Композиция смазочного покрытия, подходящая для смазки резьбового соединения

Композиция смазочного покрытия, подходящая для смазки резьбового соединения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники

Данное изобретение относится к композиции смазочного покрытия, пригодной для смазки резьбового соединения металлических труб и, в особенности, труб для нефтяных скважин и к способу смазки резьбового соединения с использованием такой композиции. Композиция смазочного покрытия в соответствии с изобретением может обеспечить соответствующую смазывающую способность и способность предотвращать появление ржавчины на резьбовом соединении труб для нефтяных скважин без необходимости нанесения консистентной смазки.

Предшествующий уровень

Трубы для нефтяных скважин, такие как трубопровод и обсадные трубы, применяемые при бурении нефтяных скважин для добычи сырой нефти и газойля, обычно соединяют друг с другом резьбовыми соединениями. В прошлом глубина нефтяных скважин составляла обычно от 2000 до 3000 метров, но в последнее время глубина нефтяных скважин на нефтяных месторождениях в открытом море и других глубоких скважинах может достигать от 8000 до 10000 метров.

Резьбовое соединение труб для нефтяных скважин подвергается при их использовании в окружающей среде действию различных сил, включающих нагрузки, такие как осевые растягивающие усилия, вызванные весом труб для нефтяных скважин и резьбового соединения, давления, включающие внутреннее и наружное давление, и геотермальное тепло. Поэтому необходимо, чтобы резьбовое

соединение было способно сохранять в таких жестких условиях газонепроницаемость без повреждений.

Во время процесса опускания в скважину трубопровода или обсадных труб соединение, которое уже было закреплено для образования сочленения, часто необходимо ослабить или развинтить и затем опять закрепить. API (Американский институт нефти) требует, чтобы не происходило истирание металла, представляющее собой его неисправимое задирание, и чтобы газонепроницаемость сохранялась даже в том случае, если закрепление (сборка) и развинчивание (разборка) повторяется десять раз для трубного соединения и три раза для соединения обсадных труб.

Один тип резьбового соединения труб для нефтяных скважин, имеющего высокие герметизирующие свойства, представляет резьбовое соединение с конструкцией типа муфтового (замкового) соединения, имеющее участок контакта металла с металлом, образующий уплотнение. В данном резьбовом соединении на наружной поверхности каждого конца трубы для нефтяной скважины образован ниппель, или ввертная часть резьбового соединения. Ниппель имеет участок с наружной резьбой и участок металлического контакта без резьбы. Последний из названных участков далее в описании называется “участок металлического контакта без резьбы”, и он расположен на переднем конце участка с резьбой в конце трубы. На внутренней поверхности отдельного связующего элемента, имеющего форму рукава, образована муфта, и она имеет участок с внутренней резьбой и участок металлического контакта без резьбы на задней

стороне участка с резьбой, которые, соответственно, контактируют или сопрягаются с соответствующими участками ниппеля с резьбой и без резьбы. Когда ниппель ввинчивается в муфту для закрепления, участки металлического контакта ниппеля и муфты, не снабженные резьбой, тесно контактируют друг с другом с образованием металлического уплотнения.

В сущности, ниппель может быть образован на одном конце трубы для нефтяной скважины и муфта может быть образована на противоположном конце трубы для нефтяной скважины с тем, чтобы две трубы для нефтяной скважины могли быть соединены друг с другом последовательно без использования отдельного связующего элемента. Для получения муфт можно также образовать внутреннюю резьбу на внутренней поверхности на обоих концах трубы для нефтяной скважины, а для получения ниппелей образовать наружную резьбу на каждом конце связующего элемента.

Для гарантии соответствующих герметизирующих свойств металлического уплотнения вышеуказанного резьбового соединения в условиях среды трубы для нефтяной скважины необходимо во время закрепления приложить крайне высокое поверхностное давление к участкам металлического контакта без резьбы. Такое высокое давление приводит к легкому истиранию металла. Поэтому перед закреплением на участки металлического контакта и резьбу наносят консистентную смазку, называемую смешанной смазкой, для придания повышенного сопротивления истиранию и образования уплотнения, имеющего повышенную газонепроницаемость.

