columna
perforadora observando la orientación (indicada mediante las marcas
de alineación) de cualquier otra tubería en la columna
perforadora.
Objetos, características y ventajas adicionales
se pondrán claramente de manifiesto en la descripción escrita que
sigue a continuación.
La figura 1 es una vista parcial en sección
transversal de un racor utilizado con el procedimiento de la
presente invención.
La figura 2 es una vista detallada en sección
transversal tomada a lo largo de las líneas III-III
que muestra las roscas del elemento de acoplamiento del racor de la
figura 1.
La figura 3 es una vista en perspectiva de una
galga de marcado del acoplamiento y una galga de marcado del vástago
en una posición del primer contacto, ambas galgas siendo utilizadas
con el procedimiento de acuerdo con la presente invención.
La figura 4 es una vista parcial en sección
transversal tomada a lo largo de la línea IV-IV de
las galgas de la figura 3.
La figura 5 es una vista en perspectiva de una
pieza en bruto del acoplamiento instalada en una máquina de roscar
de acuerdo con el procedimiento de la presente invención.
La figura 6 es una vista lateral en sección
transversal tomada a lo largo de VI-VI de la máquina
de roscar y el acoplamiento de la figura 5.
La figura 7 es una vista en perspectiva de la
máquina de roscar y del acoplamiento de la figura 5 con la galga de
marcado del vástago de la figura 3 instalada en el acoplamiento de
acuerdo con el procedimiento de la presente invención.
La figura 8 es una vista en perspectiva de una
tubería de extremo plana que está instalada en una máquina de roscar
de acuerdo con el procedimiento de la presente invención.
La figura 9 es una vista lateral en sección
transversal tomada a lo largo de IX-IX de la máquina
de roscar y de la tubería de extremo plano de la figura 8.
La figura 10 es una vista en perspectiva de la
máquina de roscar y de la tubería de extremo plano de la figura 8
con la galga de marcado del acoplamiento de la figura 3 instalada
sobre el vástago de acuerdo con el procedimiento de la presente
invención.
\vskip1.000000\baselineskip
Con referencia a la figura en los dibujos, se
ilustra un racor 11 utilizado con el procedimiento de la presente
invención. El racor 11 es una conexión roscada y acoplada (TNC)
provista de dos tuberías, o elementos de vástago 13 y un elemento de
acoplamiento 15. Cada elemento de vástago 13 incluye una superficie
frontal 17 y una superficie exterior 19 con una pluralidad de hilos
de roscas 21 formados sobre la misma. La pluralidad de hilos de
rosca 21 están mecanizados sobre la superficie exterior 19 en una
disposición cónica típica. Las roscas 21 tienen un paso \alpha
cómo se representa en la figura 2. El elemento de acoplamiento 15
incluye un tope de resalte interior 23, una superficie exterior 25 y
una superficie interior 27 con una pluralidad de hilos de rosca 29
formados sobre las mismas. Las roscas 29 son también cónicas para
proporcionar una disposición de acoplamiento apropiada para las
roscas 21 de los elementos de vástago 13.
El racor 11 está formado mediante el elemento de
acoplamiento conectado de forma roscada 15 a elementos de vástago
13. En una posición completamente acoplada (representada en la
figura 1), el elemento de vástago 13 ha sido girado dentro del
elemento de acoplamiento 15 con un momento de torsión previamente
determinado. El momento de torsión que se aplica en el montaje del
racor varía sobre la base del tipo de material utilizado en el
racor, el tamaño del racor y la aplicación particular implicada. En
la posición completamente acoplada, la superficie frontal 17 del
elemento de vástago 13 se acopla con el tope de resalte 23. El tope
de resalte 23 proporciona un punto de tope positivo para los
elementos de vástago 13 cuando se roscan en el interior del elemento
de acoplamiento 15.
