JP4860892B2 - 耐摩損性のねじ管接ぎ手用ねじ機素 - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、管の端部に設けられた雄又は雌の機素に関し、耐摩損性ねじ管接ぎ手を形成するべく組み立てることによって接続するもの、より詳しくは、グリースの手動による添加なしに組み立てるものに関する。
この様なねじ機素及びねじ管接ぎ手は、例えば、地熱井戸のような炭化水素井戸又は類似のもの用のケーシング列(casing strings)又は産出列(production strings)又はドリルパイプ列(drillpipe strings)を構成するために、特に、使用されることが知られている。
この様な形式の管は、一般に、垂直に組み立てられる。この管列(the string)の自由端部は、表面に、内面に雌ねじが切られた雌ねじ機素を有する。
【０００２】
井戸の中へ列を下げるために、新しいパイプは、列の対応する自由端において、雌ねじに対応する外側ねじを有する雄ねじ機素を備える列に提供される。新しい管の雄ねじは、列の対応する雌ねじに噛み合わされ、組立てトルクが与えられた値または所定の基準に達するまで、新しいパイプは、ねじ込まれる。列は、その時、接続された管の長さ分だけ低くなるはずである。このプロセスは反覆される。
【０００３】
パイプ（管）には約１０ｍの長さがあるので、新しいパイプを列の先端と完全に同軸に接続することは、容易でない。それ故、ねじは、より具体的には、接続中は互いに静止し、組み立ての際のかなりの部分において滑りながら接触している雌及び雄のねじのスタビング・フランクは、損なわれることが非常に多い。ねじのスタビング・フランクは、それ故、最初の組立て工程の間でなくとも少なくとも次の組立て工程の間に起こる可能性がある摩損の現象に対して、非常に傷つきやすい。そして、このねじ管継ぎ手は、摩損すること無く何回でも組み立てられたり分解されたりする能力を持たなければならない。
【０００４】
摩損は、また、「高級な」("premium")継手にとして知られたねじ管継ぎ手のねじ機素上の「メタル-メタル」シール面で起こる可能性がある。このようなシール面は、最終の組立位置に至るまで増加する接触圧力の下で摺動接触する。
これは、また、組立て端部で接触することになる当接表面の場合である。
従って、ねじと云う理由で、そして、シール面または当接と云う理由でメタル-メタル滑動する接触面をただ構成することは、問題にならない。もし、ねじ継ぎ手がそれらに技術的事項を提供するならば、そのような表面構造は、必然的に容認できない摩損を生じるであろうからである。
【０００５】
従来の解決手段は、長年用いられたものであるが、滑り接触している金属表面の間にグリースを注入することである。そのグリースは、バッチでねじ機素に使用されている。
最も広く使用されているグリースは、アメリカ石油協会（API）によって指定されたAPI型式5A2又は5A3グリースである。これは、グリース、黒鉛粒子並びにPb、Zn及びCu金属の異種混合物であり、両方の抗摩損特性を有し、雄ねじと雌ねじの間の隙間を満たす。
しかし、このようなグリースには、多くの不利益がある。
その特性に関係するAPIグリースの第1の不利益は、鉛、特に、健康及び環境に有害な要素の分量である。
そのようなグリースは、さらに、その他の不利益を有し、そして、その幾つかは全てのグリースに共通である。
【０００６】
それらの特徴のため、グリースは、ねじ機素の接触面に刷毛によって一般に塗布される。グリースの最少量が、最小の体積又は最少の質量に計量され、表面に塗布されるように注意される。：Vallourec Mannesmann Oil & Gas Franceは、顧客のために１９９６年７月に発行した小冊子「VAM Running Book」において、７”（１７７．８ｍｍ）の外径を有するVAM TOPねじ継手の雄及び雌の表面に塗布するAPI Bul 5A2グリースの量を少なくとも２５ｃｍ３の体積又は少なくとも４２ｇの質量に指定した。
【０００７】
これは、ねじ機素に塗布されるグリースの量のある程度の変動性に結びつく：
a) 特に現場でのグリース塗布作業の担当者によって；
b) 同じ作業者であっても、あるねじ機素から別のねじ機素へ；そして
c） 同じねじ機素であってもそのねじ機素のあるポイントと別のポイントとで変動する。
【０００８】
組立て工程では、雄のねじと対応している雌のねじの間の間隙にグリースを塗布する。これらの間隙は、あるねじ継手から別のねじ継手へねじ機素の制作交差に起因して変化する。そして、ねじ継手からの余分なグリースの排除に導く。
ねじ継手のある型式に関しては、余分なグリースを排出することの困難性は、組立ての間にねじに掛かる高圧力の発生に結びつく可能性があり、組立トルクの値を変更する可能性があり、テーパ付きねじ（APIによって推奨され、それ故、広く使用されている）であってもねじ及びシール面を変形しさえする可能性があり、井戸の底への列の破滅的な落下によって、ねじへの過大な塗布が飛び出すという事態に導く可能性がある。
【０００９】
それに加えて、組立ての間に排出される余分なグリースは、使用されたねじ継手の数を考慮すれば井戸の底に多量にたまり、リザーバー岩盤の穴をふさぐ。
ザーバーの穴がゆさぶるブロックに大きい分量取得において井戸の底で集積される。この穴は、産出パイプが回復する以前に、炭化水素が通り抜けなければならない。このような閉鎖は、ハイドロカーボン井戸の採鉱コストにかなり影響する。
さらに依然として、API 5A2又は5A3を含むあるグリースは、それらの組成及び状態及び運搬の期間および／または使用の前のパイプの貯蔵のため十分な耐食性の保護を提供しない。
【００１０】
この場合、ねじ機素の接触面に、運搬及び貯蔵用に特定したあるグリースを塗布することが、製造工場で必要となる可能性がある。そして、まさしくパイプを連結することの前に、現地でそれを取り除いて、それから組立て用の最終のAPI 5A2型グリースを塗布することが必要となる可能性がある。
グリースの多くのその他の型式は、鉛の有無にかかわらず、ねじ継手を連結する特許に解説されている。
そのようなグリースは、雄ねじと雌のねじの間の間隙に充填するため金属粒子、鉱物粒子又はサーモプラスチック粒子が加えられ(GB 1 086 720, US 3 526 593)、及び／又は、組立の間(US 2 065 247, US 5 275 845)において又はブレイクアウトの際(GB 1 033 735, US 2 419 144)において摩損を防止する、多くの場合、異質なものである。
【００１１】
これらの特許に記載された若干のグリースの抗摩損特性は、それらのグリース中の化学的に作用する極圧添加剤の存在から生じている可能性がある。： US 2 065 247, US 3 095 375。
しかし、これらの特許は、その結果、API 5A2又は5A3グリースより以上と指摘されるグリースの全ての不利益を具備する。
管製造業者によってねじ及び受け面に塗布される固体粘稠度を有する塗布材は、その時開発され、現地において潤滑剤を二次的に適用する必要性のないねじ継手の「乾いた」組立てを可能にした。
そのような被覆材は、例えば、鉛の外層を用いるヨーロッパ特許EP 632 225で解説されるもののように、性質において金属的である可能性がある。しかし、それら被覆材は、鉛又は鉛化合物の望ましくない存在を含む。
そのような塗布材は、さらに塗料または滑り性のあるニスでありえる。
【００１２】
特許出願EP 786 616 は、ねじ機素用のそのような滑り性のあるニスの製造方法を説明する。この方法は、燐酸塩の薄層（0.005〜0.030mm）の前もっての被覆を施すこと、それから、エポキシ型又は他の型の合成樹脂とモリブデン・ジスルフィドまたは二硫化タングステンの混合物の厚さ0.010 〜0.045 mmの層を施すこと、及び、加熱によって前記合成樹脂を重合することを含む。
米国特許US 4 414 247 は、さらに、ねじ機素上に滑るニスを作り出すための類似した方法を解説する。
そのようなすべるニスは、それらが存在する限り、優れた抗摩損特性を有する。しかし、固形ニスと同様に、それらは、磨耗し、そして、反覆された組立て−分解工程の間に再生しない。従って、数回の組立て-分解工程の後、摩損は、そのような塗布材を塗布されたねじ継手上で観察される。前記の摩損は、その時点で突然であり、破滅的である。
さらに、そのようなすべるニスが、管の運搬または貯蔵の間に局所的に劣化するならば、ニス層は局所的に修復されることができない。
【００１３】
本発明は、接触面になることを予定している表面上に潤滑層を設け、前記した不利益のないねじ機素の型式に従った雄又は雌のねじを有する、特に、摩損に耐性のあるねじ管継手用の雄の又は雌のねじ機素を得ることを目的とする。
具体的には、本発明は、0.1m/sの滑り速度と1ｍに達する滑り長さを有する滑り接触面の間に３００MPa以上になる可能性があるヘルツ圧力が掛かった厳しい炭化水素井戸開発の条件の下でも摩損を生じることなく対形式のねじ機素によって１０回の組立て又は分解が可能なねじ機素を提供することを目的とする。
【００１４】
本発明は、さらに、接触面での容認できない破壊に、突然、導き、そして、ねじ機素を破棄するか又は再機械加工することを必要とする破滅的な摩損を回避することを目的とする。
また更に、本発明は、例えば、鉛または重金属のような環境に害を及ぼす如何なる物質も使用しないねじ機素を提供することを目的とする。
また更に、本発明は、北極領域及び熱帯又は赤道の領域において、及び、温度が１６０°Ｃに達するか、又は、それ以上になる井戸の底において長期間の後も、同じ成果を伴って使用できるねじ機素を提供することを目的とする。
【００１５】
また更に、本発明は、穿孔現地または産出現地で潤滑剤を塗布することなく普通に用いられることができるねじ機素を提供することを目的とする。必要な潤滑剤は、ねじ機素を製作する工場ですでに塗布されているものである。
なおまた更に、本発明は、ねじ機素の部分が組立て間に滑り接触に入ることを予定され、工場での潤滑剤によって運搬及び貯蔵の間に腐食しないことを確実にすることを目的とする。
【００１６】
また更に、本発明は、工場で製作された潤滑剤被覆物が現地で必要に応じて修復されることができることを確実にすることを目的とする。
もちろん、本発明は、この性質が比較的低いコストで得られることを確実にすることを目的とする。
【００１７】
さらに、本発明は、ねじ機素が、本発明に従った対のねじ機素、及び、互換性がある市販の対のねじ機素の両方により成功裏に用いられることができることを確実にすることをも目的とする。
また更に、本発明は、同じ抗摩損特質が、1又はそれ以上の「金属-金属」シール面及び／又は少なくとも1つの組立て当接によって得られることを確実にすることを目的とする。
まだまた更に、本発明は、同じ抗摩損特質は、一定又は様々なねじ幅（楔ねじ）を持つ全ての型式のねじ形状（三角形の、台形の、その他。）を有する全ての型式のねじ（テーパの付いた、直列型の、単一の段又は複数の段を有する、その他）を含む一体的なねじ管継手用の、又は、ねじを付されて連結された継手用のねじ機素によって得られることができることを確実とすることを目的とする。
【００１８】
本発明は、潤滑物質が、表面が潤滑物質を吸着するか又は吸収するように処理されたねじのねじ表面上に少なくとも薄層で付着された夫々雄ねじ又たは雌ねじが設けられた雄又は雌のねじ機素を提供する。
用語「潤滑物質の薄層」は、0.10mm未満の厚さを有する層を意味する。
用いられる潤滑物質は、以下の均質混合物である：
a) 増ちょう剤;
b) ケミカルEP添加剤と呼ばれる化学作用を伴う少なくとも1つの極圧添加剤を含む少なくとも1つの極圧（EP）添加剤；及び
c) オイル。
【００１９】
用語「均質混合物」は、既知であるように、成分の親密で安定した分散を意味し、それゆえ、本潤滑物質は、あらゆる点で同一の特質を有する。
潤滑物質の3つの成分の比率は、この潤滑物質が自己供給（self-fed）する潤滑体制、及び、フィルム形成特質を確実にすることができる粘稠度を有するように、選ばれる。
オイルタイプ又はあるグリースの潤滑物質において、潤滑物質の層は、組立ての間に切り取られるときに、決して不可逆的に破壊されず、自己修復又は自己結合すると云う事実に特徴のある「自己供給潤滑体制」の概念は、それ自体既知である。
【００２０】
そのような特徴は、外界温度での潤滑物質用の粘稠度の範囲によって達成されることができる。即ち、そのような特徴は、類似した半固体粘稠度から、流れない、ワックスに似たペースト状の粘稠度へ、乾燥の前の非常に粘いニスの粘稠度まで、比較的広く変動する、外界温度での潤滑物質用の粘稠度の範囲によって達成されることができる。
この問題を解決するために、潤滑物質の3つの成分、増ちょう剤、EP添加剤及び油を組み合わせることが必要である。しかしながら、潤滑物質は、さらにその他の物質を含むことができる。そして、その物質は、耐摩損性に関しては不活性であるが、その他の理由ために（例えば、層に色をつけるために）加えられる。
【００２１】
名前が暗示しているように増ちょう剤は、自己供給潤滑体制及びフィルム形成特質を与えるように、潤滑物質を厚く、粘く、コンシステントに（consistent）、ペースト状に、しかし、流動的にする。それは、さらに、潤滑物質のその他の成分ためのバインダーとして作用することができる。
増ちょう剤の有機及び無機の2つのケミカル・ファミリーは、区別することができる：
a) 有機増ちょう剤：
引用できる有機増ちょう剤の制限しない例は、動物性又は植物性石油ワックス、ペトロラタム・ワックス、酸化されたペトロラタム・ワックス、スルホン化されたワックス、合成ワックス、及び、これらのワックスの混合物、粘着付与石油樹脂、ビチューメン、可溶であるか油で分散可能であるポリマー、リポソリュウブル（liposoluble）石鹸、その他である。上記に引用されるプロパティーに加えて、この種の増ちょう剤は、その化学的及び物理的特徴のため腐蝕に関しては有利に保護する機能を有することができる。
b) 無機増ちょう剤：
無機の増ちょう剤は、疎水焼成されたシリカ、疎水グラフト（grafted）されたベントナイトまたは二酸化チタンでありえる。
【００２２】
極圧（EP）添加剤は、潤滑剤分野で広く知られている物質である。それらの性能は、EP試験規格（4つのボール・テスト、Falexテスト、その他）によって計量されることができる。
【００２３】
定義によって、化学的EP添加剤は、摩擦によって生成されるある温度から、接触において金属的部分と反応し、そして、化学的潤滑油膜を生み出す。化学的EP添加剤としては、以下のものが知られている：
・ イオウに基づく又はイオウを含む化学的EP添加剤、例えば、炭化水素又は「含硫黄生成物」として得られている硫黄を含むエステル、金属的ジチオカルバメート、中性又は過塩基化された（overbased）金属的スルホナート；
・ リン酸又はエステルのようなリンに基づく化学的EP添加剤；
・ イオウ及びリンに基づく化学的EP添加剤、例えば、金属的ジ・チオリン酸エステル（特に、亜鉛の）
・ 塩素に基づく化学的EP添加剤、特に、塩素化パラフィン；
・ 修正した（modified）又は修正しない（non-modified）脂肪酸又はエステル、複合（complex）エステル、その他
【００２４】
これらの化学的EP添加剤は、一般に、鉱油で薄められて、生産され、売られる。しかし、本書類の他の部分で用いられる用語「化学的EP添加剤」は、薄めていない活性成分と指す。
用いられる化学的EP添加剤は、1000MPa又はそれ以上のヘルツ圧力下での摩損の無い工程を可能にするために既知の添加剤から選ばれる。
それらは、更に、選ばれた増ちょう剤と物理的に及び化学的に親和性があるように選ばれる。：それらは、したがって、その増ちょう剤と完全に混合できなければならない。しかし、それらは、その増ちょう剤と、極圧性がひどく減少するように、反応してはならない。
