MX2011003983A

MX2011003983A - Composicion de lubricacion con coeficiente de friccion adaptable, para un elemento roscado de un componente de junta roscada tabular.

Info

Publication number: MX2011003983A
Application number: MX2011003983A
Authority: MX
Inventors: Kunio Goto; Eliette Pinel; Eric Gard
Original assignee: Sumitomo Metal Ind
Priority date: 2008-10-15
Filing date: 2009-10-05
Publication date: 2011-05-10
Also published as: CA2739158A1; BRPI0919709B1; ES2593628T3; US8735334B2; JP2012505934A; CN102203228A; PL2342314T3; EG26813A; MY161458A; WO2010043316A1; UA104736C2; EA023109B1; CN102203228B; AU2009304307B2; BRPI0919709A2; JP5444534B2; FR2937046A1; EA201170577A1; CA2739158C; AU2009304307A1

Abstract

Una composición de lubricación filmógena de roscado de juntas roscadas, destinada a recubrir al menos un roscado y un tope de roscado de un elemento roscado de un componente de una junta roscada tubular de una película adhesiva al roscado y al tope de roscado subyacente, en donde este tope de roscado está destinado a apoyarse contra otro tope de otro componente de esta junta roscada tubular durante la fase terminal de roscado, comprendiendo esta composición de lubricación una matriz; dicha matriz consta al menos de un material reoresistente y elegido de manera de conferir a la citada composición, como complemento de la lubricación, un valor de par sobre tope al menos igual a un valor umbral; la matriz es de consistencia sólida, no adhesiva al tacto; de acuerdo con las tensiones de la aplicación considerada, la composición puede presentarse ya sea en forma entera, y más particularmente en una forma sólida a pulverizar en estado fundido, o bien diluida en la forma de una dispersión o de una emulsión en un compuesto orgánico o en agua; elemento roscado de componente de una junta roscada tubular, que comprende al menos un roscado y un tope de roscado recubiertos con una capa delgada, constituida por la composición de lubricación antedicha.

Description

COMPOSICIÓN DE LUBRICACIÓN CON COEFICIENTE DE FRICCIÓN ADAPTABLE, PARA UN ELEMENTO ROSCADO DE UN COMPONENTE DE JUNTA ROSCADA TUBULAR MEMORIA DESCRIPTIVA La invención se refiere a los componentes de juntas roscadas tubulares, utilizados por ejemplo en aplicaciones petroleras, y más precisamente la lubricación de parte(s) de elemento(s) roscado(s) de componentes de juntas roscadas tubulares que constan de un tope de roscado.

Se entiendo aquí por "componente" a todo elemento o accesorio destinado a ser unido por un roscado a otro componente para constituir con este otro componente una junta roscada tubular. El componente puede ser por ejemplo un tubo de longitud relativamente grande (en particular de alrededor de una decena de metros de longitud), un manguito tubular de algunas decenas de centímetros de longitud, un accesorio de estos tubos (dispositivo de suspensión o "hanger", pieza de repuesto de sección o "cross-over", válvula de seguridad, conector para varilla de perforación o "tool joint" , y análogos).

Tal componente puede utilizarse por ejemplo para perforar o explotar un pozo. En este caso, los componentes se ensamblan unos a los otros con el fin de ser descendidos a los pozos de hidrocarburos o pozos similares y constituir un revestimiento de perforación, una columna de tubos de estructura ("casing") o de entubado ("liners") o incluso una columna de tubos de producción ("tubing") (columnas de explotación).

Los elementos roscados realizados en el extremo de un componente (tubo o manguito) en primer lugar deben protegerse contra la corrosión durante el transporte y el almacenamiento en el sitio de perforación y para esto, tradicionalmente se recubren con grasas o aceites de protección a la salida de la planta de fabricación.

En los pozos, estos elementos pueden sufrir varias operaciones de roscado y de desenroscado. Una operación de roscado se define por un perfil (o curva) que expresa el par de roscado (o ajuste) en función del número de vueltas de rotación efectuadas. En la figura 1 se ilustra esquemáticamente un ejemplo de perfil de par de roscado que corresponde a una junta roscada superior (premium) con roscados cónicos. Como se puede observar, un perfil de par de roscado en general puede descomponerse en cuatro partes. Una primera parte P1 durante la que las roscas exteriores del elemento roscado macho (o "pin") de un primer componente de una junta roscada tubular aún no presenta un ajuste radial con las roscas interiores del elemento roscado hembra correspondiente (o "box") de un segundo componente de esta misma junta roscada tubular. Una segunda parte P2 durante la que la interferencia geométrica de las roscas de los elementos roscados macho y hembra da origen a un ajuste radial que aumenta en la medida del roscado (dando origen a un par de roscado débil pero creciente). Una tercera parte P3 durante la que una superficie de hermeticidad en la periferia exterior de la parte del extremo del elemento roscado macho interfiere radialmente con una superficie de hermeticidad correspondiente del elemento roscado hembra para realizar una hermeticidad metal / metal. Una cuarta parte P4 durante la que la superficie frontal del extremo del elemento roscado macho está en tope axial con la superficie anular de un tope de roscado del elemento roscado hembra. Esta cuarta parte P4 corresponde a la fase terminal de roscado.

El par de roscado CAB que corresponde al final de la tercera parte P3 y al inicio de la cuarta parte P4 se denomina par de contacto tope (o "shouldering torque"). El par de roscado CP que corresponde al final de la cuarta parte P4 se denomina par de plastificación (o "plastification torque"). Más allá de este par de plastificación CP se considera que el tope de roscado macho (parte del extremo del elemento roscado macho) y/o el tope de roscado hembra (zona situada detrás de la superficie anular de tope del elemento roscado hembra) es objeto de una deformación plástica, que puede degradar los rendimientos de hermeticidad del contacto entre superficies de hermeticidad. La diferencia entre los valores del par de plastificación CP y del par de contacto tope CAB se denomina par sobre tope (o "torque on shoulder resistance") CSB con (CSB = CP - CAB).

Una junta roscada tubular es el objeto de un ajuste óptimo al final del roscado, que es la prueba de una resistencia mecánica óptima del ensamblaje roscado, por ejemplo a las fuerzas de tracción pero también al desenroscado accidental en servicio, y de rendimientos óptimos de hermeticidad. El responsable de la junta roscada de este modo es llevado a definir para un tipo de junta roscada dada un valor de par óptimo de roscado que debe ser, para todos los ensamblajes de este tipo de junta, inferior al par de plastificación CP (para evitar la plastificación de los topes y los inconvenientes que se deducen de esto) y superior al par de contacto tope CAB. Un final de roscado bajo un par inferior a CAB en efecto no permite garantizar un posicionamiento relativo correcto de los elementos macho y hembra y por ende un ajuste conveniente de sus superficies de hermeticidad. El valor efectivo del par de contacto tope CAB fluctúa mucho de un ensamblaje al otro para un mismo tipo de junta ya que depende de los diámetros efectivos de las roscas y de las superficies de hermeticidad macho(s) y hembra(s), y conviene que el par óptimo de roscado sea sustancialmente más elevado que el par de contacto tope CAB. En consecuencia, cuanto más grande es el valor del par sobre tope CSB, más margen se tendrá para definir el par óptimo de roscado, y más resistente será la junta roscada a los requerimientos en servicio.

Para proteger las partes sensibles, tales como los roscados, contra el bloqueo durante las operaciones de roscado y de desenroscado, tradicionalmente se quita a los roscados la grasa de protección y recubrimientos de grasas especiales de roscado tales como la grasa de acuerdo con API RP 5A3 (antiguamente API Bull. 5A2). La utilización de tales grasas cargadas de metales pesados y/o tóxicos tales como el plomo tiene, además del inconveniente de deber hacer un segundo recubrimiento sobre el pozo, el de provocar una contaminación de los pozos y del medio ambiente, eyectándose el exceso de grasa de las roscas durante el roscado.

Se han propuesto otros tipos de protección.

De este modo, se ha propuesto remplazar los dos recubrimientos de grasa sucesivos por un simple recubrimiento, realizado en la planta de fabricación de los elementos roscados, con una capa delgada de un lubricante de consistencia pastosa o cerosa (llamada semi-seca (o "semi-dry")) que comprende al menos un aditivo extrema presión con acción química. Esta capa delgada constituye un revestimiento semi-seco que presenta el inconveniente de requerir una protección mecánica contra una contaminación por partículas de polvo o de arena durante el transporte y el almacenamiento.

