Смазочная пленкообразующая композиция и резьбовое соединение для стальных труб

Смазочная пленкообразующая композиция и резьбовое соединение для стальных труб

Иллюстрации

Показать все

Реферат

[ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ]

[0001]

Настоящее изобретение относится к смазочной пленкообразующей композиции и к резьбовому соединению для стальных труб.

Испрашивается приоритет японской патентной заявки № 2013-181623, поданной 02 сентября 2013 г., содержание которой включается в настоящий документ посредством ссылки.

[ОПИСАНИЕ ПРЕДШЕСТВУЮЩЕГО УРОВНЯ ТЕХНИКИ]

[0002]

Трубы для нефтяных скважин, которые используются для бурения нефтяных скважин и включают эксплуатационные трубы, через которые проходит текучая среда, такая как сырая нефть, и обсадные трубы, которые окружают эксплуатационные трубы, как правило, устанавливают, скрепляя на месте стальные трубы, у которых длина составляет приблизительно несколько десятков метров, посредством резьбовых соединений. Обычная глубина нефтяной скважины составляет от 2000 м до 3000 м. Однако в последние годы глубина нефтяных скважин, таких как подводные нефтяные скважины, увеличилась и может составлять от 8000 м до 10000 м.

[0003]

На резьбовое соединение для стальных труб, которое скрепляет трубы для нефтяных скважин, помимо аксиального растягивающего усилия, вызываемого весом используемых труб для нефтяных скважин и соединительных деталей в окружающей среде, действует комплексное давление, такое как внутреннее и внешнее контактное давление, а также тепло. Таким образом, в случае резьбового соединения для стальных труб требуется бесперебойное сохранение воздухонепроницаемости в таких жестких условиях.

[0004]

Кроме того, в процессе операции по опусканию эксплуатационных и обсадных труб, возникают ситуации, в которых соединение, которое было закреплено, ослабляется, а затем повторно закрепляется. Согласно требованиям Американского института нефти (API), воздухонепроницаемость должна сохраняться без возникновения непоправимого заклинивания, так называемого «заедания», даже когда закрепление (соединение) и ослабление (отсоединение) осуществляются десять раз при соединении эксплуатационных труб и три раза при соединении обсадных труб.

[0005]

В качестве резьбового соединения для стальных труб, имеющего превосходные свойства герметизации, существует резьбовое соединение, имеющее конструкцию типа «ниппель-муфта», в который ниппель, включающий часть с наружной резьбой и нерезьбовую металлическую контактную часть (герметизирующая часть и заплечик), которая образуется на наружной поверхности конца стальной трубы, и муфта соединения дополнительного элемента, включающая часть с внутренней резьбой и нерезьбовую металлическую контактную часть (герметизирующая часть и заплечик), которая образуется на внутренней поверхности, совмещаются и свинчиваются друг с другом, таким образом, что герметизирующие части обеих нерезьбовых металлических контактных частей совмещаются друг с другом и примыкают торцом друг к другу.

[0006]

Чтобы повысить смазывающую способность и воздухонепроницаемость, густое смазочное масло, так называемая «консистентная смазка», где содержится в большом количестве порошкообразный тяжелый металл, такой как Pb или Zn, наносится на резьбовую часть и нерезьбовую металлическую контактную часть, которая представляет собой пригоночная часть, перед креплением. Чтобы получить хорошие свойства удерживания консистентной смазки, осуществляется поверхностная обработка (например, фосфатная обработка), при которой увеличивается поверхностная шероховатость пригоночной части резьбового соединения для стальных труб. Поскольку консистентная смазка имеет превосходные противокоррозионные свойства, а также воздухонепроницаемость и смазывающую способность, может быть защищено от коррозии резьбовое соединение, на которое могут воздействовать жесткие условия окружающей среды в процессе хранения.

[0007]

Недавно, вслед за Осло-Парижской конвенцией (OSPAR) о предотвращении загрязнения акватории северо-восточного региона Атлантического океана, которая действует с 1998 г., введены строгие экологические ограничения во всемирном масштабе. Даже в операциях бурения газовых скважин или нефтяных скважин морскими буровыми установками, чтобы сократить до минимума количество выбрасываемых веществ, которые вызывают загрязнение океана, в отношении материалов, которые используются на буровых установках и могут выбрасываться в окружающую среду, требуется оценка степени их экологического воздействия, и существует тенденция к запрещению использования материалов, которые не удовлетворяют стандартам соответствующего государства или региона.