【００２５】
これらの化学的EP添加剤は、性能で最大の相乗作用から利益を得るように、単独で、又は、混合物として用いられることができる。
潤滑物質で用いられる用語「油」は、特に加えられる油、及び、増ちょう剤及び／又はEP添加剤、特に一定の化学的EP添加剤に供給されたとき、これを薄める油を意味する。
用いられる油は、「無機塩基」（"inorganic base"）として知られている石油製品を蒸留することからの分級物であり得る。しかし、それは、さらに、ポリアルファオレフィン、ポリ・イソブテン、エステル、その他の様な化学反応によって得られる合成塩基でありえる。それは、さらに植物性の油（なたね油、ひまわり油、その他）又は動物油でありえる。それは、さらに、そのような塩基の混合物でありえる。
【００２６】
化学的EP添加剤又は添加剤（複数）及び増ちょう剤は、油に溶けるのが好ましい。その油は、増ちょう剤によって化学的EP添加剤又は添加剤（複数）を分散させ、完全に均一な潤滑物質を得るのを可能にする。
好ましくは、増ちょう剤は、顕著な極性を持つ化学的分子を有する。そのような特徴は、特に、潤滑剤を基体に接着させることができる。
好ましくは、増ちょう剤は120°C以上の温度まで、好ましくは160°C以上、まで、化学的に安定している。
【００２７】
EP添加剤又は添加剤（複数）は、さらに、均一な混合物の形の潤滑物質を生産するために、好ましくはサブミクロンの固体粒子の形において物理的作用を持つ少なくとも1つのEP添加剤を、選択的に、含む。
物理的EP添加剤として知られている物理的作用を有するEP添加剤は、それらの結晶構造の特徴的な劈開面に沿って、及び、移動の平面と平行して、又は、単にすぐに変形可能な平面で、切り取ることができるフィルムの形で接触面の間に位置する。第1の範疇（劈開）は、グラファイト、モリブデン、タングステン又はスズ・ジスルフィド、窒化ホウ素、その他を含む。そして、第二範疇は、PTFE、ポリアミド、ポリ尿素型式ポリマー、その他を含む。
【００２８】
好ましくは、EP添加剤の集合からの成分のうちの少なくとも1つは、防食性を有する。
EP添加剤の全含有量は、好ましくは、5%から75%までの範囲である。そして、それは、用いられるEP添加剤の型式によって決まる。
第1の好ましい実施例では、EP添加剤の全含有量は、重量で、5%から50%までの範囲であり、そして、高度に好ましくは、15%から32%重量部までの範囲である。
【００２９】
この第1の実施態様において、有利には、潤滑物質は、複数の化学的EP添加剤、好ましくは、非塩素化された添加物を含む。
第1の実施態様の第1のバリエーションにおいて、潤滑物質中の増ちょう剤の含有量は、重量で 5%から60%までの範囲であり、そして、好ましくは重量で8%から40%までの範囲である。；これは、重量で、30%から75%までの範囲、好ましくは、40%から60%までの範囲にある潤滑物質における含油量になる。
第1の実施態様の第二バリエーションにおいて、より固い被覆物粘稠度を有すること可能にするので、潤滑物質での増ちょう剤の含有量は、重量で60%から80%までの範囲である。；これは、重量で5%から20%の範囲にある潤滑物質における含油量になる。
【００３０】
第二の好ましい実施態様においては、化学的EP添加剤または添加剤（複数）は、塩素化パラフィンを含む。この場合、潤滑物質における増ちょう（粘）剤の含有量は、重量で、25%から60%までの範囲である。そして、潤滑物質における全EP添加剤含有量は、40%から75%までの範囲である。；これは、重量で0.5%から15%までの範囲の潤滑物質における含油量になる。
本書類の異なる組成物に対して与えられた増ちょう剤、及び、EP添加剤の含有量は、指摘された成分の活性物質の含有量に対応する。
好ましくは、ねじ機素上の潤滑物質層の重量は、0.1g/ｍ²から40g/ｍ²の範囲である。
【００３１】
一つのバリエーションにおいて、潤滑物質を吸着するか、吸着するために処理されたねじの表面は、フォスファテイション（phosphatation）層、オキサレイション（oxalation）層、及び、金属層によって形づくられる群から選ばれた層の表面である。
一つのバリエーションにおいて、ねじの表面は、潤滑物質を吸着するか、吸着するために調整された粗度をそれに与えるために処理される。そのような処理は、例えば、研摩、ショットブラスト、エッチング又は類似のものでありえる。
好ましくは、ねじの表面は、0.003mmから0.080mmまでの範囲の深さに関して潤滑物質を吸着するか、吸着するために処理される。
有利には、潤滑物質は、また、考慮中のねじ機素がそのようなシール面を含む時、各々のシール面上に置かれる
【００３２】
また、有利には、本発明中のねじ機素がそのような当接面を含むとき、潤滑物質は、さらに各々の当接表面上に置かれる。
有利には再び、潤滑物質が薄い層として意図的に置かれる全ての表面は、潤滑物質を吸着するか、吸着するために処理される表面である。
本発明は、また、夫々対応するねじが与えられた雄ねじ要素及び雌ねじ要素を含む、摩損耐性のあるねじ管継手を保護することを目的とする。このねじは、接続の間に相手と１つに組み立てられ、既に述べたように、2つのねじ機素のうちの少なくとも1つは、本発明のねじ機素である。
【００３３】
このねじ継手の一つのバリエーションにおいて、2つのねじ機素のうちの1つだけは、先に述べたように本発明のねじ機素である。その他のねじ機素は、少なくともねじの表面に直接に置かれた、上で定義された、潤滑物質の薄層を含んでいる。
【００３４】
潤滑物質は、次の均一な混合物である：
a) 増ちょう剤（増粘剤）
b) 少なくとも1つの極圧添加剤、増ちょう剤と物理的に及び化学的に互換性があり、化学的作用を有する少なくとも1つの極圧添加剤を含み、1000MPa以上のヘルツ圧力での用いられることができる化学的EP添加剤と呼ばれる極圧添加剤または添加剤（複数）；及び
c) オイル（油）
【００３５】
用語「直接的に潤滑物質の薄層を置いた」は、本発明中のねじの表面が潤滑物質を吸着するか、吸収するために処理されなかったことを意味する。
本発明は、また、先に述べたように摩損耐性のあるねじ管継手用の雄又は雌のねじ機素上に、潤滑物質の薄層を作り出すための方法を保護することを目的とする。該ねじ機素は、各々雄ねじ又は雌ねじを含む。
【００３６】
本発明の方法は、以下のステップを有する：
a) 以下のものを含む均一な液状混合物を調製すること：
・ 揮発性溶剤；
・ 増ちょう剤（増粘剤）
・ 増ちょう剤と物理的に又は化学的に互換性があり、1000MPa以上のヘルツ圧力で用いられることができる化学的作用をもつ少なくとも1つの極圧添加剤を含む極圧添加剤又は添加剤（複数）；及び
・ オイル
b) ねじ機素のねじの表面に少なくとも前記の液状混合物の実質的に一様な厚さの薄層を塗布すること;
c) 自然に又は強制的に溶媒を蒸発させること。
【００３７】
用語「揮発性溶剤」は、40°Cから250°Cの範囲の蒸留温度を有する如何なる石油分級物をも意味する。これらの揮発性溶剤は、特殊なガソリン、ベンジン、灯油、ベンゼンのような芳香族製品、トルエン、キシレン、その他を含む。
選択的に、少なくとも、ねじ機素のねじの表面は、塗布される潤滑物質を吸着するか、吸着するために処理される。
好ましくは、FORD n 4つのカップで計量される液状混合物の粘性は、10sから30sまでの範囲で、好ましくは、15sから25sの範囲でデュレーションに対応する。
好ましくは再び、液状混合物の層は、吹付けによって塗布される。
【００３８】
変形例としては、それは、他の何れかの手段で即ち、液浸、塗装、散水等により、塗布されることができる。
溶媒は、自然に又は強制的な方法において、具体的には、ねじ機素のゆるやかな加熱によって又は予熱空気対流によって蒸発させてしまうことができる。
【００３９】
以下の図は、本発明の多くの実施例の非限定的な解説を提供する。
図1は、本発明によって用いられる可能性がある4つのねじ管要素を含むねじを付けられ、連結された継手の１つの形式を示す。
図2は、本発明によって用いられる可能性がある4つのねじ管要素を含むねじを付けられ、連結された継手の１つの更なる型式を示す。
図3は、本発明によって用いられる可能性がある2つのねじ管継手を含む一体的な型式のねじ込み式継手を示す。
図4は、図1に示される商用の雄のねじ管要素の雄ねじのいくつかを示す。
【００４０】
図5は、図1に示される型式の本発明の雌のねじ管要素の雌ねじいくつかを示す。
図６は、図５の詳細を示す。
図７は、図４及び５の雄ねじ及び雌ねじの組み立て開始時点におけるスタビング位相を示す。
図８は、組み立て完了後の図４及び５の同じ雄ねじ及び雌ねじ要素を示す。
【００４１】
図9は、図2に示される型式の本発明のねじ管継手用の、雄のねじ管要素の雄ねじのいくつかを示す。
図10は、図2に示される型式の雌のねじ管継手の雌ねじのいくつかを示す。
図11は、図9及び10の雌ねじと雄ねじの組み立て開始時点におけるスタビング位相を示す。
図12は、図11の詳細を示す。
【００４２】
図13は、組み立て完了後の図9及び10の同じ雄及び雌の機素を示す。
図14は、図9のバリエーションを示す。
図15は、組み立て完了後の図14及び10の雌ねじ及び雄ねじを示す。
図16は、図2で示される雄の機素の自由端領域を示す。
【００４３】
図17は、図2に示される本発明の雌のねじ管要素の内のハウジング領域を示す。
図18は、ねじ機素の組み立て後の図16の自由端領域及び図17のハウジング領域を示す。
図19は、図9から13及び16から18のねじ継手用の組立て曲線を表しているグラフである。
図20は、図9から13及び16から18のねじ継手用の、組み立ての間の肩付け加工トルクの相対的な展開と、当初の分解トルクの相対的な展開を、組立て-分解サイクルの数の関数として、表すグラフである。
【００４４】
図1は、継手102を用い、2つのねじ継手を含む2つの金属管101及び101の間のAPI仕様書5CTに従ったねじ継手100を示す。
管101、101の各端部は、「丸い」ねじをもつ雄のテーパの付いたねじ103、103’を有する雄の機素1、1’を含み、雄の端部の表面109、109’で終了する。
継手102は、継手の中点平面に関して、対称的に配置された2つの雌の機素2、2’を含む。各々の雌の機素は、雄のねじと組み合わされるねじをもつ雌のテーパの付いたねじ104、104’を含む。
【００４５】
雄ねじ103、103’は、対の雌ねじ104、104に組み合わされる。
API仕様書5Bは、この形式の継手用のねじ形状、ディメンジョン、ねじのテーパー、ピッチ、その他を定義する。
図には示されないけれども、「バットレス」型式ねじをもつ継手は、また、API仕様書5CT及び5Bの下で用いられ、台形ねじを有する以外、図1のそれと同じやり方において配置されることができる。
【００４６】
図2は、ねじを付けられ、テーパ付きのねじ203、204’を有し、且つ、台形ねじを有する２つの雄の機素1、1’及び２つの雌の機素2、2’をもつ連結された継手200を示す。継手202は、雌の機素の間の中央の部分にラグ206を有する。ラグは、管201、201で非乱流やり方において流体が流れるのを可能にする。そして、ラグは、管の環状端面によって構成される雄の当接209に対して耐える雌の当接210を提供するのを可能にする。
【００４７】
テーパの付いた雌及び雄のシール面207及び208は、非ねじ部に配置され、それらの間の弾力ある接触圧を作り出すように半径方向に干渉し、既知の方法で、図２の継ぎ手にシール部を提供することを可能にする。
図3は、二段式ストレートねじを有している2つのパイプ301及び302の間の一体化されたねじ継手300を示す。
パイプ301の端部は、ストレート二段式の雄ねじ303、303’、2つの雄ねじの段の間の半分のあり継ぎ手におけるテーパの付いた雄の肩面307、及び、雄の機素の各々の端部における当接309、309を含む雄の機素1を有する。
【００４８】
パイプ302の端部は、雄の機素1と対になる雌の機素2を有し、ストレート二段式雌ねじ304、304’、2つの雌ねじ段の間での半分のあり継ぎ手におけるテーパの付いた雌肩表面308、及び、雌の機素の各々の端部における当接310、310’を有する。
継手300の雌及び雄のねじは、台形ねじを持って及び組立ての後、通常は半径方向の干渉を持たない。
連結した状態において、肩307、308は、主たる当接、及び、主たる当接の立坑掘下げの場合においてバックアップ当接としてただ作用するだけの当接309、309’、 310、310’を形成する。
雌及び雄の機素におけるテーパの付いた表面311、312は、それぞれメタル-メタル・シール面の内側の対を形成する。雌の機素の端部の近くで、テーパの付いた表面31l、312は、メタル-メタル・シール面の外側の対を形成する。シール面311、312の外側の対は、また、肩307、308及び大径ねじ段303、304の間に置かれることが可能であろう。
【００４９】
図4は、図1の雄のテーパの付いたねじ103の幾つかの三角ねじ11の縦断面を示す。
雄のねじ11は、2つの直線からなるフランク13、15を有し、各々が、ねじ機素の軸線XXに対して垂直のYYに関して、及び、その垂直線のどちらの側部でも、30°の角度を形成し、雄の丸められたねじ頂部17及び同様に丸められた雄ねじ底部19を形成する。
雄のスタビング・フランクは、その表面に対する垂線が自由な雄の端部109に向けられ、組立てによって継ぎ手用の雄ねじ及び雌ねじを接続する間に雌のスタビング・フランク上に静止するので、スタビング・フランクとして知られているフランクである。
【００５０】
フランク13は、その表面に対する垂直線が雄の自由端109の反対側に側部に向けられる、負荷フランクである。負荷フランクは、ねじ継手における軸方向の引張荷重を支持する。表面13、15及び雄のねじの領域17、19は、同程度に機械加工される。
図5は、図1の雌のテーパの付いたねじ104のいくつかの三角ねじ12を通る縦断面を示す。
雌のねじ12の形状は、雄のねじ11の形状に対応する。夫々は、スタビングフランク16及び負荷フランク14を有し、ねじ機素、即ち、雌のねじ頂部20及び雌のねじ基部18の軸に対する垂直線 YY のどちら側でも30°をなして配置される。
【００５１】
表面14、16及び雌のねじの領域18、20は、潤滑物質を吸着するか、吸着するように処理され、そして、端部に至るまで、表面上に作り出される0.006mmの厚さをもつマンガン・リン酸処理（manganese phosphatation）による改造のための層32を有する。マンガン・リン酸処理層（The manganese phosphatation layer）は、非合金又は軽合金鋼ねじ機素を処理することに十分に適している。
例えば、亜鉛リン酸処理層のようなその他のリン酸処理層も、また、可能である。
【００５２】
高位クロム含有量又はニッケル・ベースの合金をもつスチールねじ機素の場合、シュウ酸エステル処理によってまたは銅メタルの沈着物質によって層を作り出すことは、勧めてよい可能性がある。
異なる層のための望ましい厚さは、マンガンリン酸処理（the manganese phosphatation）のためのそれと同じ桁位置である。
【００５３】
雌のねじ12の処理された表面は、部分的に吸着されるか、リン酸処理層に吸収され、ねじ12の処理された表面上に実質的に一様なやり方で数ミクロンの厚さで後者を覆う潤滑物質の薄い層22で被覆される。リン酸処理層で吸着されるか吸収された層の重さと、リン酸処理層の上の層の重さの間の割合は、約１／１である。
【００５４】
以下の構成は、適切な潤滑物質の構成（重量％）の例及び層の重量 (g/ｍ²)の例である。
事例１
- 鉱油パラフィンワックス： 19%
- 硫黄含有生成物： 6%
- 過塩基化（overbased）スルホン酸塩： 13%
- 金属ジチオ燐酸塩： 3%
- 鉱物油： 59%
沈着物質の重さ： 20 g/ｍ²