Otros proponen remplazar las grasas por diversos revestimientos protectores en estado sólido aplicados en la planta de fabricación de los elementos roscados, y que comprenden una matriz sólida que se adhiere al sustrato en la que se dispersan partículas de lubricante(s) sólido(s), entre los que se citan más particularmente el disulfuro de molibdeno MoS2.

El documento WO2006/104251 se refiere a una junta roscada que comprende una capa viscosa lubricante recubíerta con una película seca sólida. La película no es lubricante. La capa lubricante no está en estado sólido.

La solicitud de patente francesa n° 0702634, no publicada a la fecha de la presentación, se refiere a una composición de lubricación que consta de un aditivo de frenado disperso en una matriz y elegido con el fin de conferir a la composición, como complemento de la lubricación, un coeficiente de fricción elegido de manera de obtener un valor de par sobre tope al menos igual a un valor umbral.

La invención tiene entonces por fin mejorar la situación, y más precisamente ofrecer una composición de lubricación (o revestimiento) que presenta un coeficiente de fricción que se elige con el fin de permitir la obtención de un valor elegido de par sobre tope definido a partir del que se ha obtenido para la misma junta roscada con los elementos roscados recubiertos con una grasa estándar API RP 5A3, de manera de permitir la utilización de un valor estándar de par óptimo de roscado (valor estándar determinado con una grasa API RP 5A3). Se puede evitar reducir el valor del par óptimo de roscado tabulado para este tipo de junta y para la grasa API de referencia, y en casos extremos evitar no asegurar más la función del tope.

A este efecto, se propone una composición de lubricación filmógena de roscado de juntas roscadas, destinada a recubrir al menos un roscado y un tope de roscado de un elemento roscado de un componente de una junta roscada tubular de una película adhesiva al roscado y al tope de roscado subyacente, que este tope de roscado está destinado a apoyarse contra otro tope de otro componente de esta junta roscada tubular durante la fase terminal de roscado, y que esta composición de lubricación consta de una matriz. La matriz consta al menos de un material reoresistente y elegido de manera de conferir a la citada composición, como complemento de la lubricación, un valor de par sobre tope al menos igual a un valor umbral. La matriz es de consistencia sólida, no adhesiva al tacto.

En otros términos, la invención propone una composición de lubricación de roscado de juntas roscadas cuyo efecto elástico puede elegirse en función de las fuerzas de Hertz que debe sufrir al final de las operaciones de ajuste el elemento roscado que debe recubrir parcialmente. El efecto elástico puede elegirse en función de la velocidad de fricción.

De acuerdo con las tensiones de la aplicación considerada, la composición puede presentarse ya sea en forma entera, y más particularmente en una forma sólida a pulverizar en estado fundido, o bien diluida en la forma de una dispersión o de una emulsión en un compuesto orgánico o en agua.

La composición de lubricación de roscado de juntas roscadas puede declinar de acuerdo con numerosas variantes, entre las que algunas al menos de las características pueden combinarse entre sí, y en particular: el (los) citado(s) material(es) reoresistente se dispone(n) para permitir la obtención de un valor de par sobre tope al menos igual a un valor umbral igual a 90% de un valor de referencia de par sobre tope de una grasa de tipo API RP 5A3; el (los) citado(s) material(es) reoresistente se dispone(n) para permitir la obtención de un valor de par sobre tope al menos igual a un valor umbral igual a 95%, preferentemente 100%, más preferentemente 120%, de un valor de referencia de par sobre tope de una grasa de tipo API RP 5A3 obtenida para la citada junta roscada tubular (JF); el material reoresistente comprende de 1 a 99% de resina terpénica a base de alfa pineno, de ácido colofónico y resínico esterificado al pentaeritrito, de ácido colofónico y resínico hidrogenado y esterificado a la glicerina y/o de colofonio polimerizado, en composición ponderal; el material reoresistente comprende de 1 a 99% de ácido colofónico y resínico esterificado al pentaeritrito, en composición ponderal; la composición comprende de 10 a 25% de material reoresistente en composición ponderal; el material reoresistente comprende de 1 a 10% de polimetac lato de alquilo en composición ponderal; la composición comprende de 5 a 20% de cera de polietileno; - la composición comprende de 0 a 5% de compuesto polietileno / politetrafluro-etileno; la composición comprende de 10 a 25% de colofonio esterificado, preferentemente de 10 a 20%; la composición comprende de 0 a 20% de cera de carnauba, preferentemente de 4 a 12%; la composición comprende de 10 a 35% de estearato de zinc, preferentemente de 20 a 26%; la composición comprende de 10 a 40% de silicato ortofosfato de zinc calcio estronio, preferentemente de 18 a 22%; la composición comprende de 1 a 12% de fluoruro de grafito, preferentemente de 4.5 a 7%; la composición comprende de 0 a 4% de politetrafluroetileno; la composición comprende de 1 a 3% de nitruro de boro; la composición comprende de 2 a 8% de bisulfuro de tungsteno, preferentemente de 3 a 6%; la composición comprende de 2 a 8% de agente de acoplamiento en composición ponderal; la composición comprende al menos un aditivos de frenado constituido por dispersiones de partículas minerales u orgánicas que presentan un relativamente grande valor de fuerza de fisilidad y/o de grandes interacciones particulares o enlaces atractivos entre partículas y/o una dureza Mohs promedio elevada y/o un comportamiento Teológico resistente o que se opone al movimiento, que cada aditivo de frenado se elige en un grupo que comprende al menos el óxido de bismuto, el óxido de titanio, la sílice coloidal y el negro de carbón; la composición comprende partículas de lubricante(s) sólido(s) dispersas en la matriz; las citadas partículas de lubricante(s) sólido(s) constan de las partículas de lubricantes de al menos una de las clases 1 , 2, 3 y 4; las partículas de lubricante(s) sólido(s) comprenden las partículas de al menos un lubricante sólido de clase 2 y de al menos un lubricante sólido de clase 1; las partículas de lubricante(s) sólido(s) comprenden las partículas de al menos un lubricante sólido de clase 2 y de al menos un lubricante sólido de clase 4; las partículas de lubricante(s) sólido(s) comprenden las partículas de al menos un lubricante sólido de clase 1 , de al menos un lubricante sólido de clase 2 y de al menos un lubricante sólido de clase 4; las partículas de lubricante(s) sólido(s) comprenden las partículas de al menos un lubricante sólido de clase 2 elegido entre el fluoruro de grafito, los sulfuros de estaño, los sulfuros de bismuto, los fluoruros de calcio y el disulfuro de tungsteno; las partículas de lubricante(s) sólido(s) comprenden al menos las partículas de politetrafluoretileno como lubricante sólido de clase 4; las partículas de lubricante(s) sólido(s) comprenden al menos las moléculas de al menos un fulereno de geometría esférica o tubular; la citada matriz es de consistencia sólida, no adherente al tacto y comprende al menos un aglutinante con comportamiento viscoelástico; la citada matriz comprende al menos un jabón metálico; - el jabón se elige en un grupo que comprende al menos el estearato de sodio, el estearato de zinc, el estearato de calcio, el estearato de litio, el estearato de aluminio y el estearato de bismuto; la citada matriz comprende al menos una cera de origen vegetal, animal, mineral o de síntesis; la citada matriz comprende al menos un polímero líquido de una viscosidad cinemática a 00° C al menos igual a 850 mm2/s; el citado polímero líquido se elige en un grupo que comprende al menos un polimetacrilato de alquilo, un polibuteno, un poliisobuteno, un polisiloxano y un polidialquilsiloxano; las partículas de lubricantes sólidos pueden constar de las moléculas de al menos un fulereno de geometría esférica o de geometría tubular; - la matriz puede comprender al menos un aglutinante mineral, como por ejemplo un silicato alcalino; la matriz puede ser de consistencia sólida, no adherente al tacto y comprender al menos un aglutinante viscoelástico, como por ejemplo un elastómero o un látex; - la composición ponderal de lubricantes sólidos puede ser, por ejemplo, como sigue: fluoruro de grafito 20 a 99%, nitruro de boro 5 a 30%, politetrafluoretileno de 1 a 80%; la composición ponderal de lubricantes sólidos puede ser, por ejemplo, como sigue: sulfuros de estaño de 20 a 99%, nitruro de boro 5 a 30%, politetrafluor-etileno de 1 a 80%; la composición ponderal de lubricantes sólidos puede ser, por ejemplo, como sigue: sulfuros de bismuto de 20 a 99%, nitruro de boro de 5 a 30%, politetra-fluoretileno de 1 a 80%; la matriz puede ser de consistencia pastosa (es decir que posee un punto de gota). En este caso, la composición de lubricación puede comprender al menos un aditivo extrema presión con acción química.