[0008]

Параметры оценки экологического воздействия определяет Согласованная номенклатура обозначений химических реагентов для применения на морских платформах (HOCNF), которую установила OSPAR. Оценка биологической потребности в кислороде (БПК) представляет собой важный параметр среди показателей подверженности биологическому разложению.

[0009]

В резьбовом соединении для стальных труб описанная выше консистентная смазка, которая содержит в большом количестве порошкообразный тяжелый металл, такой как Pb или Zn, представляет собой предмет регулирования, потому что пленка этой смазки имеет возможность отслаиваться и попадать в окружающую среду в процессе нанесения или операции очистки на буровой установке. Таким образом, в следующих патентных документах 1-3 предлагается композиция для нанесения смазочной пленки на пригоночные части резьбового соединения для стальных труб без применения консистентной смазки.

[0010]

Хотя в следующих патентных документах 1-3 рассматривается смазывающая способность и сопротивление коррозии описанной выше смазочной пленкообразующей композиции для предлагаемого резьбового соединения, в них не рассматривается подверженность биологическому разложению, которая в настоящее время превратилась в важный параметр оценки.

[ДОКУМЕНТЫ ПРЕДШЕСТВУЮЩЕГО УРОВНЯ ТЕХНИКИ]

[ПАТЕНТНЫЕ ДОКУМЕНТЫ]

[0011]

[Патентный документ 1] японская нерассмотренная патентная заявка, первая публикация № 2002-173692

[Патентный документ 2] японская нерассмотренная патентная заявка, первая публикация № 2004-53013

[Патентный документ 3] опубликованный японский перевод № 2004-507698 международной публикации PCT

[Патентный документ 4] японская нерассмотренная патентная заявка, первая публикация № 2008-95019

[СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ]

[ПРОБЛЕМЫ, РЕШАЕМЫЕ ИЗОБРЕТЕНИЕМ]

[0012]

Смазочная пленкообразующая композиция для резьбового соединения, в отношении которой рассматривается подверженность биологическому разложению, описывается в патентном документе 4, но данная подверженность биологическому разложению не является достаточной.

Кроме того, известна смазка, в отношении которой рассматривается подверженность биологическому разложению, и которая, как правило, называется «биоразлагаемая смазка». Однако, поскольку биоразлагаемая смазка, описанная в документах предшествующего уровня техники, предназначалась для смазывания подшипников, ее смазывающая способность является недостаточной для скольжения в тяжелых условиях в процессе крепления резьбового соединения для стальных труб, и ее противокоррозионные свойства в условиях на месте применения также являются недостаточными.

Кроме того, могут возникать ситуации, где медное покрытие наносится на резьбовое соединение для стальных труб, чтобы предотвратить заклинивание в процессе крепления. Однако существует проблема, заключающаяся в том, что компоненты смазочной пленки, которые содержатся в биоразлагаемой смазке предшествующего уровня техники, легко вызывают коррозию меди.

[0013]

Настоящее изобретение разработано с учетом вышеупомянутых обстоятельств, и задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить смазочную пленкообразующую композицию, имеющую превосходные смазывающие свойства, противокоррозионные свойства, подверженность биологическому разложению, сопротивление липкости и коррозионная активность по отношению к меди, а также резьбовое соединение для стальных труб, содержащее смазочную пленкообразующую композицию.

[СРЕДСТВА РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМ]

[0014]

Сущность настоящего изобретения заключается в следующем.

(1) Согласно первому аспекту настоящего изобретения, смазочная пленкообразующая композиция содержит в своем составе: от 40 до 80 мас.% основного масла, состоящего из одного или более веществ, выбранных из сложного эфира пентаэритрита и жирной кислоты и сложного эфира триметилолпропана и жирной кислоты; от 5 до 20 мас.% затвердевающего вещества, состоящего из парафинового воска; и от 10 до 40 мас.% твердого смазочного вещества, состоящего из одного или более веществ, выбранных из соли щелочного металла и гидроксистеариновой кислоты и соли щелочноземельного металла и гидроксистеариновой кислоты. Суммарное содержание основного масла, затвердевающего вещества и твердого смазочного вещества составляет 85 мас.% или более и 100 мас.% или менее, и смазочная пленкообразующая композиция не содержит тяжелые металлы.