【００５５】
潤滑物質は、3つの化学的EP添加物、即ち、硫黄含有生成物、過塩基化スルホン酸塩（overbased sulphonates）、そして、金属ジチオリン酸塩（metallic dithiophosphate）を含む。これらは、油溶性構成物質である。ワックスも、また、オイルに溶ける。
事例２
- 酸化ペトロラタム・ワックス： 29%
- 硫黄を含む生成物： 6%
- 過塩基化されたカルシウム・スルホン酸塩： 13%
- 金属ジチオリン酸塩（Zn）： 3%
- 鉱物油： 49%
沈着物質の重さ： 20 g/ｍ²
100°Cにおける沈着物質の動粘度 260cSt

【００５６】
その酸化されたペトロラタム・ワックスは、温度が160°Cにおいて維持されるとき、化学的に劣化しない非常に温度-安定性のある化合物である点に留意する必要がある。そのような化学的安定性は、ねじ継手に、温度が、ワックスの特性において不可逆変化なしに160°Cに達することが可能である井戸の底まで降ろされるのを可能にする；このねじ継手は、その時、再び組み立てられる前にブレイクアウトのため井戸から持ち上げられ、そして、再び同じ井戸にまたはもう一つの井戸に降ろすのを可能にした。
【００５７】
事例 3
- ペトロラタム・ワックス： 31%
- 硫黄を含む生成物： 6%
- 過塩基化されたスルホン酸塩： 13%
- 金属ジチオリン酸塩： 3%
- 鉱物油： 47%
沈着物質の重さ： 24g/ｍ²