En el curso de sus investigaciones, la solicitante se ha dado cuenta del interés presentado por un par sobre tope elevado, por ejemplo superior o igual a 100% del valor de referencia, con muy elevado, por ejemplo superior o igual a 120% del valor de referencia, que permite preservar la geometría de los topes y aumentar el número de roscados/desenroscados.

La invención también propone un elemento roscado de un componente de una junta roscada tubular, que consta al menos de un roscado y un tope de roscado contra el que debe apoyarse otro tope de otro componente de esta misma junta roscada tubular al final de la operación de roscado, y en el que al menos el roscado y el tope de roscado se recubren con una capa delgada, adherente a la superficie del roscado y del tope de roscado, y constituida por una composición de lubricación del tipo de la presentada anteriormente.

El elemento roscado puede declinar de acuerdo con varias variantes, entre las que algunas al menos de las características pueden combinarse entre sí, y en particular: - puede ser recubierto al menos parcialmente con un espesor de composición de lubricación comprendido entre 10 pm y 50 pm ; también puede comprender una superficie de hermeticidad destinada a estar en contacto que ajusta herméticamente con una superficie de hermeticidad correspondiente de otro elemento roscado después de la operación de roscado, y recubierta con la composición de lubricación; su tope de roscado puede ser una superficie anular de tope; sus superficies recubiertas por la composición de lubricación pueden poseer las características geométricas, físicas y/o químicas que las hacen apropiadas para adsorber o absorber la citada composición de lubricación; - sus superficies pueden revestirse previamente con un revestimiento o película que cumpla la función de protección contra la corrosión.

La invención también propone una junta roscada tubular que comprende un elemento roscado macho y un elemento roscado hembra que para uno al menos de ellos es del tipo del presentado previamente.

Otras características y ventajas de la invención surgirán con el examen de la descripción detallada a continuación, y de los dibujos anexos, en los que: la figura 1 ilustra de forma esquemática un ejemplo de perfil de par de roscado (par en función del número de vueltas), la figura 2 ilustra de forma esquemática, en una vista en corte transversal de acuerdo con el eje longitudinal XX, un ejemplo de modalidad de un elemento hembra de un primer componente de una junta roscada tubular de tipo VA TOP, la figura 3 ilustra de forma esquemática, en una vista en corte transversal de acuerdo con el eje longitudinal XX, un ejemplo de modalidad de un elemento macho de un segundo componente de una junta roscada tubular de tipo VAM TOP, la figura 4 ilustra de forma esquemática, en una vista en corte transversal de acuerdo con el eje longitudinal XX, un ejemplo de modalidad de una junta roscada tubular de tipo VAM TOP constituida por ensamblado de los elementos macho y hembra ilustrados en las figuras 2 y 3, y la figura 5 ilustra de forma esquemática y funcional un ejemplo de modalidad de una máquina de tipo Bridgman.

Los dibujos anexos podrán no solo servir para completar la invención, sino también para, llegado el caso, contribuir a su definición.

La invención tiene por fin proponer una composición de lubricación (o revestimiento) filmógeno de roscado de juntas roscadas que presentan un coeficiente de fricción elegido de manera de permitir la obtención de un valor de par sobre tope al menos igual a un valor umbral sobre un elemento roscado de un componente de una junta roscada tubular que corresponde a un perfil de par de roscado definido en particular por este valor de par sobre tope.

A continuación, se considera que el componente está destinado a la perforación o a la explotación de pozos de hidrocarburos y que está equipado con al menos un elemento roscado macho o hembra de una junta roscada tubular con manguito o integral de la familia VAM (marca registrada) o equivalente. No obstante, la invención no se limita ni a este tipo de utilización, ni al tipo de junta roscada tubular citado precedentemente. La invención se refiere en efecto a todo tipo de componente de junta roscada tubular, cualquiera sea su utilización, ya que comprende al menos un elemento roscado macho o hembra provisto al menos de un roscado y de un tope de roscado que deben ser lubricados por medio de una misma composición (o revestimiento) de lubricación. Las velocidades de rotación pueden ser del orden de 10 a 30 vueltas/min al inicio del roscado luego del enganche de las roscas y de 2 a 5 vueltas/min como máximo al final del roscado. Los diámetros en general se extienden de 50 a 400 mm, las velocidades lineales están comprendidas entre 0.3 ms"1 en el inicio del roscado y 0.005 ms"1 al final del roscado. Por otra parte, la presión de contacto es débil en el inicio del roscado y muy fuerte al final del roscado en zonas de hermeticidad y de tope. Las distancias de fricción son largas a nivel de las roscas del inicio del roscado al final. Las distancias de fricción son muy débiles en zonas de hermeticidad y de tope al final del roscado. La composición de lubricación está prevista para soportar presiones extremas, por ejemplo del orden de 1.5 GPa al final del roscado, y velocidades bajas reduciendo el desgaste adhesivo y la fluencia del roscado. Un incremento de la fricción durante un gran descenso de la velocidad y de un crecimiento de la presión de Hertz es interesante. La prueba de Bridgmann se revela adaptada para probar las composiciones lubricantes consideradas, al contrario de otras pruebas, por ejemplo, sobre máquina Amsler no pertinente en el campo del roscado ya que se refiere a un contacto en régimen de rodamiento ausente durante un roscado de una conexión. Estas exigencias muy particulares en el roscado con zonas de hermeticidad y de tope hacen que una composición de lubricación concebida para otros usos se debe excluir de inmediato, Como se ilustra en las figuras 2 y 3, un componente T1 o 12 comprende un cuerpo o parte corriente PC terminado por un elemento (o extremo) roscado hembra EF o macho EM.

Un elemento roscado hembra EF (ver figura 2) comprende al menos un roscado interior Fl y un tope de roscado BVF, que se presenta por ejemplo en la forma de una superficie anular interna (cónica convexa en el caso de un junta roscada de tipo VAM TOP) ubicada más abajo del roscado interior Fl.

El extremo libre del elemento roscado hembra EF sirve aquí de referencia. En consecuencia, todo lo que se encuentra después del extremo libre se dice más abajo del mismo. En el ejemplo ilustrado en la figura 2, el roscado interior Fl se ubica más abajo del extremo libre, pero más arriba del tope de roscado BVF.

Se entiende aquí por "interior" a una parte dispuesta de acuerdo con una superficie (o una superficie) que se orienta hacia el eje longitudinal XX del elemento roscado hembra EF.

Como se ilustra en la figura 2, el elemento roscado hembra EF eventualmente puede comprender una superficie de hermeticidad metal / metal SEF intercalada entre el roscado interior Fl y el tope de roscado BVF.

Un elemento roscado macho EM (ver figura 3) comprende al menos un roscado exterior FE y un tope de roscado BVM, que se presenta por ejemplo en la forme de una superficie anular de extremo (cónico cóncavo en el caso de un junta roscada de tipo VAM TOP) ubicada más arriba del roscado exterior FE a nivel del extremo libre.

El extremo libre del elemento roscado macho EM sirve aquí de referencia. En consecuencia, todo lo que se encuentra después del extremo libre se dice más abajo del mismo.

Se entiende aquí por "exterior" a un elemento dispuesto de acuerdo con una superficie (o una superficie) que se orienta en una dirección radialmente opuesta al eje longitudinal XX del elemento roscado macho EM.

Como se ilustra en la figura 3, el elemento roscado macho EM eventualmente puede comprender una superficie de hermeticidad metal / metal SEM intercalada entre el tope de roscado BVM y el roscado exterior FE.

Se observará que el roscado interior Fl, como el roscado exterior FE, puede ser en una o varias partes roscadas distintas, distantes axialmente y/o radialmente una de la otra, y dispuesta(s) de acuerdo con las superficies cilindricas o cónicas.

Como se ilustra en la figura 4, una junta roscada tubular JF está constituida por el ensamblaje por roscado de un elemento roscado hembra EF de un primer componente T1 sobre un elemento roscado macho EM de un segundo componente T2. Este roscado se define por un perfil de par de roscado del tipo del ilustrado en la figura 1 y se caracteriza por un par de contacto tope CAB, un par de plastificación CP y un par sobre tope CSB (cuyas respectivas definiciones se han dado en la parte de la introducción).

