WO2013098490A1 - Composant filete tubulaire et procede de revetement d'un tel composant filete tubulaire - Google Patents

Composant filete tubulaire et procede de revetement d'un tel composant filete tubulaire Download PDF

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WO2013098490A1
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dry film
tubular component
polysilicates
threaded
threaded tubular
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PCT/FR2012/000541
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Eric Gard
Mohamed Gouider
Mikael Petit
Eliette Pinel
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Vallourec Mannesmann Oil & Gas France
Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation
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    • C10N2080/00—Special pretreatment of the material to be lubricated, e.g. phosphatising or chromatising of a metal

Definitions

  • the present invention relates to a tubular element for drilling and / or exploitation of hydrocarbon wells, and more precisely the threaded end of such an element.
  • This end may be of the male or female type, and is adapted to be connected to a corresponding end of a similar element to form a seal or a connection.
  • the invention also relates to a threaded joint resulting from the connection by screwing of two tubular elements.
  • Tubular element for drilling and exploitation of hydrocarbon wells means any element of substantially tubular shape capable of being assembled with another element, of the same type or not, in order to constitute, in particular, either a packing adapted to drill a hydrocarbon well, or an underwater riser for maintenance (also called work over riser) or the operation of such wells, such as a riser, or a column of casing or of production involved in the exploitation of the well.
  • the invention also applies to the elements used in a drill string, such as, for example, drill pipes or "Drill Pipes", heavy rods or “Heavy Weight Drill Pipes", drill collars or “Drill Collars ", and the joint parts of heavy rods and rods, referred to as” tool joints "in the English language.
  • Each tubular element comprises an end portion provided with a male threaded zone or a female threaded zone intended to be screwed with a corresponding end portion of a similar element.
  • the elements compose what is called a joint or a connection.
  • threaded tubular components of a connection are assembled under defined constraints in order to meet the tightening and sealing requirements imposed by the conditions of use.
  • the threaded tubular components may have to undergo several cycles of screwing and unscrewing, especially in service.
  • threaded tubular components are often stored and then screwed into an aggressive environment. This is for example the case in “off shore” situation in the presence of salt spray or in “on shore” situation in the presence of sand, dust, and / or other pollutants. It is therefore necessary to use corrosion-resistant films on the surfaces that are to cooperate in screwing (in the case of threaded zones) or in tight contact (in the case of metal / metal sealing surfaces and abutments).
  • thermosetting resins epoxy type A first response satisfying the criteria of thermal stability and abrasion resistance under shear and compression stresses, has been provided with the organic matrices of the family of thermosetting resins epoxy type.
  • Epoxy resins offer toughness (90 MPa), hardness (65 to 89 shore D) and compressive strength (> 100 MPa), each time high.
  • solid lubricants such as MoS2 or PTFE
  • dry films meet the current requirements of anti-seizing.
  • the proper combination of organic binder and solid lubricant ensures the separation of surfaces long enough to prevent seizure.
  • the amorphous thermosetting films have the advantage of offering a three-dimensional network structure by crosslinking thus giving them a high hardness.
  • mention may be made of the documents WO2004033951 and WO2007063079 which disclose dry films rich in lamellar zinc dispersed in a minority epoxy resin as an attachment and protective layer directly applied to the surface preparation.
  • this type of film incorporating mineral fillers in high proportions has a friable character under stress in a temperature range below their glass transition temperature.
  • organic resins require the use of organic solvents to promote wetting and application.
  • organic solvents are generally selected from the list comprising isopropyl alcohol, butyl acetate, xylene or toluene, and are currently subject to restriction vis-à-vis the new regulations related to the environment. Indeed, some are classified as "CMR substances" (Carcinogenic, Mutagenic, Toxic for Reproduction).
  • the inorganic polymers such as alkoxy titanates, alkoxy zirconates and ethyl polysilicates form a dense cross-linked three-dimensional network and offer a high metal surface adhesion. Their thermal resistance can reach 1200 ° C.
  • Other butyl polytitanate polymers incorporating solid lubricants such as MoS2 have been identified as promising for their anti-seizing properties.
  • acrylic resins copolymerized with ethylenic monomers are predominantly semicrystalline.
  • ethylenic monomers styrene, vinyl or methacrylate ester
  • the stress behavior is either elastomeric or rigid but not sufficiently resistant to shear.
  • solid lubricants can not express themselves properly to optimize anti-seize performance.
  • the present invention proposes to combine the properties of organic polymers and polymers. in order to correct their respective defects.
  • the invention consists in producing a transfer layer from a solid lubricant system fixed on the surface by an organomineral composite matrix composite that is both wear-resistant and chemically stable with respect to external aggressions.
  • the present invention relates to a tubular element for drilling and / or operating hydrocarbon wells having an end comprising at least one threaded zone, characterized in that the end is at least partially coated with a dry film, comprising a matrix comprising a mixture of at least one alkaline polysilicate and at least one semi-crystalline thermoplastic organic polymer.
  • the semi-crystalline thermoplastic organic polymer may be a styrene-acrylic copolymer.
  • the alkali polysilicate may belong to the family defined by sodium polysilicates, potassium polysilicates, lithium polysilicates.
  • the polysilicate may be an alkaline potassium polysilicate having a weight ratio S1O2 / K2O of between 1 and 3.5 and preferably greater than or equal to [026]
  • the weight ratio in the dry film between the alkaline polysilicate and the semi-crystalline thermoplastic organic polymer may be between 0.2 and 3.5 and preferably less than or equal to 0.5.
  • the end coated with the dry film may have previously undergone a surface preparation of the type selected from the group consisting of sanding, conversion treatments, electrolytic deposits, and non-reactive treatments.
  • the dry film may further comprise at least one solid lubricant as a friction reducer, in a mass proportion of between 5% and 30%.
  • the solid lubricant may be selected from graphite, Bi2S3, SnS2, secondary amide waxes, paraffin waxes.
  • the dry film may further comprise a corrosion inhibitor.
  • the dry film may further comprise colloidal silica.
  • the whole of said threaded zone may be coated with the dry film.
  • Said threaded end may comprise at least one sealing surface intended for a metal / metal contact, and said sealing surface may be coated with the lubricating dry film.
  • the invention also relates to a tubular joint intended for drilling and / or the exploitation of hydrocarbon wells comprising at least one tubular element having a threaded end coated at least partially with a lubricating dry film in accordance with FIG. the invention.
