CN101191096B - 一种螺纹脂 - Google Patents

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Abstract

一种螺纹脂，其组分重量百分比为：M0S2极压型锂基脂：45.3～52.4；甲基硅油：0.48～0.65；兰703兰746防锈添加剂：0.06～0.07；失水山梨醇硬脂酸脂：0.06～0.07；非晶体型石墨粉：20.68～26.6；膨胀石磨：8.3～9.3；湿性白云母粉：8.6～9.4；α—Al2零,gif3粉：7.8～9.52。使用该螺纹脂使得油套管螺纹连接时的抗粘扣次数大大提高，延长油套管的使用寿命。

Description

一种螺纹脂
技术领域
本发明涉及一种石油开采用油套管螺纹脂。
背景技术
石油开采过程中，油管、套管类产品依靠公母扣锥螺纹实现管与管间的相互连接，在公母扣锥螺纹连接时，螺纹表面需涂上螺纹脂起到防腐蚀、润滑和密封作用。
现有的油套管生产厂家都采用API推荐的螺纹脂配方：
其中油脂基采用通用类油脂占总重量的36％，油脂基普遍采用的是矿物油；固相物占总重量的64％。固相物(重量百分比)由28％的石墨粉、47.5％的铅粉、19.3％的锌粉、5.2％的铜粉组成。
在油套管使用中，为了达到一定的防滑脱拉力，必须在螺纹连接时加以一定的扭矩，而扭矩产生依靠锥螺纹金属间的过盈配合。在油套管反复上卸扣过程中，螺纹脂主要起到润滑、密封和防腐蚀作用，由于目前油脂基普遍采用矿物油，其在拧接后期的高温高压工况下容易流失，并失去润滑性能，加速了金属粉末填充料磨损母螺纹或公螺纹的表面处理层，从而造成同金属间的亲合现象，使油套管类螺纹连接失效，这种由于公母螺纹在高温高压作用下的金属亲合专业上称为粘扣。粘扣现象是油套管服役进程中消耗的主要原因。
发明内容
本发明的目的在于提供一种改进配方的螺纹脂，提高石油开采用油套管螺纹连接的抗粘扣性能，延长油套管的使用寿命。
为达上述目的，本发明提供了一种螺纹脂，其组分重量百分比为：
MoS2极压型锂基脂：     45.3～52.4；
甲基硅油：             0.48～0.65；
兰703兰746防锈添加剂： 0.06～0.07；
失水山梨醇硬脂酸脂： 0.06～0.07；
非晶体型石墨粉：     20.68～26.6；
膨胀石磨：           8.3～9.3；
湿性白云母粉：       8.6～9.4；
α—Al2O3粉：         7.8～9.52。
所述非晶体型石墨粉的细度为325目以上。
所述湿性白云母粉的细度为325目以上。
所述α—Al2O3粉的细度为325目以上。
下面就本发明中化学组分及限定理由详述如下：
MoS2极压型锂基脂：48～65wt％；
使用MoS2极压型锂基脂替代原配方中的通用类油脂作为油脂基，并提高油脂基的重量百分比，以解决螺纹连接时表面在高应力环境下的油膜流失问题，改善常温润滑效果。
如MoS2极压型锂基脂小于配方比例，则必须增大固体粉末填充料比例，降低配方螺纹脂的可涂刷性和设备自动喷涂性；如大于配方比例，则必须减少固体粉末填充料比例，降低配方螺纹脂的高温润滑性或螺纹密封性能。
非晶体型石墨粉：30～53wt％；
在固体粉末填充料配方中，以非晶体型石墨粉为主成分，其在配方中的作用以高温润滑为主，填充螺纹配合间隙为辅。如果非晶体型石墨粉比例小于30wt％，则会降低配方螺纹脂的高温润滑性能，也就是降低了抗粘扣性能；如果比例大于53wt％，则必须减小其他固体粉末填充料比例，牺牲部分密封性能，造成油田开采中极端工况下的油气泄漏。
膨胀石磨：15～20wt％；
在固体粉末填充料配方中，配以膨胀石磨来吸附MoS2极压型锂基脂，改善油脂基在螺纹表面挤压下容易流失的弊端。比例小于15wt％，会降低吸附性能，增大油脂基挤压流失；比例大于20wt％，一会降低非晶体型石墨粉比例，恒定石墨含量，增大配方成本；二是会减少湿性白云母粉和α一Al2O3粉比例，降低密封性能。
湿性白云母粉：12～25wt％；α一Al2O3粉：15～28wt％。
在固体粉末填充料配方中，湿性白云母粉和α—Al2O3粉是两种性能比较稳定的材料，在配方中起到提高螺纹脂密封性能的作用。湿性白云母粉质软，价格低廉；α—Al2O3粉质硬，成本较高，配合使用既能很好地满足螺纹密封要求，又能把抗粘扣性能控制在一个比较理想的状态。如提高湿性白云母粉比例，降低α—Al2O3粉比例，则会使密封性能下降，降低石磨含量比例，会使润滑性能下降；相反，减小高湿性白云母粉比例，增加α—Al2O3粉比例，又会使抗粘扣性能降低，增加配方成本。
在通用锂基脂中添加甲基硅油、兰703兰746防锈添加剂和失水山梨醇硬脂酸脂，提高配方密封脂的涂刷性和防腐防锈性。
本发明的螺纹脂的优点在于：通过改变了螺纹脂的配方，在螺纹表面使用本发明的螺纹脂后，油套管螺纹连接的抗粘扣次数明显提高，抗粘扣性能增强，延长油套管的使用寿命。
具体实施方式
下面通过具体实施例来说明本发明。
表1
Figure S061B8623420061212D000031
表2
Figure S061B8623420061212D000032
Figure S061B8623420061212D000041
 