El procedimiento de acuerdo con la presente
invención se utiliza para graduar circunferencialmente la pluralidad
de tuberías en una columna perforadora de tuberías. El resultado
pretendido del procedimiento se puede ver en la figura 1. Ambos
elementos de vástago 13 tienen una marca de alineación del vástago
35, 35' trazada sobre la superficie exterior 19. Las marcas de
alineación del vástago 35, 35' preferiblemente están trazadas
paralelas a un eje longitudinal el cual corre a lo largo de la
longitud axial del elemento de vástago 13. Una marca de alineación
del acoplamiento 37 está trazada de un modo similar sobre la
superficie exterior 25 del acoplamiento 15. Fabricando elementos de
vástago 13 y elementos de acoplamiento 15 utilizando el
procedimiento descrito en este documento, todas las marcas de
alineación de los vástagos 35, 35' y todas las marcas de alineación
de los acoplamientos 327 en una columna perforadora de tuberías
determinada se alinearán circunferencialmente cuando cada vástago y
cada elemento de acoplamiento estén en la posición de completamente
acoplados.
Es importante indicar que el procedimiento de la
presente invención no está limitado a los racores TNC tal como el
que se ilustra en la figura 1. El procedimiento también se puede
utilizar con racores conectados integrales (no representados). En un
racor conectado integral, no se utilizan elementos de acoplamiento
separados. En cambio, cada tubería en la columna perforadora de
tuberías tiene en un extremo un elemento de vástago y en el otro
extremo un elemento de acoplamiento. En otras palabras, el elemento
de acoplamiento es integral con cada tubería de la columna
perforadora de tuberías. El procedimiento de graduación
circunferencial se puede utilizar con una conexión integral de este
tipo con tal de que se encuentre un tope positivo cuando se conecta
de forma roscada el elemento de vástago al elemento de
acoplamiento.
La parte principal del procedimiento de la
presente invención implica el mecanizado de roscas sobre una tubería
de extremo plano para crear un elemento de vástago 13 (figura 1) y
el mecanizado de roscas en el interior de una pieza en bruto del
acoplamiento para crear elementos de acoplamiento 15. Por lo tanto,
una tubería de extremo plano es un elemento de vástago sin roscas y
una pieza en bruto del acoplamiento es un elemento de acoplamiento
sin roscas. Con referencia a las figuras 3-10 en los
dibujos, se ilustra el procedimiento de acuerdo con la presente
invención.
Antes de preparar el elemento de vástago 13 o el
elemento de acoplamiento 15, se prepara una galga de marcado del
acoplamiento 43 y una galga de marcado del vástago 45 (véanse las
figuras 3 y 4). La galga de marcado del acoplamiento 43 es similar
al elemento de acoplamiento 15 porque la galga de marcado del
acoplamiento 43 incluye una pluralidad de hilos de rosca cónica 46
de mecanizados sobre una superficie interior 49 de la galga 43. La
galga de marcado del acoplamiento 43 incluye también una superficie
exterior 51 y un resalte de tope positivo 53. La galga de marcado
del acoplamiento 43 está adaptada para ser conectada en forma
roscada al elemento de vástago 13 de forma que el resalte de tope
positivo 53 se acople con la superficie frontal 17 del elemento de
vástago 13.
La galga de marcado del vástago 45 es similar al
elemento de vástago 13 porque la galga de marcado del vástago 45
incluye una pluralidad de hilos de rosca cónica 59 mecanizados sobre
una superficie exterior 61. La galga de marcado del vástago 45
incluye también una cara de tope positivo 63 para acoplarse con un
resalte de tope positivo 53. La galga de marcado del vástago 45 está
adaptada para ser conectada de forma roscada al elemento de
acoplamiento 15 de forma que la cara de tope positivo 63 se acople
con el tope de resalte 23 del elemento de acoplamiento 15.
A diferencia del elemento de vástago 13, la
galga de marcado del vástago 45 incluye una parte escalonada 65 la
cual incrementa el diámetro exterior de la galga 45 de forma que la
superficie exterior 61 está a nivel con la superficie exterior 51 de
la galga de marcado del acoplamiento 43. Esta característica de la
galga de marcado del vástago 45 no es crítica pero permite un
marcado y una lectura más fácil de ambas galgas 43, 45.