  • the invention also relates to a method for producing a dry film on a threaded tubular component for drilling or operating hydrocarbon wells, said tubular component having at one of its ends a zone threaded made on its outer or inner peripheral surface depending on whether the threaded end is of the male or female type, characterized in that the method comprises the following steps:
  • a mixture comprising a dispersion or an aqueous emulsion of acrylic copolymers chosen from styrene-acrylics, acrylic-methacrylates, styrene-acrylic-methacrylates, aliphatic polyurethanes -acrylics, polyacrylates, terpolymers of the vinylacetate type ethylene-vinylchloride, with a solution of alkaline polysilicates chosen from potassium polysilicates, sodium polysilicates, lithium polysilicates.
  • the densification of the film at a temperature between 80 ° C and 160 ° C for a period of between 30 and 60 minutes.
  • the densification step may be followed by a curing step at 160 ° C for a time of between 120 and 240 minutes.
  • the step of applying the mixture by spraying can be carried out at a temperature close to the temperature of the end of the threaded tubular component.
  • the step of preparing the mixture between the dispersion or an aqueous emulsion of acrylic copolymers and the solution of alkaline polysilicates can be carried out at a pH greater than or equal to 9.5.
  • the dispersion or aqueous emulsion of acrylic copolymers may comprise a thickener.
  • the dispersion or aqueous emulsion of acrylic copolymers may comprise a stabilizer.
  • the dispersion or aqueous emulsion of acrylic copolymers may comprise a coalescing agent.
  • the mixture between the aqueous dispersion or emulsion of acrylic copolymers and the alkaline polysilicate solution may comprise a hardener.
  • the mixture between the dispersion or the aqueous emulsion of acrylic copolymers and the solution of alkaline polysilicates may comprise a solid lubricant chosen from graphite, Bi2S3, SnS2, secondary amide waxes, paraffin waxes, in a proportion in mass in the final between 5% and 30%.
  • the mixture between the dispersion or the aqueous emulsion of acrylic copolymers and the alkali polysilicate solution may comprise a corrosion inhibitor.
  • the mixture between the dispersion or the aqueous emulsion of acrylic copolymers and the alkali polysilicate solution may comprise colloidal silica.
  • the step of applying said mixture to an end of said threaded tubular component may be preceded by a surface preparation step of the type selected from the group consisting of sanding, conversion treatments, electroplating and non-reactive treatments.
  • Figure 1 is a schematic view of a joint resulting from the screw connection of two tubular components.
  • Figure 2 is a schematic view of the screwing curve of two threaded tubular components.
  • Figure 3 is a schematic view of a substrate coated with a lubricating dry film.
  • Figure 4 is a schematic view of a test installation.
  • the threaded joint shown in Figure 1 comprises a first tubular component of axis of revolution 10 and having a male end 1 and a second tubular component of axis of revolution 10 and having a female end 2.
  • the ends 1 and 2 each having an end surface disposed perpendicular to their respective axis of revolution 10 and are respectively provided with a threaded zone 3 and 4, which cooperate with each other for the mutual assembly by screwing the components.
  • the threaded zones 3 and 4 may be trapezoidal thread type, self-locking, or other.
  • metal / metal sealing surfaces 5, 6 intended to be in tight contact against one another after screwing together the two threaded components are formed respectively on the male 1 and female 2 ends, in the vicinity of the threaded zones 3, 4.
  • the male end portion 1 has an end surface 7 which abuts, when the two components are screwed together, against a corresponding surface 8 formed on the end female 2.
  • the abutment between the end surface 7 and the corresponding surface 8 can be replaced by threaded zones 3, 4, arranged in cooperation by self-locking tightening of the type described, for example, in US 4,822,081. , US RE 30,647 or US RE 34467.
  • the end 1 or 2 of at least one of the tubular components is at least partially coated with a dry film 12 comprising a matrix consisting of a mixture of alkaline polysilicates and of semi-crystalline thermoplastic organic polymers.
  • dry film is meant a solid film that is not tacky to the touch.
  • alkaline polysilicates exhibit a thermomechanical and tribological behavior similar to that of a thermo-crosslinked epoxy resin.
  • the alkaline polysilicates have the ability to generate strong and preferred bonds with the surfaces as long as they are sufficiently polar.
  • the alkaline polysilicates are in the glassy state if they are stressed in a temperature range below their glass transition temperature. This results in a low viscoelasticity, that is to say a high rigidity and low deformability of the material under stress.
  • the Applicant has preferred acrylic copolymers in aqueous dispersions or emulsions, and more particularly styrene-acrylics, acrylic-methacrylates, styrene-acrylic-methacrylates, polyurethanes acrylic aliphatics.
  • the Applicant has also preferred dispersions or aqueous emulsions of polyacrylates and terpolymers such as vinyl acetate-ethylene vinyl chloride in an alkaline medium.
  • the Applicant has preferred solutions of alkaline polysilicates such as potassium polysilicates, sodium and lithium with a weight ratio SiC MxO greater than or equal to 2 and preferably greater than 2.5.
  • the Applicant has also developed a process for forming an organic-inorganic matrix resulting from a mixture between a styrene-acrylic copolymer and a sodium, potassium or lithium polysilicate.
  • Lithium polysilicates differ from conventional alkaline polysilicates in that they combine both the characteristics of alkaline polysilicates and colloidal silicas, namely that they offer a better binder, a better passivating effect in combination with phosphatation and better barrier effect and cathodic protection by inhibition of the oxidation mechanism.
  • the Si 2 0 / Li 2 0 weight ratio is greater than 10, which means that the amount of water required is less than that required for conventional alkaline polysilicates. However, they are not very film-forming and therefore their adhesion to metals is lower.
  • curing in addition to evaporative drying, curing is required to increase the moisture resistance.
  • the nature of the curing depends on the weight ratio Si0 2 / M ⁇ O and can be chemical by means of a neutralizing agent (acid catalyst) or obtained by heat treatment.
  • a totally impervious film can be obtained by treatment at 600 ° C in the presence of zinc oxide.
  • a practically insoluble film consists of selecting a solution of potassium polysilicates rather than sodium.
  • the potassium polysilicate solution should preferably be silica-rich.
  • a solution of polysilicates whose alkaline part (potassium oxide) is too important, is slowly dehydrated taking into account the high affinity with water.
  • the evaporation must be slow between ambient temperature and 100 ° C to avoid the formation of steam at the interface followed by a heat treatment of between 120 and 160 ° C and preferably above 200 ° C for one to two hours to remove residual water.
  • the process may be catalyzed by means of organic or inorganic acid (sodium bicarbonate, aluminum hydroxide, aluminum triphosphate) to neutralize the alkaline portion responsible for the solubility in water.
