BRPI0314568B1

BRPI0314568B1 - segmento e junção de tubulação roscada e processo para a produção de uma parte de extremidade roscada de uma tubulação

Info

Publication number: BRPI0314568B1
Application number: BRPI0314568A
Authority: BR
Inventors: Dell'erba Diego; E Carcagno Gabriel
Original assignee: Tenaris Connections Ag; Tenaris Connections Bv; Tenaris Connections Ltd
Priority date: 2002-10-10
Filing date: 2003-10-10
Publication date: 2017-02-07
Also published as: US20040113423A1; ECSP055714A; ES2323694T5; CA2500416A1; AR041584A1; AU2003293611A1; NO20051619D0; EP1554518A1; ES2323694T3; OA12939A; EG24061A; DK1554518T4; MXPA05003826A; DE60325992D1; WO2004033951A1; SI1554518T2; CA2500416C; JP2006502355A; DK1554518T3; ATE421661T1

Abstract

"segmento e junção de tubulação roscada e processo para a produção de uma parte de extremidade roscada de uma tubulação". trata-se de uma tubulação metálica roscada para a indústria da extração de petróleo que tem uma parte de extremidade roscada com superfície tratada em que a superfície do metal tem uma aspereza (ra) compreendida entre 2,0<109> e 6,0<109>, a qual é coberta por uma camada uniforme (7) de um revestimento inibidor de corrosão seco e uma segunda camada uniforme (8) de revestimento de lubrificante seco. alternativamente, as camadas (8, 9) são combinadas em uma camada uniforme (9) de um revestimento de inibição de corrosão seco contendo uma dispersão de partículas de lubrificante sólido.

Description

SEGMENTO E JUNÇÃO DE TUBULAÇÃO ROSCADA E PROCESSO PARA A PRODUÇÃO DE UMA PARTE DE EXTREMIDADE ROSCADA DE UMA TUBULAÇÃO CAMPO TÉCNICO A presente invenção refere-se a uma tubulação roscada, adaptada particularmente para a formação de uma junção roscada para unir segmentos de tubulação em colunas utilizadas na indústria de extração de petróleo e gás, dotada de uma proteção de superfície da parte roscada para aumentar as suas propriedades de resistência à corrosão e a esfolação. Além disso, a presente invenção refere-se a um processo para obter a proteção de superfície seca da tubulação roscada para aumentar a sua resistência à corrosão e a esfolação.

ESTADO DA TÉCNICA

Nos campos petrolíferos, é prática comum a utilização de tubulações metálicas de um comprimento predefinido, unidas formar uma coluna tal que é atingida a profundidade na qual há reservatórios ou poças de óleo ou gás para a sua extração.

Essa técnica da extração requer o revestimento interno gradual do poço, durante a sua perfuração, o que é executado com tubos metálicos, o chamado revestimento do poço. Uma vez que a profundidade desejada é atingida, é colocada uma coluna de canos metálicos de diâmetro menor, a chamada tubulação, para bombear os hidrocarbonetos gasosos ou líquidos para a superfície. As colunas e a tubulação de revestimento são formadas de segmentos de cano, os quais são unidos uns aos outros ao se utilizar conectores roscados.

Durante a operação de montagem, um problema de vulto é a ocorrência de esfolação nas roscas e nas outras superfícies dos canos em contato de deslizamento. É prática comum a utilização de um lubrificante ou graxa na superfície das roscas dos elementos machos e fêmeas para obter uma operação de composição dos conectores evitando a esfolação. 0 lubrificante geralmente empregado nessa operação tem, em sua composição, partículas pequenas de metais pesados tais como o chumbo ou o cobre. Por outro lado, esses metais são perigosos à saúde e ao meio ambiente e devem ser preferivelmente evitados.

Além dos riscos acima mencionados, o uso do lubrificante envolve outras operações, isto é, a limpeza e a lubrificação dos conectores que têm que ser executadas no campo petrolífero em condições ambientais normalmente adversas. Essas tarefas extras indesejáveis são dispendiosas e demoradas.

