管状螺纹接头及用于它的润滑被膜形成用组合物制造技术

提供一种用于对管状螺纹接头形成润滑被膜的组合物，其特征在于，含有：氰尿酸三聚氰胺；碱性芳香族有机酸金属盐；和选自松脂系物质、蜡、金属皂、以及润滑性粉末中的1种以上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】管状螺纹接头及用于它的润滑被膜形成用组合物
本专利技术涉及用于钢管、特别是油井管的连接的管状螺纹接头及其表面处理方法。本申请基于2012年8月6日在日本提出的专利申请2012-174117号要求优先权，将其内容援引于此。
技术介绍
用于原油、柴油的挖掘的油井钻探所使用的配管(tubing)、套管(casing)之类的油井管，一般地使用管状螺纹接头进行连接(连结)。以往，油井的深度为2000～3000m，但在近年来的海洋油田等深油井中有时达到8000～10000m。油井管的长度典型地为十多米，用多个套管将内部流动有原油等流体的配管包围，因此用螺纹接头连接的油井管的根数会达到一个巨大的数字。对于油井管用的钢管用螺纹接头，在使用环境下，由于起因于油井管和接头自身质量的轴向拉伸力等的载荷、内外面压力等的复合的压力、以及地下的热发挥作用，因此要求即使在这样严酷的环境下也能够保持气密性而不破损。油井管的连结所使用的典型的管状螺纹接头(也被称为特殊螺纹接头)，采取销-套筒结构。作为具有外螺纹的接头部件的销(pin)，典型地形成于油井管的两端部，作为具有与该外螺纹螺合的内螺纹的相对侧的接头部件的套筒(box)，典型地形成于另一部件即接箍两侧的内表面。如图1所示，在销的比外螺纹靠顶端侧的端面附近的外周部、和套筒的内螺纹基部的内周面分别设置密封部4a、4b，在销1顶端的端面和套筒2的对应的最内部分别设置台肩部(也被称为扭矩台肩)5a、5b。密封部4a、4b和台肩部5a、5b构成管状螺纹接头的无螺纹金属接触部，该无螺纹金属接触部与螺纹部构成管状螺纹接头的接触表面。在下述专利文献1中示出了这样的特殊螺纹接头的一例。为了将该管状螺纹接头拧紧，将油井管的一端(销)插入接箍(套筒)，将外螺纹和内螺纹拧紧，使销和套筒的台肩部彼此抵接直到以适当扭矩相互干涉为止。由此，销和套筒的密封部彼此密合而形成金属-金属间密封部，确保螺纹接头的气密性。在配管、套管向油井降下的操作时，有时由于各种障碍使一次连结了的螺纹接头松开，将这些接头从油井中暂时提起后再次连结并降下。API(美国石油协会)推荐即使进行10次拧紧(makeup)和松开(breakout)也不发生被称为擦伤(galling)的咬死，并保持气密性的意义下的抗咬死性。为了谋求抗咬死性和气密性的提高，在每次进行拧紧时将被称为「复合脂」的含有重金属粉的粘稠的液态润滑剂(润滑脂)事先涂布于螺纹接头的接触表面。在API标准BUL5A2中规定了那样的复合脂。出于该复合脂的保持性的提高、改善滑动性的目的，至今为止提出了在螺纹接头的接触表面实施氮化处理、包括锌系镀敷和分散镀敷的各种镀敷、磷酸盐化学转化处理之类的多种1层或2层以上的表面处理。但是，复合脂的使用如后所述，担心对环境、人体的不利影响。复合脂含有大量锌、铅、铜等重金属粉。有可能在螺纹接头的连结时，涂布的脂被冲走、或溢出到外面，特别是由于铅等的有害重金属，而对环境、特别是海洋生物造成不利影响。另外，复合脂的涂布操作使操作环境、操作效率恶化，也担心对人体的有害性。以防止东北大西洋的海洋污染为目的的オスパール(OSPAR)公约(奥斯陆·巴黎公约)在1998年生效，以此为契机，近年来在全球范围内的针对环境的严格规定不断进展，复合脂也已经在部分地区被限制使用。因此，在气井、油井的钻探操作中，为避免对环境、人体的不利影响，已经开始需求能够不使用复合脂而发挥优异的抗咬死性的螺纹接头。作为能够不涂布复合脂地用于油井管的连结的螺纹接头，本申请人在专利文献2中提出了形成有粘稠液体或半固体的润滑被膜的钢管用螺纹接头，并且在专利文献3中提出了形成有固体润滑被膜的钢管用螺纹接头。在先技术文献专利文献1：日本特开平5-87275号公报专利文献2：日本特开2002-173692号公报专利文献3：WO2009/072486号公报
技术实现思路