El roscado se lleva a cabo cuando al menos los topes de roscado BVF y/o BVM y el roscado interior Fl y/o el roscado exterior FE, así como eventualmente las superficies de hermeticidad metal / metal SEF y SEM del elemento roscado hembra EF y/o del elemento roscado macho EM hayan sido previamente recubiertos con un revestimiento (o composición) de lubricación. Este revestimiento (o composición) puede ser depositado sobre los elementos roscados hembra EF y/o macho EM en su planta de fabricación.

La composición de lubricación pbsee un carácter filmógeno. Es apta para formar sobre un sustrato una capa delgada (película) destinada a adherirse arriba. Comprende una matriz que comprende al menos un material reoresistente. Como se lo verá más adelante, tal composición de lubricación está destinada a ofrecer un comportamiento de "reoresistencia" durante el régimen llamado de fricción en plastificación del tope de roscado (es decir al final de la fase de ajuste). La obtención de propiedades elásticas además de las propiedades plásticas permite incrementar las fuerzas de corte bajo presión de fricción. Las fuerzas de corte son tanto más elevadas cuanto fuerte es el componente elástico y elevado es el porcentaje de corte. Un efecto de reoresistencia se obtiene conservando las propiedades de fricción, los valores de par de contacto aceptables, evitando un calentamiento excesivo debido al corte y susceptible de hacer variar las propiedades reológicas de la matriz, evitando una ruptura de la película más allá de un techo de presión susceptible de un efecto excesivamente lubricante, llamado de "humping", y evitando afectar el efecto de película que permite un gran número de roscados / desenroscados. El material reoresistente que forma parte de la matriz confiere propiedades elásticas a la composición que por otra parte tiene propiedades esencialmente plásticas.

La matriz, también llamada aglutinante, permite fijar o llevar un principio activo a un lugar dado. También sirve de agente de cohesión a un sistema heterogéneo y puede tener funciones que completan las de los principios activos que fija o lleva. Puede ser de consistencia sólida y no adherente al tacto o bien de consistencia pastosa (es decir que presentan un punto de gota). No obstante, es preferible que presente un comportamiento reológico con módulo elástico superior al módulo plástico o viscoplástico, en particular con baja frecuencia y/o con bajas tensiones de corte, y un carácter lubricante. Se entiende aquí por baja frecuencia a una frecuencia inferior a 7.5 Hz.

La composición puede presentar un módulo elástico casi constante sobre una amplia gama de frecuencias, de un valor de referencia en la gama de 0.1 Hz a 100 Hz que por ejemplo puede estar comprendido entre 95 y 05% del valor de referencia.

El factor de amortiguamiento o ángulo de fase d representativo de la relación de la energía sobre la energía conservada luego restituida durante un ciclo de deformación sinusoidal. El ángulo de fase d puede tomar un valor bajo en particular a partir de 0.1 y al menos hasta 7.5 Hz. El ángulo de fase d puede ser inferior a 50° a 0.2 Hz, inferior a 30° a 0.5 Hz, inferior a 15° a 1 Hz, inferior a 10° a 5 Hz y/o inferior a 6o a 10 Hz. La resistencia al corte es excelente de allí un valor de par sobre tope elevado, por ejemplo superior a 90% del valor de referencia.

Las características elásticas son claramente más elevadas gracias a la presencia de materiales reoresistentes en la matriz. Los módulos de elasticidad y de viscosidad son sensiblemente independientes de la frecuencia al menos en una gama elegida. Los materiales reoresistentes pueden comprender al menos un ácido colofónico y/o resínico, y/o al menos un polímero muy viscoso por ejemplo compuesto alquilo, en particular un polimetacrilato de alquilo, un polibuteno, un poliisobuteno, un polisiloxano y/o un elastómero de síntesis, en particular en solución en aceite, por ejemplo copolímero block estireno etileno butileno estireno o copolímero etileno octeno, o natural, por ejemplo de tipo látex o caucho. La presencia simultánea de colofonio esterificado y de polimetacrilato de alquilo ha dado resultados sinérgicos satisfactorios.

La incorporación de un agente pigmentario modificador de fricción es posible para modificar la fricción de acuerdo con la solicitud francesa n° 80702634. El pigmento no entra en la composición de la matriz.

Se entiende aquí por "consistencia sólida" a una consistencia (o un estado) que no es ni liquida, ni gaseosa, ni pastosa. Más precisamente, una matriz (o una película) es llamada aquí en estado (o consistencia) sólida cuando posee un punto de fusión superior a una temperatura que corresponde a aquellas a las que se exponen los constituyentes durante el almacenamiento o la utilización, con el fin de evitar que capten, por su carácter adherente, los polvos de la atmósfera y/o que contaminen las superficies que entran en contacto con la matriz (o la película) y/o que contaminan el medio ambiente por migración, goteo o extrusión durante los roscados / desenroscados.

Los mecanismos de fricción durante el roscado y el desenroscado de las juntas roscadas tubulares se vuelven complejos por la gran variedad de velocidades de fricción encontradas. En efecto, las velocidades pueden ser relativamente importantes en el curso del roscado y casi nulas al final del roscado (o fase de ajuste) o en el inicio del desenroscado (o fase de desajuste). Por otra parte, las tensiones de Hertz son muy importantes en los mismos períodos de fricción, que conducen entonces a regímenes límites.

Se recuerda que se entiende por "tensión (o presión) de Hertz" a la carga, que se aplica por contacto sobre una superficie (y que provoca sobre la misma una deformación elástica), dividida por esta superficie. Durante grandes tensiones de Hertz, los materiales sólidos no plásticos pueden sufrir cortes internos que reducen su vida útil por fatiga del material mientras que los materiales solides plásticos sufren este corte de acuerdo con las leyes de flujo con generación de superficie de fricción.

Para resolver los problemas debidos a las tensiones cinéticas citadas precedentemente, es ventajoso utilizar una matriz cuyas propiedades son de característica plástica y permiten un flujo viscoso bajo tensiones respondiendo a todas las situaciones de velocidad encontradas. Una matriz formada por varios constituyentes es aún más rendidora en presencia de una gran variedad de cortes. En efecto, permite mantener en lugar los otros elementos activos y contribuye a la elaboración de capas o películas de transferencia estables.

Por ejemplo, se puede utilizar una matriz en estado sólido que comprende al menos un polímero (o resina) termoplástico que forma parte del conjunto de los polímeros viscoplásticos, como por ejemplo el polietileno o un aglutinante acrilico. El polietileno es interesante ya que no plantea problema de aplicación ligado a una alta viscosidad en el estado fundido como es el caso de otros polímeros viscoplásticos tales como la poliamida 6, la poliamida 1 1 y el polipropileno. Entre los polietilenos, aún es más ventajoso utilizar aquellos que tienen puntos de fusión superiores a 105° C. No obstante, se puede utilizar una matriz que presente un punto de fusión comprendido entre 80° C y 400° C.

Se recuerda que el término termoplástico califica un polímero fusible susceptible de ser, de manera reversible, ablandado luego fundido por calentamiento respectivamente a las temperaturas TG y TF (temperatura de transición vitrea y temperatura de fusión) y solidificado luego vitrificado por enfriamiento. Los polímeros termoplásticos se transforman sin reacción química contrariamente a los polímeros termoendurecibles. Los polímeros termoplásticos se utilizan aquí con el fin de obtener bajo tensión de fricción un flujo viscoso conservando de manera estática una estructura sólida seca (no adherente al tacto) y estable. Por el contrario, en general, los polímeros termoendurecibles no tienen o tienen poco comportamiento viscoso bajo tensión.

Se observará que cuando la matriz debe presentar una consistencia sólida y un comportamiento mecánico de alta resistencia, puede comprender un aglutinante de tipo termoendurecible, como por ejemplo una resina epoxi, poliuretano, silicona, alquil uretano o formofenólíco. Como variante de este tipo de matriz, también es posible utilizar los aglutinantes minerales tales como los silicatos o bien los quelatos tales como los titanatos y silicatos orgánicos. En estos casos, la composición también es no adherente al tacto.

La matriz también puede tener una consistencia sólida no adherente al tacto y un comportamiento viscoelástico. En este caso, puede comprender un elastómero o látex.

Con el fin de responder en las condiciones casi-estáticas a las tensiones de lubricación límite con conjunción de cargas de fricción muy elevadas, se puede dispersar en la matriz al menos un tipo de lubricante sólido.