Después de preparar las galgas 43 y 45, la galga
de marcado del vástago 45 se conecta de forma roscada a la galga de
marcado del acoplamiento 43. Las galgas 43, 45 se roscan
giratoriamente entre sí hasta que se alcance una posición del primer
contacto (representada en la figura 3). En la posición del primer
contacto, la cara de tope positivo 63 ha entrado en contacto inicial
con el resalte de tope positivo 53. Aunque se puede aplicar más
momento de torsión y someter a las galgas 43, 45 a un giro
adicional, las galgas 43, 45 se giran sólo hasta que la cara de tope
positivo 63 entra en contacto inicialmente con el resalte de tope
positivo 53.
La galga de marcado del vástago 45 y la galga de
marcado del acoplamiento 43, ahora en la posición de primer
contacto, están trazadas con marcas de alineación. Una marca de
alineación de la galga del vástago 71 está colocada sobre la galga
de marcado del vástago 45. Una marca de alineación de la galga del
acoplamiento 73 está colocada sobre la galga de marcado del
acoplamiento 43. Las marcas 71, 73 están separadas por un
desplazamiento circunferencial \beta. El desplazamiento
circunferencial \beta está determinado principalmente por la
cantidad de momento de torsión requerido para colocar el elemento de
vástago y el elemento de acoplamiento en la posición de
completamente acoplados. El desplazamiento circunferencial \beta
puede variar dependiendo de la resistencia del material, el diámetro
y el grosor de las tuberías que se vayan a montar. Después de trazar
las marcas 71, 73 sobre las galgas 45, 43, se desmontan las dos
galgas 45, 43.
Con referencia más específicamente ahora a las
figuras 5-7 de los dibujos, se ilustra el proceso de
roscado para el elemento de acoplamiento 15. Un elemento de torno 79
provisto de una superficie frontal 81 y una pluralidad de mordazas
83 se utilizan para colocar y sostener una pieza en bruto del
acoplamiento 85 durante una operación de roscado. La pieza en bruto
del acoplamiento 85 incluye un primer extremo 87, un segundo extremo
89, una superficie interior 91, una superficie exterior 93, una cara
frontal de 97 y una cara posterior 99. El elemento de torno 79 es un
componente de una máquina de roscar de control numérico por
ordenador (CNC) comercialmente disponible (no están representados
todos los componentes) utilizada para roscar la pieza en bruto del
acoplamiento 85. Una marca de alineación de referencia 105 está
colocada sobre cualquiera de las mordazas 83. Una marca de
alineación del acoplamiento 107 (esta marca es análoga a la marca de
alineación del acoplamiento 37 del elemento de acoplamiento 15
representado en la figura 1) está colocada en la superficie exterior
93 de la pieza en bruto del acoplamiento 85.
La pieza en bruto del acoplamiento 85 está
instalada en el elemento del torno 79 entre las mordazas 83. Las
mordazas 83 sostienen la pieza en bruto del acoplamiento 85 en una
posición fija con relación al elemento de torno 79 durante el
proceso de roscado. Cuando la pieza en bruto del acoplamiento 85 se
instala entre las mordazas 83, la marca de alineación del
acoplamiento 107 está alineada con la marca de alineación de
referencia 105.
Después de la instalación de la pieza en bruto
del acoplamiento 85, se establece una distancia \gamma entre las
caras (representada en la figura 6) extrayendo una parte de la cara
frontal de 97 de la pieza en bruto del acoplamiento 85. La distancia
\gamma entre caras es la distancia entre la cara frontal de 97 y
la superficie frontal 81 del elemento de torno 79. Durante el
roscado del primer extremo de la pieza en bruto inicial del
acoplamiento, la distancia entre caras \gamma puede ser un valor
previamente determinado que se selecciona, o puede ser cualquier
valor arbitrario. Después de que se haya completado una operación de
roscado sobre el primer extremo de la primera pieza en bruto del
acoplamiento, ha sido establecida la distancia entre caras \gamma
y se utiliza en todas las piezas en bruto de acoplamientos
subsiguientes.