[0015]

(2) В смазочной пленкообразующей композиции, описанной в пункте (1), основное масло может состоять из одного или более веществ, выбранных из тетраолеата пентаэритрита, триолеата триметилолпропана и триизостеарата триметилолпропана.

[0016]

(3) В смазочной пленкообразующей композиции, описанной в пункте (1) или (2), твердое смазочное вещество может состоять из одного или более веществ, выбранных из гидроксистеарата кальция, гидроксистеарата лития и гидроксистеарата натрия.

[0017]

(4) Согласно второму аспекту настоящего изобретения, в случае резьбового соединения для стальных труб, это резьбовое соединение включает ниппель и муфту, причем каждая деталь из ниппеля и муфты имеет резьбовую часть и нерезьбовую металлическую контактную часть в качестве пригоночных частей. Резьбовое соединение для стальных труб содержит смазочную пленку, которую образует смазочная пленкообразующая композиция, описанная в пунктах (1)-(3), на поверхности пригоночной части, по меньшей мере, одной детали из ниппеля и муфты.

[0018]

Кроме того, согласно настоящему изобретению, «сложный эфир пентаэритрита и жирной кислоты» и «сложный эфир триметилолпропана и жирной кислоты» означают полные сложные эфиры соответствующих многоатомных спиртов, то есть «сложный тетраэфир жирной кислоты и пентаэритрита» и «сложный триэфир жирной кислоты и триметилолпропана».

[ЭФФЕКТЫ ИЗОБРЕТЕНИЯ]

[0019]

Согласно аспектам, можно предложить смазочную пленкообразующую композицию, имеющую превосходные смазывающие свойства, противокоррозионные свойства, подверженность биологическому разложению, сопротивление липкости и низкую коррозионную активность по отношению к меди, а также резьбовое соединение для стальных труб, содержащее смазочную пленкообразующую композицию.

[КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ]

[0020]

Фиг. 1 представляет пояснительное изображение, схематически иллюстрирующее конфигурацию, в которой труба для нефтяных скважин и стыковка собраны при транспортировке трубы для нефтяных скважин.

Фиг. 2 представляет пояснительное изображение, схематически иллюстрирующее крепление детали резьбового соединения для стальных труб, имеющей резьбовую часть и нерезьбовую металлическую контактную часть.

Фиг. 3 представляет пояснительное изображение, схематически иллюстрирующее небольшие зазоры между винтовой резьбовой частью и нерезьбовой металлической контактной частью резьбового соединения для стальных труб.

Фиг. 4 представляет схематическое пояснительное изображение устройства для исследования фрикционных свойств, используемого в примерах.

Фиг. 5 представляет пояснительное изображение, иллюстрирующее условия исследования адгезии инородного материала для оценки сопротивления липкости в примерах.

[ВАРИАНТЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ]

[0021]

Сначала будут описаны результаты исследования в отношении решения задачи настоящего изобретения. После этого будут описаны варианты осуществления смазочной пленкообразующей композиции и резьбовое соединение для стальных труб согласно данным вариантам осуществления.

[0022]

Для решения задачи настоящего изобретения авторы исследовали каждое свойство, которое должна иметь смазочная пленка резьбового соединения для стальных труб. Далее будут просто описаны результаты этого исследования.

[0023]

[Подверженность биологическому разложению]

Чтобы оценивать экологические воздействия на океан, в качестве метода оценки подверженности биологическому разложению в морской воде, используется любой соответствующий метод из следующих методов, которые обычно используются, в зависимости от оценки образца.

[0024]

(a) Руководства по исследованию химических реагентов Организации экономического сотрудничества и развития (OECD) - 1992 OECD 306: Подверженность биологическому разложению в морской воде, метод закрытого сосуда.

(b) Модифицированный вариант для морской воды стандарта ISO TC/147, SC5/WG4 N141 1990: Исследование БПК для нерастворимых веществ.