  • organic or inorganic acid sodium bicarbonate, aluminum hydroxide, aluminum triphosphate
  • This neutralization can be carried out in post-treatment by application of an acid solution by spraying.
  • the films are applicable without temperature constraints but above all sufficiently flexible and deformable when the inorganic binder is combined with a plasticizer.
  • plasticizer is meant a substance which, incorporated into the polymers, partially destroys the interactions between chains responsible for mechanical cohesion and transforms an initially rigid material into a flexible, flexible material.
  • the plasticizer of the alkali polysilicate solution is an organic resin selected from styrene-butadienes, polystyrenes, neoprenes, polyvinyl chlorides, polyvinyl acetates and acrylic polymers, preferably a styrene-acrylic copolymer.
  • the proportion relative to the plasticizer may be predominant for the inorganic polymer. On the other hand, the proportion is necessarily a minority for lithium polysilicate.
  • the lubricant dry film 12 may be applied in different ways to the threaded zones.
  • the lubricating dry film 12 may cover all or part of the threaded zone 3, 4.
  • the lubricating dry film 12 may cover all or part of the metal / metal sealing surface 5, 6.
  • CSB abutment torque
  • ToSR Torque on Shoulder Resistance
  • the curve in FIG. 2 expresses the tightening torque (or tightening) as a function of the number of revolutions made.
  • a "premium" seal screwing torque profile can be broken down into four parts.
  • a sealing surface at the outer periphery of the end portion of the male threaded element radially interferes with a corresponding sealing surface of the female threaded member to effect a metal seal. metal.
  • CAB abutment torque
  • the screwing torque that corresponds to the end of the fourth part P4 is called the plasticizing torque (CP) (or “plastification torque”).
  • CP plasticizing torque
  • the male screwing abutment (end portion of the male threaded element) and / or the female screwing abutment (zone located behind the annular abutment surface of the abutment). female threaded element) are subject to plastic deformation, which can degrade the sealing performance of the contact between sealing surfaces by also plasticizing the sealing surfaces.
  • the threaded seal designer is thus led to define for a given type of threaded joint an optimum torque value screwing, which must be, for all assemblies of this type of seal, lower than the plasticizing torque CP (to avoid the plasticization of the abutments and the disadvantages thereof) and greater than the stop abutment torque CAB.
  • An end of screwing under a torque lower than CAB does not guarantee a correct relative positioning of the male and female elements and thereby an effective clamping between their sealing surfaces. There is also the risk of unscrewing.
  • the actual value of the CAB abutment abutment torque may vary from one assembly to another for the same type of seal as it depends on the diametral and axial machining tolerances of the male and female threads and sealing surfaces.
  • the optimum tightening torque should be substantially higher than the abutment torque CAB.
  • the value of the CSB abutment torque is important, the more margin there is to define the optimum torque for screwing, and the more the threaded joint will be resistant to stress in service.
  • the Scratch test shown diagrammatically in FIG. 4, makes it possible to evaluate the adhesion strength, or adhesion, of a film on a surface or surface preparation.
  • This method of shearing and deforming a film with a spherical ball subjected to an increasing load also makes it possible to determine the coefficient of friction and the critical load corresponding to the appearance of a decohesion of the film, which are two important tribological parameters relative to wear resistance.
  • the experimental conditions implement a spherical pin Inconel 718 diameter 5 mm and a metal test piece made of carbon steel or Z20C13 having a roughness Ra less than 1 micrometer, as well as the following parameters: an increasing load of 10N to 310 N (with a ramp rate of 15 N / s), a ball travel speed of 2 mm / s, a duration of 20 s and a runway length of 40 mm.
  • the grid test consists in evaluating the resistance of a monolayer or multilayer coating to be separated from a substrate, when an incision grid is practiced in the coating until this substrate is classified according to a classification. six levels. An excellent adhesion of the coating to the substrate must correspond to ISO 2409 (2007) class 0: perfectly smooth incisions edges, none of the squares of the detached grid. In order to take into account the environment, the grid test is reproduced after placing in a humid environment (35 ° C and 90% RH). No change in appearance, blistering, corrosion, cracking, peeling corresponding to the classifications of the ISO 4628 standard, nor loss of adhesion are characteristic of a good resistance to moisture.
  • the wet corrosion tests consist of a neutral salt spray test carried out in a climatic chamber at a temperature of 35 ° C with a 50 g / L salt solution with a density of between 1.029 and 1.036 at 25 ° C, pH between 6.5 and 7.2 at 25 ° C and recovered at the average speed of 1.5 ml / h. Samples that are intact without rusting must correspond to the ReO class of ISO 9227 after exposure.
  • the method provides a means of verifying that the comparative quality of a metallic material, with or without a protective film (metallic or organic film on metallic material) against corrosion, is maintained.
  • the water resistance tests consist of subjecting the samples to an accelerated corrosion test, according to DIN 50017, carried out in climatic chambers. This one day cycle test consists of steam condensation under the following conditions: 35 ° C, 90% relative humidity for 8 hours and then drying the sample. After 7 cycles, it is found that the substrate protected by the dry film is not corroded.
  • An excellent resistance must correspond to the classifications of the ISO 4628 standard, namely: no corrosion, no blistering, no cracking, no spalling on a carbon steel plate treated by zinc phosphating (deposit of 8 to 20 g / m 2 of phosphate) or treated by an electrolytic deposition of a Cu-Sn-Zn ternary alloy with an intermediate layer of Ni.
  • Immersion in water in storage or in operation contributes to degrading the coatings according to failure factors relating to the coating itself, to a contamination of the substrate or to an inadequate surface preparation.
  • the immersion test adapted to the ASTM D870 standard qualitatively and quantitatively evaluates the resistance of the coating through the degradation modes of the submerged part in demineralized water at 40 ° C. for 168 hours.
  • Excellent strength must correspond to ISO 4628 classifications, ie no corrosion, no blistering, no cracking, no spalling on a zinc phosphated carbon steel plate. 8 to 20 g / m 2 of phosphate) or treated by an electrolytic deposition of a Cu-Sn-Zn ternary alloy with an intermediate layer of Ni.
  • Excellent strength should also correspond to a small variation in interface adhesion and / or coefficient of friction measured by the test scratch compared to the non-submerged portion.
  • the Applicant has evaluated in particular the combination between alkaline potassium, sodium and lithium polysilicates marketed by Woellner under the name BETOL® and a semi-crystalline thermoplastic organic polymer selected from dispersions or aqueous emulsions of acrylic resins highly compatible with inorganic polymers in solution (at a pH of about 11).