Um outro risco potencial no uso do lubrificante é o perigo da chamada "super-lubrificação", isto é, a possibilidade concreta de colocar lubrificante em demasia nas roscas dos conectores, que tem a conseqüência de que, durante a composição do conector, o excesso de lubrificante não pode ser evacuado através da extremidade das partes roscadas dos segmentos da tubulação. 0 lubrificante aprisionado pode desse modo desenvolver uma pressão elevada dentro do conector, e sob circunstâncias tais que a pressão pode produzir a deformação plástica dos segmentos da tubulação na parte roscada e até mesmo o colapso do membro macho da junção. Uma vez que este fato ocorre, o conector não é mais eficaz e os segmentos da tubulação e/ou a luva devem ser substituídos. Diversos tratamentos de superfície para resolver principalmente o problema de esfolação em conectores roscados para a indústria do petróleo são conhecidos no estado da técnica. Não obstante, tais soluções conhecidas não resolvem os problemas de assegurar uma alta resistência a esfolação durante a operação de composição no campo petrolífero e uma alta resistência à corrosão utilizando revestimentos secos na parte roscada das tubulações, sendo que esta última característica é necessária para o transporte e a armazenagem das tubulações de tal maneira que elas não são danificadas. A patente U.S. N° 4.414.247 descreve um método de revestimento que utiliza uma resina com uma dispersão de partículas de lubrificante sólido. Uma solução similar, utilizando resinas orgânicas depositadas sobre uma camada de fosfato sólido, é apresentada na patente U.S. N° 6.027.145. Entretanto, em ambos os documentos, nenhuma proteção contra a corrosão é oferecida pelas soluções apresentadas. Analogamente, a patente U.S. N° 4.692.988 não descreve um método de proteção contra a corrosão; adicionalmente, ela apresenta o uso de óleo para executar a montagem da conexão, e portanto não é um processo seco e também não contempla o trabalho extra indesejado de adição de óleo. 0 pedido de patente PCT WO 02/18522 utiliza uma mistura de óleo, espessante e aditivos para proteção contra esfolação. Portanto, o processo de revestimento não é seco, uma vez que tal mistura é aplicada como um revestimento úmido com uma viscosidade controlada. O pedido de patente PCT WO A 01/16516 descreve um revestimento inibidor de oxidação para proteção a conexão contra a corrosão. Esse revestimento inibidor de oxidação consiste em uma camada de óleo que contém inibidores de oxidação. Entretanto, tal camada é aplicada sobre o revestimento de lubrificante seco, e é necessária a sua remoção antes da montagem da conexão no campo petrolífero, o que introduz uma operação extra indesejada.

DESCRIÇÃO RESUMIDA DA INVENÇÃO 0 objetivo principal da presente invenção consiste na eliminação dos inconvenientes acima mencionados por meio de um segmento de tubulação roscado de comprimento definitivo que tem uma parte roscada, adaptado para formar junções roscadas para tubulações, com excelentes propriedades de composição e resistência à corrosão dentro da faixa mais ampla de condições ambientais e operacionais comuns atualmente, assegurando o desempenho ideal até mesmo após diversas operações de montagem e desmontagem da junção composta de segmentos da tubulação de acordo com a presente invenção.

Um outro objetivo da presente invenção consiste na apresentação de um processo para o tratamento de superfície de partes roscadas de segmentos de tubulação do tipo mencionado acima. Ainda um outro objeto da presente invenção consiste na apresentação de um conector composto por segmentos de tubulação do tipo acima mencionado.

Os objetivos acima mencionados e outros ainda que tornar-se-ão mais evidentes em vista da seguinte descrição são atingidos, de acordo com a presente invenção, por meio de um segmento de tubulação de comprimento definitivo para a indústria de extração de petróleo, o qual tem uma parte central com uma parede substancialmente cilíndrica e pelo menos uma parte de extremidade roscada, em que pelo menos a superfície da rosca tem uma aspereza de superfície (Ra) compreendida entre 2,0 μπι e 6,0 μηι, sendo que a dita superfície é coberta por uma primeira camada uniforme de um revestimento inibidor de corrosão seco e a dita primeira camada é coberta por uma segunda camada uniforme de revestimento de lubrificante seco.