В любом из описанных выше методов оценки результаты исследования, как правило, выражаются как процентные значения по отношению к количеству восстановленного растворенного кислорода (например, БПК=15%), и если данное значение оказывается высоким, подверженность биологическому разложению является предпочтительной, и воздействие на окружающую среду является небольшим.

[0025]

В качестве условия подверженности биологическому разложению, даже в том случае, исследование осуществляется любым из описанных выше методов, значение БПК через 28 суток (далее называется «БПК₂₈») может составлять 20% или более. Здесь БПК представляет собой показатель, который обозначает подверженность биологическому разложению в морской воде. В настоящее время требуемые значения БПК различаются в зависимости от государства и региона. Однако когда значение БПК₂₈ составляет 20% или более, оно может удовлетворять минимальному требуемому (красному) уровню для разрешения использования на морской буровой установке даже согласно стандарту, установленному в Норвегии, который представляет собой наиболее строгий стандарт. Чтобы удовлетворять стандарту на более высоком (желтом) уровне пригодности, значение БПК₂₈ на практике должно составлять 60% или более.

[0026]

В качестве компонента смазочного масла, содержащегося в полусухой пленке предшествующего уровня техники, используются основные масла, такие как основные сульфонаты, основные салицилаты, основные феноляты и основные карбоксилаты, предлагаемые в описанных выше патентных документах 2 и 4. Однако значение БПК28 такого компонента смазочного масла составляет более чем 20%, но значительно менее чем 60%.

[0027]

В качестве смазочного масла, у которого значение БПК₂₈ составляет более чем 60%, используется растительное масло (имеющее превосходную подверженность биологическому разложению), то есть сложный эфир многоатомного спирта и жирной кислоты.

[0028]

[Смазывающая способность]

В полусухой пленке предшествующего уровня техники основные сульфонаты, основные салицилаты, основные феноляты и основные карбоксилаты используются в качестве компонентов смазочного масла. Смазывающая способность таких соединений является превосходной.

[0029]

Среди описанных выше сложных эфиров многоатомных спиртов и жирных кислот, которые имеют особенно превосходную смазывающую способность, используются сложный эфир пентаэритрита и жирной кислоты, сложный эфир триметилолпропана и жирной кислоты и сложный эфир глицерина и жирной кислоты. Среди них превосходными по смазывающей способности являются тетраолеат пентаэритрита, триолеат триметилолпропана и триизостеарат триметилолпропана.

[0030]

Смазывающая способность пленки может увеличиваться посредством добавления твердого смазочного вещества в смазочное масло. С учетом подверженности биологическому разложению, в качестве твердого смазочного вещества предпочтительными являются соли щелочных металлов или соли щелочноземельных металлов и гидроксистеариновой кислоты. Среди них предпочтительными являются гидроксистеарат кальция, гидроксистеарат лития и гидроксистеарат натрия.

[0031]

[Противокоррозионные свойства]

Противокоррозионные свойства оценивали в исследовании методом распыления соли согласно японскому промышленному стандарту JIS Z2371. Основные сульфонаты, основные салицилаты, основные феноляты и основные карбоксилаты, которые представляют собой компоненты смазочного масла, используемого в полусухой пленке предшествующего уровня техники, также имеют превосходные противокоррозионные свойства.

[0032]

Противокоррозионные свойства не учитываются в имеющейся в продаже биоразлагаемой смазке и биоразлагаемом смазочном масле, которые имеют превосходную подверженность биологическому разложению. Таким образом, имеющаяся в продаже биоразлагаемая смазка и биоразлагаемый смазочное масло проявляют неудовлетворительные противокоррозионные свойства в исследовании методом распыления соли.

Большинство из описанных выше сложных эфиров многоатомных спиртов и жирных кислот имеют неудовлетворительно противокоррозионные свойства. Однако было определено, что среди них сложный эфир пентаэритрита и жирной кислоты и сложный эфир триметилолпропана и жирной кислоты имеют превосходный противокоррозионные свойства. Для большинства сложных эфиров многоатомных спиртов и жирных кислот сложный эфир жирной кислоты гидролизуется и переходит в состояние высокой влагопроницаемости, и, таким образом, противокоррозионные свойства ухудшаются. Однако считается, что сложный эфир пентаэритрита и жирной кислоты и сложный эфир триметилолпропана и жирной кислоты имеют высокое сопротивление гидролизу, то есть высокую водостойкость, и, таким образом, они имеют хорошие противокоррозионные свойства.