在如图1所示的具备密封部4a、4b和台肩部5a、5b的特殊管状螺纹接头中，通过在连结时销1和套筒2的密封部4a、4b形成金属-金属间密封部来确保气密性。将这种螺纹接头的连结时的扭矩图(纵轴：扭矩，横轴：旋转)示于图2。如该图所示，在旋转的同时，最初销和套筒的螺纹部接触，扭矩缓缓上升。然后，销和套筒的密封部接触，扭矩的上升率增大，不久当销顶端的台肩部与套筒的台肩部抵接并开始干涉(将该干涉开始时的扭矩称为台肩扭矩：Ts)时，扭矩急剧增大。当扭矩到达规定的拧紧扭矩时，连结结束。但是，在高深度且施加压缩应力、弯曲应力那样的井中使用的特殊螺纹接头，有时为了不使连结松开而以比通常高的扭矩进行连结。该情况下，销端面的台肩部和与其接触的套筒的台肩部屈服(将该屈服时的扭矩称为屈服扭矩：Ty)，如图2所示，有时这些台肩部会塑性变形。在以高的扭矩进行连结的螺纹接头中，Ty-Ts(＝ΔT：扭矩台肩阻力)大是有利的。但是，在具有粘稠液体或半固体的润滑被膜的专利文献1和2中记载的管状螺纹接头中，与以往的涂布了复合脂的情况相比，Ty变低，其结果，ΔT变小，有时根据螺纹干涉量的公差不能确定最佳的连结扭矩。再者，图2中的最佳扭矩意味着，对于达成在密封部中确保气密性所需的干涉量、结束拧紧而言最佳的扭矩，连同接头的内径尺寸、接头的形式一起预先确定适当的值。本专利技术的课题是提供一种具备润滑被膜的、即使以高扭矩拧紧也难以发生台肩部的屈服的管状螺纹接头，所述润滑被膜不含有有害的重金属，抗咬死性、气密性、防锈性优异，并且能够确保大的ΔT。可知即使变更润滑被膜的组成以使摩擦系数增减，由于Ts和Ty一般表现同样的行为，因此ΔT也不发生大的变动。例如，如果润滑被膜的摩擦系数变高，则Ty变高，但Ts也变高(称为高台肩)。其结果，在最坏的情况下，发生以规定的连结扭矩未使台肩部接触而拧紧没有完成的称为无台肩(noshouldering)的状况。本专利技术人发现，在具有不含对地球环境带来负担的有害重金属的润滑被膜的管状螺纹接头中，在销和套筒的至少一方的部件的接触表面(螺纹部和无螺纹金属接触部)，使用含有氰尿酸三聚氰胺(MCA，melaminecyanuricacid)和碱性芳香族有机酸金属盐作为必须成分，并且含有选自松脂系物质(包括松脂及其衍生物)、蜡、金属皂、和润滑性粉末中的1种以上的组合物形成润滑被膜，由此能够得到具有充分的抗咬死性、气密性、防锈性，同时具有大的ΔT，并且没有发生无台肩的危险性的管状螺纹接头。在此，本专利技术是一种用于在管状螺纹接头形成润滑被膜的组合物，其特征在于，含有氰尿酸三聚氰胺(以下简称为MCA)和碱性芳香族有机酸金属盐，并且含有选自松脂系物质、蜡、金属皂、和润滑性粉末中的1种以上。MCA的含量相对于组合物的不挥发成分合计量优选为0.5～30质量％。在此，不挥发成分意味着组合物中的溶剂以外的成分。组合物所含的MCA的平均粒径优选为10～40μm。在此平均粒径由通过以激光衍射散射法为测定原理的粒度分布测定装置而求出的体积基准粒度分布的中位径(50％粒径：D50)来定义。从被膜形成时的涂布性的观点出发，为了低粘度化，所述组合物也可以含有挥发性有机溶剂。所述组合物优选实质上(具体为相对于不挥发成分合计量超过1质量％的量)不含有铅等对人体有害的重金属。在另一方面，本专利技术是一种管状本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于对管状螺纹接头形成润滑被膜的组合物，其特征在于，含有：氰尿酸三聚氰胺；碱性芳香族有机酸金属盐；和选自松脂系物质、蜡、金属皂、以及润滑性粉末中的1种以上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.08.06 JP 2012-1741171.一种用于对管状螺纹接头形成润滑被膜的组合物，其特征在于，含有：氰尿酸三聚氰胺；碱性芳香族有机酸金属盐；和选自松脂系物质、蜡、金属皂、以及润滑性粉末中的1种以上，所述润滑性粉末，是选自石墨、二硫化钨即WS2、二硫化钼即MoS2、二硫化锡、氟化石墨、氮化硼即BN、冰晶石和聚四氟乙烯即PTFE之中的1种以上，所述氰尿酸三聚氰胺的含量相对于所述组合物的不挥发成分合计量为0.5～30质量％，所述碱性芳香族有机酸金属盐的含量相对于所述组合物的不挥发成分合计量为20～75质量％。2.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，还含有挥发性有机溶剂。3.一种管状螺纹接头，由分别具备接触表面的销和套筒构成，所述接触表面包含螺纹部和无螺纹金属接触部，所述管状螺纹接头的特征在于，在所述销和所述套筒的至少一方的所述接触表面，设置有使用权利要求1或2所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：后藤邦夫，田中雄二，
申请(专利权)人：新日铁住金株式会社，瓦卢瑞克石油天然气法国有限公司，
类型：发明
国别省市：日本;JP