Una junta a rosca que comprende un pasador y una caja con un revestimiento lubricante.

Una junta a rosca para tuberías metálicas que comprende un pasador y una caja capaces de acoplarse entre sí,

teniendo el pasador una parte unida a rosca externamente y una parte de contacto metálico sin rosca, y teniendo la caja una parte unida a rosca internamente y una parte de contacto metálico sin rosca, en la que al menos uno del pasador y la caja tiene un revestimiento lubricante formado en al menos parte de la parte unida a rosca y/o parte de contacto metálico sin rosca, estando formado el revestimiento lubricante a partir de una composición de revestimiento lubricante que consiste básicamente en (A) un 25-80 % en peso de un disolvente orgánico volátil, y (B) un 75-20 % en peso de al menos un componente no volátil, en la que 100 partes en peso del componente no volátil (B) consisten básicamente en 30-80 partes en peso de al menos un lubricante básico seleccionado entre un sulfonato básico, un salicilato básico, y un fenato básico que se disuelve al menos parcialmente en el disolvente (A), 0-30 partes en peso de una resina termoplástica, 0-90 partes en peso de un lubricante distinto de un lubricante básico, y 0-15 partes en peso de un agente de presión extrema por evaporación del disolvente, teniendo el lubricante básico un índice de basicidad de 100 a 500 mg de KOH/g, en el que el disolvente orgánico volátil muestra una tendencia a vaporizarse a una temperatura de entre temperatura ambiente y 150 ºC cuando está en forma de un revestimiento.

Una junta a rosca que comprende un pasador y una caja con un revestimiento lubricante

Campo técnico 5

La presente invención se refiere a una junta a rosca para tuberías de metal y, en particular, para tuberías de pozo de petróleo que comprende una composición de revestimiento lubricante. La composición de revestimiento lubricante de transmitir propiedades adecuadas de capacidad de lubricación y prevención de la corrosión a una junta a rosca para tuberías de pozos de petróleo sin la necesidad de aplicar una grasa lubricante. 10

Antecedentes de la técnica

Las tuberías de pozos de petróleo tales como tuberías y tuberías de revestimiento usados en la perforación de pozos de petróleo para petróleo crudo y gasoil se conectan por lo general entre sí mediante juntas a rosca. En el pasado, la 15 profundidad de los pozos de petróleo era por lo general de 2000 a 3000 metros, pero más recientemente, la profundidad de los pozos de petróleo de alcanzar de 8.000 a 10.000 metros en alta mar y otros pozos profundos.

Una junta a rosca para tuberías de pozos de petróleo se ve sometida a diversas fuerzas en su entorno de uso, incluyendo cargas tales como fuerzas de tracción axial causadas por el peso de la tubería del pozo de petróleo y la 20 junta a rosca, presiones combinadas mediante presiones internas y externas, y calor geotérmico. Por lo tanto, es necesario que una junta a rosca sea capaz de mantener la estampida del gas sin rotura en tales entornos severos.

Durante el proceso de bajar tubería o carcasa o tubería de revestimiento a un pozo, a menudo es necesario que una junta que está una vez fijada para conexión se afloje o se desconecte y a continuación se vuelva a conectar. El API 25 (Instituto Americano del Petróleo) requiere que no haya aparición de desgaste, que es un engranaje no recuperable, y que la estanqueidad del gas se mantenga incluso si la fijación (compensación) y la no fijación (fuga) se repiten diez veces para una fijación de tubería y tres veces para una fijación de tubería de revestimiento.