Se entiende aquí por "lubricante sólido" a un cuerpo sólido y estable que intercalándose entre dos superficies de fricción permite bajar el coeficiente de fricción y reducir el desgaste y el daño de las superficies. Estos cuerpos pueden clasificarse en diferentes categorías definidas por su mecanismo de funcionamiento y su estructura: clase 1 : cuerpos sólidos que deben sus propiedades lubricantes a su estructura cristalina, que tienen propiedades de fisilidad bajo débil fuerza de corte entre ciertos planos cristalinos, por ejemplo el nitruro de boro (BN), clase 2: cuerpos sólidos que deben sus propiedades lubricantes por una parte a su estructura cristalina como se indica en la clase 1 y por otra parte a un elemento químico de su composición reactiva con las superficies metálicas que confieren una propiedad suplementaria de fijación en superficie que favorece el establecimiento de una capa de transferencia lubricante relativamente estable, por ejemplo el disulfuro de molibdeno 0S2, el fluoruro de grafito, los sulfuros de estaño, los sulfuras de bismuto, o el disulfuro de tungsteno, - clase 3: cuerpos sólidos que deben sus propiedades lubricantes a su reactividad química con las superficies metálicas susceptibles de crear compuestos complejos plásticos o fisibles lubricantes, por ejemplo ciertos compuestos químicos de tipo tiosulfatos, o el Desilube 88 comercializado por Desilube Technologies Inc., - clase 4: cuerpos sólidos que deben sus propiedades lubricantes a un comportamiento plástico o viscoplástico bajo presión de fricción, en particular cuando se someten a un corte, por ejemplo el politetrafluoretileno (PTFE), los polietilenos, los polipropilenos, los poliacetalos o las poliamidas.

Esta clasificación se describe por ejemplo en los documentos del curso titulado "Los lubricantes sólidos", dictado por el Sr. Eric Gard en la Escuela Nacional Superior de Petróleos y Motores (Francia).

Además de estas clases, figura la categoría particular de los fulerenos, clasificada como subclase de la clase 1 bajo la nomenclatura 1-3.

Como lo sabe el hombre del arte, los lubricantes sólidos en régimen de lubricación en seco e hidrodinámico, cuando se dispersan en un material fluido o viscoplástico, tienen tendencia a fijarse sobre las superficies de manera estable modificando las características de fricción de las mismas. Se transfieren y unen a la superficie por enlace químico o fisicoquímico lo que provoca una gran resistencia al desgaste y una mejora de las propiedades de fricción. De acuerdo con la naturaleza de los sólidos, esto confiere a las superficies una protección anti desgaste, propiedades de resistencia y anti desgaste a las presiones extremas generadas por grandes tensiones de cargas en superficie (tensiones de Hertz), y un bajo coeficiente de fricción en un amplio espectro de cargas y de velocidades de fricción. Estas propiedades de generación de película de transferencia (o de capa) se utilizan para los tipos de fricción en los que superficies se requieren de manera repetida, así como se produce durante los roscados y desenroscados de las juntas roscadas tubulares.

La composición puede constar sólo de un único lubricante sólido, como por ejemplo el fluoruro de grafito solo o el sulfuro de estaño solo o el sulfuro de bismuto solo.

No obstante, la utilización combinada de al menos dos lubricantes sólidos que pertenecen a clases diferentes permite obtener sinergias y entonces rendimientos de lubricación muy elevados. Se entiende aquí por "sinergia" a una situación en la que la combinación de lubricantes sólidos que tienen propiedades de base conduce a rendimientos superiores a la acumulación de las propiedades de base de los citados lubricantes sólidos tomados por separado.

Los lubricantes sólidos utilizados preferentemente en la invención comprenden al menos los compuestos de clase 2 poco utilizados hasta el presente, tales como los fluoruros de grafito y los sulfuros de estaño o de bismuto, Difieren de los productos lubricantes sólidos tradicionales, tales como el grafito (susceptible de facilitar la aparición de corrosión), o el disulfuro de molibdeno (conocido por ser inestable en particular en presencia de humedad y por liberar el óxido de azufre corrosivo para el acero o el sulfuro de hidrógeno que eventualmente hace al acero sensible a la ruptura diferida bajo tensión por el hidrógeno ("sulfide stress cracking" o SSC)), por su mayor capacidad de enlace con los metales y sus rendimientos a las presiones extremas ampliamente más elevadas. Utilizados en sinergia con los lubricantes sólidos de otras clases, permiten alcanzar rendimientos particularmente notables.

Los compuestos de clase 2 citados precedentemente pueden utilizarse en forma de partículas con las partículas de lubricante sólido de al menos una de las clases 1, 3 y 4. De este modo, se puede utilizar las partículas de al menos un lubricante sólido de clase 2 y de al menos un lubricante sólido de clase 4, o las partículas de al menos un lubricante sólido de clase 1 y de al menos un lubricante sólido de clase 2, o las partículas de al menos un lubricante sólido de clase 2 y de al menos un lubricante sólido de clase 3, o incluso las partículas de al menos un lubricante sólido de clase 1 , de al menos un lubricante sólido de clase 2 y de al menos un lubricante sólido de clase 4.

Se ha observado un claro incremento del número de ciclos de roscado y de desenroscado en condiciones de trabajo con los sistemas que asocian las clases 1 , 2 y 4 con respecto a una sinergia de tipo clase 2 / clase 4.

A modo de ejemplo, las partículas de lubricante sólido de clase 1 pueden ser las partículas de nitruro de boro. También a modo de ejemplo, las partículas de lubricante sólido de clase 2 pueden ser las partículas de fluoruro de grafito, de sulfuro de estaño, de sulfuro de tungsteno o de sulfuro de bismuto. Las partículas de clase 3 pueden ser las partículas de Desilube 88 (comercializado por Desilube Technologies Inc.). Siempre a modo de ejemplo, las partículas de lubricante sólido de clase 4 pueden ser las partículas de politetrafluoretileno (PTFE). Las sinergias particularmente rendidoras se obtienen con las siguientes combinaciones: fluoruro de grafito (clase 2) / PTFE (clase 4) / nitruro de boro (clase 1), sulfuro de tungsteno (clase 2) / PTFE (clase 4) / nitruro de boro (clase 1), y sulfuro de bismuto (clase 2) / PTFE (clase 4) / nitruro de boro (clase 1).

Como se indica más arriba, la composición de lubricación puede constar, como complemento de la matriz (o aglutinante) y de las eventuales partículas de lubricante(s) sólido(s)), de al menos un aditivo (o pigmento) de frenado. Cada aditivo (o pigmento) de frenado se dispersa en la matriz.

El (los) aditivo(s) (o pigmento(s)) de frenado se elige(n) en función del perfil de par de roscado de la junta roscada tubular, a la que debe recubrir parcialmente en uno al menos de los elementos roscados macho EM y hembra EF. Más precisamente, se elige(n) de manera de conferir a la composición, -como complemento de sus propiedades de lubricación, un coeficiente de fricción que se elige para permitir la obtención de un valor de par sobre tope CSB al menos igual a un valor umbral.

Se comprenderá que cada aditivo de frenado se elige en función de propiedades físicas específicas que permiten conferir a la composición une capacidad de "frenar" el movimiento aplicado durante el roscado en régimen lubricado en función del perfil de par de roscado de la junta roscada tubular, y entonces del modo de modalidad de esta última. En efecto, dos materiales en fricción relativa y separados por un tercer cuerpo intercalado (aquí la composición de lubricación) deben sus propiedades a al menos dos factores: el comportamiento reológico de la matriz y el comportamiento de ciertos compuestos sólidos que participan en la composición del citado tercer cuerpo. El comportamiento reológico del tercer cuerpo puede ser hidrodinámico en el caso de un aceite, viscoplástico en el caso de ciertas ceras y ciertos polímeros, o granular en el caso de ciertos compuestos minerales no dúctiles o de muy gran dureza.

El comportamiento de ciertos compuestos sólidos que participan en la composición del tercer cuerpo varía de acuerdo con ciertos parámetros: - la concentración del tercer cuerpo en el medio hidrodinámico o viscoplástico, la dureza o capacidad de compresión de las partículas de compuestos sólidos, que se caracteriza por el valor de dureza Mohs, la capacidad de fisilidad de los cristales de compuestos sólidos con las fuerzas más o menos débiles, que depende principalmente de la estructura cristalina, las interacciones particulares que dependen de la forma y de la energía de superficie de las partículas de compuestos sólidos, y de las capacidades de enlace entre estas partículas (atracción entre átomos vía los enlaces de tipo Van der Waals, función de la naturaleza química de las partículas); que estas interacciones tienen tendencia a oponerse al movimiento, los comportamientos Teológicos inversos (o con tixotropía inversa) de ciertos aditivos orgánicos de muy alto pesos molecular que permiten oponerse a una fuerza de corte y entonces al movimiento.

