抗卡滞管式组件以及涂布所述组件的方法技术

本发明专利技术涉及用于烃井的钻井或作业的抗卡滞螺纹管式组件，所述管式组件在其末端（1；2）之一上具有螺纹区（3；4），根据该螺纹末端的类型是阳螺纹还是阴螺纹，所述螺纹区产生于其外周面或内周面上，螺纹区（3；4）的至少一部分用具有结晶结构的干膜涂布，所述膜具有高的比表面积，其主要由对金属为非反应性的一种或多种无机盐构成。本发明专利技术还涉及用于用具有结晶结构的干无机膜涂布该组件的方法，所述膜具有高的比表面积，并且主要由对金属为非反应性的一种或多种无机盐构成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于烃井的钻井和作业的抗卡滞(galling)管式组件，更确切地说涉及这样的组件的螺纹末端，所述末端为阳螺纹或阴螺纹类型的并能够连接到另一组件的相应末端以形成连接件。本专利技术还涉及通过上扣将两个管式组件接合而得到的螺纹连接件。本专利技术还涉及用于涂布该抗卡滞管式组件的方法。
技术介绍
“用于烃井的钻井和作业”的组件指的是为基本上管形式的任何元件，该元件将与相同类型的另一元件连接，或者最终构成用于钻烃井的柱或立管，所述立管用于维护，例如为修井立管，或者用于作业，例如为生产立管，或者用于作业井中使用的套管柱或油管柱。本专利技术还适用于钻柱中使用的组件，例如钻杆、加重钻杆、钻铤和称为钻杆接头的加重杆和杆连接件的部分。 每个管式组件包含具有阳螺纹区的一个末端和/或具有阴螺纹区的一个末端，它们将通过与另一组件的相应末端上扣而连接，组装形成连接件。螺纹管式组件在限定的应力下连接以满足使用条件所施加的稳固配合和密封的要求。根据用于连接件的合金的类型，应力可以在强度和种类方面变化。碳钢合金就其腐蚀行为而言通常略为薄弱，但是另一方面表现出更有利的摩擦行为。相反，不锈钢合金表现出更脆弱的行为，但是具有很好的耐腐蚀性。应当指出，在井中，螺纹管式组件可能必须经历多个上扣-卸扣循环。上扣操作通常在高的轴向负荷下进行，例如将通过螺纹连接进行连接的几米长的管的重量，它可能由于待连接的螺纹元件的轴线略微错位而局部化；该引起在螺纹区并在金属/金属密封面发生卡滞的风险。已实现了用于润滑螺纹区的多种方案。以往，为了保护螺纹区以免在上扣-卸扣操作过程中卡滞，将它们涂抹(strip)防止腐蚀的油脂以及特殊的上扣油脂的涂层，例如根据美国石油协会标准API Bul 5A2或5A3的油脂。然而，除了需要现场进行附加的涂布操作的缺点以外，这些添加了重金属和/或有毒金属例如铅的油脂的使用具有导致井和环境的污染的缺点，过量的油脂在上扣过程中从螺纹射出。根据环境标准的进一步进展在于设计“干”产品，它解决与使用API型油脂有关的大部分问题。因而，热固性膜类型的干润滑剂提供了生态方面可行的高性能方案。还开发了粘塑类型的体系以获得更好的性能。还开发了使用多个层的其它方案，其主要目的是省去油脂的使用。对于碳钢，已开发了磷酸盐化类型的处理，例如磷酸锌化、磷酸锰化或混合磷酸盐化。这些处理在于对钢的化学侵蚀，导致形成高粘合性结晶层，该层提供强化的抗腐蚀保护。这样的层的形貌对于涂层的更好的粘合并且对于润滑体系的更好的保留也是有利的。然而，这种类型的表面处理存在不适用于铬钢的缺点。它还存在工业规模方面的缺点，这在于难以控制技术参数(可能的同质性问题)并且必须仔细管理工业设施，特别是对于流出物的处理。草酸盐化类型的表面处理基于用草酸进行表面侵蚀并用于钢，它具有比以上针对磷酸盐化所提及的更显著的环境问题的缺点。还使用了通过机械作用例如喷丸、喷砂和任何其它冲击工艺而使用表面改性的方案。然而，观察到的性能差。使用了金属化工艺。它们在于各种合金例如铜或三元合金的粘合性沉积。这些类型的工艺被设计为容许润滑层的更好的粘合，以在界面产生牺牲层，该层服务于改善摩擦性能，和/或可能地构成对表面的防腐蚀保护。已用于航空合金的热变形工艺中并用于螺纹管式组件的表面金属化工艺基本上基于电化学沉积。该工艺具有生产成本高并且难以控制性能的均一性和再现性的缺点。其它工艺，例如镀锌和其它衍生物工艺，使用金属扩散。这种工艺在工业上是笨重 的并且是昂贵的，并导致流出物处理问题，因为在表面上存在锌。