【００５８】
事例 4
- 粘着付与石油樹脂： 30%
- 硫黄を含む生成物： 6%
- 過塩基化されたスルホン酸塩： 13%
- 金属ジチオリン酸塩： 3%
- 鉱物油： 48%
沈着物質の重さ： 21g/ｍ²

【００５９】
事例 5
- スルホン化されたワックス： 30%
- 硫黄を含む生成物： 6%
- 過塩基化されたスルホン酸塩： 13%
- 金属ジチオリン酸塩： 3%
- 鉱物油： 48%
沈着物質の重さ： 21g/ｍ²

【００６０】
事例 6
- ビチューメン： 30%
- 硫黄を含む生成物： 6%
- 過塩基化されたスルホン酸塩： 13%
- 金属ジチオリン酸塩： 3%
- 鉱物油： 48%
沈着物質の重さ： 22g/ｍ²

【００６１】
事例 7
- アルミニウム・ステアリン酸塩： 30%
- 硫黄を含む生成物： 6%
- 過塩基化されたスルホン酸塩： 13%
- 金属ジチオリン酸塩： 3%
- 鉱物油： 48%
沈着物質の重さ： 23g/ｍ²

【００６２】
事例 8
- 脂肪親和性ベントナイト： 9%
- 硫黄を含む生成物： 7%
- 過塩基化されたスルホン酸塩： 13%
- 金属ジチオリン酸塩： 3%
- 鉱物油： 68%
沈着物質の重さ： 14g/ｍ²

【００６３】
事例 9
- ポリメタクリル酸アルキル（有機的な増粘剤）： 12%
- 硫黄を含む生成物： 6%
- 過塩基化されたスルホン酸塩： 12%
- 金属ジチオリン酸塩： 4%
- 鉱物油： 66%
沈着物質の重さ： 23g/ｍ²