表1为本发明的实施例1～4的螺纹脂的化学成分表。
表2为本发明的实施例1～4的螺纹脂与现有的螺纹脂对比，在提高螺纹抗粘扣性能方面的参数表。试验中所用管料规格：27/8'*5.51EU；管料的钢级为N80，螺纹表面处理：接箍高温锌系磷化。
实施例1
实施例1中的螺纹脂，其组分重量百分比为：
MoS2极压型锂基脂：    49.32；
甲基硅油：            0.55；
兰703兰746防锈添加剂：0.07；
失水山梨醇硬脂酸脂：  0.065；
非晶体型石墨粉：      23.5；
膨胀石磨：            9.3；
湿性白云母粉：        9.4；
α—Al2O3粉：          7.8。
由表2可见，在API推荐的最佳上扣扭矩2300FT-IB以及上卸扣转速相同的情况下，现有螺纹脂：龙泉GLM-913型的抗粘扣次数为3.1次，宏钢SR-9406型抗粘扣次数为3.2次，Bestlife2000型抗粘扣次数为3.4次，而实施例1中的螺纹脂的型抗粘扣次数为8.5次。在API推荐的最大上扣扭矩2880FT-IB时，龙泉GLM-913型、宏钢SR-9406型、Bestlife2000型的抗粘扣次数均为2次，而实施例1中的螺纹脂的型抗粘扣次数为5次。
实施例2
实施例2中的螺纹脂，其组分重量百分比为：
MoS2极压型锂基脂：         52.4；
甲基硅油：                 0.48；
兰703兰746防锈添加剂：      0.06；
失水山梨醇硬脂酸脂：        0.06；
非晶体型石墨粉：            20.68；
膨胀石磨：                  9；
湿性白云母粉：              9；
α—Al2O3粉：                8.32。
由表2可见，在API推荐的最佳上扣扭矩2300FT-IB以及上卸扣转速相同的情况下，现有螺纹脂：龙泉GLM-913型的抗粘扣次数为3.1次，宏钢SR-9406型抗粘扣次数为3.2次，Bestlife2000型抗粘扣次数为3.4次，而实施例1中的螺纹脂的型抗粘扣次数为7.2次。在API推荐的最大上扣扭矩2880FT-IB时，龙泉GLM-913型、宏钢SR-9406型、Bestlife2000型的抗粘扣次数均为2次，而实施例1中的螺纹脂的型抗粘扣次数为4.8次。
实施例3
实施例3中的螺纹脂，其组分重量百分比为：
MoS2极压型锂基脂：    47.6；
甲基硅油：            0.6；
兰703兰746防锈添加剂：0.065；
失水山梨醇硬脂酸脂：  0.07；
非晶体型石墨粉：      21.5；
膨胀石磨：     8.3；
湿性白云母粉： 9；
α—Al2O3粉：   8.2。
由表2可见，在API推荐的最佳上扣扭矩2300FT-IB以及上卸扣转速相同的情况下，现有螺纹脂：龙泉GLM-913型的抗粘扣次数为3.1次，宏钢SR-9406型抗粘扣次数为3.2次，Bestlife2000型抗粘扣次数为3.4次，而实施例1中的螺纹脂的型抗粘扣次数为8.5次。在API推荐的最大上扣扭矩2880FT-IB时，龙泉GLM-913型、宏钢SR-9406型、Bestlife2000型的抗粘扣次数均为2次，而实施例1中的螺纹脂的型抗粘扣次数为5.3次。
实施例4
实施例4中的螺纹脂，其组分重量百分比为：
MoS2极压型锂基脂：     45.3；
甲基硅油：             0.65；
兰703兰746防锈添加剂： 0.06；
失水山梨醇硬脂酸脂：   0.07；
非晶体型石墨粉：       26.6；
膨胀石磨：             9.2；
湿性白云母粉：         8.6；
α—Al2O3粉：           9.52。
由表2可见，在API推荐的最佳上扣扭矩2300FT-IB以及上卸扣转速相同的情况下，现有螺纹脂：龙泉GLM-913型的抗粘扣次数为3.1次，宏钢SR-9406型抗粘扣次数为3.2次，Bestlife2000型抗粘扣次数为3.4次，而实施例1中的螺纹脂的型抗粘扣次数为8.6次。在API推荐的最大上扣扭矩2880FT-IB时，龙泉GLM-913型、宏钢SR-9406型、Bestlife2000型的抗粘扣次数均为2次，而实施例1中的螺纹脂的型抗粘扣次数为5.2次。

Claims (4)

1. 一种螺纹脂，其特征在于，其组分重量百分比为：
MoS2极压型锂基脂：    45.3～52.4；
甲基硅油：            0.48～0.65；
兰703兰746防锈添加剂：0.06～0.07；
失水山梨醇硬脂酸脂：  0.06～0.07；
非晶体型石墨粉：      20.68～26.6；
膨胀石磨：            8.3～9.3；
湿性白云母粉：        8.6～9.4；
α—Al2O3粉：          7.8～9.52。
2. 如权利要求1所述的螺纹脂，其特征在于：所述非晶体型石墨粉的细度为325目以上。
3. 如权利要求1所述的螺纹脂，其特征在于：所述湿性白云母粉的细度为325目以上。
4. 如权利要求1所述的螺纹脂，其特征在于：所述α—Al2O3粉的细度为325目以上。
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