Однако смешанная смазка содержит большое количество порошка тяжелых металлов, таких как Pb, Zn или Cu, и когда нанесенная

смазка вымывается, имеется возможность загрязнения ею окружающей среды. Кроме того, нанесение смешанной смазки ухудшает рабочую среду и уменьшает эксплуатационную производительность. Соответственно, желательно резьбовое соединение, для которого не является необходимым нанесение консистентной смазки, такой как смешанная смазка.

Что касается резьбового соединения, для которого не используется консистентная смазка, то в опубликованных не проходивших экспертизу заявках на патент Японии №8-233164 (1996) и 9-72467 (1997) раскрыто резьбовое соединение типа ниппель-муфта, имеющее покрытие из твердой смазки-смолы, образованное на участке металлического контакта муфты или ниппеля. Данное покрытие основано на твердой смазке и включает большое количество твердой смазки, такой как дисульфид молибдена, диспергированной в смоле, такой как эпоксидная смола. В опубликованной не проходившей экспертизу заявке на патент Японии №11-132370 (1999) раскрыто резьбовое соединение, имеющее такое покрытие из твердой смазки-смолы, в котором оптимизировано конусное отношение резьб.

Однако нелегко образовать покрытие из твердой смазки-смолы однородной толщины по форме резьбы и участков металлического контакта резьбового соединения, не снабженных резьбой. Если образуется покрытие, не имеющее заданной однородной толщины, то на тех участках, где покрытие является слишком толстым, развиваемое на них поверхностное давление во время закрепления резьбового соединения становится слишком большим, что приводит к увеличению крутящего момента, необходимого для закрепления

(крутящий момент докрепления), или может привести к изменению формы резьбы, вследствие чего может легко произойти истирание. С другой стороны, на участках, где покрытие является слишком тонким, имеется склонность к плохому смазыванию и легкому появлению ржавчины.

Соединение труб для нефтяной скважины друг с другом в нефтяной скважине часто осуществляют в таком состоянии, в котором подлежащая соединению труба для нефтяной скважины стоит вертикально по отношению к ниппелю на одном конце трубы, обращенном в землю. Во время закрепления не является необычным, что происходит смещение осей таким образом, что продольная ось трубы, т.е. вращательная ось, во время завинчивания ниппеля горизонтально отклоняется от центровки к оси муфты, в которую вставляется ниппель, или наклоняется в сторону от вертикального положения. Кроме того, когда труба для нефтяной скважины стоит вертикально, чешуйки ржавчины или окалины отслаиваются с внутренней поверхности, или частицы дутья, введенные для удаления ржавчины или окалины, могут падать вниз в просвет трубы и прилипать к резьбовому соединению или осаждаться на нем. Поэтому закрепление может происходить в присутствии чешуек ржавчины или окалины или частиц дутья, прилипших на участок с резьбой или на участок металлического контакта без резьбы.

В условиях, включающих вышеуказанные проблемы, связанные со смещением осей и/или осажденными инородными примесями, которые часто встречаются во время закрепления труб в нефтяной скважине, даже в том случае, если может быть образовано покрытие из твердой смазки-смолы заданной толщины, легко может происходить

истирание. Это происходит потому, что покрытие из твердой смазки-смолы имеет плохую растяжимость и текучесть и может легко отслаиваться. При вышеуказанных условиях на некоторых областях участка с резьбой и участка металлического контакта без резьбы может быть локально приложено избыточное давление, вследствие чего вызывается отслаивание покрытия из твердой смазки-смолы в областях чрезмерного давления. Поэтому открытые (обнаженные) металлические поверхности на некоторых участках соединения могут быть незащищенными, что приводит к появлению истирания.

С другой стороны, когда на резьбовое соединение наносят жирный или маслянистый смазочный материал, который имеет присущую ему высокую текучесть, во время закрепления резьбового соединения давление действует на смазку, заключенную в зазоры между нитями резьбы или в участки впадин на поверхности, вызывая просачивание сжатой смазки в окружающие участки, в результате чего участки металлического контакта могут быть успешно смазаны. Данный эффект невозможно ожидать при нанесении покрытия из твердой смазки-смолы, которое имеет плохую растяжимость и текучесть.