技术实现思路
由于这些原因，本专利技术提出一种方案，它能够克服管式组件的螺纹区对于卡滞的敏感性问题，此外该方案的工业化简单且廉价，并且是环境友好的。特别是，本专利技术涉及用于金属表面的涂层的生产，该金属表面适于作业的地热井、特别是烃井中使用的管连接件的上扣和卸扣操作所要求的性能要求。该涂层用于实现粘合，并相对于现有体系强化沉积于所述连接件的螺纹上的润滑体系的性能，所述现有体系是目前市售的或者在该领域中已开发的。该涂层也可以在没有辅助润滑体系的情况下起作用。更特别地，与目前使用的表面制备技术相比，获得性能的提高和生产成本的降低。此外，保存了金属基材的化学性质，这在于产生了表面结晶沉积，它是粘合性的并且对受处理的表面没有化学反应性。可以考虑对钻井和油生产中使用的任何类型的合金的应用，特别是钢，无论其品级如何。对不锈钢可以是特别有利的。更确切地说，提供了用于抗卡滞螺纹管式组件的涂布方法，该组件用于烃井的钻井或作业。所述管式组件在其末端之一上具有螺纹区，根据该螺纹末端的类型是阳螺纹还是阴螺纹，所述螺纹区产生于其外周面或内周面上。该方法包括下列步骤 将对于金属为非反应性的一种或多种无机盐溶解于溶剂中； 将由此获得的溶液沉积于螺纹区的至少一部分上； 蒸除所述溶剂以获得具有结晶无机结构的干膜，所述膜具有高的比表面积。下面定义附加性的或替代性的任选特征。具有结晶无机结构的干膜的比表面积可以大于20m2/g，优选大于100m2/g。该溶液可以将碱性硅酸盐溶解于水中而得到。该溶液可以将金属磷酸盐溶解于酸中而得到。该溶液可以通过喷射沉积。该溶液可以通过浸溃沉积。在沉积溶液之前，可以将螺纹区加热至50°C和250°C之间。在沉积溶液之后，可以将螺纹区加热到50°C和300°C之间。该溶液可以在略低于其沸点的温度下沉积。在沉积溶液之前，该溶液可以辅以抗腐蚀剂。在沉积溶液之前，该溶液可以辅以固体润滑剂的分散颗粒，所述固体润滑剂的颗粒包含来自第1、2、3和4类的至少一种的润滑剂的颗粒。应当参考专利申请FR-2892174，其在此通过引用纳入本文。在沉积溶液之前，该溶液可以辅以由无机或有机颗粒的分散体构成的制动添加齐U，其具有相对高的裂解负载值和/或颗粒之间强的微粒相互作用或吸引键和/或中到高的摩氏硬度和/或抵抗或对抗移动的流变行为，各制动添加剂选自至少包含氧化铋、氧化钛、胶体二氧化硅和炭黑的集合。在这方面，应当参考专利申请FR-2914926，其在此通过弓I用纳入本文。 在沉积溶液之前，该溶液可以辅以纳米无机颗粒(氧化铝、二氧化硅、TiN)以通过调整摩擦系数而提高膜的摩阻强度。在沉积溶液之前，该溶液可以辅以富勒烯颗粒以通过降低摩擦系数而提高膜的摩阻强度。在沉积溶液之前，该溶液可以辅以有机分散体或乳液。一旦膜形成，螺纹区可以用润滑体系涂布。 涂布螺纹区的润滑体系可以是热熔聚合物。用于地热井的钻井或作业的抗卡滞螺纹管式组件在其末端之一上具有螺纹区，根据该螺纹末端的类型是阳螺纹还是阴螺纹，所述螺纹区产生于其外周面或内周面上。螺纹区的至少一部分用具有结晶结构的干膜涂布，所述膜具有高的比表面积，其主要由对金属为非反应性的一种或多种无机盐构成。下面定义附加性的或替代性的任选特征。具有结晶无机结构的干膜的比表面积可以大于20m2/g，优选大于100m2/g。该膜可以主要由碱性硅酸盐构成。该膜可以主要由金属磷酸盐构成。该膜可以包含抗腐蚀剂。该膜可以包含固体润滑剂的分散颗粒，所述固体润滑剂的颗粒包含来自第1、2、3和4类的至少一种的润滑剂的颗粒。该膜可以包含由无机或有机颗粒的分散体构成的制动添加剂，其具有相对高的裂解负载值和/或颗粒之间强的微粒相互作用或吸引键和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：E·皮内尔，E·加德，
申请(专利权)人：瓦卢莱克曼内斯曼油气法国公司，住友金属工业株式会社，
类型：
国别省市：