Junta roscada para tuberías de acero y procedimiento para el tratamiento superficial de la misma.

Una junta roscada para tuberías de acero de pozos petrolíferos que comprende una espiga (1) y una caja (2),

teniendo cada una de las mismas una superficie de contacto que incluye una parte (3) roscada y una parte (4) decontacto metálica no roscada,

donde la superficie de contacto de al menos una de entre la espiga (1) y la caja (2) tiene un recubrimiento delubricante sólido formado en la misma antes de apretar la junta roscada, comprendiendo el recubrimiento delubricante sólido un polvo lubricante y una resina, donde el polvo lubricante comprende además partículas finas defiltrado de radiación ultravioleta, donde las partículas finas de filtrado de radiación ultravioleta son partículas finas deuna o más sustancias seleccionadas a partir de óxido de titanio, óxido de cinc, y óxido de hierro, y donde laspartículas finas de filtrado de radiación ultravioleta tienen un diámetro medio de partícula de 0,01 - 0,1 μm.

Junta roscada para tuberías de acero y procedimiento para el tratamiento superficial de la misma

Campo técnico La presente invención se refiere, en general, a una junta roscada para tuberías de acero para su uso en la conexión entre sí de tuberías de pozos petrolíferos. Más en particular, la presente invención se refiere a una junta roscada para tuberías de acero que tiene un recubrimiento de lubricante sólido que tiene una excelente resistencia al gripado, estanqueidad a gases, y propiedades de prevención de la oxidación, y que no requiere la aplicación de una grasa compuesta que contenga un polvo de metales pesados, cuya aplicación se llevaba a cabo de manera convencional antes de realizarse cada apriete con el fin de evitar el gripado de la junta. Se desvela un procedimiento para un tratamiento superficial capaz de formar un recubrimiento de lubricante sólido de este tipo.

Antecedentes de la técnica Las tuberías de pozos petrolíferos, que son tuberías de acero usadas en la perforación de pozos petrolíferos, se conectan entre sí mediante una junta roscada para tuberías de acero. La junta roscada está compuesta de una espiga que tiene una rosca macho y una caja que tiene una rosca hembra.

Como se muestra esquemáticamente en la figura 1, una rosca 3A macho se forma normalmente en la superficie exterior en ambos extremos de una tubería A de acero para formar una espiga 1, y una rosca 3B hembra se forma en ambos lados de la superficie interior de un elemento de junta separado en forma de un acoplamiento B con forma de manguito para formar una caja 2. Como se muestra en la figura 1, la tubería A de acero se transporta normalmente en un estado en el que un acoplamiento B está conectado previamente a un extremo.

Una junta roscada para tuberías de acero se somete a presiones compuestas debido a las fuerzas de tensión axiales provocadas por el peso de la tubería de acero y el acoplamiento, y a presiones internas y externas subterráneas, y se somete también a calor subterráneo. Por lo tanto, se requiere una junta roscada que mantenga la estanqueidad a gases (capacidad de sellado) sin que se dañe incluso en tales condiciones. Además, durante el procedimiento de descenso de las tuberías de pozos petrolíferos, se da a menudo en caso de que una junta, una vez que se ha apretado, se afloja (se desaprieta) y a continuación vuelve a apretarse. Por lo tanto, de acuerdo con el API (American Petroleum Institute, Instituto del Petróleo Americano) , es deseable que no haya incidencias de agarrotamiento severo denominado gripado y que se mantenga la estanqueidad a gases, incluso si el apriete (composición) y el aflojamiento (ruptura) se realizan diez veces en las juntas para tubos y tres veces en las juntas para carcasa.

En años recientes, con el fin de mejorar la estanqueidad a gases, han llegado a ser de uso generalizado las juntas roscadas especiales que son capaces de formar un sello de metal contra metal. En este tipo de junta roscada, cada espiga y cada caja tienen una parte de contacto metálica no roscada además de una parte roscada que tiene una rosca macho o hembra, y tanto la parte roscada como la parte de contacto metálica no roscada forman una superficie de contacto entre la espiga y la caja. Las partes de contacto metálicas no roscadas de la espiga y de la caja se ponen en estrecho contacto entre sí para formar una parte de sello de metal contra metal y contribuir a un aumento en la estanqueidad a gases.

En una junta roscada de este tipo capaz de formar un sello de metal contra metal, se ha usado una grasa lubricante con una alta lubricidad denominada grasa compuesta. Esta grasa, que es una clase de lubricante líquido, se aplica a la superficie de contacto de al menos una de entre la espiga y la caja antes del apriete. Sin embargo, esta grasa contiene una gran cantidad de polvos de metales pesados perjudiciales. Cuando la grasa que se exprime en la periferia durante el apriete se limpia con un agente de limpieza, la grasa compuesta y el agente de limpieza usado fluyen hacia fuera en el océano o el suelo y provocan contaminación medioambiental, y esto ha llegado a considerarse un problema. Además, estaba el problema de que la aplicación de la grasa y el limpiador que se repetía antes de cada apriete disminuía la eficacia del trabajo sobre el terreno.

Como juntas roscadas para tuberías de acero que no necesitan la aplicación de una grasa compuesta, los documentos JP 08-103724A, JP 08-233163A, JP 08-233164A, y JP 09-72467A desvelan juntas roscadas en las que se aplica un recubrimiento de lubricante sólido que comprende una resina como aglutinante y un disulfuro de molibdeno o disulfuro de tungsteno como lubricante sólido a una parte roscada y a una parte de contacto metálica no roscada (concretamente, a la superficie de contacto) de al menos uno de entre una espiga y una caja.

