Una junta roscada para tuberías de acero (A) que comprende una punta (1) y un casquillo (2) que tiene superficies de contacto respectivas que entran en contacto entre sí cuando la junta se aprieta,

en la que las superficies de contacto de al menos uno de la punta y el casquillo están recubiertas con un recubrimiento lubricante sólido (31a, 31b) que comprende un polvo lubricante sólido y un aglutinante y con un recubrimiento protector frente a la corrosión sólido (32a, 32b) que no contiene partículas sólidas formado encima del recubrimiento lubricante sólido, caracterizado por que el recubrimiento protector frente a la corrosión es un recubrimiento protector frente a la corrosión sólido

Junta roscada para tuberías de acero.

Campo técnico

Esta invención se refiere a una junta roscada para tuberías de acero que puede presentar una excelente resistencia a gripado con certeza sin recubrirla con una grasa compuesta aplicada a las juntas roscadas cuando conectan OCTG (artículos tubulares petrolíferos). La junta roscada para tuberías de acero de acuerdo con la presente invención puede evitar los efectos dañinos sobre el medio ambiente global y sobre los seres humanos provocados por una grasa compuesta.

Técnica anterior

Los OCTG, tales como tubos y cubiertas, usados en la excavación de pozos de gas y pozos petrolíferos normalmente se conectan entre sí mediante juntas roscadas. En el pasado, la profundidad de los pozos petrolíferos era de generalmente 2.000-3.000 metros, pero en los pozos petrolíferos profundos tales como los campos petrolíferos marinos más recientes, la profundidad de los pozos petrolíferos alcanza los 8.000-10.000 metros. En el entorno de uso, las juntas roscadas para conectar dichos OCTG están sometidas a diversas fuerzas, tales como fuerzas de tracción axial provocadas por el peso de los OCTG y las propias juntas roscadas, la combinación de presiones internas y externas y el calor geotérmico. Por consiguiente, es necesario que las juntas roscadas usadas para los OCTG puedan mantener la hermeticidad sin experimentar daños incluso en dicho entorno.

Una junta roscada típica usada para conectar los OCTG tiene una estructura de punta-casquillo con una parte roscada externamente formada sobre la parte final de una tubería de acero (punta) y una parte roscada internamente formada sobre la superficie interna de un acoplamiento (casquillo), que es un miembro de conexión separado. Una parte de contacto de metal a metal no roscada se forma en el extremo de la parte roscada externamente de la punta y, por consecuencia, se forma también en la base de la parte roscada internamente del casquillo. Un extremo de la tubería de acero se inserta en el acoplamiento y la parte roscada externamente de la punta y la parte roscada internamente del casquillo se aprietan entonces hasta que se permite que las partes de contacto de metal a metal no roscadas de estos dos miembros contacten entre sí formando de esta manera un sello metálico para garantizar la hermeticidad.

Durante el proceso de bajar el tubo o la cubierta a un pozo de gas o petróleo, debido a diversos problemas, hay casos en los que es necesario aflojar una junta roscada que ya se había apretado para conectar dos tuberías, para elevar las tuberías y la junta roscada fuera del pozo, volver a apretar las tuberías con la junta y después volver a bajarlas. El API (Instituto Americano del Petróleo) requiere una junta en la que se mantenga la hermeticidad sin la aparición de agarrotamiento grave, denominado gripado, incluso aunque se repita el apretado (constitución) y aflojado (separación) diez veces para una junta para tubos o tres veces para una junta para cubiertas.

En el momento del apretado, para aumentar la resistencia a gripado y la hermeticidad, un lubricante líquido viscoso que contiene polvos de metal pesado y que se denomina "grasa compuesta" se aplicaba convencionalmente a las superficies de contacto (en concreto, las partes roscadas y las partes de contacto de metal a metal no roscadas) de una junta roscada. Dicha grasa compuesta se especifica en el Boletín 5A2 del API.

En el pasado, se ha propuesto formar una o más capas mediante tratamiento superficial tal como nitruración, diversos tipos de metalizado incluyendo metalizado con cinc y metalizado dispersado y fosfatación sobre las superficies de contacto de una junta roscada para aumentar la retención de una grasa compuesta sobre las superficies de contacto y, de esta manera, mejorar las propiedades de deslizamiento. Sin embargo, como se describe a continuación, el uso de una grasa compuesta supone la amenaza de efectos dañinos sobre el medioambiente y los seres humanos.