Es importante notar que las proporciones respectivas de los tipos de constituyente de la composición de lubricación dependen principalmente del tipo (termoplástico, termoendurecible u otro) de la matriz sólida utilizada. Por ejemplo, cuando la matriz sólida es de tipo termoplástico, la composición de lubricación puede comprender una proporción de matriz comprendida entre alrededor de 75% y alrededor de 97%, y una proporción de lubricante(s) sólido(s) comprendida entre alrededor de 3% y alrededor de 25%.

Por otra parte, se comprenderá que las variaciones de las diferentes proporciones de los tres tipos de constituyentes de la composición de lubricación, unos con respecto a los otros, dependen en particular del tipo de junta roscada tubular que debe recubrir parcialmente y de las tensiones que esta junta roscada tubular debe sufrir, en particular en condición de trabajo.

La determinación de las composiciones ponderales respectivas de los tres tipos de constituyente (matriz sólida, lubricante(s) sólido(s) y aditivo(s) de frenado) de una composición de lubricación puede llevarse a cabo por ejemplo por medio de simulaciones teóricas efectuadas con un programa informático en una computadora y de pruebas tribológicas efectuadas por medio de una máquina que el hombre del arte (especialista en tribología) conoce bajo el nombre de máquina de Bridgman. Este tipo de máquina se describe en particular en el articulo de D. Kuhlmann-Wilsdorf et al. "Plástic Flow between Bridgman anvils under high pressures", J. Mater. Res., Vol. 6, N° 12, Dec 1991.

Un ejemplo esquemático y funcional de una máquina de Bridgman se ilustra en la figura 5. Esta máquina comprende: un disco DQ que puede ser accionado en rotación de acuerdo con las velocidades elegidas, un primer yunque EC1 , de preferencia de tipo cónico, solidarizado fijamente a una primera cara del disco DQ, - un segundo yunque EC2, de preferencia de tipo cónico, solidarizado fijamente a una segunda cara del disco DQ, opuesta a su primera cara, los primero EP1 y segundo EP2 elementos de presión, como por ejemplo los pistones, apropiados para ejercer las presiones axiales elegidas P, un tercer yunque EC3, de preferencia de tipo cilindrico, solidarizado fijamente a una cara del primer elemento de presión EP1 , un cuarto yunque EC4, de preferencia de tipo cilindrico, solidarizado fijamente a una cara del segundo elemento de presión EP2.

Para probar una composición de lubricación, se recubre con esta última dos trozos de un material idéntico al que constituye un elemento roscado, de manera de formar la primera S1 y la segunda S2 muestras. Luego, se intercala la primera muestra S1 entre las caras libres del primero EC1 y del tercero EC3 yunques, y la segunda muestra S2 entre las caras libres del segundo EC2 y del cuarto EC4 yunques. A continuación, se hace girar el disco DQ a una velocidad elegida aplicando una presión axial elegida P (por ejemplo del orden de 1.5 GPa) con cada uno del primero EP1 y del segundo EP2 elementos de presión, y se mide el par de roscado sufrido por cada muestra S1, S2.

La presión axial, la velocidad de rotación y el ángulo de rotación se eligen en la prueba Bridgman para simular la presión de Hertz y la velocidad relativa de las superficies de tope al final del roscado.

Gracias a tal máquina, se pueden fijar varios pares diferentes (par de roscado, velocidad de rotación) para medir los pares de roscado correspondientes en las muestras S1 y S2, y verificar de esta manera si estas muestras S1 y 52 siguen aproximadamente un perfil de par de roscado dado, y en particular si permiten la obtención de un valor de par sobre tope CSB al menos igual a un valor umbral elegido con respecto a este perfil. Se comprenderá que estas son las pruebas efectuadas con la máquina Bridgman que permiten establecer una correlación entre el par medido para las muestras recubiertas con una composición de lubricación de acuerdo con la invención y un porcentaje de par sobre tope CSB obtenido durante las operaciones de roscado de elementos roscados recubiertos con la misma composición de lubricación.

Con el fin de mejorar ciertas propiedades elegidas de la composición, su matriz puede constar de los elementos adicionales, tales como los mencionados de manera no exhaustiva a continuación.

De este modo, una plasticidad mejorada de la matriz de la composición puede ser obtenida por la incorporación de compuestos químicos de tipo jabón metálico, entre los que los jabones (o estearatos) de calcio, de litio, de aluminio, de bismuto, sodio, magnesio y de zinc que dan excelentes resultados en número de roscados y desenroscados en las condiciones de trabajo asi como una mejora de las propiedades de reaglomeración de los desechos. Se recuerda que se entiende por "jabón metálico" a los compuestos fusibles tales como los jabones de metales alcalinos y alcalino-terrosos y de otros metales. A modo de ejemplo, se puede utilizar un jabón metálico tal como el estearato de zinc que ofrece una sinergia con ciertos inhibidores de corrosión.

Por ejemplo, para mejorar la lubricación ofrecida por la composición, y en particular optimizar sus propiedades de bloqueo y reaglomeración de los desechos durante las operaciones de roscado-desenroscado, su matriz puede comprender un cuerpo graso natural, tal como una cera de origen vegetal, animal, mineral o de síntesis. Se recuerda que se entiendo por "cera" a las sustancias fusibles con propiedades lubricantes de orígenes diversos (mineral en particular resultante de la destilación del petróleo, vegetal, animal o de síntesis) cuya consistencia más o menos pastosa o dura y la temperatura de fusión y el punto de gota pueden variar en importantes proporciones de acuerdo con su naturaleza. A modo de ejemplo, se puede utilizar la cera de carnauba. La matriz puede presentar una adhesión incrementada cuando comprende una resina (mineral, vegetal o sintética), por ejemplo una resina terpénica o un derivado de resina terpénica, en particular el colofonio. El colofonio puede ser esterificado al pentaeritrito. Se puede utilizar el Dertoline P2L comercializado por la sociedad LES DERIVES RESINIQUES ET TERPENIQUES (DRT) (Los Derivados Resínicos y 4 Terpénicos).

Se notará que en función de los tenores necesarios en inhibidores de corrosión, puede observarse una degradación de las propiedades de captura o reaglomeración de los desechos. Para remediar este inconveniente, se pueden utilizar los polímeros muy viscosos tales como los polimetacrilatos de alquilo (DAMA), los polibutenos, los poliisobutenos y los polisiloxanos. De este modo, pueden obtenerse excelentes resultados de reaglomeración de los desechos con un PAMA de una viscosidad cinemática de 850 mm2/s a 100° C, comercializado por la sociedad ROHMAX bajo la denominación VISCOPLEX 6-950.

Por ejemplo, para mejorar la protección de la superficie que la composición debe recubrir contra diferentes modos de corrosión, su matriz puede comprender un inhibidor de corrosión. Se recuerda que se entiende por "inhibidor de corrosión" a un aditivo que confiere a un material líquido o sólido aplicado sobre una superficie la capacidad de protegerla por un mecanismo químico, electroquímico o fisicoquímico.

La resistencia a la corrosión incluso puede mejorarse asociando el inhibidor de corrosión seleccionado a los compuestos que actúan de acuerdo con otros mecanismos que bloquean la corrosión. Como se indica más arriba, el estearato de zinc en particular muestra propiedades sinérgicas con los inhibidores de corrosión contribuyendo ampliamente al comportamiento lubricante de la matriz.

La prueba principal de la protección anticorrosión es la prueba con la niebla salina realizada de acuerdo con la norma 150 9227 y evaluada con el índice Re de acuerdo con ISO EN 2846-3 sobre placa tratada por fosfatación al manganeso (depósito de 8 a 20 g/m2 de fosfato). Se pueden obtener mejoras de rendimientos con la prueba con la niebla salina de acuerdo con estas normas (aumento de 20% en el tiempo de aparición de la corrosión) insertando las partículas de óxido de zinc de tamaño nanométrico (200 nm en promedio), aplicadas en dispersión simple en el agua.