En estas publicaciones de patentes japonesas, con el fin de aumentar la adherencia entre el recubrimiento de lubricante sólido y el sustrato de acero, se desvela la formación, como una capa de revestimiento interior para el recubrimiento de lubricante sólido, de una capa de recubrimiento por conversión química con fosfato de manganeso o una combinación de una capa de nitruro y una capa de recubrimiento por conversión química con fosfato de 65 manganeso o para proporcionar la superficie de contacto con una rugosidad superficial que tiene una Rmax de 5 40 μm. El documento JP 08-103724A desvela que un recubrimiento de lubricante sólido se forma realizando la cocción de un recubrimiento aplicado con calentamiento durante 20 -30 minutos en el intervalo de temperaturas de 150 -300 ºC.

Podría esperarse que el uso de una junta roscada en la que la superficie de contacto de una espiga y una caja tiene un recubrimiento de lubricante sólido formado mediante tratamiento superficial para proporcionar lubricidad a la misma, haría posible prescindir de la aplicación de una grasa compuesta y de este modo evitar los problemas mencionados anteriormente en relación con el medio ambiente y la eficacia del trabajo.

Sin embargo, con un recubrimiento de lubricante sólido convencional, no es posible lograr un efecto antigripado elevado tal como el que puede obtenerse mediante la aplicación de una grasa compuesta, y se produce un defecto de agarrotamiento denominado gripado después de que se hayan repetido varias veces el apriete y el aflojamiento. Por lo tanto, el efecto de un recubrimiento de lubricante sólido convencional para evitar el gripado era insuficiente.

La disminución en la resistencia al gripado y la estanqueidad a gases de una junta roscada fue significativa, en particular cuando el periodo de almacenamiento de la junta roscada desde su salida de la fábrica (es decir, desde la formación de un recubrimiento de lubricante sólido) hasta su uso real en un emplazamiento petrolífero para apretarla era largo (a veces tan largo como uno o dos años) .

Además, recientemente, se ha deseado una junta roscada resistente al calor para tuberías de acero para su uso en pozos petrolíferos de alta temperatura en los que la temperatura alcanza 250 -300 ºC, que es mayor que la temperatura en los pozos petrolíferos convencionales, o en pozos petrolíferos de inyección de vapor en los que se inyecta vapor a una alta temperatura cercana a la temperatura crítica (por ejemplo aproximadamente 350 ºC) con el fin de mejorar la recuperación del petróleo. Por lo tanto, se ha requerido una junta roscada para garantizar la resistencia al gripado y la estanqueidad a gases cuando una junta que se ha apretado se somete a un ensayo de calentamiento a una temperatura de aproximadamente 350 ºC y, a continuación, se somete a aflojamiento y reapriete. Con el recubrimiento de lubricante sólido convencional descrito anteriormente, era difícil garantizar estas propiedades requeridas para una junta roscada resistente al calor.

El documento GB 863.536 desvela una junta roscada para tuberías de acero de pozos petrolíferos que comprende una espiga y una caja, teniendo cada una de las mismas una superficie de contacto que incluye una parte roscada y una parte de contacto metálica no roscada, donde la superficie de contacto de al menos una de entre la espiga y la caja tiene un recubrimiento de lubricante sólido formado en la misma, comprendiendo el recubrimiento de lubricante sólido un polvo lubricante y una resina. El polvo lubricante puede ser polvo de cinc.

Otro objeto de la presente invención es proporcionar una junta roscada para tuberías de acero que pueda paliar una disminución en la resistencia al gripado y la estanqueidad a gases sin usar una grasa compuesta cuando se almacena durante un período prolongado desde la formación de un recubrimiento de lubricante sólido hasta... [Seguir leyendo]

1. Una junta roscada para tuberías de acero de pozos petrolíferos que comprende una espiga (1) y una caja (2) , teniendo cada una de las mismas una superficie de contacto que incluye una parte (3) roscada y una parte (4) de contacto metálica no roscada, donde la superficie de contacto de al menos una de entre la espiga (1) y la caja (2) tiene un recubrimiento de lubricante sólido formado en la misma antes de apretar la junta roscada, comprendiendo el recubrimiento de lubricante sólido un polvo lubricante y una resina, donde el polvo lubricante comprende además partículas finas de filtrado de radiación ultravioleta, donde las partículas finas de filtrado de radiación ultravioleta son partículas finas de una o más sustancias seleccionadas a partir de óxido de titanio, óxido de cinc, y óxido de hierro, y donde las partículas finas de filtrado de radiación ultravioleta tienen un diámetro medio de partícula de 0, 01 -0, 1 μm.

2. Una junta roscada como se establece en la reivindicación 1, donde el polvo lubricante es un polvo de una o más sustancias seleccionadas a partir de disulfuro de molibdeno, disulfuro de tungsteno, grafito, nitruro de boro, y 15 politetrafluoroetileno.

3. Una junta roscada como se establece en la reivindicación 1, donde las partículas finas de filtrado de radiación ultravioleta están presentes en el recubrimiento de lubricante sólido con una relación de masa de 0, 1 -50 partes a 100 partes de la resina.

4. Una junta roscada como se establece en la reivindicación 1, donde la superficie de contacto que tiene el recubrimiento de lubricante sólido tiene una rugosidad superficial d.

5. 40 μm Rmax.

5. Una junta roscada como se establece en la reivindicación 1, donde una capa de recubrimiento porosa está 25 dispuesta entre el recubrimiento de lubricante sólido y la superficie de contacto.