Después de establecer la distancia entre caras
\gamma, la máquina de roscar se utiliza para taladrar y perfilar
una superficie cónica 111 sobre la superficie interior 91 de una
pieza en bruto del acoplamiento 85. Las etapas de taladrado y
perfilado crean un tope de resalte 113 a una profundidad de
acoplamiento inicial \delta (representada en la figura 6). La
superficie cónica 111 se rosca después. En la forma de realización
preferida, la operación de roscado está controlada por ordenador y
se lleva a cabo mediante una única herramienta de corte de una punta
(no representada). La herramienta de corte empieza cada operación de
roscado a partir de la misma posición radial y en arco con relación
a una pieza en bruto del acoplamiento determinada, con tal de que la
marca de alineación del acoplamiento 107 esté alineada con la marca
de alineación de referencia 105.
Después del roscado de la pieza en bruto del
acoplamiento 85, una galga de marcado del vástago 45 se conecta de
forma roscada a la pieza en bruto del acoplamiento 85. La galga de
marcado del vástago 45 se gira en el interior de la pieza en bruto
del acoplamiento 85 hasta el contacto inicial entre una cara de tope
positivo 63 y un tope de resalte 113 de la pieza en bruto del
acoplamiento 85 (la posición del primer contacto). La posición
circunferencial relativa de la marca de alineación de la galga del
vástago 71 se compara entonces con la marca de alineación del
acoplamiento 107.
El desplazamiento circunferencial entre la marca
de alineación de la galga del vástago 71 y la marca de alineación
del acoplamiento 107 se registra y se utiliza para calcular cuánto
se debe incrementar la profundidad inicial \delta a fin de hacer
que las marcas 71, 107 se alineen. El resultado de este cálculo
produce una profundidad de acoplamiento final (no representado) a la
cual se debe fabricar el tope del resalte 113. La profundidad de
acoplamiento final es registrada por la máquina de roscar controlada
por ordenador. Los factores que determinan la profundidad de
acoplamiento final incluyen el diámetro de la pieza en bruto del
acoplamiento 85, el paso de la rosca \alpha y la distancia
circunferencial entre la marca de alineación de la galga del vástago
71 y la marca de alineación del acoplamiento 107.
Después de calcular la profundidad de
acoplamiento final, la profundidad de acoplamiento inicial \delta
del tope de resalte 113 se incrementa hasta la profundidad de
acoplamiento final. La galga de marcado del vástago 45 se conecta
otra vez de forma roscada a la pieza en bruto del acoplamiento 85
para observar las posiciones relativas de la marca de alineación de
la galga del vástago 71 y la marca de alineación el acoplamiento
107. Después de incrementar la profundidad del tope de resalte 113
hasta la profundidad de acoplamiento final, la marca de alineación
de la galga del vástago 71 y la marca de alineación del acoplamiento
107 deben estar alineadas.
Puesto que la pieza en bruto del acoplamiento 85
necesita roscas tanto en el primer extremo 87 como en el segundo
extremo 89, el proceso descrito en el párrafo anterior se repite
después de girar la pieza en bruto del acoplamiento 85 alrededor de
las mordazas 83 de modo que la cara posterior 99 esté donde estaba
la cara frontal 97 en las operaciones anteriores. Puesto que la
distancia entre caras \gamma y la profundidad de acoplamiento
final son conocidas y están registradas, la operación del roscado
para el segundo extremo 89 de la pieza en bruto del acoplamiento 85
y para todos los acoplamientos subsiguientes implica ahora menos
etapas.