La grasa compuesta contiene grandes cantidades de polvos de metales pesados tales como cinc, plomo y cobre. Cuando se aprieta una junta roscada, la grasa que se ha aplicado se retira por lavado o rebosa a la superficie exterior y hay posibilidad de que la grasa provoque efectos dañinos sobre el medio ambiente y, especialmente, sobre la vida marina, particularmente debido a los metales pesados dañinos tales como plomo. Además, el proceso de aplicar una grasa compuesta empeora el entorno de trabajo y hay una preocupación sobre los efectos dañinos sobre seres humanos.

En años recientes, como resultado de la promulgación en 1998 del Tratado OS PAR (Tratado Oslo-Paris) respecto a la prevención de la contaminación oceánica en el Atlántico Noreste, las restricciones respecto al medio ambiente global se están haciendo más estrictas y, en algunos países, el uso de una grasa compuesta está ya restringido. Por consiguiente, en la excavación de pozos petrolíferos y pozos de aceite, para evitar efectos dañinos sobre el medio ambiente y los seres humanos, ha habido una demanda de juntas roscadas que puedan presentar una resistencia a gripado excelente sin usar una grasa compuesta.

Hasta ahora, ha habido algunas propuestas de juntas roscadas que pueden usarse para la conexión de OCTG en un estado no lubricado, sin aplicación de una grasa compuesta.

Por ejemplo, los documentos JP-A 08-233163, JP-A 08-233164 y JP-A 09-72467 describen juntas roscadas que tienen, sobre las superficies de contacto de una junta roscada, un recubrimiento de fosfato inferior (conversión química) y un recubrimiento lubricante sólido superior que contiene un lubricante sólido seleccionado entre disulfuro de molibdeno (MoS₂) y disulfuro de volframio (WS₂) en una resina. Las superficies de contacto pueden someterse, antes de la formación de un recubrimiento de fosfato, a un tratamiento para aumentar la rugosidad superficial o a un tratamiento de nitruración.

El documento WO 2004/033951 describe una junta roscada que tiene una capa inferior de un recubrimiento protector frente a la corrosión y una capa superior de un recubrimiento lubricante sólido sobre las superficies de contacto de la junta. El recubrimiento protector frente a la corrosión contiene polvo de cinc en una resina epoxi; y el recubrimiento lubricante sólido contiene disulfuro de molibdeno (MoS₂) u otro lubricante sólido en un aglutinante inorgánico.

Sin embargo, en cada una de las juntas roscadas descritas anteriormente diseñadas para usar en un estado no lubricado en la técnica anterior, el recubrimiento lubricante sólido, que es la capa más externa, es un recubrimiento que contiene partículas lubricantes sólidas en una resina, que como se describe más adelante, provoca problemas en su uso actual.

Los OCTG se transportan habitualmente por transporte oceánico y se almacenan en el exterior. Para evitar la corrosión durante el transporte y almacenamiento antes de su uso, normalmente se aplica un aceite para evitar la oxidación (u otro líquido diseñado para evitar la oxidación) a las superficies interna y externa de la tubería. Además, para proteger las superficies roscadas y las partes de contacto de metal a metal no roscadas durante el transporte y almacenamiento, a menudo se monta un protector sobre una junta roscada para proteger cada superficie de contacto expuesta de la punta y casquillo de la junta. Cuando una tubería de acero para OCTG se transporta en un estado en el que un acoplamiento se conecta a un extremo de la tubería como se muestra en la Figura 1, los protectores se montan en el otro extremo de la tubería y en el otro extremo del acoplamiento.

Incluso aunque los protectores se instalen de esta manera, el aceite para evitar la oxidación que se aplica a las superficies interna y externa de la tubería de acero antes del transporte penetra en el interior del protector durante el transporte o almacenamiento. Además, las superficies interna y externa de la tubería de acero se humedecen con el agua procedente de la condensación de humedad o de la lluvia durante el transporte y almacenamiento y esta agua penetra también en el interior de los protectores. Tanto el aceite para evitar la oxidación como el agua que ha penetrado en el interior del protector entran en contacto con el recubrimiento lubricante sólido formado como la capa más externa sobre las superficies de contacto de la junta roscada. Si no se realiza la instalación de un protector, dicho contacto ocurre más fácilmente.