  • BETOL® a semi-crystalline thermoplastic organic polymer selected from dispersions or aqueous emulsions of acrylic resins highly compatible with inorganic polymers in solution (at a pH of about 11).
  • the compatibility with pH being related to the saponification index, the acrylic resin must be sufficiently resistant to saponification in a very alkaline medium. Low resistance to saponification would lead to freezing and film formation would be affected.
  • a saponification index corresponding to the mass of potash (KOH) - in mg - necessary to neutralize the free fatty acids and to saponify the fatty acids combined in one gram of fatty substance, greater than 48 mgKOH / g is particularly recommended.
  • the acrylic resins only the styrene-acrylic copolymers have an adequate saponification number and particularly styrene-butyl acrylate copolymers (100 and 180 mgKOH / g).
  • the styrene-acrylic copolymer resins, in dispersion or in aqueous emulsion, evaluated are marketed by BASF under the name ACRONAL® or by RHOM & HAAS under the name MAINCOTE®.
  • the application was made by means of a pneumatic spray system with a bucket gun.
  • the temperatures of the mixture and of the substrate were preferably adjusted to the formation temperature of the film of the organic binder, ie between 20 and 40 ° C. according to the styrene-acrylic copolymers.
  • Pre-drying at the application temperature of a duration of 5 minutes was advantageously prescribed and followed by drying for 10 minutes with a progression of the temperature between the application temperature and 80 ° C. .
  • a final hardening at 160 ° C may advantageously be carried out for a period of between 120 and 240 minutes in order to totally eliminate the residual water.
  • the dry films were made on carbon steel or low-alloy steel specimens with or without surface treatment such as a phosphatation in the case of a carbon steel or a Cu-Sn-Zn electrolytic deposit including a -Nickel Wood layer in the case of an alloy steel.
  • the thicknesses of the dry films studied are preferably between 30 and 50 ⁇ m.
  • Table 1 shows that a wide variety of weight ratio Si0 2 / K 2 O was tested on a zinc phosphate-coated carbon steel, and this, to determine the weight ratio Si0 2 / K 2 0 optimum.
  • the Applicant evaluated the aqueous dispersions or the aqueous emulsions of acrylic copolymers the best performers still looking Scratch test and grid test.
  • the dry films were made on carbon steel specimens coated with Cu- Sn-Zn electroplating.
  • styrene-acrylic copolymers and polyurethane-acrylic copolymers exhibit the best viscoelastic behavior and therefore the best breaking strength under shear-compression stress.
  • the matrices selected are therefore preferably based on mixtures of potassium polysilicates and styrene-acrylic or polyurethane-acrylic copolymers.
  • Table 3 illustrates the increase in performance for an organic-inorganic matrix film comprising a styrene-acrylic copolymer and an alkaline polysilicate on a carbon steel test tube coated with CuSnZn electrolytic deposition. The comparison is made with respect to a dry film based solely on either an alkaline polysilicate or a styrene-acrylic copolymer.
  • Sample F results from a dispersion of a thickener in water followed by the addition of a stabilizer. After mixing with an aqueous dispersion of styrene-acrylic copolymers, a coalescent selected from propylene glycol ethers was added. After the solution of potassium polysilicates was diluted beforehand, the latter was added to the dispersion, and very slowly with stirring, checking that the pH remains greater than or equal to 9.5. The organic-inorganic weight ratio was set at 0.2.
  • Sample F exhibits interesting viscoelasticity under stress in contrast to the friable and abrasive behavior of sample D (alkaline polysilicate) in a semi-open contact.
  • the samples Ech. G and Ech. H comprise a supply of solid lubricants preferably lamellar (class 1) and reactive (class 2).
  • Table 4 contains Scratch test results.
  • Solid lubricants can be taken from the following list: graphite, Bi2S3, SnS2, secondary amide wax, paraffin wax. It should be noted that solid lubricants comprising fluorine atoms are prohibited because of their reactivity in a very alkaline medium.
  • an organic / inorganic weight ratio of at least 0.3 is more favorable at equal pigment volume concentration to ensure low friction.
  • the water resistance is not fully ensured with persistent blistering and corrosion protection of the surface less than 48 hours.
  • the incompatibility between an alumina of amphoteric nature and potassium polysilicate in alkaline medium is not likely to densify the three-dimensional network.
  • an aluminum hydroxide type hardener is very suitable for a heat treatment in the vicinity of 600 ° C. It is therefore necessary to optimize the formulations.
  • styrene-acrylic copolymers because of their high saponification, participate in the neutralization of the alkaline portion of the alkali polysilicates during evaporation.
  • Samples J and K perfectly illustrate the overall increase in performance using a styrene-butyl acrylate copolymer and aluminum hydroxide as a hardener.
  • the glass transition temperature of the butyl acrylate monomer provides greater flexibility to the copolymer facilitating the formation of the film including for temperatures below 10 ° C.
  • colloidal silica makes it possible, among other things, to adjust the pH to facilitate the dispersion of the charges.
  • Colloidal silica particularly contributes to reducing the overall alkalinity in the presence of alkaline polysilicate by modifying the SiO 2 / M 2 O ratio.
  • Colloidal silica finally contributes to reducing the proportion of alkaline polysilicate to have optimum pigment volume concentrations.
  • the Applicant has also verified that the mechanical properties of the film are maximum for an organic / inorganic ratio in the vicinity of 0.3 and a ratio of 2 between the class 2 reactive lamellar solid lubricants and the plastically deformable solid lubricants of class 4. Water resistance is enhanced for a CPV higher than 30%.
  • the Applicant has also carried out screwing and unscrewing tests (in relation to the curve in FIG. 2) on a coated connection. partially of a dry film organic-inorganic according to the invention, and a reference connection partially coated with a dry film only organic.
  • a dry film based on an organic-inorganic composition consisting of 23.2% water, 5.4% Laponite RDS (10% solution), 0.5% Sapetin D27, 0.5% Betolin Q40, 2.2% AustroTec Bis84, 0.5% Timrex KS4, 0.8% Printex 60, 1.1% Baikalox CR125, 0.3% Aquasuperslip 6550, 10, 5% of MAINCOTE 1071, 54.5% of BETOL K28, 0.5% Betolin A11, was applied to the female end 2 of a 7 "type connection.
  • a dry film based on an organic styrenic-acrylic polymer composition was applied to the female end 2 and the male end 1 of a 7 "type connection. 29 # CS L80 VAMTOP HH PFBS, with a surface preparation consisting of zinc or manganese phosphating.
