Elemento roscado para una junta roscada tubular resistente al agarrotamiento,

que incorpora una roscarecubierta con un revestimiento delgado en estado sólido no pegajoso al tacto y adherente al sustrato el cual comprendeuna matriz sólida y, dentro de esta matriz, una dispersión de partículas de al menos un lubricante sólido, caracterizadoporque la matriz sólida es lubricante y presenta un comportamiento reológico del tipo plástico o viscoplástico.

Elemento roscado tubular dotado de un revestimiento protector seco

La invención se refiere a un elemento roscado para una junta roscada tubular.

Estado de la técnica

Los elementos roscados realizados en el extremo de un componente tubular (tubo o manguito) y utilizados en los pozos de hidrocarburos se tienen primero que proteger contra la corrosión durante el transporte y el almacenado en el emplazamiento de perforación y, para ello, tradicionalmente se recubren con grasas o aceites de protección a la salida del taller de fabricación.

En el pozo, puede que tengan que pasar por varios ciclos de enroscado y de desenroscado. Las operaciones de enroscado se llevan a cabo verticalmente bajo fuerte carga axial, por ejemplo bajo el peso de un tubo de varios metros de longitud (normalmente 10 a 13 metros de longitud) el cual ha de enlazarse verticalmente mediante la junta roscada verticalmente, lo cual produce riesgos de agarrotamiento, en particular de las roscas. Esta carga puede estar localizada además por una ligera desalineación del eje de los elementos roscados que han de enlazarse debido a que el tubo que ha de enlazarse se halla suspendido verticalmente, lo cual aumenta los riesgos de agarrotamiento. Así, la figura 1 representa el enlace mediante una junta roscada de dos tubos 1 y 2 de 10 a 13 metros en obra con una desalineación, utilizándose una llave de enroscado 3 para roscar la parte roscada macho 4 del tubo 1 en la parte roscada hembra 5 del tubo 2.

Para proteger las partes sensibles tales como las roscas contra el agarrotamiento en las operaciones de enroscado y de desenroscado, tradicionalmente se quita de las roscas la grasa de protección y recubrimientos de grasas especiales de enroscado tales como la grasa según API Bul. 5A2 o RP5A3. La utilización de tales grasas cargadas con metales pesados y/o tóxicos tales como el plomo presenta, además del inconveniente de tener que llevar a cabo un segundo recubrimiento en el pozo, el de provocar una contaminación de los pozos y del medio ambiente, siendo el exceso de grasa expulsado de las roscas en el enroscado.

La patente US 6 933 264 propone sustituir el doble recubrimiento por un recubrimiento simple, realizado en el taller de fabricación de los elementos roscados, con una delgada capa de un lubricante de consistencia cerosa (llamada semiseca) que comprende al menos un aditivo de extrema presión de acción química. Tal revestimiento semiseco presenta sin embargo el inconveniente de requerir una protección mecánica contra una contaminación por partículas de polvo o de arena durante el transporte y el almacenaje.

Las patentes US 4 414 247, US 4 630 849, US 6 027 145, US 6 679 526 B2, US 2004/0166341 A1 y WO 2004/033951 proponen sustituir las grasas por diversos revestimientos protectores en estado sólido aplicados en el taller de fabricación de los elementos roscados, los cuales comprenden una matriz sólida adherente al sustrato en la cual se dispersan las partículas de lubricantes sólidas, entre las cuales se cita más en particular el disulfuro de molibdeno MoS2.

Estos revestimientos, aun cuando aportar una mejora respecto a las grasas, todavía no son plenamente satisfactorios. En particular, en las condiciones de obras de perforación, con frecuencia se presencia un descascarillado del revestimiento y/o un arranque de partículas las cuales, provenientes de la superficie rozante del mismo, y que son dispersadas en el ambiente, incidentes estos que acarrean el retorno a fábrica del componente tubular.

Además, generalmente estos revestimientos requieren un endurecimiento inducido mediante una cocción en un horno a aproximadamente 200 °C durante varias decenas de minutos e incluso más de una hora, lo cual grava considerablemente el ciclo de realización del revestimiento, el cual no puede enlazarse con el mecanizado de las roscas.

