Le connessioni dell'involucro dovrebbero soddisfare diversi requisiti funzionali e operativi presentati in questo articolo.
Aspetti funzionali
- per fornire una resistenza alle perdite alle pressioni del fluido interno o esterno
- avere una rigidità strutturale sufficiente per trasmettere i carichi applicati esternamente
- avere una buona geometria per non aumentare il diametro esterno o ridurre significativamente il diametro interno della corda dell'involucro
Aspetti operativi
- facile da truccare sul campo
- facile da rompere sul campo
- riutilizzabile
Per adempiere a questi aspetti le connessioni sono dotate, nella quasi totalità dei casi, di filetti di collegamento. Per l'involucro sono disponibili connessioni basate su tecniche di saldatura o incollaggio e connettori a scatto, ma non verranno trattate in questa sede.
Per molti anni le connessioni filettate API, con o senza anello di tenuta resiliente, sono state lo standard nelle stringhe di rivestimento dei pozzi. Queste connessioni standardizzate sono:
- la connessione API a filettatura tonda per l'applicazione sull'involucro;
- la connessione filettata API contrafforte per l'applicazione dell'involucro;
- la connessione della linea API extreme per l'applicazione sull'involucro.
Tuttavia, negli ultimi decenni si è verificato un passaggio da pozzi superficiali relativamente semplici ed economici a complicati completamenti per pozzi profondi, spesso corrosivi e ad alta pressione/temperatura. Questa tendenza ha comportato la necessità di connessioni con tenuta migliore rispetto alle connessioni API, e ha portato allo sviluppo delle cosiddette connessioni Premium.
Tutte le connessioni che hanno una o più caratteristiche speciali, come maggiore resistenza, migliori proprietà di tenuta, assemblaggio più veloce, diametro esterno più piccolo del giunto, aerodinamico internamente e senza rientranze, ecc. rispetto alle connessioni API, sono collettivamente chiamate connessioni Premium .
Oggi vengono comunemente prodotte le seguenti forme di filettatura:
- Filettatura di tipo tondo API, una filettatura conica con fianchi di pugnalata e carico di 30 gradi e creste e radici arrotondate.
- Filettatura di tipo a contrafforte API, una filettatura conica con fianchi di attacco e di carico rispettivamente di 10 gradi e 3 gradi e creste e radici piatte, parallele al cono della filettatura.
- Filettatura API extremeline una filettatura conica con fianchi di inserimento e carico di 6 gradi e creste e radici piatte parallele all'asse del tubo.
Filettature di rinforzo modificate utilizzate per le connessioni Premium. Sono state sviluppate diverse forme di filettatura che sono dotate di una delle seguenti modifiche o combinazioni delle stesse: il profilo della filettatura ha creste e radici della filettatura parallele all'asse del tubo anziché essere parallele al cono della filettatura; un gioco in corrispondenza della cresta del filo del perno, per garantire un miglior controllo dell'attrito del filo durante l'avvolgimento; un cambiamento nell'angolo del fianco accoltellato, che va da +10 grado a +45 grado al fine di migliorare le prestazioni dell'accoltellamento in connessione; una variazione dell'angolo del fianco di carico, da +3 gradi a -15 gradi al fine di aumentare la capacità di trazione della connessione; una variazione del passo delle filettature (singola o doppia variazione del passo) al fine di fornire una distribuzione più uniforme delle sollecitazioni nelle filettature di collegamento sotto carichi di trazione o compressione.
La filettatura a due passaggi ha due sezioni di diametro diverso, ciascuna dotata di filetti a scorrimento libero, non interferenti, diritti o conici. La figura mostra un design a tre spalle che presenta il vantaggio di una maggiore capacità di sovracoppia. Al contrario, un thread che non interferisce corre il rischio di interrompere inavvertitamente la connessione.
La filettatura a forma di cuneo si basa su un profilo di filettatura a coda di rondine ad incastro. Il fianco di carico è lavorato con un passo maggiore rispetto al fianco di inserimento per produrre un filo che si incastra durante l'assemblaggio, eliminando la necessità di una spalla di torsione aggiuntiva. Le coppie di realizzazione applicabili di queste connessioni tendono ad essere superiori a quelle delle connessioni con profili filettati di contrafforte modificati e una spalla.
