Junta roscada para tuberías de acero.

Una junta roscada para tuberías de acero para su uso en un pozo petrolífero que comprende un pasador y unatuerca que tienen cada uno una superficie de contacto que incluye una parte roscada y una parte de contacto demetal no roscada,

donde la superficie de contacto de al menos uno de pasador y tuerca tiene un revestimientolubricante y un revestimiento sólido formado sobre el revestimiento lubricante, caracterizada por que elrevestimiento lubricante es un revestimiento lubricante semisólido o líquido viscoso que comprende una cera y unasal de metal alcalino térreo de ácido graso, el revestimiento sólido es un revestimiento sólido seco formado por unmaterial solidificado que tiene resistencia al reblandecimiento a 50 ºC y el espesor del revestimiento lubricantesemisólido o líquido viscoso es 10-200 μm, el espesor del revestimiento sólido seco es 5-50 μm, y el espesor delrevestimiento lubricante es mayor que el espesor del revestimiento sólido seco.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/JP2006/307167.

Solicitante: NIPPON STEEL & SUMITOMO METAL CORPORATION.

Nacionalidad solicitante: Japón.

Dirección: 6-1, Marunouchi 2-chome, Chiyoda-ku Tokyo 100-8071 JAPON.

Inventor/es: GOTO,KUNIO, IMAI,RYUICHI.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • F16L15/04 MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA.F16 ELEMENTOS O CONJUNTOS DE TECNOLOGIA; MEDIDAS GENERALES PARA ASEGURAR EL BUEN FUNCIONAMIENTO DE LAS MAQUINAS O INSTALACIONES; AISLAMIENTO TERMICO EN GENERAL.F16L TUBERIAS O TUBOS; EMPALMES U OTROS ACCESORIOS PARA TUBERIAS; SOPORTES PARA TUBOS, CABLES O CONDUCTOS PROTECTORES; MEDIOS DE AISLAMIENTO TERMICO EN GENERAL.F16L 15/00 Empalmes con rosca; Formas de las roscas para estos empalmes. › con juntas de estanqueidad suplementarias.

PDF original: ES-2423901_T3.pdf

 

Junta roscada para tuberías de acero.

Fragmento de la descripción:

Junta roscada para tuberías de acero.

Campo de la invención La presente invención se refiere a una junta roscada para tuberías de acero, en particular a una junta roscada para OCTG (bienes tubulares para formaciones petrolíferas) y a un método de tratamiento superficial para la misma. Una junta roscada para tuberías de acero de acuerdo con la presente invención puede exhibir de manera fiable excelente resistencia a la excoriación sin estar revestida con una grasa compuesta que en el pasado se ha aplicado a las juntas roscadas cuando se conectan a OCTG. Por consiguiente, una junta roscada para tuberías de acero de acuerdo con la presente invención puede evitar los efectos nocivos sobre el medio ambiente global y la salud humana provocados por la grasa compuesta.

Técnica anterior

OCTG tal como las tuberías y tuberías de revestimiento usadas en los pozos petrolíferos para la exploración de petróleo crudo y gasóleo se conectan normalmente unos a otros por medio de juntas roscadas. En el pasado, la profundidad de los pozos petrolíferos era de 2.000-3.000 metros, pero en los pozos petrolíferos profundos tales como los actuales campos petrolíferos marinos se pueden alcanzar los 8.000-10.000 metros.

En su entorno de uso, las juntas roscadas para OCTG están sometidas a fuerzas de tracción axial provocadas por el peso de OCTG y las propias juntas roscadas, la combinación de presiones interna y externa y el calor geotérmico. Por consiguiente, es necesario que sean capaces de mantener la estanqueidad sin experimentar daño alguno incluso en dicho entorno hostil.

Una junta roscada típica usada para conectar OCTG tiene una estructura de tuerca con pasador donde un pasador tiene una rosca macho formada sobre la parte terminal de una tubería de pozo petrolífero y una tuerca tiene una rosca hembra formada sobre la superficie interna de un miembro de conexión roscada (un acoplamiento) . La parte de contacto de metal no roscada está formada en el extremo de la rosca macho del pasador y en la base de la rosca hembra de la tuerca. Insertando un extremo de una tubería de pozo petrolífero en el interior de un miembro de conexión roscado y apretando la rosca macho y la rosca hembra una con la otra, las partes de contacto de metal roscadas del pasador y la tuerca entran en contacto una con la otra para formar una parte sellada metal a metal que garantiza la estanqueidad.