Консистентная смазка обычно смывается и повторно наносится перед каждой операцией закрепления. В противоположность указанному, покрытие из твердой смазки-смолы образуют перед операцией первоначального закрепления и его следует сохранять до последней операции закрепления, поэтому возникает проблема, связанная с необходимостью предотвращения появления ржавчины, описанная ниже.

Фиг.1 представляет схематическое изображение, показывающее

трубу для нефтяной скважины 1, имеющую ниппель с участком с наружной резьбой 3 на обоих ее концах, и связующий элемент 2 с резьбой, имеющий муфту с участком с внутренней резьбой 4 на обоих ее концах.

Трубу для нефтяной скважины 1 обычно перевозят в состоянии, показанном на фиг.1, т.е. в состоянии, в котором связующий элемент 2 соединен впереди с одним концом трубы для нефтяной скважины 1. Соответственно, вышеуказанное покрытие из твердой смазки-смолы должно быть образовано до присоединения связующего элемента 2, снабженного резьбой, к одному концу трубы для нефтяной скважины 1, которое осуществляют перед перевозкой. Образованный узел “труба для нефтяной скважины/связующий элемент” имеет на каждом конце ниппель или муфту, которые не соединены с сопряженной им муфтой или ниппелем, и такой ниппель или муфта часто подвергается действию дождевой воды во время транспортировки или во время хранения. Покрытие из твердой смазки-смолы не имеет достаточных защитных свойств для предотвращения появления ржавчины и обеспечения полной защиты ниппелей и муфт в такой ситуации, вследствие чего может легко произойти образование ржавчины. Если с целью предотвращения образования ржавчины перед перевозкой частично наносят смешанную смазку, образование ржавчины может быть предотвращено более эффективно.

Вследствие плохой смазывающей способности ржавчины и вследствие набухания или отслаивания покрытия из твердой смазки-смолы, сопровождающего образование ржавчины, дополнительный крутящий момент, необходимый для закрепления заржавевшего

соединения, становится еще более непостоянным, вследствие чего легко происходит истирание, и уменьшается газонепроницаемость.

Описание изобретения

Цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить композицию, пригодную для образования смазочного покрытия, в особенности, на резьбовом соединении труб для нефтяных скважин, с помощью которой вышеуказанные проблемы предшествующего уровня техники, по меньшей мере, частично смягчаются или устраняются.

Другая цель настоящего изобретения состоит в том, чтоы предложить композицию смазочного покрытия, которая способна предотвращать или уменьшать образование ржавчины без использования смешанной смазки, вследствие чего повышается стабильность крутящего момента докрепления.

Еще одна цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить композицию смазочного покрытия, которая может обеспечивать резьбовое соединение труб для нефтяной скважины, которое имеет высокое сопротивление истиранию и которое способно образовывать уплотнение с высокой газонепроницаемостью даже в том случае, если закрепление резьбового соединения проводят при таких условиях, как условия, в которых имеется смещение осей труб или прилипание чешуек ржавчины или окалины или частиц дутья к резьбовому соединению, которые часто встречаются в реальных операциях закрепления.

Авторы настоящего изобретения исследовали сопротивление покрытия из полутвердой или вязкой текучей среды (ниже совокупно отнесенной к полусухому материалу) истиранию измерением его способности нести нагрузку до истирания с использованием прибора

для определения трения при вращении, показанного на фиг.2. Они также исследовали способность покрытия предотвращать появление ржавчины с применением испытания на стойкость к распылению морской воды, спецификация которого представлена в JIS Z2371. В результате заявитель обнаружил следующее:

[Сопротивление истиранию]

(1) Способность нести нагрузку до появления истирания, измеренная прибором для определения трения при вращении, имеет хорошую корреляцию с легкостью появления истирания при испытании реальной трубы на повторяющиеся сборку и разборку.

(2) Основной сульфонат, основной салицилат и основной фенат представляют собой полутвердые или вязкие смазки, подобные консистентной смазке при комнатной температуре. Они проявляют текучесть при гидростатическом давлении и могут обеспечивать высокое сопротивление истиранию даже в том случае, когда они находятся в форме относительно тонкого покрытия.

