[发明专利]管状螺纹接头及用于它的润滑被膜形成用组合物

说明书

技术领域

本发明涉及用于钢管、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。

背景技术

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(make up)和松开(break out)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BUL 5A2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：WO 2009/072486号公报

发明内容

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。