  • the tightening torque applied to the connection coated with the organic-inorganic film amounted to 29,900 N.m against 20100 N.m for the tightening torque applied to the reference connection.
  • the value of the docking torque was evaluated between 12000 and 13000 N.m for the connection coated with the organic-inorganic film against 16000 N.m for the reference connection where the contact pressures in the thread are however lower.
  • the dry films based on an organic-inorganic composition according to the invention make it possible to increase the number of screwing / unscrewing by at least 50% compared to a dry organic matrix film.
  • the present invention makes it possible, independently of these lubrication performance, to provide in critical conditions of temperature and humidity, and this, thanks to its excellent adhesion properties on different surfaces or surface preparations. , a new answer adapted to the development of single-layer systems, fulfilling both a role of underlay and coating (primer and top-coat).

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Abstract

L'invention a pour objet élément tubulaire destiné au forage et/ou à l'exploitation de puits d'hydrocarbures présentant une extrémité (1;2) comprenant au moins une zone filetée (3;4), caractérisé en ce que l'extrémité (1;2) est au moins partiellement revêtue d'un film sec (12), comprenant une matrice (13) comportant un mélange d'au moins un polysilicate alcalin et d'au moins un polymère organique thermoplastique semi-cristallin. L'invention a également pour objet un procédé de réalisation d'un film sec (12), comprenant une matrice (13) comportant un mélange d'au moins un polysilicate alcalin et d'au moins un polymère organique thermoplastique semi-cristallin, sur un tel élément tubulaire destiné au forage et/ou à l'exploitation de puits d'hydrocarbures.

Description

COMPOSANT FILETE TUBULAIRE ET PROCEDE DE REVETEMENT D'UN TEL
COMPOSANT FILETE TUBULAIRE
[001] La présente invention concerne un élément tubulaire destiné au forage et/ou à l'exploitation de puits d'hydrocarbures, et plus précisément l'extrémité filetée d'un tel élément. Cette extrémité peut être de type mâle ou femelle, et est apte à être raccordée à une extrémité correspondante d'un élément analogue pour former un joint ou une connexion.
[002] L'invention concerne aussi un joint fileté résultant du raccordement par vissage de deux éléments tubulaires.
[003] Par élément tubulaire destiné au forage et à l'exploitation des puits d'hydrocarbures, on entend tout élément de forme sensiblement tubulaire apte à être assemblé à un autre élément, du même type ou non, en vue de constituer, notamment, soit une garniture apte à forer un puits d'hydrocarbures, soit une colonne montante sous-marine pour la maintenance (appelée aussi work over riser) ou l'exploitation de tels puits, telle qu'un riser, soit une colonne de cuvelage ou de production intervenant dans l'exploitation du puits. L'invention s'applique également aux éléments utilisés dans une garniture de forage, tels que, par exemple, les tiges de forage ou « Drill Pipes », les tiges lourdes ou « Heavy Weight Drill Pipes », les masses-tiges ou « Drill Collars », et les parties de joints des tiges et des tiges lourdes, désignées « tool joint » en langue anglaise.
[004] Chaque élément tubulaire comporte une portion d'extrémité dotée d'une zone filetée mâle ou d'une zone filetée femelle destinée à être vissée avec une portion d'extrémité correspondante d'un élément analogue. Ainsi assemblés, les éléments composent ce que l'on appelle un joint ou une connexion.
[005] Ces composants tubulaires filetés d'une connexion sont assemblés sous des contraintes définies afin de répondre aux exigences de serrage et d'étanchéité imposées par les conditions d'utilisation. En outre, il faut savoir que les composants tubulaires filetés peuvent avoir à subir plusieurs cycles de vissage et de dévissage, en particulier en service.
[006] Les conditions d'utilisation de ces composants tubulaires filetés donnent lieu à différents types de contraintes, qui rendent nécessaire l'utilisation de films sur les parties sensibles de ces composants, telles que les zones filetées, les zones en butée, ou encore les surfaces d'étanchéité. [007] Ainsi, les opérations de vissage se font généralement sous forte charge axiale, par exemple du fait du poids d'un tube de plusieurs mètres de longueur à assembler par le joint fileté, éventuellement aggravée par un léger désalignement de l'axe des éléments filetés à assembler. Ceci induit des risques de grippage au niveau des zones filetées et/ou au niveau des surfaces d'étanchéité métal / métal. On revêt couramment les zones filetées ainsi que les surfaces d'étanchéité métal/métal avec des lubrifiants.
[008] En outre, les composants tubulaires filetés sont souvent stockés, puis vissés, dans un environnement agressif. C'est par exemple le cas en situation « off shore » en présence de brouillard salin ou en situation « on shore » en présence de sable, de poussières, et/ou autres polluants. Il est donc nécessaire d'employer des films contre la corrosion sur les surfaces amenées à coopérer en vissage (cas des zones filetées) ou bien en contact serrant (cas des surfaces d'étanchéité métal/métal et des butées).
[009] Toutefois, compte tenu des normes environnementales, il apparaît que l'emploi de graisses répondant au standard API RP 5A3 (American Petrol Institute) ne constitue pas une solution pour le long terme, dans la mesure où ces graisses sont amenées à être extrudées hors des composants tubulaires et à être relâchées dans l'environnement ou dans le puits, induisant des bouchons qui nécessitent des opérations spéciales de nettoyage.
[010] Afin de répondre aux problématiques de résistance durable à la corrosion, au grippage, et aux prérogatives liées à l'environnement, des films solides et secs (c'est- à-dire non pâteux à la différence des graisses), lubrifiants et protecteurs ont été développés.
[011] De manière générale, l'ensemble des films secs mis en oeuvre sur des systèmes filetés pour des applications liées au forage et à l'exploitation des puits d'hydrocarbures sont basés sur des matrices organiques ou inorganiques.
[012] Une première réponse satisfaisant aux critères de stabilité thermique et de résistance à l'abrasion sous des contraintes de cisaillement et de compression, a été apportée avec les matrices organiques de la famille des résines thermodurcissables de type époxy. Les résines époxy offrent une ténacité (90 MPa), une dureté (65 à 89 shore D) et une résistance à la compression (> 100 MPa), à chaque fois élevées. En combinant les propriétés de la résine avec les lubrifiants solides de type MoS2 ou bien PTFE, les films secs répondent aux exigences actuelles d'anti-grippage. L'association adéquate du liant organique et du lubrifiant solide permet d'assurer la séparation des surfaces suffisamment longtemps pour empêcher le grippage. Les films thermodurcissables amorphes présentent l'avantage d'offrir une structure en réseau tridimensionnel par réticulation leur conférant ainsi une dureté élevée. On peut citer à titre d'exemple les documents WO2004033951 et WO2007063079 qui divulguent des films secs riches en zinc lamellaire dispersé dans une résine époxy minoritaire comme couche d'accrochage et de protection directement appliquée sur la préparation de surface.