(3) Когда какая-либо одна из данных смазок, по меньшей мере, частично растворима в растворителе и полученный раствор наносят на резьбовое соединение для образования тонкого покрытия, смазка имеет пониженную клейкость, вследствие чего уменьшается адгезия посторонних примесей к покрытию и повышается сопротивление истиранию.

(4) Добавление термопластичной смолы к смазке приводит к еще меньшей клейкости смазки и служит для повышения вязкости, вследствие чего дополнительно повышается сопротивление истиранию.

(5) Чем больше шероховатость поверхности субстрата, на

который наносят смазку, тем больше увеличение сопротивления истиранию.

[Предотвращение ржавчины]

(1) Основной сульфонат, салицилат или фенат обладают более высокой способностью предотвращать образование ржавчины по сравнению с нейтральными соединениями.

(2) Когда указанные смазки перед нанесением разбавляют растворителем, они адсорбируются субстратом более однородно, и высокая способность предотвращать появление ржавчины может быть получена даже при нанесении тонкого покрытия.

В одном аспекте настоящее изобретение предусматривает композицию смазочного покрытия, содержащую летучий органический растворитель и, по меньшей мере, одну основную смазку, выбранную из группы, состоящей из основного сульфоната, основного салицилата и основного фената, которая, по меньшей мере, частично растворяется в растворителе.

В соответствии с другим аспектом настоящее изобретение представляет резьбовое соединение для металлических труб, содержащее ниппель и муфту, способные сопрягаться друг с другом, причем ниппель имеет участок с наружной резьбой и участок металлического контакта без резьбы, а муфта имеет участок с внутренней резьбой и участок металлического контакта без резьбы, где, по меньшей мере, одна деталь из ниппеля и муфты имеет смазочное покрытие, образованное на участке с резьбой и/или участке металлического контакта без резьбы, причем смазочное покрытие включает, по меньшей мере, 10 масс.%, по меньшей мере, одной основной смазки, выбранной из группы, состоящей из

основного сульфоната, основного салицилата и основного фената. Резьбовое соединение может быть образовано без нанесения консистентной смазки.

В предпочтительном варианте композиция смазочного покрытия или смазочное покрытие дополнительно содержит термопластичную смолу, и термопластичная смола, предпочтительно, находится в форме порошка, который не растворим в растворителе. В другом предпочтительном варианте композиция или покрытие дополнительно содержит, по меньшей мере, одну добавку, выбранную из смазки, иной чем основная смазка, и противоизносной/противозадирной присадки.

Настоящее изобретение также относится к способу смазки резьбового соединения металлических труб, в котором вышеуказанную композицию смазочного покрытия наносят, по меньшей мере, на часть участка с резьбой и участка металлического контакта без резьбы, по меньшей мере, одной детали из ниппеля и муфты резьбового соединения и сушат для выпаривания растворителя и образования полусухого смазочного покрытия.

В опубликованной не проходившей экспертизу заявке на патент Японии №2-229891 (1990) раскрыта композиция смазочного масла, включающая, по меньшей мере, одно соединение из основного сульфоната, основного салицилата и основного фената. Однако, как будет объяснено ниже, указанная композиция смазочного масла, по существу, отличается от композиции смазочного покрытия в соответствии с настоящим изобретением.

Композиция смазочного масла, раскрытая в опубликованной не проходившей экспертизу заявке на патент Японии №2-229891,

включает кроме аминовой добавки в базовом масле смазочного масла, по меньшей мере, одну основную смазку, выбранную из основного сульфоната, основного салицилата и основного фената. Поскольку базовое масло является нелетучим, композиция образует при нанесении масляное покрытие, в котором базовое масло остается неиспаренным.

В противоположность указанному, в композиции смазочного покрытия в соответствии с настоящим изобретением основная смазка, выбранная из основного сульфоната, основного салицилата и основного фената, по меньшей мере, частично растворима в летучем растворителе. Поскольку после нанесения растворитель во время сушки испаряется, он, по существу, не остается в смазочном покрытии. Таким образом, действие базового масла, используемого в вышеуказанной опубликованной заявке Японии, и летучего растворителя, используемого в настоящем изобретении, существенно отличается.