Un recubrimiento lubricante sólido se forma mediante partículas de un lubricante sólido tales como disulfuro...

1. Una junta roscada para tuberías de acero (A) que comprende una punta (1) y un casquillo (2) que tiene superficies de contacto respectivas que entran en contacto entre sí cuando la junta se aprieta, en la que las superficies de contacto de al menos uno de la punta y el casquillo están recubiertas con un recubrimiento lubricante sólido (31a, 31b) que comprende un polvo lubricante sólido y un aglutinante y con un recubrimiento protector frente a la corrosión sólido (32a, 32b) que no contiene partículas sólidas formado encima del recubrimiento lubricante sólido, caracterizado por que el recubrimiento protector frente a la corrosión es un recubrimiento protector frente a la corrosión sólido.

2. Una junta roscada para tuberías de acero (A) como se indica en la reivindicación 1 en la que el recubrimiento lubricante sólido (31a, 31b) se forma sobre las superficies de contacto que se han sometido a un tratamiento superficial preparativo seleccionado entre decapado, granallado, metalizado por impacto con cinc o una aleación de cinc, metalizado con un metal, nitruración suave, metalizado con un metal compuesto, fosfatación, tratamiento con oxalato y tratamiento con borato.

3. Una junta roscada para tuberías de acero (A) como se indica en la reivindicación 1 ó 2 en la que las superficies de contacto del casquillo (2) están recubiertas con el recubrimiento lubricante sólido (31a, 31b) y el recubrimiento protector frente a la corrosión sólido (32a, 32b).

4. Una junta roscada para tuberías de acero (A) como se indica en la reivindicación 1 ó 2 en la que las superficies de contacto de un miembro de la punta (1) y el casquillo (2) están recubiertas con el recubrimiento lubricante sólido (31a, 31b) y el recubrimiento protector frente a la corrosión sólido (32a, 32b) y las superficies de contacto del otro miembro están recubiertas con al menos una capa de un recubrimiento seleccionado entre un recubrimiento de cinc o una aleación de cinc, un recubrimiento metalizado con un metal, un recubrimiento de fosfato, un recubrimiento de oxalato, un recubrimiento de borato y cualquiera del recubrimiento lubricante sólido o el recubrimiento protector frente a la corrosión sólido.

5. Una junta roscada para tuberías de acero (A) como se indica en la reivindicación 1 ó 2 en la que las superficies de contacto de un miembro de la punta (1) y el casquillo (2) están recubiertas con el recubrimiento lubricante sólido (31a, 31b) y el recubrimiento protector frente a la corrosión sólido (32a, 32b) y las superficies de contacto del otro miembro se someten a un tratamiento superficial preparativo seleccionado entre decapado, granallado, metalizado por impacto con cinc o una aleación de cinc, metalizado con un metal, nitruración suave, metalizado con un metal compuesto, fosfatación, tratamiento con oxalato y tratamiento con borato y después se recubren con el recubrimiento lubricante sólido o el recubrimiento protector frente a la corrosión sólido.

6. Una junta roscada para tuberías de acero (A) como se indica en una cualquiera de las reivindicaciones 1-5 en la que el recubrimiento protector frente a la corrosión sólido (32a, 32b) consiste básicamente en una resina orgánica.

7. Una junta roscada para tuberías de acero (A) como se indica en una cualquiera de las reivindicaciones 1-6 en la que el aglutinante del recubrimiento lubricante sólido (31a, 31b) comprende una resina orgánica y el recubrimiento protector frente a la corrosión sólido comprende la misma resina orgánica que el aglutinante.

8. Una junta roscada para tuberías de acero (A) como se indica en una cualquiera de las reivindicaciones 1-7 en la que el espesor del recubrimiento lubricante sólido (31a, 31b) es 5-40 µm.

9. Una junta roscada para tuberías de acero (A) como se indica en una cualquiera de las reivindicaciones 1-7 en la que el espesor del recubrimiento protector frente a la corrosión sólido (32, 32b) es 5-40 µm.

10. Una junta roscada para tuberías de acero (A) como se indica en una cualquiera de las reivindicaciones 1-7 en la que el espesor de recubrimiento total del recubrimiento lubricante sólido (31a, 31b) y el recubrimiento protector frente a la corrosión sólido (32, 32b) es como máximo 60 µm.