钢管用螺纹接头制造技术

一种钢管用螺纹接头，包含提供有接触表面的阳螺纹（１）和阴螺纹（２），所述的接触表面包含螺纹部分（３）或（４）和非螺纹的金属接触部分（８），其中在阳螺纹和阴螺纹中的至少一个的表面上形成润滑剂涂层，所述的润滑剂涂层通过液体润滑显示自修复能力且具有受限的表面粘性。润滑剂涂层为：（１）包含在０℃至４０℃为液体形式的润滑剂层和在其上重叠的４０℃为固体的润滑剂层的润滑剂涂层，或（２）在４０℃为半固体或固体形式的润滑剂涂层，其包含０℃至４０℃为液体形式的润滑剂油和在４０℃为固体形式的蜡的混合物（优选通过在混合前，事先使蜡液化且进行润滑剂油和蜡的相互溶解而得到的混合物）。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种在其表面上有润滑涂层的钢管用螺纹接头，特别是这样一种螺纹接头，其中润滑涂层提供改善的耐擦伤性(galling resistance)的螺纹接头，以便可以重复拧紧和放松接头，其中具有降低油腻性的涂层使杂质粘附涂层最小化。
技术介绍
油井钢管如在油井或气井的钻井中使用的导管和套管典型地通过螺纹接头相互连接。过去，油井的深度通常为2000至3000米，但是最近，在海上的油田和其他深油井中，油井的深度通常为8,000至10,000米。油井钢管用螺纹接头在它的使用环境中承受各种力，包含负载如由于油井管和接头部件(连接器)的重量导致的轴向拉力，由于结合内部和外部压力的压力和随着深度的增加而增加的地热。因此，螺纹接头需要能够在这种环境中没有破裂的情况下保持气密性。在使导管或套管降入到井中去的过程中，曾经因连接而被拧紧的螺纹经常需要放松和再拧紧。API(美国石油协会)要求不出现擦伤，擦伤是不可恢复的严重卡住，并且即使导管接头重复十次和套管接头重复三次的拧紧(关闭)和放松(打开)，气密性也得以保持，套管接头的直径比导管接头的直径大。为了适应这些要求，近年来，已经广泛地使用了这样一种特殊的螺纹接头，其除了螺纹部分外，具有没有螺纹的金属对金属接触部分(以下称为非螺纹的金属接触部分)，并且其可以形成金属对金属密封，以便改善气密性。在这种类型的螺纹接头中，典型的是，在油井管的每一末端的外表面上形成阳螺纹，并且它具有外螺纹部分和非螺纹的金属接触部分。在单独的套管状的连接构件上，形成配对的阴螺纹，并且它具有内螺纹部分和非螺纹的金属接触部分，以便与阳螺纹的相应的螺纹部分和非螺纹部分相匹配。当为了拧紧，将阳螺纹拧紧在阴螺纹中时，使阳螺纹和阴螺纹的非螺纹金属接触部分紧紧地相互接触，以便形成金属对金属的密封。为了在油井管的环境中，通过螺纹接头的金属对金属密封来保证充足的密封性能，在拧紧期间必须对非螺纹的金属接触部分施加非常高的压力。这种高压容易产生擦伤。因此，在拧紧前，将称为化合物油脂的润滑油脂，其在室温下室粘性流体，涂布在金属对金属接触部分和螺纹上，以便赋予提高的耐擦伤性和提高的气密性。但是，化合物油脂包含大量的重金属如铅、锌或铜的粉末。当涂布在螺纹接头上的化合物油脂被冲洗掉时，关注的是它引起的环境污染的问题。此外，化合物油脂的应用恶化了工作环境和降低了工作效率。因此，需要一种在不使用润滑油脂如化合物油脂的条件下可以使用的螺纹接头。至于不需要涂布润滑油脂的螺纹接头，JP 08-103724 A1(1996)、JP08-233163 A1(1996)和JP 08-233164 A1(1996)提出了一种螺纹接头，其中在螺纹接头的阳螺纹或阴螺纹的非螺纹金属接触部分上，形成固体润滑剂基润滑涂层(以下称为“固体润滑涂层”)，该润滑涂层包含与树脂如环氧树脂粘结的固体润滑剂如二硫化钼。但是，不容易沿着螺纹接头的螺纹和非螺纹金属接触部分的外形形成具有均匀厚度的固体润滑涂层。如果涂布的厚度不均匀，在润滑涂层较厚的地方，为了拧紧螺纹接头，需要过分高的压力，因此，提高夹紧扭矩或导致螺纹变形，因此导致容易出现擦伤。另一方面，在润滑涂层较薄的地方，可能容易出现差的润滑或生锈。即使形成均匀厚度的固体润滑涂层的情况下，在接头反复拧紧和放松或杂质存在下，可以容易出现擦伤。存在杂质的出现，例如当油井管与螺纹接头处于垂直连接时，在管内壁上生锈形成或用于除锈的喷砂颗粒通过管道内部下降而保留在管道的里面，并且其部分粘附于螺纹或非螺纹的金属接触部分。固体润滑涂层延展性和流动性差，因此它趋向于容易剥离。