Кроме того, когда композицию смазочного покрытия настоящего изобретения наносят на резьбовое соединение труб для нефтяных скважин, она образует смазочное покрытие, которое продолжает оказывать смазочное действие даже в том случае, когда повторяют сборку и разборку. Предложенное смазочное покрытие содержит, по меньшей мере, 10 масс.% основной смазки в качестве главной смазки, и даже когда оно не включает другую смазку, такую как базовое масло, оно может оказывать смазывающее действие.

И наоборот, композиция смазочного масла, описанная в вышеуказанной опубликованной заявке, представляет собой масло, используемое при резке или шлифовке металла. Доля основной

смазки в композиции смазочного масла составляет 0,1-10 масс.% и поскольку базовое масло не испаряется, основная смазка присутствует в таком же количестве в масляном покрытии. Поэтому основная смазка является не более чем добавкой в покрытии смазочного масла. Соответственно композиция и применение смазочного покрытия настоящего изобретения отличаются от таковых, описанных в вышеуказанной опубликованной заявке Японии.

В опубликованной не проходившей экспертизу заявке на патент Японии №5-306397 (1993) раскрыта смазочная композиция для горячей прокатки стали, в которой к базовому маслу для горячей прокатки добавляют большое количество сульфоната кальция, имеющего чрезмерно высокую основность. Данная смазочная композиция также отличается от композиции настоящего изобретения тем, что базовое масло является нелетучим и остается в образованном масляном покрытии. Кроме того, применение также отличается от применения настоящего изобретения.

Краткое описание рисунков

Фиг.1 представляет схематическое изображение, показывающее в собранном виде структуру трубы для нефтяной скважины и связующего элемента с резьбой, соединенного с трубой во время перевозки.

Фиг.2 представляет схематическое изображение, показывающее прибор для определения трения при вращении, используемый для оценки смазывающей способности композиции смазочного покрытия в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг.3 представляет схематическое изображение, показывающее резьбовое соединение труб для нефтяной скважины.

Фиг.4 представляет схематическое изображение, показывающее, что в участках с резьбой и участках контакта без резьбы резьбового соединения труб для нефтяной скважины присутствуют мелкие зазоры (промежутки).

Фиг.5(а), 5(b), и 5(с) представляют увеличенные схематические поперечные сечения, показывающие смазочное покрытие, образованное на предварительно обработанной поверхности участка металлического контакта ниппеля без резьбы, в некоторых вариантах резьбового соединения труб для нефтяной скважины в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг.6 представляет увеличенное схематическое поперечное сечение, показывающее смазочное покрытие, образованное на участках металлического контакта без резьбы, в другом варианте резьбового соединения труб для нефтяной скважины в соответствии с настоящим изобретением.

Подробное описание изобретения

Композиция смазочного покрытия в соответствии с настоящим изобретением включает растворитель и определенную основную смазку в качестве главных компонентов, наряду с другими необязательными компонентами, которые описаны более полно.

[Растворитель]

Растворитель служит для растворения или диспергирования основной смазки и других необязательных смазок и добавок. Растворитель присутствует в композиции для того, чтобы обеспечить возможность образования смазочного покрытия, имеющего однородную толщину и состав, эффективным образом. В результате основная смазка и другие смазочные компоненты однородно

адсорбируются поверхностью субстрата, и можно образовать смазочное покрытие, обладающее высокой способностью предотвращать образование ржавчины даже тогда, когда покрытие является тонким.

Растворитель, используемый в настоящем изобретении, является летучим. А именно, по сравнению с базовым маслом, которое традиционно используется в смазочном масле, растворитель выпаривается или испаряется в ходе образования покрытия, и он, по существу, не остается в полученном смазочном покрытии. Используемый в данном описании термин “летучий” означает, что растворитель проявляет тенденцию испаряться при температуре от комнатной температуры до 150°С в том случае, когда он находится в виде покрытия.