La distancia entre caras \gamma se establece
para el segundo extremo 89 de la pieza en bruto del acoplamiento 85
mediante el mecanizado de la cara posterior 99 de la pieza en bruto
85. El valor de la distancia entre caras es el mismo que el
registrado durante el roscado del primer extremo 87. El segundo
extremo 89 se taladra y perfila después para establecer una parte
cónica y un tope de resalte (no representado) a la profundidad de
acoplamiento final. La parte cónica se rosca entonces.
Puesto que la herramienta de roscar empieza el
proceso de roscado en la misma posición cada vez y puesto que la
profundidad de acoplamiento final se mantiene la misma, las roscas
mecanizadas dentro del segundo extremo 89 de la pieza en bruto del
acoplamiento 85 están graduadas al igual que las roscas sobre primer
extremo 87 de la pieza en bruto del acoplamiento 85. Después de
fabricar el segundo conjunto de roscas, la pieza en bruto del
acoplamiento 85 se considera un elemento de acoplamiento (similar al
elemento de acoplamiento 15). La profundidad de acoplamiento final
registrada y la distancia entre caras \gamma se pueden utilizar
ahora para fabricar piezas en bruto de acoplamientos subsiguientes
del mismo tamaño y material.
Con referencia específicamente a las figuras
8-10, el proceso para el roscado de una tubería de
extremo plano 119 para crear el elemento de vástago 13 es muy
similar al proceso de roscado utilizado sobre la pieza en bruto del
acoplamiento 85. El elemento de torno 79 se utiliza para colocar y
sostener la tubería de extremo plano 119 durante la operación de
roscado. La tubería de extremo plano 119 incluye un primer extremo y
un segundo extremo, una superficie interior 123, una superficie
exterior 125, una superficie frontal 127 y una superficie posterior
(no representada). Una marca de alineación de referencia 129 se
coloca sobre cualquiera de las mordazas 83. La marca 105 utilizada
para roscar la pieza en bruto del acoplamiento 85 se puede utilizar
como marca de alineación de referencia 129. Una marca de alineación
del vástago 131 (esta marca es análoga a la marca de alineación del
vástago 35 del elemento de vástago 13 representado en la figura 1)
se coloca sobre la superficie exterior 125 de la tubería de extremo
plano 119.
La tubería de extremo plano 119 se instala en el
elemento del torno 79 entre las mordazas 83. Las mordazas 83
sostienen la tubería de extremo plano 119 en una posición fija con
relación al elemento de torno 79 durante el proceso de roscado.
Cuando la tubería de extremo plano 119 se instala entre las mordazas
83, la marca de alineación del vástago 131 está alineada con la
marca de alineación de referencia 129.
Después de la instalación de la tubería de
extremo plano 119, se establece una distancia entre caras
\varepsilon (representada en la figura 9) extrayendo una parte de
la superficie frontal 127 de la tubería de extremo plano 119. La
distancia entre caras \varepsilon es la distancia entre la
superficie frontal 127 y la superficie frontal 81 del elemento de
torno 79. Para la primera tubería de extremo plano que se rosca, la
distancia entre caras \varepsilon puede ser un valor previamente
determinado que se selecciona, o puede ser cualquier valor
arbitrario. Después de que se haya completado la operación de
roscado sobre el primer extremo de la tubería de extremo plano 119,
la distancia entre caras \varepsilon se utiliza en todas las
tuberías de extremo plano subsiguientes.
Después de establecer la distancia entre caras
\varepsilon, la máquina de roscar se utiliza para perfilar una
parte cónica 133 sobre la superficie exterior 125 de la tubería de
extremo plano 119 hasta una profundidad de vástago inicial \eta.
La parte cónica 133 se rosca después. En la forma de realización
preferida, la operación de roscado está controlada por ordenador y
se lleva a cabo mediante una única herramienta de corte de una punta
(no representada). La herramienta de corte empieza cada operación de
roscado desde la misma posición radial y en arco con relación a una
tubería de extremo plano determinada, con tal de que la marca de
alineación del vástago 131 esté alineada con la marca de alineación
de referencia 129.