[0033]

[Сопротивление липкости]

В процессе крепления труб для нефтяных скважин на буровой установке, когда трубы для нефтяных скважин устанавливаются вертикально, ржавчина, которая образуется на внутренних поверхностях труб, и частицы материала для пескоструйной обработки, которые используются для удаления ржавчины, могут падать, и в состоянии, где ржавчина или частицы материала для пескоструйной обработки прикрепляются к резьбовой части или нерезьбовой металлической контактной части, возникает ситуация, где ниппель и муфта скрепляются друг с другом. Таким образом, требуется отсутствие липкости, чтобы инородный материал не приклеивался к смазочной пленке, которая наносится на поверхность резьбовой части.

[0034]

Как правило, липкость не возникает на поверхности смазочной пленки, которая представляет собой твердую пленку, и инородный материал приклеивается к ней с меньшей вероятностью. Однако у твердой пленки отсутствует функция самовосстановления, которой обладает жидкая смазочная пленка, которая будет описана далее, когда металл под пленкой оказывается открытым вследствие мелких царапин, образующихся в смазочной пленке в процессе крепления или ослабления соединения, в течение короткого периода времени происходит значительное заклинивание.

[0035]

С другой стороны, когда используется смазочная пленка, изготовленная из жидкости, даже когда образуются мелкие царапины, жидкая смазочная пленка немедленно покрывает процарапанные части, и, таким образом, сильное заклинивание не происходит. Этот эффект известен как функция самовосстановления жидкого смазочного материала. На смазывающую способность жидкой смазки влияет смазывающая способность самого смазочного материала, а также превосходная функция самовосстановления.

[0036]

В качестве технологии одновременного достижения смазывающей способности жидкого смазочного материала посредством функции самовосстановления и сопротивления липкости твердой пленки существует технология смешивания жидкого смазочного масла с воском, который представляет собой твердое вещество на углеводородной основе, с образованием полутвердого вещества (технология полусухой пленки). В качестве вещества для образования полутвердого материала, с учетом смазывающей способности и свойств смешивания, предпочтительным является воск на углеводородной основе. С учетом подверженности биологическому разложению, парафиновый воск является наиболее предпочтительным в качестве полузатвердевающего материала.

[0037]

[Коррозионная активность по отношению к меди]

Могут возникать случаи, где медное покрытие наносится на резьбовое соединение для стальных труб для предотвращения заклинивания в процессе крепление. В таком случае существует возможность того, что медь, имеющая высокую активность, может подвергаться коррозии под действием компонента смазочной пленки. Биоразлагаемая смазка и сложные эфиры многоатомных спиртов и жирных кислот, имеющие высокую подверженность биологическому разложению, как правило, проявляют высокую коррозионную активность по отношению к меди. Однако было определено, что сложный эфир пентаэритрита и жирной кислоты и сложный эфир триметилолпропана и жирной кислоты проявляют низкую коррозионную активность по отношению к меди. Это объясняется тем, что коррозия меди под действием сложного эфира жирной кислоты происходит, когда сначала гидролизуется сложный эфир жирной кислоты, а затем образующаяся в результате гидролиза жирная кислота реагирует с медью, и образуется медная соль жирной кислоты. Таким образом, сложный эфир пентаэритрита и жирной кислоты и сложный эфир триметилолпропана и жирной кислоты, которые имеют высокую устойчивость к гидролизу, как описано выше, также проявляют низкую коррозионную активность по отношению к меди.

[0038]

Далее будут подробно описаны варианты осуществления смазочной пленкообразующей композиции и резьбовое соединение для стальных труб согласно данному варианту осуществления. В следующем описании проценты означают массовые проценты по отношению к суммарной массе композиции, если четко не определяются другие условия.

Сначала будут описаны компоненты, которые содержатся в смазочной пленкообразующей композиции согласно данному варианту осуществления.