[013] D'autres solutions reposant sur des films secs à base de fluoropolymères de type PTFE dans une résine époxy majoritaire ont été développées.
[014] Toutefois, ce type de films incorporant des charges minérales dans des proportions élevées, présente un caractère friable sous contrainte dans une plage de température inférieure à leur température de transition vitreuse.
[015] De plus, la mise en œuvre de telles résines organiques nécessite l'emploi de solvants organiques pour favoriser le mouillage et l'application. Ces solvants sont généralement choisis dans la liste comprenant l'alcool isopropylique, l'acétate de butyle, le xylène ou le toluène, et sont l'objet actuellement de restriction vis-à-vis des nouvelles réglementations liées à l'environnement. En effet, certains sont classés comme « substances CMR » (Cancérigène, Mutagène, Toxique pour la Reproduction).
[016] Une seconde réponse, détaillée dans le document WO2001016516, et permettant d'obtenir une certaine résistance mécanique, thermique et chimique, propose d'utiliser des matrices de type uniquement polymères inorganiques. Avantageusement, les polymères inorganiques tels que les alkoxy titanates, les alkoxy zirconates et les polysilicates d'éthyle forment un réseau tridimensionnel réticulé dense et offrent une adhérence sur surface métallique élevée. Leur résistance thermique peut atteindre 1200°C. D'autres polymères butyl polytitanates incorporant des solides lubrifiants comme MoS2 ont été identifiées comme prometteurs pour leurs propriétés anti-grippantes.
[017] Toutefois, la mise en oeuvre de ces matrices de type polymères inorganiques repose sur des procédé d'obtention par polymérisation minérale en deux étapes (hydrolyse et condensation) selon des techniques sol-gel qui font intervenir des catalyseurs acides ou alcalins ainsi que des solvants organiques polaires (alcools, cétones, hydrocarbures) dont l'utilisation est réglementée par les nouvelles normes environnementales. [018] Une troisième réponse basée sur l'emploi de résines thermoplastiques acryliques ou leurs copolymères en émulsion aqueuse et décrite par exemple dans le document WO2007042231 , a été envisagée.
[019] Néanmoins, les résines acryliques copolymérisées avec des monomères éthyléniques (styrène, vinyle ou ester méthacrylate) sont majoritairement semi- cristallines. Ainsi, le comportement sous contrainte est soit élastomérique soit rigide mais pas suffisamment résistant au cisaillement. Dans les deux cas, les lubrifiants solides ne peuvent s'exprimer correctement pour optimiser la performance d'anti- grippage.
[020] Afin de contourner les problématiques environnementales et de générer un revêtement facilement applicable, adhérent, protecteur vis-à-vis de la corrosion et résistant à l'abrasion, la présente invention se propose de combiner les propriétés des polymères organiques et des polymères inorganiques afin de corriger leurs défauts respectifs. L'invention consiste à réaliser une couche de transfert à partir d'un système lubrifiant solide fixé en surface par un composite à matrice mixte organo-minérale à la fois résistant à l'usure et stable chimiquement vis-à-vis des agressions extérieures.
[021] En particulier, la présente invention porte sur un élément tubulaire destiné au forage et/ou à l'exploitation de puits d'hydrocarbures présentant une extrémité comprenant au moins une zone filetée, caractérisé en ce que l'extrémité est au moins partiellement revêtue d'un film sec, comprenant une matrice comportant un mélange d'au moins un polysilicate alcalin et d'au moins un polymère organique thermoplastique semi-cristallin.
[022] Des caractéristiques optionnelles, complémentaires ou de substitution, sont énoncées ci-après.
[023] Le polymère organique thermoplastique semi-cristallin peut être un copolymère styrène-acrylique.
[024] Le polysilicate alcalin peut appartenir à la famille définie par les polysilicates de sodium, les polysilicates de potassium, les polysilicates de lithium.
[025] Le polysilicate peut être un polysilicate alcalin de potassium présentant un ratio pondéral S1O2/K2O compris entre 1 et 3,5 et préférablement supérieur ou égal à [026] Le ratio pondéral dans le film sec entre le polysilicate alcalin et le polymère organique thermoplastique semi-cristallin peut être compris entre 0,2 et 3,5 et préférablement inférieur ou égal à 0,5.
[027] L'extrémité revêtue par le film sec peut avoir au préalable subi une préparation de surface de type choisi parmi le groupe formé du sablage, des traitements de conversion, des dépôts électrolytiques, et des traitements non réactifs.
[028] Le film sec peut comprendre en outre au moins un lubrifiant solide comme réducteur de frottement, dans une proportion en masse comprise entre 5% et 30%.
[029] Le lubrifiant solide peut être choisi parmi le graphite, le Bi2S3, le SnS2, les cires d'amide secondaire, les cires de paraffine.
[030] Le film sec peut comprendre en outre un inhibiteur de corrosion.
[031] Le film sec peut comprendre en outre de la silice colloïdale.
[032] L'ensemble de ladite zone filetée peut être revêtue du film sec.
[033] Ladite extrémité filetée peut comprendre au moins une surface d'étanchéité destinée à un contact métal/métal, et ladite surface d'étanchéité peut être revêtue du film sec lubrifiant.
[034] L'invention a également pour objet un joint tubulaire destiné au forage et/ou à l'exploitation de puits d'hydrocarbures comprenant au moins un élément tubulaire présentant une extrémité filetée revêtue au moins partiellement d'un film sec lubrifiant conforme à l'invention.
[035] L'invention a également pour objet un procédé de réalisation d'un film sec sur un composant tubulaire fileté pour le forage ou l'exploitation des puits d'hydrocarbures, ledit composant tubulaire présentant en l'une de ses extrémités une zone filetée réalisée sur sa surface périphérique extérieure ou intérieure selon que l'extrémité filetée est du type mâle ou femelle, caractérisé en ce que le procédé comprend les étapes suivantes :
L'élaboration d'un mélange comprenant une dispersion ou une émulsion aqueuse de copolymères acryliques choisis parmi les styrène-acryliques, les acrylique-méthacrylates, les styrène-acrylique-méthacrylates, les polyuréthanes aliphatique -acryliques, les polyacrylates, les terpolymères du type vinylacétate- éthylène-vinylchloride, avec une solution de polysilicates alcalins choisis parmi les polysilicates de potassium, les polysilicates de sodium, les polysilicates de lithium.