【００６４】
事例 10
- 酸化ペトロラタム・ワックス： 39%
- ポリイソブテン： 2%
- 塩素化パラフィン： 59%
沈着物質の重さ： 21g/ｍ²

【００６５】
この事例10において、塩素化パラフィンは油性の粘稠度を有する;オイルの小さい割合は、ポリイソブテン（合成塩基）の形で加えられる。
化学的EP添加物としての塩素化パラフィンの使用は、この構成に、ある（塩素又は塩化物による腐食に影響されにくい）ステンレス鋼製ねじ機素又はニッケル合金ねじ機素の用途に対するより具体的な適性を与える。
【００６６】
事例 11
- 酸化するペトロラタム・ワックス： 67%
- 硫黄を含む生成物： 5%
- 過塩基化されたカルシウム・スルホン酸塩： 12%
- 金属ジチオリン酸塩（Zn）： 5%
- 鉱物油： 11%
沈着物質の重さ： 23g/ｍ²
+ 100°Cにおける沈着物質の動粘度： 560cSt
【００６７】
上記の事例の全てにおいて、潤滑物質及びその源となる液混合物のフィルム形成特質により得られる潤滑物質の被覆物はなめらかである。
事例5及び9を除いた上記の事例の全てにおいて、得られる潤滑物質の沈着物質は、ロウのような粘着性の外観を有し、流れることなく、それ故、大気温度において糊のような粘稠度を有する；表示として、そのような被覆物の粘度は、ねじ機素を組み立てるときに得られる温度である+100°Cにおいて100cStから1000cStの範囲である、
【００６８】
事例5及び9の場合において、被覆物の外観は、もう、非常に粘いワニスのそれであり、その粘稠度は半個体である。
事例10を除いた事例の全てにおいて、潤滑物質は、EP添加物にとして、3つの化学的EP添加物を含み、EP添加物の総含有量は、約20-25%である。
事例1から9において、硫黄を含む生成物、過塩基化された（overbased）スルホン酸塩及び金属ジチオリン酸塩の間の割合は、実質的に2:4:1である。事例11において、実質的に1:2:1である。
【００６９】
潤滑物質でのオイルの含有量は、増粘剤やEP添加物及び望ましい粘稠度の特質に基づいて、広範囲に変化する：
・ 事例1から7に対しては約50%；
・ 事例8（増粘剤=脂肪親和性ベントナイト）及び9（より流れ易い粘稠度）に対しては、約65-70%;
・ 事例11（比較的固体のロウのような粘稠度）に対しては、約10%
・ 選んだパラフィンの割合の油の粘稠度により、事例10に対しては、ただ約2%だけ
【００７０】
有機的な増粘剤を含んでいる事例の全てにおいて、即ち、事例8を除く事例の全てにおいて、増粘剤は、マークされた極の性質をもつ化学分子を包含する。それらの化学分子は、その増粘剤がねじの処理された金属表面に付着すること、及び、その増粘剤に疎水性を与えることを許容する。そのような接着性のある疎水性の性質は、特に、管が使用前にそれらのねじ機素と一緒に保管されるときに、潤滑物質の薄い層22が完全にねじの処理された表面を覆い、そして、腐食に対してこの表面を保護することを許容する。
【００７１】
これらの11の事例の全ての組成物は、米国材料試験協会（ASTM） D2596、800kg以上の「4ボール」テスト（EPテスト）で、鍛接負荷、及び、ASTM D2266の摩耗試験の間に負荷の392N（40kgf）での1時間後に0.35から0.37mmまでの擦りあと直径を作り出す。
【００７２】
11の事例の化学的EP添加剤の全ては、対応している増粘剤と物理的に及び化学的に互換性がある。それらが潤滑膜の局部的な破壊から生じる温度を受け、圧接力が1000MPaを越えるときでも、摩損を阻止するか、延期する構成物質を形成するように、それらの添加剤が、接触する金属表面とその時点で化学的に反応するのを可能にするまで、化学的EP添加剤は安定したままでなければならない。
増粘剤EP添加剤及び油の他に、潤滑物質は、抗摩損特性に関しては作用せず、本発明の潤滑物質の薄層の存在（標準APIグリースに関する追跡可能性及び区別）を示すことを目的とした着色剤の5%より少ない量を選択的に含むことができる。
従って、潤滑物質は、非常に均一な黒色を、潤滑物質に与えるために2.5%の粉末状のカーボンブラック、又は、ダークグリーン色を潤滑物質に与える0.12%のフルオレセイン（蛍光性緑灯）を含むことができる。
【００７３】
図7は、組立てによる雄ねじ11への接続の際にスタビング相間にある雌ねじ12を示す。
潤滑物質22の層は、リン酸処理（phosphatation）によって処理され、機械加工された雄のスタビング・フランク15及び雌のスタビング・フランク16の直接の接触を阻止する。
組立てが丁度始まるところだったので、そして、ねじのテーパの付いた配置のため、負荷フランク13、14における層22と雄ねじの表面との間、及び、ねじ頂部とねじ基部との間に、自由空間が残る。
【００７４】
層22は、スタビング・フランクにおいて管101の重量、管101’にすでに連結された継手102上に垂直位置で組み立てられた管101、及び、組立てトングスによって提供される高トルクを支える。
噛合いの間の雄と雌のねじ機素12の軸のわずかな不整列でさえ、何の潤滑層もない場合には、スタビング・フランク表面を鋤くこと及び接触しているフランクの急速な摩損に帰着する。：その時、摩損したねじ継手を抜き出すことは不可能であり、そして、何れにしても、ねじの劣化する表面は修理されなければならないことになる。
増粘剤の存在及び層22の潤滑物質における油の存在並びに潤滑物質の粘性は、剪断応力が存在する場合において、油又はグリースで典型的である自己供給潤滑方式があることを確実とする。
【００７５】
これは、-50°Cから+50°Cの範囲で外部操作温度を理由とした剪断力による潤滑物質の解砕がないものに帰着する；潤滑物質は、剪断されるとき、自己修復、又は、自己連結することが、更に、云われうる。
雌のねじ12の表面上のリン酸処理（phosphatation）層32は、これらのねじの表面上の潤滑物質を効率的に保持することができる。
極圧状態の下で、潤滑物質の自己-供給が局所的に邪魔されるとき、化学的極圧添加剤は、摩損を阻止するために指揮棒を振り始める。
【００７６】
図8は、最終の組み立て位置における雄及び雌のねじ11、12を示す。
薄層22の潤滑物質は、組立ての間、ねじのらせん形の表面の間の隙間に塗布される。それは、負荷フランク13、14の間に及びスタビング・フランク15、16の間に来る。そして、それは、寸法公差に起因する対形成に従い、ねじ頂部及び基部17、18、19、20の間の隙間を多かれ少なかれ充てんする。
【００７７】
この理由によって、過剰な潤滑物質は、井戸に放出されない。そして、ねじ機素は、潤滑物質の大きな過剰分によって促進される圧力によって変形させられることがない。
連結されたねじの抜き出しは、層22を2つの部分に分離することに導く。そして、その分離は、その層の範囲内で事実上ランダムである。
それにもかかわらず、雄ねじ及び雌ねじ上の層の残部は、摩損の兆候なしに実行される少なくとも10の組立て-抜き出しサイクルを可能にすることができる。
他方、発明者は、ねじの間の隙間を単に満たすやり方で必要とされる標準量に関して減少された従来のAPI 5A2型式のグリースを単に添加することは、添加がサイクルの間の更新されないならば、数回の組立て／抜き出しサイクルの後に、素早く摩損に導くことに注目した。
【００７８】
図9は、図2の雄のテーパの付いたねじ203の雄のいくつか台形ねじ51の縦方向の断面を示す。
雄のねじ5 1は、4つの直線からなる面を含む、即ち：
・ 負荷フランク53;
・ スタビング・フランク55;
・ ねじ頂部57;
・ ねじ基部59。
【００７９】
ねじ頂部及び基部は、ねじ103のピッチ・テーパーに平行である。
示されないバリエーションにおいて、それらは、継手の軸線に平行であることが可能である。そして、スタビング・フランクの半径方向の高さが、その時、負荷フランクのそれより大である。
負荷フランク53は、わずかな張出しがあるように、ねじ機素の軸線への垂線に対しわずかにマイナスの角度、例えば、−３°をなす。
【００８０】
スタビング・フランク55は、継手の軸線に対する垂線と正の角度Bをなす。その結果、ねじ51は、頂部57におけるよりも基部においてより狭くなる。そして、それは機械加工を容易にする。
ねじ51の4つの面53、55、57、59は、機械加工された状態において沈着物21で被覆される。それは、図5において沈着物22によって形成されたと同じ潤滑物質で数マイクロメータの厚さである。図5で解説したのと同じ組成物及び同じ層重量が、適用されることができる。
【００８１】
図10は、図2の雌のテーパの付いたねじ204の雌のいくつかの台形ねじ52の縦方向の横断面を示す。
【００８２】
雌のねじ52は、雄のねじ51のものに対応する形状及び配置を有する4つの直線からなる面を含む、即ち：
・ わずかにマイナスの角度を有する負荷フランク54;
・ 正の角度Bを有するスタビング・フランク56;
・ ねじ頂部60;
・ ねじ基部58。
【００８３】
面54、56、58、60は、図5の事案と同様に、0.006mmの厚さリン酸処理層32を作り出すためにマンガン・リン酸処理によって処理される。
図5で解説したように、雌のねじ52のこのように処理された表面は、同じ潤滑物質の薄層22によって被覆される。
この潤滑物質は、ねじ52の処理された表面上に吸収されるか、吸着される。そして、それは、一様な仕方で、数マイクロメータの厚さに至るまで、この表面をおおう。図5に関して解説したように、同じ組成物及び同じ層重量が、塗布されることができる。
【００８４】
図5に関しては、マンガン・リン酸処理は、潤滑物質を吸着するか、吸収するのに適した表面を作り出すために、ねじ機素の金属により適した別の表面処理によって置換されることができる。
図11は、組立てによって雄ねじ51に接続しているときのスタビング位相の間にある雌ねじ52を示す。
スタビング・フランク55、56（図12を参照する）は、スタビング位相の間において、層21、22は、ちょうど1つの層23を形成するが、接触していない他方表面との間では、区別可能である。
【００８５】
層23は、接続している管201の重さ、組立てトルク、及び、雄の機素の軸線が、雌の機素の軸線と角度をなす場合には、おそらくどんな横力でも支持する。
組立てが完成した（図13）とき、潤滑物質は、実質的にねじ51、52の間の全てのクリアランスを充てんし、張力の下にある負荷フランク53、54の間の、及び、半径方向に干渉する雌のねじ頂部60及び雄のねじ基部59の間の直接の接触を妨げる。
図14は、潤滑物質の層21が、雄ねじの機械加工面上にではなく、図10の雌ねじ52の表面上のリン酸処理層32に性質及び厚さで類似した最初に沈積するリン酸処理層31上に作り出されるという、図9のバリエーションを示す。
【００８６】
そのような構成は、よりよく雄のねじの表面における潤滑物質を引き留めて、図10の対応している雌のねじと共に、図14で示される継手を得るのを可能にする。その継手は、摩損の危険なしに多くの組立て-抜き出しサイクルを引き受けるのに、特に、適している。
他方、図15のそのようなねじ継手は、継手202における及び管101、101におけるリン酸処理を必要とする。それ故、それは、図13の継手より高価である。
図16は、管201の、そして、それ故、図2の雄ねじ機素の自由端領域を示す。
図16において、潤滑物質の層21は、図9の雄のねじ51の表面をおおうだけでなく、また、ねじを越えた雄の機素の外側の周面の全体、並びに、より具体的には、27において、雄の密封（sealing）表面207、及び、29において、管の端部の雄の当接表面209を覆う。表面207、209上に沈積する層の重さは、雄ねじの表面上に沈積させものと、実質的に、同じである。
【００８７】
図17は、図2の継手202の雄の端部に対する雌のハウジング領域を示す。
図17において、ねじ204及びラグ206の間の雌の機素の内表面は、マンガン・リン酸処理（層32）による図10の雌ねじ52の表面と同じやり方で処理され、それらのねじ52の表面と同様に、潤滑物質層22によって被覆される。
より詳しくは、層32及び22は、38及び28において雌の受け面208、そして、40及び30において雌の当接210を被覆する。
【００８８】
これらの層は、ラグ206の内側の周面を越えて、そして、継手202の外側の周面を越えてすぐに延長することが可能である。
リン酸処理層の厚さは、シール面208、雌の当接210、そして、雌のねじ52と実質的に同一である。
同様に、潤滑物質の層の重さは、シール面208、雌の当接210、そして、雌のねじ52と実質的に同一である。
【００８９】
図18は、図17の対応している雌の領域と、図16の雄の自由端が組み立てられた位置における、継手を示す。
組立ての間に、潤滑物質27、28の層は、互いと接触する。
組み立てが継続するにつれて、リン酸処理層38によって引き留められるこれらの層は、特に、表面207、208がただわずかに傾いているだけのとき、そして、最終の組み立て位置に及ぶこれらの表面の接触がかなりの長さにわたって作り出されるとき、シール面のメタル表面の直接の接触を防止し、そして、摩損からそれらを防止する。
【００９０】
潤滑物質の作用のためのメカニズムは、ねじ表面におけるそれと同じものである。
組立てのまさしくその端部において、当接表面209、210のレベルの層29、30は、接触して、そして、同じメカニズムによって摩損からこれらの表面をを保護する。
リン酸処理層40は、また、潤滑物質の薄膜の同じだけを、できる限り引き留めるように作用する。示されていないが、人は、また、27及び29（雄のシール面及び当接）の潤滑物質を、直接機械加工された金属表面にではなく、図17の事例と同様に、リン酸処理によって処理された表面に沈積させることを考え得るであろう。
【００９１】
前記継ぎに存在する当接及びシール面に対すると同様に、例えば、図3の一体化されたねじ継手の303、303’、304、304’におけるように一つ以上の段をもつストレートねじに図4乃至18の教示を応用することは、また、容易である。
解説されなかったその他の実施例は、また、特に、リン酸処理層が、雌のねじ機素（図1-18に示される雄ねじに対向する構成）ではなく、雄のねじ機素のねじの表面において作り出される場合、本発明に包含される。
【００９２】
本発明は、ねじ又はねじ部の配置に関係なく、どんな雄又は雌のねじ機素にも、どんなねじ形状、どんなねじ幅にでも、それがねじに沿って一定であっても変化しても、同じねじの２つのフランクにわたって、接触しても接触しなくても、干渉してもしなくても、そして、得られたねじ継手がねじを設けられ連結された型式又は一体化された型式であるかどうかに関係なく、適用できる。それは、また、数、形状並びに受け面及び当接の配置に関係なく適用できる。
我々は、今、上で述べた耐摩損性継手を得るために、ねじ、シール面及び／又は当接の表面上に、薄い層で潤滑物質を沈積させるための方法の非制限的な事例を記載することにする。
【００９３】
25°CにおいてFORD n 4カップを使用して測られる粘度について、液体混合物を準備する；定式化の非制限的な若干の事例を以下に挙げる。潤滑物質の「乾燥抽出物」は、同じ事例の液体混合物に対応する。
【００９４】
事例1
- 特殊な炭化水素溶剤： 20%
- 鉱物油： 47%
- 鉱油パラフィンワックス： 15%
- 硫黄を含む生成物： 5%
- 過塩基化されたスルホン酸塩： 10%
- 金属ジチオリン酸塩： 3%
FORD n 4カップ粘度： 20s