Por ejemplo, para permitir a la composición bloquear de manera estable los sitios que se crean por las rugosidades de superficie y bloquear los procesos de daño de las superficies y su propagación creando una estructura continua de tipo fisible en superficie, la composición puede comprender las moléculas de al menos un fulereno de geometría esférica. Se recuerda que se entiende por "fulerenos" a los materiales moleculares que tienen una estructura en forma de tubos cerrados o abiertos o de esferas cerradas, en monocapa o en multicapa. Los fulerenos esféricos tienen un tamaño de algunas decenas de nm en monocapa y superior a alrededor de 100 nm en multicapa. Se observará que en razón de su tamaño y de su capacidad de interactividad, los fulerenos pueden tener un efecto determinante sobre la reología del medio introduciendo un fenómeno adicional de resistencia viscosa al movimiento.

Por ejemplo, para permitir una identificación visual de las superficies tratadas, la matriz de la composición puede comprender al menos un colorante. Todo tipo de colorante orgánico conocido puede ser utilizado ya que su tenor no degrada los rendimientos de fricción. Por ejemplo, se pueden utilizar los colorantes en tenores de alrededor de 1%.

Por ejemplo, para preservar el revestimiento de la degradación por oxidación debida por ejemplo al calor o a la exposición a los rayos UV, la matriz de la composición opcionalmente puede comprender al menos un antioxidante. Se recuerda que los compuestos polifenólicos, los derivados de naftilamina y los fosfitos orgánicos constituyen las principales familias de antioxidantes.

El zinc calcio estronio ortofosfato silicato comercializado bajo la denominación Halox® SZP391 ha dado resultados satisfactorios como inhibidor de corrosión.

La miscibilidad de los elementos de la composición puede incrementarse con un cosolvente que permite su homogeneización. Puede utilizarse un copolímero con grupos funcionales acrílico, por ejemplo, comercializado bajo la denominación Disperplast® 1018.

De modo opcional, la composición puede comprender un compuesto polietileno / politetrafluoroetileno con el fin de volver a la formulación hidrófoba e hidrófuga, por ejemplo, comercializado bajo la denominación PolyFluo® 400XF.

Puede revelarse ventajosa una preparación de superficie de las partes a lubricar de los elementos roscados macho EM y hembra EF. En efecto, pruebas de roscado y de desenroscado muestran que para obtener el establecimiento de una película de transferencia correcta, es preferible modificar la superficie a revestir de manera de volverla apta para adsorber o absorber la composición de lubricación ya sea por un tratamiento mecánico tal como un arenado o un granallado, o bien por una modificación física o química de las superficies por medio de un tratamiento reactivo o no reactivo a base de depósitos minerales cristalizados en superficie, de un ataque químico por ejemplo por un ácido, de un tratamiento de fosfatación con zinc o con manganeso o de una oxalatación que conduce a una capa de conversión química de la superficie. Entre estos tratamientos de superficie, se prefiere la fosfatación ya que permite obtener una superficie de adherencia correcta que conduce al establecimiento de una película de transferencia resistente durante la fricción y muy estable, así como una protección anticorrosión de base.

Por otra parte, puede ser deseable proceder a una preparación de superficie complementaria que en particular consiste en impregnar la porosidad de la superficie con los nanomateriales cuyo tamaño les permiten insertarse en las porosidades. El objeto de esta impregnación es el de bloquear y saturar los sitios creados por la porosidad por un material de acción pasiva que protege la superficie contra la corrosión conservando una buena adherencia del revestimiento.

A continuación se presentan dos ejemplos no limitativos de la composición. Estos ejemplos se adaptan bien a las juntas roscadas tubulares de tipo VAM TOP HC de 177.8 mm (7 in) de diámetro nominal, y de 43.15 kg/m (29 Ib/ft) de densidad lineal en acero débilmente aleado (grado L80) de acuerdo con la ficha técnica editada por la división OCTG de la sociedad Vallourec & Mannesmann Tubes. El elemento roscado macho por ejemplo ha sufrido, antes de la aplicación del revestimiento (composición), una fosfatación al zinc (peso de capa comprendido entre 4 y 20 g/m2) y el elemento roscado hembra una fosfatación al manganeso (peso de capa comprendido entre 8 y 20 g/m2). Los elementos roscados macho EM y hembra EF se calientan previamente a 130° C, luego se les aplica por pulverización térmica una capa de 35 µ?? de espesor de una composición de lubricación mantenida fundida a 150° C, que tiene la siguiente composición ponderal: Cera de polietileno comercializada por la sociedad CLARIANT bajo la denominación. LICOWAX® PE 520 : 15%, Colofonio esterificado al pentaeritrito, en particular comercializado por la sociedad LES DERIVES RESINIQUES ET TERPENIQUES (DRT) (Los Derivados Resínicos y Terpénicos) bajo la denominación DERTOLINE® P2L : 15%, - Cera de carnauba comercializada bajo la denominación LANCO® 1955SF: 5%, Estearato de zinc comercializado bajo la denominación LIGASTAB® ZN70: 25%, PAMA, comercializado por la sociedad ROHMAX bajo la denominación VISCOPLEX® 6-950 : 8%, Zinc calcio estronio ortofosfato silicato comercializado bajo la denominación Halox® SZP391 : 20%, Fluoruro de grafito : 5% Nitruro de boro : 2%, Bisulfuro de tungsteno : 5%, Copolimero con grupos funcionales comercializado bajo la denominación Disperplast® 1018: 5%.

En este ejemplo, la matriz es de tipo viscoelástico, los lubricantes sólidos son compuestos de bisulfuro de tungsteno y de fluoruro de grafito.

En una variante, la composición comprende de 10 a 25% en masa, preferentemente de 10 a 20%, de una resina éster de colofonio.

La composición puede ser la siguiente: Cera de polietileno : 10% Compuesto polietileno / politetrafluoroetileno comercializado bajo la denominación PolyFluo® 400XF : 5% Colofonio esterificado al pentaeritrito : 15% Cera de Carnauba : 7% Estearato de zinc : 25%, PAMA : 8%, Zinc calcio estronio ortofosfato silicato : 15%, Fluoruro de grafito : 7%, Politetrafluoroetileno comercializado bajo la denominación AlgoFlon® L203 : 2% Nitruro de boro : 1%, Copolimero con grupos funcionales comercializado bajo la denominación Disperplast® 1018 : 5%.

En una variante, los porcentajes de masa están comprendidos entre los de los dos ejemplos antes citados.

En una variante, por ejemplo se puede aplicar por pulverización térmica sobre los elementos roscados macho EM y hembra EF calentados previamente a 130° C una capa de 35 pm de espesor de una composición de lubricación mantenida fundida a 150° C, que tiene la siguiente composición ponderal: Cera de polietileno : 12% Compuesto polietileno / politetrafluoroetileno comercializado bajo la denominación PolyFluo® 400XF : 3% Colofonio esterificado al pentaeritrito : 15% Cera de Carnauba : 7% Estearato de zinc: 25%, PAMA : 8%, Zinc calcio estronio ortofosfato silicato : 8%, Fluoruro de grafito : 6%, Bisulfuro de tungsteno : 2%, Copolímero con grupos funcionales comercializado bajo la denominación Disperplast® 1018 : 4%.

En esta variante, la matriz también es de tipo viscoelástico.

En una variante, la composición ponderal es la siguiente: 7Cera de polietileno : 17% Compuesto polietileno / politetrafluoroetileno comercializado bajo la denominación PolyFluo® 400XF : 1% Colofonio esterificado al pentaeritrito : 20% Cera de Carnauba : 5% - Estearato de zinc : 19%, PAMA : 0%, Zinc calcio estronio ortofosfato silicato : 12%, Fluoruro de grafito : 5%, Politetrafluoroetileno : 1%, - Nitruro de boro : 2%, Bisulfuro de tungsteno : 3%, Copolímero con grupos funcionales comercializado bajo la denominación Disperplast® 1018: 5%.

El copolímero con grupos funcionales sirve de agente de acoplamiento.

En una variante, el porcentaje ponderal de cada uno de los siguientes constituyentes puede ser inferior a 0.1%, preferentemente a 0.01%: sulfonato y carboxilato de calcio, óxido de zinc, dióxido de titanio, trióxido de bismuto, politetrafluoroetileno, silicona, difenilamina alquilo, fosfito de tris(2,4-diterbutilfenilo).