De acordo com um aspecto adicional da invenção, os inconvenientes acima são superados por meio de um processo para a produção de uma parte de extremidade roscada de uma tubulação metálica para a indústria de extração de petróleo ou gás que tem as características acima e que compreende as etapas de: a) obtenção da aspereza de superfície (Ra) do metal da tubulação pelo menos perto da parte roscada com o valor compreendido entre 2,0 μη e 6,0 μπι; b) emprego de uma primeira camada uniforme de revestimento inibidor de corrosão seco sobre a superfície de metal da tubulação pelo menos perto da parte roscada; c) emprego de uma segunda camada uniforme de revestimento de lubrificante seco sobre a primeira camada uniforme de revestimento pelo menos perto da parte roscada.

De acordo com um aspecto adicional da invenção, os inconvenientes acima são superados por meio de um processo para a produção de uma parte de extremidade roscada de uma tubulação de metal para a indústria de extração de petróleo ou gás que tem as características acima e que compreende as etapas de: a) obtenção da aspereza de superfície (Ra) do metal da tubulação pelo menos perto da parte roscada com o valor compreendido entre 2,0 μη e 6,0 μη; b) emprego de uma primeira camada uniforme de revestimento inibidor de corrosão seco contendo uma dispersão de partículas sólidas de lubrificante sobre a superfície de metal da tubulação pelo menos perto da parte roscada.

Em uma realização preferida, a primeira camada de revestimento inibidor de corrosão seco é uma resina de epóxi que contém partículas de Zn e tem uma espessura compreendida entre 10 e 20 μη, preferivelmente compreendida entre 10 e 15 μη.

Em uma realização preferida adicional da invenção, a segunda camada de revestimento de lubrificante seco é feita de um aglutinante inorgânico e de uma mistura de partículas de lubrificantes sólidos, um dos quais é MoS2, e tem uma espessura compreendida entre 10 e 20 μΐη.

Graças a essas novas características, os segmentos da tubulação são adaptados para serem montados sem a necessidade de preparação da superfície ou da adição de óleo ou graxa.

Utilizando revestimentos de lubrificante seco e camadas de inibidor de corrosão seco em uma rosca formada pela conexão de segmentos de tubos, é possível transportar e armazenar as tubulações no campo petrolífero sem o risco das tubulações perderem a sua integridade por causa da corrosão nas partes roscadas que formam as conexões. As conexões compostas pelas tubulações tratadas com o método de acordo com a invenção têm a vantagem adicional que elas podem ser montadas no campo petrolífero sem remover a camada de proteção contra corrosão e sem a adição de óleo ou graxa.

Uma característica importante da invenção é que a superfície de pelo menos um dos membros macho ou fêmea que compõem a conexão roscada é tratada para obter uma aspereza de superfície de 2,0 μιη < Ra < 6,0 qm. Esse valor do revestimento de superfície é essencial para a aderência dos revestimentos subseqüentes. Uma camada de um revestimento inibidor de corrosão seco é depositada sobre a mesma superfície tratada de metal da tubulação. Então, uma camada de revestimento de lubrificante seco é depositada sobre a camada de revestimento inibidor de corrosão. Alternativamente, uma única camada de revestimento inibidor de corrosão seco contendo uma dispersão de partículas de lubrificante sólido pode ser aplicada sobre a superfície tratada da tubulação.