Тип растворителя не является критическим до тех пор, пока он представляет органическую жидкость, которая может полностью или частично растворять основную смазку и которая после нанесения во время сушки может легко испаряться. Примеры летучего растворителя, который является подходящим для использования в настоящем изобретении, включает нефтяные растворители, такие как осветляющие растворители и минеральные лаковые растворители, соответствующие промышленному бензину, которые указаны в спецификации JIS К2201, и ароматические специальные бензино-лигроиновые фракции, ксилол и целлосольвы. Может быть использована смесь двух или нескольких из указанных растворителей. Растворитель, предпочтительно, имеет температуру вспышки, равную, по меньшей мере, 30°С, начальную точку кипения, равную, по меньшей мере, 150°С, и конечную точку кипения не

более 210°С, поскольку такой растворитель является относительно легким в обращении и быстро испаряется, что снижает время, необходимое для сушки.

[Основная смазка]

В качестве основного смазочного компонента в композиции смазочного покрытия в соответствии с настоящим изобретением используют, по меньшей мере, одну основную смазку, выбранную из основного сульфоната, основного салицилата и основного фената. Основной смазочный компонент не всегда может присутствовать в композиции в наибольшем количестве, но он является компонентом, который играет главную роль в заявленной композиции смазочного покрытия.

Каждая из данных основных смазок представляет соль, образованную из кислоты ароматического ряда и избыточного количества щелочи. Как указывается ниже, данный тип основной смазки содержит избыточное количество щелочи в форме коллоидных частиц, которые диспергированы в маслянистом веществе, и она является полутвердой или вязкой текучей средой, подобной консистентной смазке при комнатной температуре.

А. Основной сульфонат:

Порция сульфоновой кислоты, которая образует основной сульфонат, может быть нефтяной сульфоновой кислотой, которая получена сульфированием ароматических компонентов в нефтяном дистилляте, или синтетической ароматической сульфоновой кислотой. Примеры синтетической ароматической сульфоновой кислоты включают додецилбензолсульфоновую кислоту, динонилнафталинсульфоновую кислоту и подобные кислоты. Катионная

часть или соль данного сульфоната может быть солью щелочного металла или щелочноземельного металла. Из указанных солей предпочтительными являются соль щелочноземельного металла и, в особенности, кальциевая соль, бариевая соль и магниевая соль. Данные соли будут давать почти такой же эффект, как любая другая соль.

В качестве примера ниже будет описан основной сульфонат кальция, но основной сульфонат не ограничен только кальциевой солью. Основной сульфонат кальция является коммерчески доступным. Примеры коммерческого продукта включают Sulfol 1040, производимой Matsumura Petroleum Institute, и Lubrizol 5318, производимый Japan Lubrizol.

Основной сульфонат кальция получают растворением нейтральной сульфонатной соли в подходящем растворителе, таком как растворитель, выбранный из ароматического углеводорода, спирта и минерального масла, добавлением гидроксида кальция в количестве, достаточном для получения щелочного числа, необходимого для основного сульфоната кальция, и смешиванием. После этого в смесь подают избыточное количество углекислого газа для карбонизирования добавленного гидроксида кальция, и затем смесь фильтруют в присутствии фильтрующего средства, такого как активированный каолин. Фильтрат перегоняют в вакууме для удаления летучего растворителя, при этом в качестве остатка остается требуемый основной сульфонат кальция.

Основной сульфонат кальция, который получен указанным способом, представляет полутвердую или вязкую текучую среду, подобную консистентной смазке, которая содержит коллоидные

мелкие чатстицы карбоната кальция, стабильно диспергированные в масляном веществе соответствующим образом. Поскольку диспергированные частицы карбоната кальция могут функционировать в качестве твердой смазки, в особенности, при жестких условиях закрепления с небольшими помехами в резьбе, основной сульфонат кальция может показывать значительно более высокую смазывающую способность по сравнению с обычным жидким смазочным маслом. Кроме того, в том случае, когда трущаяся поверхность имеет незначительные неровности (шероховатость поверхности), основной сульфонат кальция на резьбовом соединении труб для нефтяной скважины может показывать еще более высокое сопротивление истиранию благодаря комбинированному эффекту, состоящему из эффекта от смазывания жидкой пленкой, вызванного гидростатическим давлением, и эффекта от смазывания твердыми мелкими частицами.