【００９５】
事例2
- 特殊な炭化水素溶剤(ホワイトスピリット）： 23%
- 鉱物油： 37%
- 酸化ペトロラタム・ワックス： 22%
- 硫黄を含む生成物： 5%
- 過塩基化されたスルホン酸塩： 10%
- 金属ジチオリン酸塩： 3%
FORD n 4カップ粘度： 20s

【００９６】
事例3
- 特殊な炭化水素溶剤： 20%
- 鉱物油： 37%
- ペトロラタム・ワックス： 25%
- 硫黄を含む生成物： 5%
- 過塩基化されたスルホン酸塩： 10%
- 金属ジチオリン酸塩： 3%
FORD n 4カップ粘度： 21s

【００９７】
事例4
- 特殊な炭化水素溶剤： 22%
- 鉱物油： 37%
- 粘着付与石油樹脂： 23%
- 硫黄を含む生成物： 5%
- 過塩基化されたスルホン酸塩： 10%
- 金属ジチオリン酸塩： 3%
FORD n 4カップ粘度： 18s

【００９８】
事例5
- 特殊な炭化水素溶剤： 22%
- 鉱物油： 37%
- スルホン化されたワックス： 23%
- 硫黄を含む生成物： 5%
- 過塩基化されたスルホン酸塩： 10%
- 金属ジチオリン酸塩： 3%
FORD n 4カップ粘度： 16s

【００９９】
事例 6
- 特殊な炭化水素溶剤： 22%
- 鉱物油： 37%
- ビチューメン： 23%
- 硫黄を含む生成物： 5%
- 過塩基化されたスルホン酸塩： 10%
- 金属ジチオリン酸塩： 3%
FORD n 4カップ粘度： 17s
【０１００】
事例7
- 特殊な炭化水素溶剤： 20%
- 鉱物油： 39%
- アルミニウム・ステアリン酸塩： 23%
- 硫黄を含む生成物： 5%
- 過塩基化されたスルホン酸塩： 10%
- 金属ジチオリン酸塩： 3%
FORD n 4カップ粘度： 18s

【０１０１】
事例8
- 特殊な炭化水素溶剤： 20%
- 鉱物油： 54%
- 親油性ベントナイト： 8%
- 含硫黄生成物： 5%
- 過塩基化されたスルホナート： 10%
- 金属ジチオリン酸塩： 3%
FORD n 4カップ粘度 17s

【０１０２】
事例9
- 特殊な炭化水素溶剤： 20%
- 鉱物油： 52%
- 500/0ポリメタクリル酸アルキル： 10%
- 含硫黄生成物： 5%
- 過塩基化されたスルホン酸塩： 10%
- 金属ジチオリン酸塩： 3%
FORD n 4カップ粘度： 22s
【０１０３】
事例10
- 特殊な炭化水素溶剤： 42%
- 酸化ペトロラタム・ワックス： 23%
- ポリ・イソブテン： 1%
- 塩素化パラフィン： 34%
FORD n 4カップ粘度： 20s

【０１０４】
事例11
- 特殊な炭化水素溶剤（ヘプタン）： 40%
- 鉱物油： 7%
- 酸化ペトロラタム・ワックス： 40%
- 含硫黄生成物： 3%
- 過塩基化されたスルホン酸塩： 7%
- 金属ジチオリン酸塩： 3%
FORD n 4カップ粘度： 20s