Igualmente, estos generalmente no protegen de la corrosión, o no lo suficiente, los elementos roscados, de modo que las patentes US 6679526B2 y WO 2004/033951 prevén la aplicación de una capa separada de un material inhibidor de corrosión (sal metálica de ácido carboxílico para la primera patente, resina epoxi conteniendo partículas de cinc para la segunda) .

Tal revestimiento bicapa requiere ciclos de realización aún más gravosos y no aporta una mejor solución a los problemas de desprendimiento de partículas.

Es el propósito de la invención subsanar los inconvenientes de las grasas y de los revestimientos secos o semisecos conocidos y, así, mejorar la situación de la tribología y de la productividad de la aplicación del revestimiento.

Opcionalmente, la invención viene a mejorar la situación en lo que a la corrosión de los elementos roscados se refiere.

Un enroscado en las condiciones de trabajo, en particular en las condiciones de obra, es un enroscado que generalmente se efectúa en posición vertical en el cual (i) un primer elemento roscado es mantenido vertical y fijo y (ii) un segundo elemento roscado que ha de roscarse sobre el primer elemento roscado, dispuesto o solidarizado en el

extremo bajo de un tubo cuya longitud puede llegar hasta 13 metros, es mantenido sensiblemente verticalmente por encima del primer elemento roscado mediante un mecanismo de elevación, roscándose a continuación el segundo elemento roscado en el primero mediante un dispositivo adecuado, tal como una llave de enroscado motorizada. Se entiende asimismo por desenroscado en las condiciones de obra un desenroscado de los elementos roscados primero y segundo dispuestos verticalmente, soportando pues el peso de un tubo y sujetos a una ocasional desalineación, hallándose el tubo que ha de desenroscarse suspendido de un mecanismo de elevación.

La invención se encamina en particular a un elemento roscado para una junta roscada tubular resistente al agarrotamiento, el cual incorpora una rosca recubierta con un revestimiento delgado en estado sólido no pegajoso al tacto y adherente al sustrato que comprende una matriz sólida y, dentro de esta matriz, una dispersión de partículas de al menos un lubricante sólido.

De acuerdo con la invención, la matriz sólida es lubricante y presenta un comportamiento reológico del tipo plástico o viscoplástico.

De acuerdo con un modo de realización, la dispersión de partículas de al menos un lubricante sólido incorpora partículas de lubricante de una sola de las clases 1, 2, 3 ó 4.

De acuerdo con otro modo de realización de la invención, la matriz sólida incorpora al menos un polímero termoplástico y unos medios de reaglomeración de residuos aptos para reaglomerar los residuos creados en la proximidad de la superficie de tal elemento roscado por rozamientos.

Se enuncian a continuación las características opcionales de la invención, complementarias o de sustitución:

- la matriz presenta un punto de fusión comprendido entre 80 y 320 °C;

- el polímero termoplástico es polietileno;

- la matriz comprende al menos un jabón metálico;

- el jabón es estearato de cinc;

- la matriz comprende al menos una cera de origen vegetal, animal, mineral o de síntesis;

- la cera es cera de carnauba;

- la matriz comprende al menos un inhibidor de corrosión;

- el inhibidor de corrosión es un derivado de sulfonato de calcio;

- el jabón se elige para mejorar el tiempo de aparición de la corrosión en la prueba con niebla salina según la norma ISO 9227;

- la matriz comprende al menos un polímero líquido de una viscosidad cinemática a 100 °C al menos igual a 850 mm2/s;

- el polímero líquido es insoluble en agua;

- el polímero líquido se elige de entre un polimetacrilato de alquilo, un polibuteno, un poliisobuteno y un polidialquilsiloxano;

- la matriz comprende al menos un agente tensioactivo;

- la matriz comprende al menos un colorante;

- la matriz comprende al menos un antioxidante;

- las partículas de lubricantes sólidos comprenden partículas de al menos un lubricante sólido de clase 1;

- las partículas... [Seguir leyendo]

1. Elemento roscado para una junta roscada tubular resistente al agarrotamiento, que incorpora una rosca recubierta con un revestimiento delgado en estado sólido no pegajoso al tacto y adherente al sustrato el cual comprende una matriz sólida y, dentro de esta matriz, una dispersión de partículas de al menos un lubricante sólido, caracterizado porque la matriz sólida es lubricante y presenta un comportamiento reológico del tipo plástico o viscoplástico.