De acordo com outras realizações particulares da invenção, a aspereza desejada da superfície de metal pode ser obtida por diversos métodos, tais como o jateamento com abrasivos, o revestimento de fosfato ou outros processos mecânicos ou químicos equivalentes.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS A presente invenção será descrita agora de acordo com uma realização preferida da mesma, a qual é fornecida a titulo de exemplo não limitador do âmbito da presente invenção, por meio das figuras em anexo, nas quais: a Figura 1 mostra uma vista secional ao longo de um eixo longitudinal de uma conexão montada do tipo utilizado na indústria de extração de petróleo e gás que compreende dois segmentos de tubulação de acordo com a invenção; a Figura 2 mostra uma vista secional de um detalhe ampliado da conexão da Figura 1 ao longo de um eixo longitudinal; a Figura 3 mostra uma vista ampliada de um detalhe em uma escala maior da superfície perto da rosca de uma tubulação de acordo com a invenção; a Figura 4 mostra uma vista ampliada de um detalhe em uma escala maior da superfície perto da rosca de uma tubulação de acordo com a invenção em uma realização alternativa de acordo com a invenção; a Figura 5 é um diagrama da variação de torque de ressalto como uma função dos ciclos de composição/fragmentação para uma primeira conexão A, a qual é composta das tubulações de acordo com a invenção, onde 100% representa o torque de composição; a Figura 6 é um diagrama da variação de torque de ressalto como uma função dos ciclos de composição/fragmentação para uma segunda conexão B, a qual compreende tubulações de acordo com a invenção, onde 100% representa o torque de composição.

DESCRIÇÃO DAS REALIZAÇÕES PREFERIDAS DA INVENÇÃO

Com referência às figuras mencionadas, uma tubulação de acordo com a presente invenção será descrita agora a título de exemplo não limitador. A conexão compreende um tubo que age como um componente macho 1, o chamado "pino", dotado de uma superfície roscada frusto-cônica externa com rosca na parte de extremidade, e um componente fêmea 2, o chamado "caixa", dotado de uma superfície roscada frusto-cônica interna correspondente disposta na parte de extremidade da caixa, a qual corresponde geralmente a uma tubulação ou uma luva de conexão. 0 componente macho 1 tem as roscas externas 3 e o componente fêmea 2 tem as roscas internas 4. A ampliação da parte roscada 5 da tubulação 1 é mostrada na Figura 2, onde é disposta uma camada protetora 6 na superfície da rosca. A parte roscada do componente fêmea 2 pode ter uma forma perfeitamente similar ou pode ser feita sem a camada protetora e ser conectada a um componente macho dotado da camada protetora.

Uma ampliação da composição da camada protetora 6 é mostrada na Figura 3 em que, uma aspereza de superfície específica Ra de valor compreendido entre 2 e 6 pm, é fornecido à superfície roscada. Uma primeira camada 7 de revestimento inibidor de corrosão, que compreende uma resina de epóxi que contém partículas de Zn é depositada na superfície de metal roscada . Essas partículas são feitas vantajosamente de Zn 99% puro. Essa camada 7 tem uma espessura de um valor entre 10 e 20 pm. Uma segunda camada 8 de revestimento de lubrificante seco, que compreende uma mistura de MoS2 e outros lubrificantes sólidos em um aglutinante inorgânico e tem uma espessura entre 10 e 20 pm, é depositada sobre a superfície de revestimento inibidor de corrosão seco 7. O revestimento inibidor de corrosão seco 7 pode ser aplicado por meio de aspersão, com pincel, imersão ou qualquer outro método em que a espessura do revestimento pode ser controlada. O revestimento de lubrificante seco 8 pode ser aplicado por meio de aspersão, com pincel, imersão ou qualquer outro método em que a espessura do revestimento pode ser controlada uma vez que o revestimento inibidor de corrosão seco 7 estiver totalmente seco.

Uma outra realização alternativa preferida da presente invenção é mostrada na Figura 4, na qual a camada do revestimento inibidor de corrosão seco 7 e a camada de revestimento de lubrificante seco 8 da realização da Figura 3 descritas anteriormente são combinadas em uma camada de revestimento inibidor de corrosão seco 9, a qual tem uma dispersão de partículas de lubrificante sólido. A espessura dessa camada tem um valor compreendido entre 10 e 20 μη. A camada de revestimento inibidor de corrosão seco contendo a dispersão de partículas de lubrificante sólido pode ser aplicada por meio de aspersão, com pincel, imersão ou qualquer outro método no qual a espessura do revestimento pode ser controlada.