Un tipo de junta a rosca para tuberías de pozos de petróleo que tiene propiedades de sellado excelente es una junta 30 a rosca con una estructura de pasador-caja que tiene una parte de contacto metal a metal que forma un cierre hermético. Por lo general, en esta junta a rosca se forma un pasador en la superficie externa de cada extremo de una tubería de pozo de petróleo. El pasador tiene una parte unida a rosca externamente y una parte de contacto metálicas sin roscas. La última porción se denomina en lo sucesivo una "parte de contacto metálico sin rosca" y se localiza en el extremo frontal de la parte unida a rosca en el extremo de la tubería. Se forma una caja en la superficie 35 interna de un miembro de acoplamiento con forma de manguito, separado, y tiene una parte unida a rosca internamente y una parte de contacto metálico sin rosca en la parte posterior de la parte unida a rosca que se ponen en contacto o se acoplan respectivamente con la rosca correspondiente y las partes sin rosca del pasador. Cuando el pasador se enrosca en la caja para la fijación, las partes de contacto metálico sin rosca del pasador y la caja se preparan para que estén en contacto estrecho entre sí para formar un cierre hermético de metal. 40

Como cuestión de principios, se puede formar un pasador en un extremo de una tubería de pozos de petróleo y se puede formar una caja en el extremo opuesto de la tubería de pozo de petróleo de modo que dos tuberías de pozo de petróleo se podrán conectar entre sí en serie sin usar un miembro de acoplamiento separado. También es posible formar una rosca interna en la superficie interna en ambos extremos de una tubería de pozo de petróleo para definir 45 cajas, y para formar una rosca externa en cada extremo de un miembro de acoplamiento para definir pasadores.

Con el fin de garantizar propiedades adecuadas de cierre hermético por el cierre hermético de metal de la junta a rosca que se ha descrito anteriormente en el entorno de una tubería de pozo de petróleo, es necesario aplicar una presión superficial extremadamente elevada a las partes de contacto metálico sin rosca durante la fijación. Esta 50 presión hace fácil se produzca el desgaste. Por lo tanto, antes de la fijación, se aplica una grasa lubricante denominada grasa compuesta a las partes de contacto de metal y las roscas para transmitir un aumento de la resistencia al desgaste y para formar un cierre hermético que tenga mayor estanqueidad al gas.

Sin embargo, la grasa compuesta contiene una gran cantidad de un polvo de un metal pesado tal como Pb, Zn, o 55 Cu, y cuando la grasa aplicada se elimina por lavado, existe la posibilidad de que se produzca contaminación ambiental. Además, la aplicación de grasa compuesta empeora el entorno de trabajo y disminuye la eficacia del funcionamiento. En consecuencia, se desea una junta a rosca que no necesite la aplicación de una grasa lubricante tal como una grasa compuesta.

Con respecto a una junta a rosca que no usa una grasa lubricante, las Solicitudes de Patente Japonesa Sin Examinar Publicadas Nºs 8-233164 (1996) y 9-72467 (1997) desvelan una junta a rosca de tipo pasador-caja que tiene un revestimiento sólido de resina lubricante formado en la parte de contacto de metal de la caja o pasador. Este revestimiento se basa en un lubricante sólido y comprende una gran cantidad de un lubricante sólido tal como disulfuro de molibdeno disperso en una resina tal como una resina epoxi. La Solicitud de Patente Japonesa Sin 65 Examinar Publicada Nº 11-132370 (1999) desvela una junta a rosca que tiene tal revestimiento sólido de resina lubricante en la que se optimiza la relación cónica de las roscas.

Sin embargo, no es fácil formar un revestimiento sólido de resina lubricante hasta un espesor uniforme a lo largo de la forma de la rosca y las partes de contacto metálico sin rosca de una junta a rosca. Si el revestimiento no se forma con un espesor uniforme prescrito, en esas áreas en las que el revestimiento es demasiado grueso, la presión 5 superficial ejercida en las mismas durante la fijación de la junta a rosca se hace demasiado grande, dando como resultado un aumento del torque necesario para la fijación (torque de compensación) , o esto puede conducir a la deformación de la forma de las roscas, y es fácil que se llegue a producir desgaste. Por otro lado, en las zonas en las que el revestimiento es demasiado delgado, se tiende a producir fácilmente una lubricación escasa y corrosión.