Una vez roscada, la galga de marcado del
acoplamiento 43 se conecta de forma roscada a la tubería de extremo
plano 119. La galga de marcado del acoplamiento 43 se gira sobre la
tubería de extremo plano 119 hasta el contacto inicial entre el
resalte de tope positivo 53 de la galga de marcado del acoplamiento
43 y la superficie frontal 127 de la tubería de extremo plano 119
(la posición del primer contacto). La posición circunferencial
relativa de la marca de alineación de la galga de acoplamiento 73 se
compara entonces con la marca de alineación del vástago 131.
El desplazamiento circunferencial entre la marca
de alineación de la galga del acoplamiento 73 y la marca de
alineación del vástago 131 se registra y se utiliza para calcular
cuánto se debe reducir la profundidad inicial del vástago \eta a
fin de hacer que de las marcas 73, 131 se alineen. El resultado de
este cálculo proporciona una profundidad final del vástago (no
representada) a la cual se debe fabricar la tubería de extremo plano
119. La profundidad final del vástago es registrada por la máquina
de roscar controlada por ordenador. Los factores utilizados para
calcular la profundidad final del vástago incluyen el diámetro de la
tubería de extremo plano 119, el paso de la rosca \alpha y la
distancia circunferencial entre la marca de alineación de la galga
del acoplamiento 73 y la marca de alineación del vástago 131.
Después de calcular la profundidad final del
vástago, la profundidad inicial del vástago \eta se reduce hasta
la profundidad final del vástago extrayendo material de la
superficie frontal 127 de la tubería de extremo plano 119. Esta
operación cambia también el valor de la distancia entre caras
\varepsilon, el nuevo valor de la cual se registra. Dependiendo de
cuánto material se extraiga, las roscas (las cuales son cónicas) se
pueden tener que "reconformar" a un diámetro menor. A
continuación de completar esta operación, la galga de marcado del
acoplamiento 43 se conecta otra vez de forma roscada a la tubería de
extremo plano 119 para observar las posiciones relativas de la marca
de alineación de la galga del acoplamiento 73 y la marca de
alineación del vástago 131. Después de reducir la profundidad de la
rosca de la tubería de extremo plano 119 a la profundidad final del
vástago, la marca de alineación de la galga del acoplamiento 73 y la
marca de alineación del vástago 119 deben estar alineadas.
Puesto que ambos extremos de la tubería de
extremo plano 119 deben estar roscados, el proceso descrito en los
párrafos anteriores se repite para el segundo extremo de la tubería
de extremo plano 119. Puesto que el nuevo valor de la distancia
entre caras \varepsilon y de la profundidad final del vástago son
conocidos y están registrados, la operación de roscado del segundo
extremo de la tubería de extremo plano 119 y de todas las tuberías
subsiguientes implica ahora menos etapas.
La distancia entre caras \varepsilon, la cual
ha sido registrada anteriormente, se establece para el segundo
extremo de la tubería de extremo plano 119 mediante el mecanizado de
una parte de la superficie posterior de la tubería de extremo plano
119. La tubería de extremo plano 119 es entonces perfilada y roscada
hasta la profundidad final del vástago. Puesto que la herramienta de
roscar empieza el proceso de roscado en la mismo posición cada vez y
puesto que la profundidad final del vástago se mantiene igual, las
roscas mecanizadas sobre el segundo extremo de la tubería de extremo
plano 119 están graduadas al igual que las roscas sobre el primer
extremo de la tubería de extremo plano 119. La distancia entre caras
registrada y la profundidad final del vástago se pueden utilizar
ahora para fabricar tuberías de extremos planos subsiguientes del
mismo tamaño y material.
La utilización de la galga de marcado del
vástago 45 cuando se roscan elementos de acoplamiento y la
utilización de la galga de marcado del acoplamiento 43 cuando se
roscan elementos de vástago como ha sido descrito antes en este
documento asegura que las marcas de alineación 35, 37 se alineen
cuando el elemento de vástago 13 y el elemento de acoplamiento 15 se
conecten de forma roscada en una posición completamente acoplada
(véase la figura 1).