L'application dudit mélange à l'état liquide par pulvérisation sur une des extrémités dudit composant tubulaire fileté à une température comprise entre
20 et 40 °C.
Le séchage de l'extrémité revêtue du film à une température croissante depuis la température d'application du mélange jusqu'à 80°C maximum et ce, pendant une durée de 15 minutes au moins.
La densification du film à une température comprise entre 80 °C et 160°C pendant une durée comprise entre 30 et 60 minutes.
[036] L'étape de densification peut être suivie d'une étape de durcissement à 160°C pendant une durée comprise entre 120 et 240 minutes.
[037] L'étape d'application du mélange par pulvérisation peut être réalisée à une température voisine de la température de l'extrémité du composant tubulaire fileté.
[038] L'étape d'élaboration du mélange entre la dispersion ou une émulsion aqueuse de copolymères acryliques et la solution de polysilicates alcalins peut s'effectuer à un pH supérieur ou égal à 9,5.
[039] La dispersion ou i'émulsion aqueuse de copolymères acryliques peut comprendre un épaississant.
[040] La dispersion ou I'émulsion aqueuse de copolymères acryliques peut comprendre un stabilisant.
[041] La dispersion ou I'émulsion aqueuse de copolymères acryliques peut comprendre un agent de coalescence.
[042] Le mélange entre la dispersion ou I'émulsion aqueuse de copolymères acryliques et la solution de polysilicates alcalins peut comporter un durcisseur.
[043] Le mélange entre la dispersion ou I'émulsion aqueuse de copolymères acryliques et la solution de polysilicates alcalins peut comporter un lubrifiant solide choisi parmi le graphite, le Bi2S3, le SnS2, les cires d'amide secondaire, les cires de paraffine, dans une proportion en masse au final comprise entre 5% et 30%. [044] Le mélange entre la dispersion ou l'émulsion aqueuse de copolymères acryliques et la solution de polysilicates alcalins peut comporter un inhibiteur de corrosion.
[045] Le mélange entre la dispersion ou l'émulsion aqueuse de copolymères acryliques et la solution de polysilicates alcalins peut comporter de la silice colloïdale.
[046] L'étape d'application dudit mélange sur une l'extrémité dudit composant tubulaire fileté, peut être précédée d'une étape de préparation de surface de type choisi parmi le groupe formé du sablage, des traitements de conversion, des dépôts électrolytiques, et des traitements non réactifs.
[047] Des caractéristiques et avantages de l'invention sont exposés plus en détail dans la description ci-après, avec référence aux dessins annexés.
[048] La figure 1 est une vue schématique d'un joint résultant de l'assemblage par vissage de deux composants tubulaires.
[049] La figure 2 est une vue schématique de la courbe de vissage de deux composants tubulaires filetés.
[050] La figure 3 est une vue schématique d'un substrat revêtu d'un film sec lubrifiant.
[051] La figure 4 est une vue schématique d'une installation de test.
[052] Le joint fileté représenté sur la figure 1 comprend un premier composant tubulaire d'axe de révolution 10 et doté d'une extrémité mâle 1 et un second composant tubulaire d'axe de révolution 10 et doté d'une extrémité femelle 2. Les extrémités 1 et 2 présentant chacune une surface terminale disposée perpendiculairement à leur axe de révolution 10 respectif et sont respectivement dotées d'une zone filetée 3 et 4, lesquelles coopèrent entre elles pour l'assemblage mutuel par vissage des composants. Les zones filetées 3 et 4 peuvent être du type à filet trapézoïdal, autobloquantes, ou autre. De plus, des surfaces d'étanchéité métal/métal 5, 6, destinées à être en contact serrant étanche l'une contre l'autre après assemblage par vissage des deux composants filetés, sont ménagées respectivement sur les extrémités mâle 1 et femelle 2, au voisinage des zones filetées 3, 4. La portion d'extrémité mâle 1 présente une surface terminale 7 qui vient en butée, lorsque les deux composants sont vissés l'un à l'autre, contre une surface correspondante 8 ménagée sur l'extrémité femelle 2. [053] Selon une variante de réalisation, la butée entre la surface terminale 7 et la surface correspondante 8 peut être remplacée par des zones filetées 3, 4, agencées en coopération en serrage autobloquant du type décrit, par exemple, dans US 4 822 081 , US RE 30 647 ou US RE 34467.
[054] Comme représenté sur les figures 1 et 3, l'extrémité 1 ou 2 de l'un au moins des composants tubulaires est revêtue au moins partiellement d'un film sec 12 comprenant une matrice constituée d'un mélange de polysilicates alcalins et de polymères organiques thermoplastiques semi-cristallins. On en entend par film sec un film solide et non collant au toucher.
[055] L'intérêt des polysilicates alcalins, est que ces derniers présentent un comportement thermomécanique et tribologique similaire à celui d'une résine époxy thermo-réticulée. De plus, dans le cas de films minces, les polysilicates alcalins possèdent la capacité de générer des liaisons fortes et privilégiées avec les surfaces pour autant que celles-ci soient suffisamment polaires. Bien qu'ayant une structure amorphe, les polysilicates alcalins sont à l'état vitreux s'ils sont sollicités dans une plage de température inférieure à leur température de transition vitreuse. Cela se traduit par une viscoélasticité faible, c'est-à-dire par une rigidité élevée et une faible déformabilité du matériau sous contraintes.
[056] La figure ci-après est une représentation schématique de la structure tridimensionnelle d'un polysilicate alcalin amorphe
Figure imgf000009_0001
[057] Il est donc nécessaire de les plastifier en les associant avec un polymère organique thermoplastique semi-cristallin présentant une transition fragile-ductile inférieure à la température de sollicitation. L'élasticité supérieure dudit polymère organique augmente l'aptitude du matériau à subir des déformations plastiques et lui confère ainsi une bonne résistance aux chocs et à la fissuration. Cet effet technique est lié à la densité d'enchevêtrement des chaînes moléculaires. Le choix des monomères constituants les polymères organiques thermoplastiques semi-cristallins est donc important pour atteindre les propriétés mécaniques requises.
[058] La figure ci-après est une représentation schématique de l'enchevêtrement des réseaux de polymères organiques et inorganiques
Figure imgf000010_0001
Organic potymer Inorganic poiymer Interpenetrating poiymer network network network
[059] Avantageusement et concernant les polymères organiques thermoplastiques semi-cristallins, la Demanderesse a privilégié les copolymères acryliques en dispersions ou en émulsions aqueuses, et plus particulièrement les styrène-acryliques, les acrylique-méthacrylates, les styrène-acrylique-méthacrylates, les polyuréthanes aliphatiques acryliques. La Demanderesse a également privilégié les dispersions ou les émulsions aqueuses de polyacrylates et terpolymères tels que le vinylacétate- éthylène-vinylchloride, en milieu alcalin.
