[发明专利]覆盖有金属性复合沉积物的用于管状部件的支座及其制备方法

说明书

本发明涉及用于管状部件的支座，所述支座覆盖有特别的金属性 复合涂层。

如在本发明中使用的术语“管状部件”意指用于钻探或操作井的 任何元件或配件。

打算将管状部件通过一个或多个连接元件(特别是螺纹、密封表 面和支座)与另一个管状部件连接，以便构成与该另一管状部件的螺 纹管状连接。该管状部件例如可为相对长的管(特别是长度约十米)、 长度约几十厘米的管状连接器、用于这样的管的配件(悬挂装置或吊 架、用于适应横截面的零件、或转换接头、安全阀、钻杆连接件或工 具接头、接头等)。

管状部件通常彼此连接以用于进入烃井或类似的井中并且构建钻 柱、套管柱或衬管或油管柱或实际上的操作柱。

与国际标准组织(ISO)发布的ISO标准11960：2004等效的由美 国石油协会(API)发布的API规范5CT管理用作套管或油管的管的规 范，并且API规范5B限定了用于这样的管的标准螺纹。API规范7限 定了螺纹连接件，其具有用于旋转钻杆的肩部。

在过去20年里，由于对于寻找油的更远处的需求，钻探条件和钻 探环境变得更复杂。钻柱在长度上并且连同它们所经受的载荷一起增 加：它们需要将更多的扭矩从表面传送到钻头，并且它们需要较好的 拉伸性能和抗腐蚀性。

为了满足这些需求，制备了位于包含该钻柱的每个管的每个端部 处的已知为优质连接体的新颖螺纹连接体。它们主要包含第二内支座， 这意味着与常规的API连接体相比它们的抗扭强度可提高。这称作双 重支座连接。

这样的优质连接体的特别特征之一在于其为更敏感的，因为另外 的支座(或内支座)的轮廓意味着其更多地暴露于在被储存在钻探平 台上或在基底处时管的处置期间或在用于使螺纹的载荷侧面接触的操 作期间发生的碰撞和冲击。

尽管在使用单一支座连接体(API连接)的背景下可以使用为此 目的而设计的表面重修装置原位修理它们，但是该机器并且实际上不 能采用双重支座连接体。内支座和外支座之间的尺寸和几何公差如此 紧密以致于仅可在车床上进行修理，并且不再是原位，而是在修理车 间中。修理和停工时间将产生高成本，其比使用API连接体时产生的 成本高。

因此，存在对于提供在硬度方面表现良好以降低这样的支座对冲 撞的敏感性的支座的真正需求。

对于支座还有必要具有良好的耐腐蚀性性质。

因此，本发明涉及用于管状部件的支座，其特征在于该支座覆盖 有涂层，该涂层包含由选自镍－磷合金、铜－镍合金和镍－钨合金的 合金构成的主层。

所述主层的厚度有利地处于5至35μm的范围内。

根据第一优选实施方案，该主层由镍－磷合金构成。

磷通常占该镍－磷合金的总重量的5重量％至13重量％、优选8 重量％至13重量％、更优选10重量％至12重量％。

当该主层由镍－磷合金构成时，所述主层的厚度有利地处于10μm 至60μm、优选20μm至35μm、更优选25μm至30μm的范围内。

在装配部件期间不存在损伤的情况下，结束采用覆盖有35μm至 60μm厚度的涂层的管状元件的支座进行的测试。

在装配部件期间不存在损伤并且没有出现对耐腐蚀性可为有害的 微裂纹的情况下，结束采用覆盖有20μm至35μm厚度的涂层的管状 元件的支座进行的测试。

根据第二优选实施方案，该主层由镍－钨合金构成。

钨通常占该镍－钨合金的总重量的5重量％至15重量％。

当该主层由镍－钨合金构成时，所述主层的厚度优选处于5至20 μm、更优选5至15μm的范围内。

MACDERMID推荐了这样的镍－磷合金层：商品名NIKLADXD7647。

用于本发明的支座的涂层还可包含由具有比该主层的延展性高的 延展性的合金构成的底层。优选地，该底层由选自镍－铜合金和镍－ 铝合金的合金构成。

有利地，该底层可用于保护该涂层的抗腐蚀功能。事实上，由于 该主层具有低延展性，它在支座负载时可能开裂。具有较高延展性的 底层在相同的程度下将不会开裂并且因此将构造对腐蚀性试剂的补充 障碍物。

优选地，该底层的厚度处于1至3μm的范围内。