При использовании вышеупомянутой смешанной смазки, которую традиционно наносят на резьбовое соединение труб для нефтяной скважины перед закреплением, содержащийся в ней порошок тяжелого металла, такого как Pb, действует в качестве твердой смазки, и сопротивление истиранию и газонепроницаемость, необходимые для закрепления резьбового соединения трубы для нефтяной скважины, обеспечиваются комбинированием эффекта от смазывания твердыми частицами порошка и эффекта от смазывания жидкой пленкой консистентной смазки. В композиции смазочного покрытия в соответствии с настоящим изобретением основной сульфонат сам по себе может проявлять как эффект от смазывания твердыми частицами, так и эффект от смазывания жидкой пленкой, и поэтому

он может придать резьбовому соединению труб для нефтяной скважины такое же сопротивление истиранию и такую же газонепроницаемость, как это делает смешанная смазка, при этом без использования порошка тяжелого металла. Указанное действие основного сульфоната может быть также получено с использованием основного салицилата или основного фената.

В. Основной салицилат:

Основной салицилат может быть солью щелочного металла или солью щелочноземельного металла и алкилсалициловой кислоты. Алкилсалициловая кислота может быть получена реакцией Кольбе-Шмитта из алкилфенола, который получают алкилированием фенола с использованием альфа-олефина, имеющего от около 14 до около 18 атомов углерода. Соль, предпочтительно, представляет собой соль щелочноземельного металла и, в особенности, кальциевую соль, бариевую соль или магниевую соль.

Основной салицилат может быть получен превращением нейтральной салицилатной соли в основную соль тем же способом, который разъяснен для основного сульфоната. Он является полутвердым или вязким веществом, подобным консистентной смазке, и содержит карбонат щелочного металла в виде коллоидных частиц, диспергированных в масле. Основной салицилат кальция является также коммерчески доступным. Примеры коммерческих продуктов включают OSCA 431 и OSCA 453 фирмы OSCA Chemicals и SAP 005 фирмы Shell Chemicals.

C. Основной фенат:

Основной фенат может быть получен превращением нейтральной фенатной соли в основную соль таким же способом, который описан

для основного сульфоната. Нейтральный фенат может быть получен взаимодействием алкилфенола, который описан выше, с гидроксидом металла в присутствии элементарной серы в спиртовом растворителе. Основной фенат также является полутвердой или вязкой текучей средой, подобной консистентной смазке, и содержит избыточное количество щелочного карбоната в виде коллоидных частиц, диспергированных в масле. Соль, предпочтительно, представляет собой соль щелочноземельного металла, в особенности, кальциевую соль, бариевую соль или магниевую соль.

В композиции смазочного покрытия в соответствии с настоящим изобретением в качестве основной смазки используют, по меньшей мере, одну основную смазку, выбранную из основного сульфоната, основного салицилата и основного фената. При использовании двух или нескольких основных смазок они могут быть или одного и того же класса (например, два основных сульфоната) или разных классов (например, комбинация из основного сульфоната и основного салицилата).

Чем выше щелочное число используемой основной смазки, тем больше количество мелких частиц избыточного карбоната, которые функционируют в качестве твердой смазки, и тем выше смазывающая способность и сопротивление истиранию. Кроме того, смазочное покрытие, имеющее степень основности выше определенного уровня, обладает повышенной способностью предотвращать появление ржавчины, вследствие его эффекта нейтрализации кислых веществ, которые могут вызывать ржавление. По этой причине основная смазка, используемая в настоящем изобретении, предпочтительно, имеет щелочное число (JIS K2501) (когда используют две или более

основных смазок, - средневесовое число их щелочных чисел в пересчете на их количество), равное, по меньшей мере, 50 мг КОН/г. Однако, основная смазка, имеющая щелочное число, превышающее 500 мг КОН/г, имеет повышенную гидрофильность и уменьшенную способность предотвращать появление ржавчины. Щелочное число основной смазки, более предпочтительно, находится в диапазоне 100-500 мг КОН/г и, наиболее предпочтительно, в диапазоне 250-450 мг КОН/г.