La principal ventaja de la presente intención es
que permite que sean fabricados elementos de vástago y elementos de
acoplamiento mientras se sabe que los elementos de vástago y los
elementos de acoplamiento estarán circunferencialmente alineados
(con relación a las marcas de alineación) cuando se instalen en la
posición de completamente acoplados. Un resultado de esta ventaja es
que la orientación de una tubería en el fondo del pozo en una
columna perforadora de tuberías se puede determinar observando la
orientación de una tubería en la ubicación de la superficie de un
pozo de petróleo. Esto es útil en las operaciones de perforado
cuando es necesario conocer la orientación de una herramienta en el
fondo del pozo. En las aplicaciones de perforación en alta mar, a
menudo es necesario conocer la orientación de una válvula
subacuática. Si la válvula está conectada a una columna perforadora
de tuberías montada de acuerdo con la presente invención, la
orientación de la válvula subacuática se puede determinar
fácilmente.
Otra ventaja del procedimiento es que permite la
instalación de equipo en la superficie exterior de la columna
perforadora de tuberías cuando la alineación del equipo sea crítica.
Un ejemplo típico de esto es cuando un sistema de tubos que
transportan fluidos se fija a la columna perforadora de tuberías.
Típicamente, los tubos pueden estar unidos a cada tubería de la
columna perforadora de tuberías antes del montaje de las tuberías.
Puesto que las tuberías que comprenden la columna perforadora de
tuberías están montadas, es esencial que la fijación previa de los
tubos en cada sección de la tubería esté alineada con los tubos de
las otras tuberías. Si se utiliza el procedimiento de acuerdo con la
presente invención, es posible conocer cómo estará orientada cada
tubería en la columna perforadora de tuberías con relación a las
otras tuberías. Esto permite que los tubos sean fijados con
precisión antes del montaje de la columna perforadora de
tuberías.
Se pondrá claramente de manifiesto a partir de
lo anterior que ha sido provista una invención que tiene ventajas
significantes. Aunque la invención se muestra en únicamente una de
sus formas, no está limitada sólo a ella sino que es susceptible de
diversos cambios y modificaciones sin que por ello se salgan del
espíritu de la misma.
Claims (7)
1. Un procedimiento para determinar la
orientación de una primera tubería en una columna perforadora de
tuberías provistas de una serie de racores, la columna perforadora
de tuberías estando insertada en el interior de un taladro de un
pozo, cada racor estando provisto de un elemento de vástago (13)
conectado de forma roscada a un elemento de acoplamiento (15), el
elemento de vástago y el elemento de acoplamiento estando colocados
en una posición de completamente acoplados cuando se instalan en la
columna perforadora de tuberías, el procedimiento comprendiendo:
- la colocación de una marca de alineación del
vástago (35, 35') sobre cada elemento de vástago;
- la colocación de una marca de alineación del
acoplamiento (37) sobre cada elemento de acoplamiento;
- el mecanizado de una pluralidad de hilos de
rosca sobre cada elemento de vástago y cada elemento de acoplamiento
a una profundidad calculada de forma que la marca de alineación del
vástago esté circunferencialmente alineada con la marca de
alineación del acoplamiento cuando el elemento de vástago y el
elemento de acoplamiento estén en la posición de completamente
acoplados; y
- la observación de la orientación de una
segunda tubería en la columna perforadora de tuberías para
determinar una posición circunferencial de la primera tubería.