Durante el proceso de bajada de la tubería o tubería de revestimiento al interior del pozo petrolífero, debido a varios problemas, en ocasiones es necesario desmontar una junta que se ha montado una vez, elevar las tuberías fuera del pozo petrolífero, rehacerlas y posteriormente volverlas a bajar. API (American Petroleum Institute) requiere una resistencia a la excoriación tal que no tenga lugar la excoriación intensa irrecuperable y se mantenga la estanqueidad incluso si se repiten el montaje (apretado) y desmontaje (aflojado) diez veces de una junta para tuberías o tres veces de una junta para tuberías de revestimiento.

En el momento del montaje, con el fin de aumentar la resistencia a la excoriación y la estanqueidad, se aplica un lubricante líquido viscoso que contiene polvos de metal pesado y que es denominado "grasa compuesta" a las superficies de contacto (concretamente, a las partes roscadas y a las partes de contacto de metal no roscadas) de la junta roscada. Dicha grasa compuesta viene especificada por el API Bulletin 5A2.

En el pasado, se ha propuesto llevar a cabo varios tipos de tratamiento superficial tal como tratamiento de nitruro, varios tipos de metalizado incluyendo metalizado con cinc y metalizado compuesto, y tratamiento de conversión química de fosfato sobre las superficies de contacto de una junta roscada para formar una o más capas con el fin de aumentar la retención de la grasa compuesta y mejorar las propiedades de deslizamiento. No obstante, como se describe a continuación, el uso de la grasa compuesta supone la amenaza de efectos nocivos sobre el medio ambiente y la salud humana.

La grasa compuesta contiene grandes cantidades de polvos de metales pesados tales como cinc, plomo y cobre. Cuando se lleva a cabo el montaje de una junta roscada, se lava la grasa que se ha aplicado o rebosa a la superficie exterior, y existe la posibilidad de producir efectos nocivos sobre el medio ambiente y especialmente sobre la fauna marina, en particular debido a los metales pesados nocivos tales como plomo. Además, el proceso de aplicación de la grasa compuesta empeora el entorno de trabajo, y también existe el problema de sus efectos nocivos sobre la salud humana.

En los últimos años, como resultado de la entrada en vigor en 1998 de la Convención OSPAR (Convención de Oslo-París) para evitar al contaminación oceánica en el Atlántico Norte, han proliferado las restricciones severas relacionadas con el medio ambiente global, y en algunas regiones, el uso de la grasa compuesta se encuentra ya en proceso de restricción. Por consiguiente, con el fin de evitar efectos nocivos sobre el medio ambiente y la salud humana en la excavación de pozos de gas y pozos petrolíferos, se ha desarrollado una demanda de juntas roscadas que puedan exhibir excelente resistencia a la excoriación sin usar grasa compuesta.

Como junta roscada que se puede usar para conectar OCTG sin aplicación de grasa compuesta, los presentes inventores propusieron en el documento JP 2002-173692A una junta roscada para tuberías de acero que tiene revestimiento lubricante líquido viscoso o semisólido formados sobre la misma, y en el documento JP 2004-53013 una junta roscada para tuberías de acero donde se evita la adhesión de la superficie de junta roscada, que es un inconveniente del revestimiento lubricante líquido o semisólido viscoso, cubriendo el revestimiento lubricante con una capa lubricante superior que puede estar basada en un cierto polvo o cera de óxido para minimizar la adhesión de materia extraña tal como polvo, arena y residuos.

Divulgación de la invención Un revestimiento lubricante líquido o semisólido viscoso como se describe en el documento JP 2002-173692 A tiene excelentes propiedades lubricantes sin aplicación de una grasa compuesta debido a su función auto-lubricante ya que exhibe ductilidad o fluidez en forma de un revestimiento. No obstante, la superficie adherente de dicho revestimiento es problemática ya que la materia extraña tal como suciedad e incrustaciones de óxido, y en particular corrosión permanece sobre la superficie interna de OCTG y las partículas para el granallado que se introducen en el OCTG para la retirada de la corrosión caen cuando OCTG está en posición vertical, y se adhieren al revestimiento lubricante y terminan intercaladas con el mismo. Esto provoca una problema significativo ya que la materia extraña intercalada no se puede retirar por completo por medio de insuflado de aire o medios similares. Como resultado de ello, las propiedades lubricantes empeoran, y no se puede evitar completamente la excoriación intensa cuando OCTG están sometidos repetidamente a montaje y desmontaje.

Incluso si se forma una capa lubricante superior que es sólida a 40 ºC de acuerdo con JP 2004-53013A, la superficie del revestimiento lubricante todavía es blanda y permanece adherente en cierto modo. Además, con frecuencia OCTG están expuestos a temperatura elevada que supera 40 ºC, en particular cuando se usan en campos petrolíferos en regiones desiertas o durante el almacenamiento en determinadas condiciones. En esta situación, la capa superior no es eficaz ya que se ablanda y termina fluyendo.