[Термопластичная смола]

Композиция смазочного покрытия в соответствии с настоящим изобретением, предпочтительно, дополнительно содержит термопластичную смолу, поскольку такая смола служит для повышения толщины смазочного покрытия, а также сопротивления истиранию при ее введении на трущуюся поверхность.

Примеры подходящих термпопластичных смол включают, хотя без ограничения, полиэтиленовые смолы, полипропиленовые смолы, полистироловые смолы, полиметилакрилатные смолы, смолы сополимера стирола и акрилата, полиамидные смолы и тому подобные смолы. Могут быть также использованы сополимер или смесь из указанных смол либо указанных смол и других термопластичных смол. Плотность (JIS K7112) термопластичных смол, предпочтительно, находится в диапазоне 0,9-1,2. Вследствие необходимости легкого деформирования смолы на трущейся поверхности и проявления смазывающей способности, термопластичная смола, предпочтительно, имеет температуру термической деформации (JIS K7206), равную 50-150°С.

Когда термопластичная смола присутствует в смазочном

покрытии в виде частиц, она может проявлять эффективно улучшенное сопротивление к истиранию, поскольку частицы оказывают смазывающее действие, подобное действию твердой смазки при ее введении на трущуюся поверхность. Поэтому термопластичная смола, предпочтительно, находится в форме порошка, в особенности, сферической формы, который не растворим в органическом растворителе, используемом в композиции смазочного покрытия. Если только порошок термопластичной смолы может быть диспергирован или суспендирован в растворителе, он может набухать в нем.

Для повышения вязкости композиции и, следовательно, толщины полученного покрытия и повышения сопротивления истиранию выгодно, чтобы порошок термопластичной смолы имел мелкие частицы. Однако, частицы, имеющие диаметр менее 0,05 микрометров, приводят к тому, что композиция смазочного покрытия будет иметь заметную тенденцию к гелеобразованию, вследствие чего становится трудно образовать покрытие с однородной толщиной. Частицы, имеющие диаметр более 30 микрометров, трудно ввести на трущуюся поверхность, и они легко отделяются осаждением или всплыванием в композиции, вследствие чего становится трудно образовать гомогенное покрытие. Поэтому диаметр частиц, предпочтительно, находится в диапазоне 0,05-30 микрометров и, более предпочтительно, в диапазоне 0,07-20 микрометров.

[Другие смазки]

Композиция смазочного покрытия в соответствии с настоящим изобретением может дополнительно включать одну или несколько

смазок, иных чем вышеуказанная основная смазка. Некоторые неограничивающие примеры таких других смазок, которые могут быть использованы в настоящем изобретении, включают соли щелочноземельного металла или соли щелочного металла и жирных кислот, синтетические сложные эфиры, натуральные масла и жиры, воски и минеральное масло. Включение одной или нескольких других смазок не только обеспечивает возможность уменьшения стоимости композиции смазочного покрытия в соответствии с настоящим изобретением, но в некоторых случаях обеспечивает возможность улучшения ее свойств.

Соль щелочноземельного металла или соль щелочного металла и жирной кислоты имеет свойства, подобные свойствам вышеуказанной основной смазки, такой как основной сульфонат, хотя не такого же уровня, и может быть включена в композицию по изобретению в качестве разбавителя. С точки зрения смазывающей способности и способности предотвращать появление ржавчины, жирная кислота, предпочтительно, имеет 12-30 атомов углерода. Жирная кислота может быть или смешанной жирной кислотой, полученной из натурального масла, или жиром или соединением одной жирной кислоты. Соль жирной кислоты, предпочтительно, представляет собой кальциевую соль, и она может быть нейтральной солью или основной солью.

Сложный синтетический эфир повышает пластичность термопластичной смолы и, в то же время, он может повысить текучесть смазочного покрытия при гидростатическом давлении. Поэтому в композиции смазочного покрытия в соответствии с настоящим изобретением, предпочтительно, присутствует сложный

синтетический эфир. Для регулирования точки плавления и твердости или мягкости образованного смазочного покрытия может быть также использован высокоплавкий сложный синтетический эфир.

Сложные синтетические эфиры, подходящие для использования в настоящем изобретении, включают, но без ограничения, сложные моноэфиры жирной кисло