2. El procedimiento según la reivindicación 1 en
el que la etapa de mecanizado adicionalmente comprende:
- la preparación de una galga de marcado del
vástago (45) provista de una marca de alineación de la galga del
vástago y de una galga de marcado del acoplamiento (45) provista de
una marca de alineación de la galga del acoplamiento, las galgas
estando adaptadas para acoplarse de forma roscada entre sí en una
posición de primer contacto en la que la marca de alineación de la
galga del vástago está circunferencialmente desplazada una distancia
previamente determinada de la marca de alineación de la galga del
acoplamiento;
- el mecanizado de una pluralidad de hilos de
rosca (59) a una profundidad inicial del vástago sobre una
superficie anular exterior del elemento de vástago;
- la conexión de forma roscada de la galga de
marcado del acoplamiento al elemento de vástago hasta que la galga y
el elemento de vástago estén en la posición de primer contacto;
- la alteración de la profundidad inicial del
vástago de las roscas del elemento del vástago sobre la base del
desplazamiento circunferencial entre la marca de alineación del
vástago y la marca de alineación de la galga del acoplamiento;
- el mecanizado de una pluralidad de hilos de
rosca sobre una superficie anular interior del elemento de
acoplamiento definiendo de ese modo un tope de resalte a una
posición de acoplamiento inicial;
- la conexión de forma roscada de la galga de
marcado del vástago al elemento de acoplamiento hasta que la galga y
el elemento de acoplamiento estén en la posición de primer contacto;
y
- la alteración de la profundidad de
acoplamiento inicial del tope de resalte sobre la base del
desplazamiento circunferencial entre la marca de alineación del
acoplamiento y la marca de alineación de la galga del vástago.
3. El procedimiento según la reivindicación 1 en
el que la etapa de la observación de la orientación de una segunda
tubería en la columna perforadora de tuberías comprende la
observación de la marca de alineación del vástago o la marca de
alineación del acoplamiento.
4. El procedimiento según la reivindicación 1 en
el que todos los procesos de mecanizado están controlados por
ordenador.
5. El procedimiento según la reivindicación 2 en
el que todos los procesos de mecanizado están controlados por
ordenador.
6. El procedimiento según la reivindicación 1 en
el que la etapa de mecanizado adicionalmente comprende:
- la preparación de una galga de marcado del
vástago provista de una marca de alineación de la galga del vástago
(71) y una galga de marcado del acoplamiento provista de una marca
de alineación de la galga del acoplamiento (73), las galgas
adaptadas para acoplarse de forma roscada entre sí en una posición
de primer contacto en la que la marca de alineación de la galga del
vástago está circunferencialmente desplazada una distancia
previamente determinada de la marca de alineación de la galga del
acoplamiento;
- el mecanizado de una pluralidad de hilos de
rosca hasta una profundidad inicial del vástago sobre una superficie
anular exterior del elemento de vástago;
- la conexión roscada de la galga de marcado del
acoplamiento al elemento de vástago hasta que la galga y el elemento
de vástago estén en la posición de primer contacto;
- el mecanizado de una cara frontal del elemento
de vástago a fin de reducir la profundidad inicial de las roscas del
vástago, la cantidad de material extraído estando basada en el
desplazamiento circunferencial entre la marca de alineación del
vástago y la marca de alineación de la galga del acoplamiento;
- el mecanizado de una pluralidad de hilos de
rosca sobre una superficie anular interior del elemento de
acoplamiento, definiendo de ese modo un tope de resalte a una
profundidad de acoplamiento inicial;
- la conexión roscada de la galga de marcado del
vástago al elemento de acoplamiento hasta que la galga y el elemento
de acoplamiento estén en la posición de primer contacto; y
- el incremento de la profundidad de
acoplamiento inicial del tope del resalte sobre la base del
desplazamiento circunferencial entre la marca de alineación del
acoplamiento y la marca de alineación de la galga del vástago.
7. El procedimiento según la reivindicación 1
adicionalmente comprendiendo:
- la colocación del elemento de vástago de modo
que la marca de alineación del vástago esté circunferencialmente
alineada con una marca de alineación de referencia durante todas las
operaciones de mecanizado; y
- la colocación del elemento de acoplamiento de
modo que la marca de alineación del acoplamiento esté
circunferencialmente alineada con una marca de alineación de
referencia durante todas las operaciones de mecanizado.
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