【０１０５】
全てのこれらの液体混合物は、親密で安定性がある；そういうわけで、それらは、均質であり、そして、溶剤を取り除いた後に、上記で定義されるように、均一な潤滑物質を作り出す。
これらの液体混合物は、既に前もって準備されることができて、そして、使用の前に閉じた容器に貯蔵されることができる。必要ならば、混合物は、単に使用の前に均質にされることができる。
混合物は、実質的に一様な厚さによって図2の雌及び雄のねじ機素に薄い層に、そして、より具体的には、ねじ機素の各々に対して、それらのねじ203（204）上に、シール面207、208上に、そして、当接209、210上に塗布されなければならない。
【０１０６】
事例１から７及び９から１１の混合物に使用される有機増粘剤がマークされた極の性質をもつ化学分子を包含するという事実は、被覆される物質によりよく付着することを液体混合物に許容する。
液体混合物における溶剤の含有量は、事例１から９に対して２０％のオーダーで、事例１０と１１に対して４０％のオーダーである。それは、溶剤の蒸発の後、得られる乾燥した抽出物の粘稠度の作用、そして、溶剤（ベンジン、ヘプタン、その他）の性質によって変化する。
管201の端部にある雄のねじ機素Iは、雄のねじ機素をリン酸処理するために使用される型式のスプレー・ヘッドの下に機械加工された状態で置かれてある。
【０１０７】
スプレー・ヘッドは、液体混合物によって低圧（相対的な1から3バール）で満たされ、そして、ねじ機素の外側の表面の上に、液体混合物にスプレーする。
液体混合物の低い粘度のために、それは、ねじ203、シール面207、そして、当接209の全体の周辺部を覆う一様な厚さの薄膜にそれ自体を散布する。
液体混合物薄膜の厚さは、それ自身オイルと揮発性溶剤の含有量の作用である混合物の粘度の作用である。：オイル及び揮発性溶剤の大きい含有量は、混合物の粘度及びそれ故液境膜の厚さを低下させる。
【０１０８】
溶剤は、その時、実質的に一様な厚さを持つ潤滑物質層を得るように完全に蒸発する。
液体混合物の乾燥時間は、溶剤の蒸発時間にリンクされ、そして、それは、溶剤（例えば、ベンジンよりヘプタンの方が時間が短い）の性質及び乾燥温度の関数である。
被覆される雌のねじ機素2は、継手202の中に位置決めをされる。
継手202は、知られている仕方で、マンガン・リン酸処理処置をすでに受け、そして、それは、約0.006mmの薄い燐酸塩改造層によって2つの雌のねじ機素の各々のねじ204、シール面208及び当接210を被覆する。
【０１０９】
液体混合物に満たされ、そして、各々の雌のねじ機素のねじ、シール面及び当接の上へ液体混合物の細かい液滴を放出するように導かれるスプレーノズルを有するペイント・タンクの中に継手202はその時各個に置かれる。
液体混合物の結果として生じる薄膜の厚さは、液体混合物、スプレー圧、スプレーノズル直径及びスプレー所要時間の粘度の関数である。
継手は、その時、溶剤が完全に蒸発するまで、ペイント・タンクから取り出され、循環する予熱空気によって乾かされる。
各々の継手202は、それから、管101の2つの端部のうちの1つの雄のねじ機素の上に、その2つの雌のねじ機素のうちの1つを使用する標準的な方法において、工場内で組み立てられる。
【０１１０】
既知の方法において、組み立てられていない継手202の第二の雌のねじ機素、及び、管201の他端において組み立てられていない第二の雄のねじ機素は、その後、運搬又は保管の間に研摩粒子によるこれらのねじ機素の汚れを防ぐためにプロテクターによって保護される。そして、それは、石油坑における使用の間に密封性を劣化させることがあり得る。
塗布された潤滑物質は、保管及び運搬の間に腐食からねじ機素を保護することができる疎水性及び錆止め特性を有する。
【０１１１】
もし、しかしながら、潤滑物質が汚染されるならば、液体混合物の新しい薄膜を、例えば、ブラシを使用して、塗布し、そして、溶剤を蒸発するため、まるでそれがグリースであるかように、高水圧によって又は石油系溶剤によって、その層を取り除くことは容易であり得るであろう。
潤滑物質に着色剤を添加することは、汚染された潤滑物質及びその再構成の層を取り除くこれらの操作をチェックするのを容易にすることができる。
二者択一的に、標準のAPI型式グリースは、潤滑物質の被覆され又は被覆されていない又は部分的に被覆されていないねじ機素に塗布されることができる。潤滑物質は、API型式グリースと完全に共存できる。
【０１１２】
そのような修理手順は、滑るニスには可能でない。
我々は、今、図19において、熱処理されたグレードL80（550 MPa以上の弾性限界）の軽合金鋼製で、５1/2” x 17 lb/ft(管の外径139.7mm及び管の厚さ7.72mm)のディメンジョンで、本出願人によって編集されたカタログVAM（登録商標）のn°940からのVAM TOP(登録商標)ねじ継ぎ手によって得た２つの組立曲線を示す。
図19は、2つのテストA及びBに対するターン数Nの関数として、縦座標の上でメークアップトルクTを示す。曲線A及びBは、より簡単な読みのためにX軸線に沿ってオフセットした。
【０１１３】
曲線Aは、本発明の継ぎ手に関する：雄のねじ機素は、図9（事例2の組成をもつ潤滑物質によって被覆された機械加工した台形ねじ）のそれに類似し、雌のねじ機素は、図10（マンガンによってリン酸処理され、事例2の組成と同じ潤滑物質によって被覆される台形ねじ）のそれに類似している。
曲線Bは、API 5A2グリースによって標準の方法で潤滑剤を塗られた参照のための継ぎ手に関する。
曲線A及びBにおいて、一旦接続が雌及び雄のねじ機素の間に起こるならば、接触圧の下でのねじの対応する表面の滑りのため、メークアップ・トルクは着実に上昇する。ねじ継手の寸法特性から生じる雌及び雄のねじの間の半径方向の干渉が高くなるにつれて、メークアップ・トルクはかなり増加する。
【０１１４】
シール面207-208の間の半径方向の干渉の外観を示すメークアップ曲線の傾斜における、与えられた時間において、増加に注意しなさい。図19における曲線A及びBは、シール面間の高い干渉によるねじ継手の特性曲線である。
点Sから、メークアップ・トルクは、ほとんど垂直に増加して及び当接209/210の接触に入ることを示す。
点Fは、最終のメークアップ・トルクを示す。そして、それは、この種のねじ継手と明記される最小のメークアップ・トルク（Tmin）及び最大のメークアップ・トルク（Tmax）の間に位置する。
【０１１５】
本発明のねじ継手によって得られる曲線Aは、その外観から及び肩付け加工トルクTS及び最終のトルクTFからAPIグリースによって潤滑剤を塗られるねじ継手によって得られるBのそれに非常に類似している。これは、本発明の潤滑物質の摩擦係数が標準のAPIグリースのそれに類似していることを示す。
2つの曲線A及びBによって、肩付け加工トルクTSは、テストされるねじ機素の特定の対形成（ねじの間及びシール面の間の高い干渉）の故に、この種のねじ継手に特定される最適のメークアップ・トルクの約70%に等しい。
【０１１６】
図20における曲線A及びBは、前の図面のそれらに類似し、同様に処理されたVAM TOPねじ継ぎ手に対し、実施された（10サイクルに至るまで）組み立て（メークアップ）-抜き出し（ブレークアップ）の繰返し数の関数として、肩付け加工トルクにおけるバリエーションを示す。肩付け加工トルクは、最適のメークアップ・トルクに関する相対値によって表明されている。この後者は、最小のメークアップ・トルク及び特定された最大トルクの間の平均値である。
【０１１７】
被覆が組立て-抜き出しサイクルの間に更新される場合でさえ、肩付け加工トルクの安定性は、APIグリース（曲線B）で被覆された継手に対するものより、本発明（曲線A）のねじ継手に対するもの方がよりよい。：肩付け加工トルクTSは、比較される曲線Aの場合の第1の組立てにおける最適の組立てトルクの69%から、曲線Bの場合の第１の組立てにおける70%及び第6の組立てにおける36%に変化する。これは、10組立て-抜き出しサイクルの後、本発明のねじ継手上に、ねじ及び受け面における安定した潤滑特性曲線を得るに十分な潤滑物質が残ることを示す。
【０１１８】
図20における曲線C及びDは、それぞれ、図20の曲線A及びBのそれらと同様のねじ継ぎ手を示す。10の連続的な組立て-抜き出しサイクルに対する抜き出しの数の関数としての初めの抜き出しトルクにおけるバリエーションは、最終の組立てトルクに関して表されている。
図20（本発明のねじ継手）における曲線Cによって提供される最初の教示は、摩損の不存在のため、継手が常に抜き出し（ブレークアウト）されうるということである。
初めの抜き出しトルクは、97%と最終の組立てトルクの106%の間で曲線Cとして変化する。そして、再び安定した性能を示す。
【０１１９】
図20（APIグリース）の曲線Dの場合において、初めの抜き出しトルクは84%及び最終の組立てトルクの101%の間で変化する。そして、曲線Cに比べわずかに大きなバリエーションを提供する。
摩損の痕跡なしで、10の組立て-抜き出しサイクルの後のねじ及びシール面の最終の視覚的な外観は、優れている。
【０１２０】
下記の表は、図19及び20のテストに関して同じVAM TOP 5 1/2” 17 lb/ftグレードL80ねじ継手型式において実施された最高の10サイクルに対する摩損の出現の前に得られる組立て-抜き出しサイクルの数を対照する。しかし、ねじ機素は、ねじの間の低い干渉及び受け面の間に高い干渉を有するように選ばれる。
【０１２１】
【表１】