Os resultados dos testes realizados em dois exemplos diferentes de conexões de tubulação compostas por canos produzidos de acordo com a invenção são fornecidos a seguir. a) A conexão A tem um diâmetro externo da tubulação de 139, 70 mm e é do tipo conhecido comercialmente como "Conexão Superior" com vedação de metal a metal e torque de ressalto.

Preparação da superfície: Jateamento com areia, Ra = 3,60 μη. O revestimento inibidor de corrosão seco 7 é uma resina de epóxi contendo Zn, e o revestimento de lubrificante seco 8 é composto por um aglutinante inorgânico com MoS2 e lubrificantes sólidos. 0 número de ciclos de composição e fragmentação é 5, e a limpeza e a inspeção para a esfolação depois que cada fragmentação, e gráficos de torque-giro e a avaliação do fator de atrito foram executados.

Neste caso, os testes mostraram como resultado que não há nenhuma esfolação nem na vedação nem na rosca, e a conexão teve um comportamento de composição muito estável. Esses resultados correspondem à curva do gráfico da Figura 5, onde a curva representa o torque de ressalto, isto é, o momento necessário para o ponto macho entrar em contato com o ressalto fêmea, comparado com o momento de composição total. b) A conexão B tem um diâmetro externo da tubulação de 88, 90 mm e é do tipo conhecido comercialmente como "Conexão Superior" com a vedação de metal a metal e torque de ressalto.

Preparação da superfície: Jateamento com areia, Ra = *3 Q Π i im O revestimento inibidor de corrosão seco 7 é uma resina de epóxi contendo Zn, e o revestimento de lubrificante seco 8 é composto por um aglutinante inorgânico com M0S2 e lubrificantes sólidos. O número de ciclos de composição e fragmentação é 10, e a limpeza e a inspeção para esfolação depois de cada fragmentação, e gráficos de torque-giro e a avaliação do fator de atrito foram executados.

Neste caso, os testes mostraram como resultado que não há nenhuma esfolação nem na vedação nem na rosca, e a conexão teve um comportamento de composição muito estável.

Esses resultados correspondem à curva do gráfico da Figura 6, que é similar àquele da Figura 5. O tratamento de superfície da invenção pode ser aplicado a cada tipo de rosca e a cada tipo de junção que tem uma forma cilíndrica ou frusto-cônica do envelope dos picos da rosca, ou uma combinação de ambos. A conexão da presente invenção pode ser aplicada a todo tipo de conexão, particularmente um ou outro dentre os casos em que o membro fêmea é formado em uma parte de extremidade de uma tubulação ou em que é utilizada uma luva com dois membros fêmeas em ambas as extremidades para unir duas tubulações macho. A partir do que foi descrito, é aparente que a invenção atinge todos os objetivos indicados no preâmbulo.

REIVINDICAÇÕES

Claims

1. SEGMENTO DE TUBULAÇÃO, que compreende um segmento de tubulação (1) de comprimento definido para a indústria de extração de petróleo, feito de um metal, o qual tem uma parte central com uma parede substancialmente cilíndrica e pelo menos uma parte de extremidade roscada (3, 4) coberta com uma proteção de superfície, caracterizado pelo fato de que pelo menos a superfície de metal na parte de extremidade roscada (3, 4) tem uma aspereza de superfície (Ra) compreendida entre 2,0 μη e 6,0 μπι, sendo que a dita proteção de superfície é constituída por uma primeira camada uniforme (7) de um revestimento inibidor de corrosão seco feito de resina de epóxi contendo partículas de Zn e uma segunda camada uniforme (8) de revestimento de lubrificante seco cobrindo a dita primeira camada (7).

2. SEGMENTO DE TUBULAÇÃO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a primeira camada (7) tem uma espessura compreendida entre 10 e 20 μπι.

