[发明专利]由不含致癌物质的含水分散体生产在螺纹管状组件上具有高的抗磨损性的干燥聚酰胺‑酰亚胺薄膜的方法

说明书

本发明涉及用于油气井的钻探和/或操作的管状构件，和更精确地涉及这一构件的螺纹端部。所述端部可以是公型或母型，且能连接到类似构件的相应端部，形成连接件。

本发明还涉及由拼装(make up)两个管状构件得到的螺纹连接件。

术语“用于油气井的钻探和操作的管状构件”是指可连接到相同或不同类型的另一构件上的形状基本上为管状的任何构件，尤其以便构成或者用于挖掘油气井的管茎或者翻新竖管或者例如操作这一井的竖管，或者用于在操作井中使用的套管柱或油管柱。本发明还可应用于在钻杆中使用的构件，例如钻杆，重质钻杆，钻铤，和管道的一部分以及重质管道的钻杆接头。

每一管状构件包括提供有公螺纹区或母螺纹区的端部，以供与类似构件的相应端部拼装。一旦按照这一方式连接，构件形成了所谓的接头或连接件。

连接件中的这种螺纹管状组件在确定的负载下连接，以便符合干预配合和操作条件强加的密封要求。进一步地，应当理解，该螺纹管状组件可能不得不经历数个拼装-劈开循环，尤其在使用中。

使用这种螺纹管状组件的条件导致不同类的负载，所述负载使得需要在这些组件的敏感部分，例如螺纹区，接点区或密封表面上使用薄膜。

因此，例如由于通过螺纹连接件拼装的长度数米的管道重量可能地通过待连接的螺纹构件轴的轻微失调而放大，从而导致通常在高轴向负载下进行拼装操作。这导致在螺纹区处和/或在金属/金属密封表面处磨损的风险。常规地用润滑剂涂布螺纹区以及金属/金属密封表面。

此外，常常储存螺纹管状组件，然后在恶劣的环境内拼装。这是例如在盐雾存在下的近海情况或者在砂子、灰尘和/或其他污染物存在下的陆上情况的情形。因此，需要使用在表面上抗腐蚀的涂层，所述表面拟在拼装过程中协作(在螺纹区情况下)或者进入干预接触(在金属/金属表面和接点情况下)。

然而，由于环境规章制度，因此人们知道，使用符合API(美国石油组织)标准RP5A3的油脂没有构成长期解决方案，这是因为这些油脂可被管状组件驱除并释放到环境或者井内，从而导致堵塞，而堵塞需要特殊的清洁操作。

为了解决与抗腐蚀性、抗磨损一起发生的问题以及环境考虑因素，开发了固体干燥薄膜(即，不是糊状，与油脂不同)，润滑剂和防护剂。

自从1969以来，Whitford提出了由聚酰胺-酰亚胺和氟聚合物混合物为起始的高性能涂层用于在采用的快速拼装/劈开操作中要求摩擦的螺纹系统或螺纹紧固件。自从2002以来，在螺纹连接件情况下，Sumitomo Metal Industries研究了基于聚酰胺-酰亚胺树脂的涂层，以润滑并确保拼装过程中的抗磨损性，正如文件EP 1 378 698和EP 1 959 179中所述。

Whitford和SMI原则上提出了由在极性溶剂中或者在乙醇/甲苯混合物中溶解的聚酰胺-酰胺酸前体生产干燥薄膜。该干燥薄膜通常含有填料，以便作为螺纹中接触压力的函数，确保润滑。填料的比例相对高，且颜料/粘合剂的重量比范围为0.25-4，优选大于3。作为所选固体润滑剂(MoS₂,WS₂,PTFE)的函数，干燥薄膜因此有利地被牺牲且足够耐磨。

溶解聚酰胺-酰亚胺树脂所使用的极性溶剂，亦即有机含氮化合物，脂族酮类，醚类，或氯化芳烃类，通常对作为薄膜的聚酰胺-酰亚胺树脂的吸引力具有负面影响，这是例如因为具有低沸点的那些极性溶剂是可燃的，因为对于具有高沸点的那些极性溶剂来说，在减压下常常要求长的干燥时间段，或者因为它们若通过皮肤，呼吸系统或消化系统吸收的话，具有毒性。

另外，在范围为150-280℃的温度下干燥之后，通常形成聚酰胺-酰亚胺薄膜。在这一温度范围内，施加并形成薄膜所需的一种或多种溶剂完全或部分蒸发。

鉴于针对操作环境的规章制度(2004年4月29日记载的欧洲议会和理事会(European Parliament and Council)关于保护工人防止在工作场所与暴露于致癌物或致突变相关危险的法令2004/37/EC)和蒸发物质的分类(2009年1月15日记载的委员会法令2009/2/EC，修订案，为的是适合于技术进展，关于涉及分类，包装和标记危险物质的大致处置的第31次委员会法令67/548/EEC；2008年12月16日欧洲议会和理事会记载的涉及分类，标记和包装物质和混合物的(EC)法则no1272/2008)，对使用者的风险尤其高。