2. Elemento roscado según la reivindicación 1, en el que la matriz incorpora al menos un polímero termoplástico y unos medios de reaglomeración de residuos, aptos para reaglomerar los residuos creados en la proximidad de la superficie de tal elemento roscado por rozamientos.

3. Elemento roscado según la reivindicación 2, en el que el polímero termoplástico es polietileno.

4. Elemento roscado según una de las reivindicaciones precedentes, en el que la matriz comprende al menos un jabón metálico, preferiblemente de estearato de cinc.

5. Elemento roscado según una de las reivindicaciones precedentes, en el que la matriz comprende al menos una cera de origen vegetal, animal, mineral o de síntesis, preferiblemente de cera de carnauba.

6. Elemento roscado según una de las reivindicaciones precedentes, en el que dicha matriz comprende al menos un inhibidor de corrosión.

7. Elemento roscado según la reivindicación 6, en el que el inhibidor de corrosión es un derivado de sulfonato de calcio.

8. Elemento roscado según una de las reivindicaciones precedentes, en el que la matriz comprende al menos un polímero líquido de una viscosidad cinemática a 100 °C al menos igual a 850 mm2/s.

9. Elemento roscado según la reivindicación 8, en el que el polímero líquido es insoluble en el agua y/o se elige de entre un polimetacrilato de alquilo, un polibuteno, un poliisobuteno y un polidialquilsiloxano.

10. Elemento roscado según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque dicha dispersión de partículas de al menos un lubricante sólido incorpora partículas de lubricante de una sola de las clases 1, 2, 3 ó 4.

11. Elemento roscado según la reivindicación 10, en el que las partículas de lubricantes sólidos se eligen de entre partículas de lubricante de la clase 1, excluyendo partículas de grafito y se eligen preferiblemente de entre el nitruro de boro y el óxido de cinc.

12. Elemento roscado según la reivindicación 10, en el que las partículas de lubricantes sólidos se eligen de entre partículas de lubricante de la clase 2, excluyendo partículas de bisulfuro de molibdeno y se eligen preferiblemente de entre el fluoruro de grafito, los sulfuros de estaño y los sulfuros de bismuto.

13. Elemento roscado según la reivindicación 10, en el que las partículas de lubricantes sólidos comprenden partículas de al menos un lubricante sólido de clase 4 elegido de entre el politetrafluoroetileno y la poliamida 11.

14. Elemento roscado según una de las reivindicaciones 10 a 13, en el que la composición ponderal de la matriz es como sigue:

y siendo la composición ponderal del revestimiento como sigue:

15. Elemento roscado según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el espesor del revestimiento está comprendido entre 10 !m y 50 !m, porque la superficie que ha de revestirse de la rosca, 5 preferentemente una superficie metálica, procede de un acabado que comprende un tratamiento de superficie para mejorar la adhesión del revestimiento, eligiéndose este tratamiento de superficie de entre los tratamientos mecánicos, los tratamientos químicos y los depósitos no reactivos para generar una rugosidad o unas porosidades de la superficie que ha de revestirse, preferentemente un tratamiento de conversión química para una superficie que ha de revestirse metálica, y porque dicha superficie que ha de revestirse de la rosca procede opcionalmente de un tratamiento de

impregnación de la rugosidad o de las porosidades de la superficie que ha de revestirse (12) con nanomateriales de acción anticorrosiva, siendo dichos nanomateriales preferentemente partículas (11) de óxido de cinc.

16. Elemento roscado según una de las reivindicaciones precedentes, en el que dicho revestimiento comprende moléculas de al menos un fullereno de geometría esférica.

DOCUMENTOS INDICADOS EN LA DESCRIPCIÓN

En la lista de documentos indicados por el solicitante se ha recogido exclusivamente para información del lector, y no es parte constituyente del documento de patente europeo. Ha sido recopilada con el mayor cuidado; sin embargo, la EPA no asume ninguna responsabilidad por posibles errores u omisiones.

Documentos de patente indicados en la descripción