3. SEGMENTO DE TUBULAÇÃO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a segunda camada (8) é feita de um aglutinante inorgânico e uma mistura de partículas de lubrificantes sólidos, um dos quais é bissulfeto de molibdênio.

4. SEGMENTO DE TUBULAÇÃO, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a segunda camada (8) tem uma espessura entre 10 e 20 μη.

5. SEGMENTO DE TUBULAÇÃO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a dita parte de extremidade roscada é de um envelope cônico ou frusto-cônico.

6. SEGMENTO DE TUBULAÇÃO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a dita parte de extremidade roscada é de um envelope cilíndrico.

7. SEGMENTO DE TUBULAÇÃO, de acordo com a reivindicação 5 ou 6, caracterizado pelo fato de que a tubulação é roscada como um membro macho de uma conexão.

8. SEGMENTO DE TUBULAÇÃO, de acordo com a reivindicação 5 ou 6, caracterizado pelo fato de que a tubulação é roscada como um membro fêmea de uma conexão.

9. SEGMENTO DE TUBULAÇÃO, que compreende um segmento de tubulação (1, 2) de comprimento definido para a indústria de extração de petróleo ou gás, feito de um metal, com uma parte central com uma parede substancialmente cilíndrica e pelo menos uma parte de extremidade roscada (3, 4) coberta com uma proteção de superfície, caracterizado pelo fato de que pelo menos a superfície de metal da parte de extremidade roscada (3, 4) tem uma aspereza de superfície (Ra) compreendida entre 2,0 μκι e 6,0 μια, e a dita proteção de superfície é constituída por uma primeira camada uniforme (9) feita de um revestimento inibidor de corrosão seco contendo uma dispersão de partículas de lubrificante sólido.

10. SEGMENTO DE TUBULAÇÃO, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a camada uniforme (9) contém uma dispersão das partículas de bissulfeto de molibdênio.

11. JUNÇÃO DE TUBULAÇÃO ROSCADA, para a indústria de extração de petróleo ou gás formada por membros de tubulação roscados machos e fêmeas com roscas macho e fêmea, respectivamente, caracterizada pelo fato de que pelo menos um dos membros de tubulação tem uma parte roscada com as características de qualquer reivindicação precedente.

12. PROCESSO PARA A PRODUÇÃO DE UMA PARTE DE EXTREMIDADE ROSCADA DE UMA TUBULAÇÃO, metálica para a indústria de extração de petróleo com as características de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de compreender as etapas de: a) obtenção da aspereza de superfície (Ra) do metal da tubulação pelo menos perto da parte roscada com o valor compreendido entre 2,0 μια e 6,0 μια; b) emprego de uma primeira camada uniforme (7) de um revestimento inibidor de corrosão seco sobre a superfície de metal da tubulação pelo menos perto da parte roscada; c) emprego de uma segunda camada uniforme (8) de revestimento de lubrificante seco sobre a primeira camada uniforme (7) de revestimento inibidor de corrosão pelo menos perto da parte roscada.

13. PROCESSO PARA A PRODUÇÃO DE UMA PARTE DE EXTREMIDADE ROSCADA DE UMA TUBULAÇÃO, metálica para a indústria de extração de petróleo ou gás com as características de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de compreender as etapas de: a) obtenção da aspereza de superfície (Ra) do metal da tubulação pelo menos perto da parte roscada com o valor compreendido entre 2,0 μιη e 6,0 μιη; b) emprego de uma primeira camada uniforme (9) de um revestimento inibidor de corrosão seco contendo uma dispersão de partículas de lubrificante sólido sobre a superfície de metal da tubulação pelo menos perto da parte roscada.

14. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 12 ou 13, caracterizado pelo fato de que a aspereza de superfície (Ra) do metal é obtida através de jateamento com abrasivos.

15. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 12 ou 13, caracterizado pelo fato de que a aspereza de superfície (Ra) do metal é obtida mediante a deposição de uma camada de fosfato sobre a superfície de metal.