[0039]

[Основное масло]

В композиции согласно данному варианту осуществления в качестве основного масла, которое представляет собой основное вещество повышающего смазывающую способность компонент, могут использоваться сложный эфир пентаэритрита и жирной кислоты и сложный эфир триметилолпропана и жирной кислоты, которые представляет следующая формула 1.

[0040]

[0041]

В формуле 1 группа R представляет собой остаток жирной кислоты, то есть насыщенную или ненасыщенную алифатическую группу, имеющую неразветвленную цепь или разветвленную цепь. Таким образом, группа R может содержать одну, две или большее число двойных связей или тройных связей. Когда число атомов углерода в группе R является чрезмерно малым, увеличивается содержание полярных групп в молекуле, и ухудшается способность смешивания или диспергирования с другими компонентами на углеводородной основе. Кроме того, когда число атомов углерода в группе R является чрезмерно малым, вязкость основного масла значительно уменьшается, и, таким образом, может уменьшаться прочность образующейся пленки, и в результате этого ухудшается смазывающая способность. Кроме того, сопротивление липкости также ухудшается.

С другой стороны, когда число атомов углерода в группе R является чрезмерно большим, коэффициент полярности молекулы становится чрезмерно низким, и ухудшается способность смешивания или диспергирования водного компонента. Кроме того, когда число атомов углерода в группе R является чрезмерно большим, вязкость основного масла становится чрезмерно высокой, и, таким образом, смешивание других компонентов может становиться затруднительным, или применение компонентов может становиться чрезвычайно затруднительным. Кроме того, когда число атомов углерода в группе R является чрезмерно большим, вязкость пленки становится чрезмерно высокой, и, таким образом, ухудшается функция самовосстановления, и в результате этого получается неудовлетворительная смазывающая способность.

По описанным выше причинам, число атомов углерода в группе R может находиться в интервале от 3 до 20, составляя предпочтительно от 12 до 18, предпочтительнее от 16 до 18 и наиболее предпочтительно 17.

[0042]

Среди этих жирных кислот олеиновая кислота является предпочтительной для образования соединения с пентаэритритом, и олеиновая кислота и изостеариновая кислота представляют собой предпочтительные жирные кислоты для образования соединения с триметилолпропаном.

Считается, что основное масло ориентируется и адсорбируется на винтовой поверхности со стороны полярной группы, и, таким образом, образуется адсорбционный слой. При этом, когда существует двойная связь, например, в олеиновой кислоте, движение ограничивается фрагментом двойной связи группы R. Таким образом, сопротивление нагрузке является высоким, и может задерживаться внедрение воды. Кроме того, поскольку углеродная цепь изостеариновой кислоты разделяется на две части, отдельные углеродные цепи являются короткими и, таким образом, плотно ориентируются, когда они адсорбируются. Таким образом, сопротивление нагрузке является высоким, и может задерживаться внедрение воды.

Соответственно, считается, что олеиновая кислота или изостеариновая кислота является предпочтительной в качестве компонента жирной кислоты основного масла. Кроме того, хотя причина остается неясной, предполагается, что существуют пространственные затруднения при образовании соединения изостеариновой кислоты и пентаэритрита в процессе ориентации и адсорбции, и, таким образом, образование этого соединения оказывается затруднительным по сравнению с образованием соединения изостеариновой кислоты и триметилолпропана.

При образовании соединения пентаэритрита и олеиновой кислоты может получаться тетраолеат пентаэритрита. При образовании соединения триметилолпропана и олеиновой кислоты может получаться триолеат триметилолпропана. При образовании соединения триметилолпропана и изостеариновой кислоты может получаться триизостеарат триметилолпропана.

[0043]

Сложные эфиры жирных кислот, которые содержатся в основном масле в составе смазочной пленкообразующей композиции согласно данному варианту осуществления, имеют превосходную подверженность биологическому разложению и, таким образом, проявляют улучшенные смазывающие свойства, противокоррозионные свойства и меньшую коррозионную активность по отношению к меди.