Un objeto de la presente invención es solucionar los problemas anteriormente mencionados de la técnica anterior.

Otro objeto de la presente invención es proporcionar una junta roscada para tuberías de acero que evite la formación de corrosión y que tenga excelente resistencia a la excoriación y estanqueidad sin usar grasa compuesta.

Otro objeto de la invención es proporcionar una junta roscada para tuberías de acero que tiene un líquido viscoso o revestimiento lubricante semisólido siendo su superficie dura, seca y no adherente de manera que sea difícil que la materia extraña tal como corrosión o partículas abrasivas de granallado se adhieran a la superficie, incluso en un entorno que supera 40 ºC o que se intercalen en el revestimiento lubricante como para ser retiradas por medio de insuflado de aire en caso de adherencia.

Se ha descubierto que estos objetivos se pueden conseguir formando un revestimiento lubricante semisólido o líquido viscoso inferior y un revestimiento sólido seco superior sobre la junta roscada. El papel del revestimiento sólido seco para eliminar la adherencia del revestimiento lubricante termina con el contacto... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Una junta roscada para tuberías de acero para su uso en un pozo petrolífero que comprende un pasador y una tuerca que tienen cada uno una superficie de contacto que incluye una parte roscada y una parte de contacto de metal no roscada, donde la superficie de contacto de al menos uno de pasador y tuerca tiene un revestimiento lubricante y un revestimiento sólido formado sobre el revestimiento lubricante, caracterizada por que el revestimiento lubricante es un revestimiento lubricante semisólido o líquido viscoso que comprende una cera y una sal de metal alcalino térreo de ácido graso, el revestimiento sólido es un revestimiento sólido seco formado por un material solidificado que tiene resistencia al reblandecimiento a 50 ºC y el espesor del revestimiento lubricante semisólido o líquido viscoso es 10-200 !m, el espesor del revestimiento sólido seco es 5-50 !m, y el espesor del revestimiento lubricante es mayor que el espesor del revestimiento sólido seco.

2. Una junta roscada como se explica en la reivindicación 1, donde la superficie de contacto de uno de pasador y tuerca tiene el revestimiento lubricante semisólido o líquido viscoso y el revestimiento sólido seco formado sobre el revestimiento lubricante, y la superficie de contacto del otro de pasador y tuerca se ha sometido a tratamiento superficial preparatorio por medio de un método seleccionado entre granallado, decapado, tratamiento de conversión química de fosfato, tratamiento de conversión química de oxalato, tratamiento de conversión química de borato, metalizado con metal y una combinación de dos o más de estos tratamientos.

3. Una junta roscada para tuberías de acero como se explica en la reivindicación 2, donde la superficie de contacto del otro miembro tiene un revestimiento sólido seco sobre la superficie que se ha sometido al tratamiento superficial preparatorio.

4. Una junta roscada para tuberías de acero como se explica en cualquiera de las reivindicaciones 1-3, donde el revestimiento lubricante semisólido o líquido viscoso comprende una cera y una sal de metal alcalino térreo de ácido graso y está sustancialmente libre de un metal pesado nocivo.

5. Una junta roscada para tuberías de acero como se explica en la reivindicación 4, donde el revestimiento lubricante semisólido o líquido viscoso comprende además un polvo lubricante sólido.

6. Una junta roscada para tuberías de acero como se explica en una cualquiera de las reivindicaciones 1-5, donde el revestimiento sólido seco se forma a partir de una composición de revestimiento acuosa que comprende un compuesto polimérico soluble en agua o dispersable en agua en forma de componente de formación de película.

7. Una junta roscada para tuberías de acero como se explica en cualquiera de las reivindicaciones 1-4, donde el revestimiento sólido seco se forma a partir de una composición de revestimiento que comprende un compuesto polimérico como componente de formación de película que se disuelve en un disolvente orgánico.

8. Una junta roscada para tuberías de acero como se explica en la reivindicación 6 o 7, donde el compuesto polimérico es una resina acrílica.

9. Una junta roscada para tuberías de acero como se explica en cualquiera de las reivindicaciones 1-5, donde el revestimiento sólido seco se forma a partir de una resina de curado por ultravioleta.

10. Una junta roscada para tuberías de acero como se explica en la reivindicación 9, donde el revestimiento sólido seco formado a partir de una resina de curado por ultravioleta contiene un lubricante y una carga fibrosa.

11. Una junta roscada para tuberías de acero como se explica en la reivindicación 10, donde el lubricante es un jabón de metal y la carga fibrosa es un carbonato acicular.