在上述的环境下，在螺纹接头拧紧期间，对接头的螺纹或非螺纹的金属接触部分的一部分施加非常高的压力，因此导致塑料形变仅在接头的这些部分局部出现，导致固体润滑涂层的剥离，暴露下面的裸金属表面。接着，即使暴露金属表面的面积小，也容易出现擦伤。固体润滑涂层的另一个不利之处在于当在油井附近的场所里，螺纹接头在使用之前存储时，其防锈性能不足以充分保护螺纹接头不生锈。因为铁锈不润滑，生锈的形成和随之固体润滑涂层的起泡或剥离使接头拧紧需要的扭距不稳定，因此经常导致擦伤的出现和通过拧紧实现的气密性下降。另一方面，液体润滑剂如在室温下为流体的润滑剂油脂或油的情况下，通过在拧紧期间施加压力的作用，被限制在螺纹的缝隙或螺纹接头的表面粗糙的凹进处的润滑剂可能渗出。结果是，即使对螺纹接头的部分施加了非常高的压力，液体润滑剂可以通过渗出而延伸至其它部分，因此可以防止擦伤。这种作用被称为液体润滑剂的自修复功能。一般而言，液体润滑剂的流动性越高(其粘性越低)，它的自修复功能越高。而且，液体润滑剂具有良好的防锈性。但是，在传统的液体润滑剂中，具有良好的抗擦伤性的那些和可以涂布在具有金属对金属密封部分的螺纹接头上的那些液体润滑剂包含大量的重金属，如与化合物油脂的情况一样，因此它们产生了环境问题。此外，液体润滑剂或润滑油脂的涂布使所涂布的螺纹接头表面油性，且杂质如粗砂、沙子和泥土可以趋向于容易的粘附到接头的螺纹或非螺纹的金属接触部分。特别地，当油井管处于垂直连接时，铁锈和喷砂颗粒通过管道内部下落。此时，如果螺纹接头的表面是油性的，相当多的铁锈和喷砂颗粒粘附到该表面。结果是，即使由期望实施自修复功能的液体润滑油脂，也难以提供足够的润滑性，擦伤可能由于接头的重复拧紧和放松而出现。
技术实现思路
本专利技术提供了一种钢管用螺纹接头，其中减轻或消除了上述的固体润滑涂层和液体油脂问题。更具体而言，本专利技术提供了一种具有降低油性的润滑涂层的钢管用螺纹接头，和提供了不涂布含有重金属的润滑油脂的条件下而具有良好抗擦伤性和防锈性的接头。如前面讨论的，液体润滑剂具有自修复功能和良好的防锈性，因此，它比固体润滑涂层更适宜于用于钢管用螺纹接头，因为需要在重复拧紧和放松期间的抗擦伤性。但是，为了达到高水平的润滑性，该润滑性对金属对金属密封部分提供足够的这种抗擦伤性，需要在液体润滑剂中包含大量的重金属粉末，因此，导致了环境问题。由润滑油，仅可以形成薄涂层，因此，润滑性是不足够的。此外，为了防止导致抗擦伤性下降的杂质的粘附，需要尽可能地抑制涂层的油性。相反，固体润滑涂层没有这些问题。本专利技术人发现液体润滑剂的上述问题可以通过共同使用液体润滑剂和固体润滑剂消除。具体而言，于将被润滑的螺纹接头的表面上，形成(1)润滑涂层具有液体润滑剂的下层和固体润滑剂的上层，或(2)半固体或固体润滑涂层，其是由包含作为液体润滑剂的润滑油和作为固体润滑剂的蜡的混和物形成的。因此，本专利技术涉及一种钢管用螺纹接头，其包含各自具有接触表面的阳螺纹和阴螺纹，所述的接触表面包含螺纹部分和非螺纹的金属接触部分，其在阳螺纹和阴螺纹中的至少一个的表面上具有润滑涂层。在本专利技术的第一个实施方案中，润滑涂层包含在0℃以上且40℃以下的温度范围内为液体形式的下润滑层和在40℃为固体形式的上润滑层。在本专利技术的第二个实施方案中，润滑涂层是在40℃为半固体或固体，并且是由包含在0℃以上且40℃以下的温度范围内为液体的润滑油和在40℃为固体的蜡的混合物形成的。在0℃以上且40℃以下的温度范围是油井管在储存、运输或装运和现场连接期间暴露的温度。由根据其中形成两层润滑涂层的第一个实施方案中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钢管用螺纹接头，其包含各自具有接触表面的阳螺纹和阴螺纹，所述的接触表面包含螺纹部分和非螺纹的金属接触部分，其在阳螺纹和阴螺纹中的至少一个的表面上具有润滑涂层，其特征在于，润滑涂层包含在０℃以上且４０℃以下的温度范围内为液体形式的下润滑层和在４０℃为固体形式的上润滑层。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：松本圭司，后藤邦夫，安乐敏朗，永作重夫，山本秀男，
申请(专利权)人：住友金属工业株式会社，法国瓦卢莱克曼内斯曼石油天然气公司，
类型：发明
国别省市：JP[]