この結果は、先行技術MoS2乾燥したニスの塗布が、上記で定義された潤滑物質のそれが、APIグリースを塗布された継手によって得られる結果と、摩損の観点から、比較して、満足な結果を作り出すのに対して、容認できない摩損に素早く導くことを確認する。

Claims (25)

1. 摩損に対する耐性のあるねじ管接ぎ手用の雄又は雌のねじ機素（２）であって、夫々雄又は雌のねじ（１０４、２０４）、ねじのねじ山（１２、５２）の少なくとも表面（１４、１６、１８、２０、５４、５６、５８、６０）上に薄い層（２２）として沈積している潤滑物質を含み、前記表面は前記潤滑物質を吸着しまたは吸収するように処理され、前記潤滑物質が以下の物質の均一な混合物である点に特徴があり：
   ａ） 増粘剤；
   ｂ） 少なくとも１つの極圧添加剤で、該１つまたは複数の極圧添加剤は、前記増粘剤と物理的に及び化学的に混合可能で、ケミカルＥＰ添加剤と呼ばれる化学作用を有する少なくとも１つの極圧添加剤を含み、該ケミカルＥＰ添加剤は、１０００ＭＰａ以上のヘルツ圧において、使用の能力があり；及び
   ｃ） オイル；
   前記潤滑物質の成分の割合は、前記潤滑物質が自己−供給される潤滑体制及び薄膜−形成特性を確保する粘稠度を有するように選ばれる、摩損に対する耐性のあるねじ管接ぎ手用の雄又は雌のねじ機素（２）。
2. １つまたは複数の前記ケミカルＥＰ添加剤及び、増粘剤は、オイルに可溶である点に特徴のある請求項１のねじ機素。
3. 増粘剤は、マークされた極の性質のケミカル分子を有する点に特徴のある請求項１または２のねじ機素。
4. 増粘剤は、１２０°Ｃまで、好ましくは１６０°Ｃ以上の温度まで、化学的に安定している点に特徴のある請求項１乃至３の中の１のねじ機素。
5. 増粘剤は、有機増粘剤である点に特徴のある請求項１乃至４の中の１のねじ機素。
6. 増粘剤は、ミネラル増粘剤である点に特徴のある請求項１乃至４の中の１のねじ機素。
7. １つまたは複数の前記ケミカルＥＰ添加剤は、硫黄に基づくか硫黄を含むケミカルＥＰ添加剤によって形成されるグループ、燐に基づくそれら、硫黄及び燐に基づくそれら、塩素に基づくそれら、及び、修正したか修正しないエステルまたは修正したか修正しない脂肪酸に基づくそれらまたは複合エステルに基づくそれらから選ばれる点に特徴のある請求項１乃至６の中の１のねじ機素。
8. 有機増粘剤が酸化されたペトロラタム・ワックスである点、複数のケミカルＥＰ添加剤が使用され、含硫黄生成物、過塩基化されたスルホン酸塩及び金属ジチオリン酸塩を含む点、及び、オイルが鉱物油である点に特徴のある請求項１乃至７の中の１のねじ機素。
9. １つまたは複数のケミカルＥＰ添加剤がサブミクロンの固体粒子の形における物理的作用を持つ少なくとも１つのＥＰ添加剤を含む点に特徴のある請求項１乃至８の中の１のねじ機素。
10. １つまたは複数のケミカルＥＰ添加剤のうちの少なくとも１つは、耐食特性を有する点に特徴のある請求項１乃至９の中の１のねじ機素。
11. 潤滑物質におけるＥＰ添加剤の総含有量は、重量で５％乃至５０％の範囲にある点、及び、前記ケミカルＥＰ添加剤は、複数のケミカルＥＰ添加剤を含む点に特徴のある請求項１乃至１０の中の１のねじ機素。
12. 潤滑物質における増粘剤の含有量は、重量で５％乃至６０％の範囲にある点、及び、潤滑物質におけるオイルの含有量は、重量で３０％乃至７５％の範囲にある点に特徴のある請求項１乃至１１の中の１のねじ機素。
13. 潤滑物質における増粘剤の含有量は、重量で６０％乃至８０％の範囲にある点、及び、潤滑物質におけるオイルの含有量は、重量で５％乃至２０％の範囲にある点に特徴のある請求項１１のねじ機素。
14. １つまたは複数の前記ケミカルＥＰ添加剤は、塩素化パラフィンを含み、潤滑物質における増粘剤の含有量は、重量で２５％乃至６０％の範囲にある点、潤滑物質におけるＥＰ添加剤の総含有量は、重量で４０％乃至７５％の範囲にある点、及び、潤滑物質におけるオイルの含有量は、重量で０．５％乃至１５％の範囲にある点に特徴のある請求項１乃至１０の中の１のねじ機素。
15. 潤滑物質の層の重量は、０．１ ｇ／ｍ^２乃至４０ ｇ／ｍ^２範囲にある点に特徴のある請求項１乃至１４の中の１のねじ機素。
16. ねじ山の表面（１４， １６， １ ８， ２０， ５４， ５６， ５８， ６０）は、リン酸処理層、シュウ酸エステル処理層及び金属層によって形成されるグループから選ばれる層（３２）の表面である点に特徴のある請求項１乃至１５の中の１のねじ機素。
17. ねじ山の表面（１４， １６， １８， ２０， ５４， ５６， ５８， ６０）は、前記表面に潤滑物質を吸着しまたは吸収するために制御された粗さを与えるように処理される点に特徴のある請求項１乃至１６の中の１のねじ機素。
18. ねじ山の表面（１４， １６， １８， ２０， ５４， ５８， ５６， ６０）は、０．００３ ｍｍ乃至０．０８０ ｍｍの範囲の深さにわたって潤滑物質を吸着しまたは吸収するように処理される点に特徴のある請求項１６又は１７のねじ機素。
19. ねじ機素が少なくとも１つのシール面（２０８）を含み、潤滑物質が、さらに、各シール面上に薄い層（２８）に沈積される点に特徴のある請求項１乃至１８の中の１のねじ機素。
20. ねじ機素が少なくとも１つの当接 （２１０）を含み、潤滑物質が、更に、当接の各面上に薄い層（３０）で沈積する点に特徴のある請求項１乃至１９の中の１のねじ機素。
21. 潤滑物質が薄い層として沈積する表面の全てが潤滑物質を吸着しまたは吸収するように処理される点に特徴のある請求項１９又は２０のねじ機素。
22. 潤滑物質が耐摩損特性に関しては不活性である重量で５％以下の着色剤を含む点に特徴のある請求項１乃至２１の中の１のねじ機素。
23. 雄ねじ機素及び雌ねじ機素を有する耐摩損性ねじ管継ぎ手であって、前記ねじ機素の夫々が対応するねじを有し、該ねじは、一方が他方に接続位置にまで組み立てられるものであり、２つのねじ機素の中の少なくとも１つが請求項１乃至２２の中の１のねじ機素である点に特徴のあるねじ管継ぎ手。
24. 請求項２３のねじ管継ぎ手であって、その２つのねじ機素のうちの１つは、請求項１乃至２２の中の１つに従ったねじ機素（２）であり、他方のねじ機素（１）は、薄い層（２１）として直接沈積する潤滑物質をねじ（２０３）のねじ山（５１）の表面上に少なくとも提供され、前記潤滑物質は、以下のものの均一な混合物であり：
    ａ） 増粘剤；
    ｂ） 少なくとも１つの極圧添加剤で、該１つまたは複数の極圧添加剤は、前記増粘剤と物理的に及び化学的に混合可能で、ケミカルＥＰ添加剤と呼ばれる化学作用を有する少なくとも１つの極圧添加剤を含み、該ケミカルＥＰ添加剤は、１０００ＭＰａ以上のヘルツ圧において、使用の能力があり；及び
    ｃ） オイル；
    前記潤滑物質の成分の割合は、前記潤滑物質が自己供給潤滑体制及び薄膜−形成特性を確保する粘稠度を有するように選ばれる、ねじ管継ぎ手。
25. 耐摩損性（ｇａｌｌｉｎｇ−ｒｅｓｉｓｔａｎｔ）ねじ管継ぎ手用の雄又は雌のねじ機素上に潤滑物質の薄い層を形成するための方法であって、該ねじ機素は、夫々雄ねじ又は雌ねじを含み、該潤滑物質は、粘着性のある糊のような粘稠度、フィルム形成特質、及び、自己供給潤滑体制を確保する能力を有し：
    ａ） 均一な液体混合物は、以下のものによって形成され、準備され：
    ・ 揮発性溶剤；
    ・ 増粘剤；
    ・ 少なくとも１つの極圧添加剤で、該１つまたは複数の極圧添加剤は、増粘剤と物理的に及び化学的に混合可能で、１０００ＭＰａ以上のヘルツ圧において使用できる能力があるケミカル作用をもつ少なくとも１つの極圧添加剤を含み；及び
    ・ オイル；
    ｂ） 実質的に一様な厚さの前記液体混合物の薄い層は少なくともねじのねじ山の表面に塗布され、ねじのねじ山の前記表面が前記潤滑物質を吸着しまたは吸収するように処理され；及び
    ｃ） 揮発性溶剤は、蒸発するか、蒸発できる；
    方法

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