12. Una junta roscada para tuberías de acero como se explica en cualquiera de las reivindicaciones 1-11, donde la superficie de contacto que tiene el revestimiento lubricante semisólido o líquido viscoso se somete a tratamiento superficial preparatorio por medio de un método seleccionado entre granallado, decapado, tratamiento de conversión química de fosfato, tratamiento de conversión química de oxalato, tratamiento de conversión química de borato y una combinación de dos o más de estos antes de la formación del revestimiento lubricante.

13. Una junta roscada para tuberías de acero como se explica en cualquiera de las reivindicaciones 1-12, donde la superficie de contacto que tiene el revestimiento lubricante semisólido o líquido viscoso se somete a tratamiento superficial preparatorio por medio de metalizado de metal, metalizado con aleación de metal o metalizado de multicapa con un metal y/o aleación de metal antes de la formación del revestimiento lubricante.

14. Un método para el tratamiento superficial de una junta roscada para tuberías de acero para su uso en un pozo petrolífero que comprende un pasador y una tuerca que tienen cada una superficie de contacto que incluye una parte roscada y una parte de contacto de metal no roscada, comprendiendo el método aplicar una composición de revestimiento que comprende al menos una cera y una sal de metal alcalino térreo de ácido graso y que no contiene una cantidad sustancial de un metal pesado nocivo, a la superficie de contacto de al menos uno del pasador y la

tuerca para formar un revestimiento lubricante semisólido o líquido viscoso, y posteriormente aplicar una composición de revestimiento acuosa basada en un compuesto polimérico soluble en agua o dispersable en agua para formar un revestimiento sólido seco sobre el revestimiento lubricante, el revestimiento sólido seco está formado por un material solidificado que tiene resistencia frente al reblandecimiento a 50 ºC, y el espesor del revestimiento lubricante semisólido o líquido viscoso es 10-200 !m, el espesor del revestimiento sólido seco es de 5-50 !m, y el espesor del revestimiento lubricante es mayor que el espesor del revestimiento sólido seco.

15. Un método para el tratamiento superficial de una junta roscada para tuberías de acero para su uso en una tubería para pozo petrolífero que comprende un pasador y una tuerca que tienen cada uno una superficie de contacto que incluye una parte roscada y una parte de contacto de metal no roscada, comprendiendo el método aplicar una composición de revestimiento que comprende al menos una cera y una sal de metal alcalino térreo de ácido graso y que no contiene una cantidad sustancial de metal pesado nocivo, a la superficie de contacto de al menos uno del pasador y la tuerca, para formar un revestimiento lubricante semisólido o líquido viscoso y posteriormente aplicar una composición de revestimiento basada en un compuesto polimérico disuelto en un disolvente orgánico para formar un revestimiento sólido seco sobre el revestimiento lubricante, el revestimiento sólido seco está formado por un material solidificado que tiene una resistencia frente al reblandecimiento a 50 ºC, y el espesor del revestimiento lubricante semisólido o líquido viscoso es 10-200 !m, el espesor del revestimiento sólido seco es de 5-50 !m, y el espesor del revestimiento lubricante es mayor que el espesor del revestimiento sólido seco.

16. Un método para el tratamiento superficial de una junta roscada para tuberías de acero para su uso en una tubería para pozo petrolífero que comprende un pasador y una tuerca que tienen cada uno una superficie de contacto que incluye una parte roscada y una parte de contacto de metal no roscada, comprendiendo el método aplicar una composición de revestimiento que comprende al menos una cera y una sal de metal alcalino térreo de ácido graso y que no contiene una cantidad sustancial de metal pesado nocivo, a la superficie de contacto de al menos uno del pasador y la tuerca, para formar un revestimiento lubricante semisólido o líquido viscoso y posteriormente aplicar una composición de revestimiento basada en una resina de curado por ultravioleta seguida de irradiación con radiación ultravioleta para formar un revestimiento sólido seco sobre el revestimiento lubricante, el revestimiento sólido seco está formado por un material solidificado que tiene una resistencia frente al reblandecimiento a 50 ºC, y el espesor del revestimiento lubricante semisólido o líquido viscoso es 10-200 !m, el espesor del revestimiento sólido seco es de 5-50 !m, y el espesor del revestimiento lubricante es mayor que el espesor del revestimiento sólido seco.

17. Un método para conectar una pluralidad de tuberías de acero para su uso en un pozo petrolífero sin aplicación de una grasa lubricante, caracterizado por usar una junta roscada como se explica en cualquiera de las reivindicaciones 1-13.

18. Un método para conectar una pluralidad de tuberías de acero para su uso en un pozo petrolífero sin aplicación de una grasa lubricante, caracterizado por usar una junta roscada cuya superficie se ha tratado por medio del método explicado en cualquiera de las reivindicaciones 14 a 16.


 

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