[0044]

[Затвердевающее вещество]

Смазочная пленкообразующая композиция согласно данному варианту осуществления содержит парафиновый воск в качестве соединения, которое увеличивает сопротивление липкости пленки. Для затвердевания может также использоваться и другой воск. Однако парафиновый воск оказывается предпочтительным, учитывая подверженность биологическому разложению и характеристики затвердевания. Предпочтительный парафиновый воск, используемый согласно данному варианту осуществления, представляет собой парафиновый воск, у которого температура плавления составляет 45°C или более и 60°C или менее. Он предпочтительно присутствует в форме порошка, как будет описано далее.

[0045]

[Твердое смазочное вещество]

В смазочной пленкообразующей композиции согласно данному варианту осуществления, в качестве вспомогательного соединения, которое повышает смазывающую способность, добавляется твердое смазочное вещество, имеющее высокую подверженность биологическому разложению. В качестве твердого смазочного вещества используются соли щелочных металлов или соли щелочноземельных металлов и гидроксистеариновой кислоты. Среди них предпочтительными являются гидроксистеарат кальция, гидроксистеарат лития и гидроксистеарат натрия. Считается, что каждое из этих твердых смазочных веществ представляет собой мыло и проявляет смазывающую способность, когда оно деформируется под действием сдвига даже в масле, а также вызывает гидроксилирование части жирной кислоты основного масла, и в результате этого повышается подверженность биологическому разложению.

[0046]

[Другие соединения]

В смазочной пленкообразующей композиции согласно данному варианту осуществления, чтобы улучшались смазывающие способности, противокоррозионные свойства, а также эксплуатационные характеристики других типов, могут добавляться в небольших количествах и другие компоненты, которые дополняют основное масло, затвердевающее вещество и твердое смазочное вещество, описанные выше. Что касается степени биоразложения смеси в качестве смазочной пленки, установлена аддитивность в соотношении между степенью биоразложения и массовыми долями отдельных компонентов, и, таким образом, другие компоненты могут также добавляться в интервале, в котором подверженность биологическому разложению всей композиции не уменьшается ниже 60%.

В том случае, где суммарное содержание основного масла, затвердевающего вещества и твердого смазочного вещества в смазочной пленкообразующей композиции согласно данному варианту осуществления составляет менее чем 85 мас.% по отношению к суммарной массе композиции за счет добавления других компонентов, существует возможность того, что подверженность биологическому разложению всей композиции может составлять менее чем 60%. Таким образом, суммарное количество основного масла, затвердевающего вещества и твердого смазочного вещества в смазочной пленкообразующей композиции согласно данному варианту осуществления должно составлять 85 мас.% или более и 100 мас.% или менее по отношению к суммарной массе композиции.

Кроме того, подверженность биологическому разложению всей композиции вычисляется по значению подверженности биологическому разложению, которое представляет собой сумму коэффициентов компонентов, составляющих композицию, то есть вычисляется произведение значения подверженности биологическому разложению и содержания для каждого компонента, а затем вычисляется сумма этих произведений для всех компонентов.

[0047]

Примеры других компонентов, которые могут использоваться согласно данному варианту осуществления, включают основное масло, которое используется в композициях предшествующего уровня техники, такое как основные сульфонаты, основные салицилаты, основные феноляты и основные карбоксилаты, разнообразные противозадирные присадки, металлическое мыло, воск, не представляющий собой парафиновый воск, вещество на углеводородной основе, жидкие полимеры, органический тонкодисперсный порошок, такой как политетрафторэтилен (PTFE) или полиэтилен, SiO₂, и углеродные наночастицы.

Здесь, когда смазочная пленкообразующая композиция согласно данному варианту осуществления включает тяжелый металл, этот тяжелый металл поступает в окружающую среду в процессе очистки и вызывает загрязнение окружающей среды. Таким образом, смазочная пленкообразующая композиция согласно данному варианту осуществления не содержит тяжелый металл.

[0048]

[Содержание]

Смазочная пленкообразующая композиция согласно данному варианту осуществления содержит, по меньшей мере, основное масло, затвердевающее вещество и твердое смазочное вещество. Что касается количеств этих компонентов, оказывается предпочтительным, что содержание основного масла находится в интервале от 40 до 80 мас.%, содержание затвердевающего вещества находится в интервале от 5 до 20 мас.%, и содержание твердого смазочного вещества находится в интервале от 10 до 40 мас.% по отношению к суммарной массе (100%) смазочной пленкообразующей композиции. Предпочтительнее содержание основного масла находится в интервале от 40 до 65 мас.%, содержание затвердевающего вещества находится в интервале от 5 до 10 мас.%, и содержание твердого смазочного вещества находится в интервале от 10 до 25 мас.% по отношению к суммарной массе (100%) смазочной пленкообразующей композиции.