En un pozo de petróleo, la conexión de tuberías de pozo de petróleo entre sí se realiza frecuentemente en un estado en el que una tubería de pozo de petróleo a conectarse mantiene en posición vertical con el pasador en un extremo de la tubería enfrentada hacia el suelo. En el momento de la fijación, no es raro que se produzca desalineación en un modo tal que el eje longitudinal de la tubería, es decir, el eje de rotación durante el enroscado del pasador, se desvíe horizontalmente de la alineación con el eje de la caja en la que se inserta el pasador, o que se incline hacia el 15 lado de la posición vertical. Además, cuando una tubería de pozo de petróleo se mantiene en posición vertical, corrosión o copos de tipo escama desprendidos de la superficie interna o partículas de decapado introducidas para eliminar corrosión o escamas pueden caer dentro del lumen de la tubería y adherirse o depositarse en la junta. Por lo tanto, se puede producir fijación en presencia de corrosión o copos de tipo escama o partículas de decapado adheridas en la parte unida a rosca o la parte de contacto metálico sin rosca. 20

En condiciones que implican los problemas que se han descrito anteriormente de alineación errónea y/o materias extrañas depositadas que se producen frecuentemente durante la fijación de tuberías en un pozo de petróleo, incluso si el revestimiento sólido de resina lubricante se puede formar hasta un espesor constante prescrito, es fácil que se produzca desgaste. Esto se debe a que un revestimiento sólido de resina lubricante tiene una escasa 25 capacidad de extensión y fluidez, se puede desprender fácilmente. En las condiciones que se han descrito anteriormente, se puede aplicar una presión excesiva localmente en algunas zonas en la parte unida a rosca y la parte de contacto metálico sin rosca, haciendo de este modo que el revestimiento sólido de resina lubricante se desprenda en las zonas excesivamente presurizadas. Por lo tanto, las superficies metálicas desnudas se pueden exponer en algunas zonas de la junta, lo que conduce a la aparición de desgaste. 30

Por otro lado, cuando se aplica un lubricante graso oleoso que tiene una fluidez inherentemente buena a una junta... [Seguir leyendo]

1. Una junta a rosca para tuberías metálicas que comprende un pasador y una caja capaces de acoplarse entre sí, teniendo el pasador una parte unida a rosca externamente y una parte de contacto metálico sin rosca, y teniendo la caja una parte unida a rosca internamente y una parte de contacto metálico sin rosca, en la que al menos uno del 5 pasador y la caja tiene un revestimiento lubricante formado en al menos parte de la parte unida a rosca y/o parte de contacto metálico sin rosca, estando formado el revestimiento lubricante a partir de una composición de revestimiento lubricante que consiste básicamente en (A) u.

2. 80 % en peso de un disolvente orgánico volátil, y (B) u.

7. 20 % en peso de al menos un componente no volátil, en la que 100 partes en peso del componente no volátil (B) consisten básicamente e.

3. 80 partes en peso de al menos un lubricante básico seleccionado entre un 10 sulfonato básico, un salicilato básico, y un fenato básico que se disuelve al menos parcialmente en el disolvente (A) , 0-30 partes en peso de una resina termoplástica, 0-90 partes en peso de un lubricante distinto de un lubricante básico, y 0-15 partes en peso de un agente de presión extrema por evaporación del disolvente, teniendo el lubricante básico un índice de basicidad de 100 a 500 mg de KOH/g, en el que el disolvente orgánico volátil muestra una tendencia a vaporizarse a una temperatura de entre temperatura ambiente y 150 ºC cuando está en forma de un 15 revestimiento.

2. Una junta a rosca de acuerdo con la reivindicación 1 en la que el revestimiento lubricante comprende adicionalmente una resina termoplástica.

3. Una junta a rosca de acuerdo con la reivindicación 2 en la que la resina termoplástica está en forma de polvo.

4. Una junta a rosca de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3 en la que el revestimiento lubricante comprende adicionalmente al menos un aditivo seleccionado entre un lubricante distinto del lubricante básico y un agente de presión extrema. 25

5. Una junta a rosca de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4 en la que la superficie de la parte en la que se forma el revestimiento lubricante tiene una rugosidad superficial, Rmáx, en el intervalo de 5-40 micrómetros.