[发明专利]钢管用螺纹接头

说明书

本申请是中国专利03812476.9的分案申请。 

技术领域

本发明涉及一种在其表面上有润滑涂层的钢管用螺纹接头，特别是这样一种螺纹接头，其中润滑涂层提供改善的耐擦伤性(galling resistance)的螺纹接头，以便可以重复拧紧和放松接头，其中具有降低油腻性的涂层使杂质粘附涂层最小化。 

背景技术

油井钢管如在油井或气井的钻井中使用的导管和套管典型地通过螺纹接头相互连接。过去，油井的深度通常为2000至3000米，但是最近，在海上的油田和其他深油井中，油井的深度通常为8,000至10,000米。 

油井钢管用螺纹接头在它的使用环境中承受各种力，包含负载如由于油井管和接头部件(连接器)的重量导致的轴向拉力，由于结合内部和外部压力的压力和随着深度的增加而增加的地热。因此，螺纹接头需要能够在这种环境中没有破裂的情况下保持气密性。 

在使导管或套管降入到井中去的过程中，曾经因连接而被拧紧的螺纹经常需要放松和再拧紧。API(美国石油协会)要求不出现擦伤，擦伤是不可恢复的严重卡住，并且即使导管接头重复十次和套管接头重复三次的拧紧(关闭)和放松(打开)，气密性也得以保持，套管接头的直径比导管接头的直径大。 

为了适应这些要求，近年来，已经广泛地使用了这样一种特殊的螺纹接头，其除了螺纹部分外，具有没有螺纹的金属对金属接触部分(以下称为非螺纹的金属接触部分)，并且其可以形成金属对金属密封，以便改善气密性。在这种类型的螺纹接头中，典型的是，在油井管的每一末端的外表面上形成阳螺纹，并且它具有外螺纹部分和非螺纹的金属接触部分。在单独的套管状的连接构件上，形成配对的阴螺纹，并且它具有内螺纹部分和非 螺纹的金属接触部分，以便与阳螺纹的相应的螺纹部分和非螺纹部分相匹配。当为了拧紧，将阳螺纹拧紧在阴螺纹中时，使阳螺纹和阴螺纹的非螺纹金属接触部分紧紧地相互接触，以便形成金属对金属的密封。 

为了在油井管的环境中，通过螺纹接头的金属对金属密封来保证充足的密封性能，在拧紧期间必须对非螺纹的金属接触部分施加非常高的压力。这种高压容易产生擦伤。因此，在拧紧前，将称为化合物油脂的润滑油脂，其在室温下室粘性流体，涂布在金属对金属接触部分和螺纹上，以便赋予提高的耐擦伤性和提高的气密性。 

但是，化合物油脂包含大量的重金属如铅、锌或铜的粉末。当涂布在螺纹接头上的化合物油脂被冲洗掉时，关注的是它引起的环境污染的问题。此外，化合物油脂的应用恶化了工作环境和降低了工作效率。因此，需要一种在不使用润滑油脂如化合物油脂的条件下可以使用的螺纹接头。 

至于不需要涂布润滑油脂的螺纹接头，JP 08-103724 A1(1996)、JP08-233163 A1(1996)和JP 08-233164 A1(1996)提出了一种螺纹接头，其中在螺纹接头的阳螺纹或阴螺纹的非螺纹金属接触部分上，形成固体润滑剂基润滑涂层(以下称为“固体润滑涂层”)，该润滑涂层包含与树脂如环氧树脂粘结的固体润滑剂如二硫化钼。 

但是，不容易沿着螺纹接头的螺纹和非螺纹金属接触部分的外形形成具有均匀厚度的固体润滑涂层。如果涂布的厚度不均匀，在润滑涂层较厚的地方，为了拧紧螺纹接头，需要过分高的压力，因此，提高夹紧扭矩或导致螺纹变形，因此导致容易出现擦伤。另一方面，在润滑涂层较薄的地方，可能容易出现差的润滑或生锈。 

即使形成均匀厚度的固体润滑涂层的情况下，在接头反复拧紧和放松或杂质存在下，可以容易出现擦伤。存在杂质的出现，例如当油井管与螺纹接头处于垂直连接时，在管内壁上生锈形成或用于除锈的喷砂颗粒通过管道内部下降而保留在管道的里面，并且其部分粘附于螺纹或非螺纹的金属接触部分。 

固体润滑涂层延展性和流动性差，因此它趋向于容易剥离。在上述的环境下，在螺纹接头拧紧期间，对接头的螺纹或非螺纹的金属接触部分的一部分施加非常高的压力，因此导致塑料形变仅在接头的这些部分局部出 现，导致固体润滑涂层的剥离，暴露下面的裸金属表面。接着，即使暴露金属表面的面积小，也容易出现擦伤。 

固体润滑涂层的另一个不利之处在于：当在油井附近的场所里，螺纹接头在使用之前存储时，其防锈性能不足以充分保护螺纹接头不生锈。因为铁锈不润滑，生锈的形成和随之固体润滑涂层的起泡或剥离使接头拧紧需要的扭距不稳定，因此经常导致擦伤的出现和通过拧紧实现的气密性下降。