[0049]

[Метод смешивания]

Смазочная пленкообразующая композиция согласно данному варианту осуществления получается в результате простого смешивания основного масла, затвердевающего вещества и твердого смазочного вещества и тщательного перемешивания данной смеси до однородного состояния. В данном случае оказывается предпочтительным, что затвердевающее вещество (парафиновый воск) поступает в порошкообразном состоянии. Кроме того, оказывается предпочтительным, что размер зерен порошка является меньше, чем толщина пленки, когда образуется пленка, которая будет описана далее. Такое же условие распространяется на размер зерен твердого смазочного вещества.

Когда другие компоненты вводятся в смесь, дополняя основное масло, затвердевающее вещество и твердое смазочное вещество, может использоваться хорошо известный метод смешивания в зависимости от свойств компонентов.

[0050]

Чтобы увеличивалось сопротивление липкости образующейся смазочной пленки, температура смазочной пленкообразующей композиции, представляющей собой однородную смесь компонентов, увеличивается до температуры, которая составляет не менее чем температура плавления используемого парафинового воска, чтобы парафиновый воск становился жидким, и тогда основное масло и превращенный в жидкость парафиновый воск можно смешивать, а затем охлаждать. Увеличение температуры может осуществляться в контейнере для хранения перед применением. В качестве альтернативы, смазочную пленкообразующую композицию можно наносить на резьбовое соединение в смешанном состоянии, а затем температуру нанесенного на поверхность материала можно повышать, используя соответствующий нагреватель, и после этого осуществляется охлаждение. В данном случае образуется смазочная пленка, в которой распределяется парафиновый воск, и его концентрация в пленке является практически однородной.

[0051]

В качестве альтернативной технологии, смазочная пленкообразующая композиция согласно данному варианту осуществления может представлять собой композиция двух компонентного типа, содержащую в смеси парафиновый воск и другие компоненты, не представляющие собой парафиновый воск, который является затвердевающим веществом. В данном случае пленка образуется посредством применения смеси, не представляющей собой парафиновый воск. Образующаяся пленка имеет липкость. Когда парафиновый воск распыляется на пленку в заданном количестве, и парафиновый воск нагревается до температуры, составляющей не менее чем температура плавления парафинового воска, который смешивается с пленкой, концентрация парафинового воска увеличивается по направлению к верхнему слою пленки. То есть получается смазочная пленка, в которой концентрация парафинового воска изменяется в направлении толщины пленки, и, таким образом, дополнительно повышается сопротивление липкости.

[0052]

[Резьбовое соединение для стальных труб]

Смазочная пленкообразующая композиция согласно данному варианту осуществления наносится на поверхность пригоночной части, по меньшей мере, одной детали из ниппеля 1 и муфты 2 в резьбовом соединении для стальных труб. Здесь ниппель 1 и муфта 2 резьбового соединения для стальных труб, соответственно включают резьбовые части 3 и 4 и нерезьбовые металлические контактные части 5 в качестве пригоночных частей.

[0053]

Резьбовое соединение для стальных труб, как правило, транспортируется в состоянии, проиллюстрированном на фиг. 1. То есть резьбовое соединение для стальных труб транспортируется в состоянии, в котором один ниппель 1 трубы для нефтяных скважин A заблаговременно прикрепляется к стыковке B. Труба для нефтяных скважин A снабжена ниппелем 1, который имеет части с наружной резьбой 3 на обоих концах. Стыковка B снабжена муфтой 2, которая имеет часть с внутренней резьбой 4 на внутренней поверхности. В целях упрощения изображения, на данном чертеже не представлена нерезьбовая металлическая контактная часть.

[0054]

Однако конфигурация резьбового соединения для стальных труб не ограничивается конфигурацией, проиллюстрированной на фиг. 1. Зд