[发明专利]适合于管状螺纹接头的润滑涂层组合物

说明书

技术领域

本发明涉及适合于管状螺纹接头的润滑涂层处理的润滑涂 层组合物，所述管状螺纹接头用于彼此连接石油工业用管材(简 写为OCTG)。

通过用根据本发明的组合物处理而形成的具有润滑涂层的 管状螺纹接头可以用于连接OCTG，而不施涂含有大量重金属， 因而引起对导致环境污染的关注的润滑油脂，即使该接头是具 有非螺纹金属-金属接触部的类型，所述非螺纹金属-金属接触 部为接头提供了改进的密封性，但其使接头容易磨伤卡死。

背景技术

OCTG是用于挖掘油井的配管和套管。它们通常通过使用 管状螺纹接头彼此连接具有长度的十多米的钢管而就地安装。 一般而言，油井深度为2,000至3,000米，但在新近的深海油田 中，深度可达到8,000至10,000米。

在它们的使用环境中，用于连接OCTG的螺纹接头不仅经 受由OCTG和与其连接的接头的重量引起的轴向拉力形式的负 荷，而且经受结合的内部和外部压力以及地热。因此，必须保 持气密性连接，即使在苛刻环境下也不破裂。

在将配管或套管降入到油井的操作过程中，有时将已经紧 固的管状螺纹接头松开，然后再紧固。API(美国石油协会)要 求用于OCTG的管状螺纹接头需具有足够的耐磨伤卡死性，以 使其能够相对于配管的接头进行紧固(组装)和松开(打开)十次 并且相对于套管的接头能够进行三次而没有出现磨伤卡死(不 可恢复的严重卡住)，同时保持气密性。

当用于连接OCTG时具有良好密封性的管状螺纹接头是能 够形成金属-金属接触密封的销-套盒(pin-box)结构。对于典型 的该类型的管状螺纹接头，在钢管的各端部的外表面上形成销， 并且包括带有阳(外)螺纹的螺纹部和非螺纹金属-金属接触部， 而在管接头的内表面上形成套盒，其是单独的连接构件，并且 包括带有阴(内)螺纹的螺纹部和非螺纹金属-金属接触部。通过 将销插入套盒中并紧固阳螺纹和阴螺纹，来紧固管状螺纹接头， 直到销和套盒的非螺纹金属-金属接触部紧紧地相互接触以形 成金属-金属接触密封。在紧固接头之前，通常将称为复合油脂 的润滑油脂施涂于螺纹部和非螺纹金属-金属接触部的表面上， 所述表面是将接头紧固时的接头的接合部，目的是赋予这些部 分以改进的耐磨伤卡死性和气密性。可以预处理管状螺纹接头 的接合部，从而具有提高的表面粗糙度，通过表面处理如磷酸 盐化来进行预处理，目的是提高复合油脂的保持力。

然而，复合油脂含有大量重金属如铅、锌和铜的粉末，目 的是赋予复合油脂以足够的润滑性和耐腐蚀性。因此，施涂的 油脂如果被冲洗掉或排到其周围，则引起环境污染。另外，施 涂复合油脂的过程恶化工作环境，并降低安装OCTG的操作效 率。因此，需要在不施涂复合油脂的情况下仍充分实现其功能 的管状螺纹接头。

为了提供在不施涂复合油脂的情况下可以使用的管状螺纹 接头，在以下日本专利文献中提出了用于在管状螺纹接头的接 合部上形成润滑涂层的润滑涂层组合物和由这种组合物形成的 润滑涂层或层：

专利文献1：JP2002-173692A1

专利文献2：JP2004-53013A1

专利文献3：JP2004-507698A1。

发明内容

因为有关于防止东北大西洋海洋污染的OSPAR(Oslo-Paris) 公约于1998年生效，全球范围内已经增多了严格的环境保护法 规。在近海钻探平台(offshore rigs)上挖掘天然气井和油井过程 中，为了使海洋污染的病原体排放最小，近来的趋势是，用在 钻探平台上并且能够被排放到环境中的任何物质需要其环境影 响评估。如果该物质不符合那个国家或地区的标准，则禁止使 用该物质。

在该环境影响评估中要评估的性质在OSPAR公约中规定 为HOCNF(Harmonized Offshore Chemical Notification Format)。 这些性质中，生物降解性(简写为BOD)是特别重要的。

对于管状螺纹接头而言，当然需要复合油脂的环境影响评 估，因为其应用不可避免地包括施涂和在钻探平台上的清洗操 作。以上列举的专利文献中提出的润滑涂层和用于形成这种涂 层的涂层组合物也应当进行这样的评估，因为在清洗接头过程 中可能将这种涂层排放到其周围。