La técnica de pulverización citada precedentemente en el estado fundido consiste en mantener la composición de lubricación a alta temperatura en fase liquida y en pulverizarla por medio de pistolas de pulverización termostateadas. La composición de lubricación se calienta entre 10° C y 50° C por encima de su temperatura de fusión y se pulveriza sobre una superficie calentada previamente a una temperatura superior a la temperatura de fusión con el fin de obtener un buen recubrimiento de la superficie.

En lugar de utilizar esta técnica de pulverización en estado fundido, se puede por ejemplo pulverizar la composición de lubricación en forma de emulsión acuosa. La emulsión y el sustrato pueden estar a temperatura ambiente, es necesario entonces un tiempo de secado. Este tiempo de secado puede ser reducido considerablemente calentando previamente la composición de lubricación entre 60° C y 80° C y/o la superficie entre 50° C y 150° C.

La invención no se limita a los ejemplos de composición de lubricación y de elemento roscado (macho o hembra) antes descritos, sólo a modo de ejemplo, sino que engloba todas las variantes que podrá considerar el hombre del arte en el marco de las reivindicaciones a continuación.

De este modo, la invención también se refiere a otros tipos de elemento roscado que los antes descritos (VAM TOP). Por ejemplo, también se refiere a los elementos roscados de juntas roscadas tubulares con tope interno, con manguitos (por ejemplo los de tipo NEW VAM, VAM ACE, DINOVAM, VAM HW ST) o integrales "flush" o "semi-flush" (por ejemplo los de tipo VAM SL, VAM MUST, VAM HP, VAM HTF).

La invención también puede referirse a los elementos de juntas roscadas para varillas y otros componentes de perforación rotativa definidos 4 por la especificación API 7 o por las especificaciones más severas apropiadas para ciertos productores (tales como, por ejemplo y de manera no limitativa, las juntas roscadas superiores VAM EIS, VAM TAURUS, TORQMASTER TM4 y los derivados y evoluciones de estas juntas).

Por otra parte, en lo que precede, principalmente se ha descrito una composición de lubricación que comprende uno o varios lubricante(s) sólido(s) y una matriz con consistencia sólida que comprende al menos un material reoresistente. No obstante, la invención también se refiere a las composiciones de lubricación semi-secas que comprenden una matriz pastosa, al menos un aditivo extrema presión con acción química y uno o varios aditivo(s) de frenado.

Claims

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN REIVINDICACIONES

1- Composición de lubricación filmógena de roscado de juntas roscadas, apropiado para recubrir al menos un roscado (FE, Fl) y un tope de roscado (BVM, BVF) de un elemento roscado (EM, EF) de componente (T2, T1) de una junta roscada tubular (JF) de una película en estado sólido, adhesiva al citado roscado (FE, Fl) y al citado tope de roscado (BVM, BVF), que el citado tope de roscado (BVM, BVF) está destinado a poyarse contra otro tope (BVF, BVM) de otro componente (T1, T2) de la citada junta roscada tubular (JF) en fase terminal de roscado, y que la citada composición de lubricación consta de una matriz, en donde la matriz además consta al menos de un material reoresistente y elegido de manera de conferir a la citada composición, como complemento de la lubricación, un valor de par sobre tope al menos igual a un valor umbral, que la citada matriz está con consistencia sólida, no adherente al tacto.

2.- La composición de lubricación de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque el (los) citado(s) material(es) reoresistente se dispone(n) para permitir la obtención de un valor de par sobre tope al menos igual a un valor umbral igual a 95%, preferentemente 100%, de un valor de referencia de par sobre tope de una grasa de tipo API RP 5A3 obtenido para la citada junta roscada tubular (JF).

3. - La composición de lubricación de conformidad con una de las reivindicaciones 1 y 2, caracterizada además porque comprende de 10 a 25% de material reoresistente en composición ponderal.

4. - La composición de lubricación de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada aemás porque el material reoresistente comprende de 1 a 99% de resina terpénica a base de alfa pineno, de ácido colofónico y resínico esterificado al pentaeritrito, de ácido colofónico y resínico hidrogenado y esterificado a la glicerina y/o de colofonio polimerizado, en composición ponderal.

5.- La composición de lubricación de conformidad con la reivindicación 4, caracterizada además porque el material reoresistente comprende de 1 a 99% de ácido colofónico y resínico esterificado al pentaeritrito, en composición ponderal.

6.- La composición de lubricación de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada además porque comprende de 10 a 20% de cera de polietileno, de 0 a 5% de compuesto polietileno / politetrafluroetileno, de 10 a 25% de colofonio esterificado, preferentemente de 10 a 20%, de 0 a 20% de cera de carnauba, preferentemente de 4 a 12%, de 20 a 30% de estearato de zinc, preferentemente de 20 a 26%, de 15 a 25% de silicato ortofosfato de zinc calcio estronio, preferentemente de 18 a 22%, de 4 a 12% de fluoruro de grafito, preferentemente de 4.5 a 7%, de 0 a 4% de politetrafluroetileno, de 1 a 3% de nítruro de boro, de 2 a 8% de bisulfuro de tungsteno, preferentemente de 3 a 6%, y/o de 2 a 8% de agente de acoplamiento en composición ponderal.

7. - La composición de lubricación de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada además porque comprende al menos un aditivo de frenado constituido por dispersiones de partículas minerales u orgánicas que presentan un relativamente grande valor de fuerza de fisilidad y/o de grandes interacciones particulares o enlaces atractivos entre partículas y/o una dureza Mohs promedio elevada y/o un comportamiento reológico resistente o que se opone al movimiento, que cada aditivo de frenado se elige en un grupo que comprende al menos el óxido de bismuto, el óxido de titanio, la sílice coloidal y el negro de carbón.

8. - La composición de lubricación de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada además porque comprende las partículas de lubricante(s) sólido(s) dispersas en la matriz, las citadas partículas de lubricante(s) sólido(s) constan de las partículas de lubricantes de al menos una de las clases 1 , 2, 3 y 4.

9. - La composición de lubricación de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizada además porque la citada matriz comprende al menos un aglutinante con comportamiento viscoelástico.

10. - La composición de lubricación de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizada además porque la citada matriz comprende al menos un jabón metálico.

11. - La composición de lubricación de conformidad con la reivindicación 10, caracterizada además porque el jabón se elige en un grupo que comprende al menos el estearato de zinc, el estearato de calcio, el estearato de litio, el estearato de aluminio y el estearato de bismuto.

12. - La composición de lubricación de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 11 , caracterizada además porque la que la citada matriz comprende al menos una cera de origen vegetal, animal, mineral o de síntesis.

13. - La composición de lubricación de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizada además porque la citada matriz comprende al menos un polímero líquido de una viscosidad cinemática a 00° C al menos igual a 850 mm2/s.

14. - La composición de lubricación de conformidad con la reivindicación 13, caracterizada además porque el citado polímero líquido se elige en un grupo que comprende al menos un polimetacrilato de alquilo, un polibuteno, un poliisobuteno, un polidialquilsiloxano y un polisiloxano.

15.- Elemento roscado (EM, EF) de componente (T2, T1) de una junta roscada tubular (JF), que el citado elemento roscado (EM, EF) consta al menos de un roscado (FE, Fl) y un tope de roscado (BVM, BVF) contra el que debe apoyarse otro tope (BVF, BVM) de otro componente (T1 , T2) de la citada junta roscada tubular (JF) al final de la operación de roscado, en donde al menos el citado roscado (FE, Fl) y el citado tope de roscado (BVM, BVF) están recubiertos con una capa delgada, adherente a la superficie del roscado (FE, Fl) y del tope de roscado (BVM, BVF), y constituida por la composición de lubricación de una de las reivindicaciones precedentes.

16. - El elemento roscado de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado además porque está recubierto al menos parcialmente con un espesor de composición de lubricación comprendido entre 10 pm y 50 pm.

17. - El elemento roscado de conformidad con una de las reivindicaciones 15 y 16, caracterizado además porque también comprende una superficie de hermeticidad (SEM, SEF) apta para estar en contacto que ajusta herméticamente con una superficie de hermeticidad que corresponde (SEF, SEM) a otro elemento roscado (EF, EM) después de la citada operación de roscado, y recubierta con la citada composición de lubricación.

18.- El elemento roscado de conformidad con una de las reivindicaciones 15 a 17, caracterizado además porque las superficies están previamente revestidas con un revestimiento o película que cumple la función de protección contra la corrosión.

19.- Junta roscada tubular que comprende un elemento roscado macho y un elemento roscado hembra, en donde uno al menos de los citados elementos roscados es conforme a una de las reivindicaciones 15 a 8.