[060] Avantageusement, la Demanderesse a privilégié les solutions de polysilicates alcalins tels que les polysilicates de potassium, sodium et lithium avec un ratio pondéral SiC MxO supérieur ou égal à 2 et préférentiellement supérieur à 2,5.
[061] La Demanderesse a par ailleurs élaboré un procédé pour former une matrice organique-inorganique résultant d'un mélange entre un copolymère styrène-acrylique et un polysilicate de sodium, de potassium ou de lithium.
[062] Les solutions de polysilicates de sodium et polysilicates de potassium apportent une excellente adhésion vis-à-vis des métaux, un pouvoir filmogène, une résistance à la corrosion, une excellente résistance en température et enfin, une dureté Mohs élevée équivalente à celle de la silice. Les films tridimensionnels amorphes de polysilicates alcalins obtenus seront particulièrement cohésifs, durs. [063] Les polysilicates de lithium diffèrent des polysilicates alcalins traditionnels car ils combinent à la fois les caractéristiques des polysilicates alcalins et des silices colloïdales, à savoir qu'ils offrent un meilleur liant, un meilleur effet passivant en combinaison avec une phosphatation et un meilleur effet barrière et protection cathodique par inhibition du mécanisme d'oxydation. De plus, le ratio pondéral Si20/Li20 est supérieur à 10 ce qui fait que la quantité d'eau nécessaire est inférieure à celle qui est requise pour les polysilicates alcalins traditionnels. Cependant, ils sont peu filmogènes et par conséquent leur adhérence sur métaux est inférieure.
[064] Concernant le procédé d'obtention d'un film, en plus du séchage par évaporation, un durcissement est nécessaire pour augmenter la résistance à l'humidité. La nature du durcissement dépend du ratio pondéral Si02/MxO et peut être chimique au moyen d'un agent neutralisant (catalyseur acide) ou obtenue par traitement thermique. Par exemple, un film totalement imperméable peut être obtenu par un traitement à 600°C en présence d'oxyde de zinc. Un film pratiquement insoluble consiste à sélectionner une solution de polysilicates de potassium plutôt que de sodium. La solution de polysilicates de potassium doit être de préférence riche en silice. Une solution de polysilicates dont la part alcaline (oxyde de potassium) est trop importante, se déshydrate lentement compte tenu de la forte affinité avec l'eau. L'évaporation doit être lente entre la température ambiante et 100°C pour éviter la formation de vapeur à l'interface puis suivi par un traitement thermique compris entre 120 et 160°C et de préférence au-delà de 200°C pendant une à deux heures pour éliminer l'eau résiduelle.
[065] Avantageusement, le processus peut être catalysé au moyen d'acide organique ou minéral (bicarbonate de soude, hydroxyde d'aluminium, aluminium triphosphate) pour neutraliser la part alcaline responsable de la solubilité dans l'eau. Cette neutralisation peut être réalisée en post-traitement par application d'une solution acide par pulvérisation.
[066] Avantageusement, il est préférable d'avoir un ratio pondéral SiCVMxO élevé pour garantir l'imperméabilité. Néanmoins, une solution avec un faible ratio pondéral Si02/ xO présente une meilleure ténacité et élasticité ainsi qu'une friabilité réduite. En cas de sélection d'une solution de polysilicates alcalins avec un faible ratio pondéral SiCyMxO, une alternative consiste à enrichir la solution en silice colloïdale pour conserver les propriétés initiales et réduire la part alcaline. [067] Les films sont applicables sans contraintes de températures mais surtout suffisamment flexibles et déformables lorsque le liant inorganique est combiné avec un plastifiant. On entend par plastifiant, une substance qui, incorporé aux polymères, détruit partiellement les interactions entre chaînes responsables de la cohésion mécanique et transforme un matériau initialement rigide en matériau souple, flexible.
[068] Le plastifiant de la solution de polysilicates alcalins est une résine organique choisie parmi les styrène-butadiènes, polystyrènes, néoprènes, chlorures de polyvinyle, acétates de polyvinyle et polymères acryliques de préférence un copolymère styrène-acrylique.
[069] Dans le cas des polysilicates de sodium et de potassium, la proportion relative par rapport au plastifiant peut être majoritaire pour le polymère inorganique. En revanche, la proportion est forcément minoritaire pour le polysilicate de lithium.
[070] Bien entendu, le film sec lubrifiant 12 peut être appliqué selon différentes modalités sur les zones filetées.
[071] Le film sec lubrifiant 12 peut recouvrir tout ou partie de la zone filetée 3, 4.
[072] Le film sec lubrifiant 12 peut recouvrir tout ou partie de la surface d'étanchéité métal/métal 5, 6.
[073] Les tests ont consisté à évaluer certains paramètres, en particulier :
- des essais de vissage
- la force d'adhésion et le coefficient de frottement du film sur le substrat (test Scratch) ;
- le test du quadrillage;
la résistance à la corrosion en condition humide ;
la résistance à l'immersion dans l'eau.
[074] Les essais de vissage ont permis d'évaluer le couple sur butée (CSB), appelé aussi ToSR (pour « Torque on Shoulder Résistance »). Ce couple intervient lors des opérations de vissage propres aux joints ou connexions appelés « premium » et utilisés dans l'industrie du pétrole.
[075] La courbe en figure 2 exprime le couple de vissage (ou serrage) en fonction du nombre de tours de rotation effectués. Comme on peut l'observer, un profil de couple de vissage de joints « premium » peut être décomposé en quatre parties. [076] Pendant une première partie P1 , les filets extérieurs de l'élément fileté mâle (ou « pin ») d'un premier composant de joint fileté tubulaire ne présentent pas encore de serrage radial avec les filets intérieurs d'un élément fileté femelle correspondant (ou « box ») d'un second composant de ce même joint fileté tubulaire.
[077] Pendant une deuxième partie P2, l'interférence géométrique des filets des éléments filetés mâle et femelle génère un serrage radial qui augmente au fur et à mesure du vissage (en générant un couple de vissage faible mais croissant).
[078] Pendant une troisième partie P3, une surface d'étanchéité en périphérie extérieure de la partie d'extrémité de l'élément fileté mâle interfère radialement avec une surface d'étanchéité correspondante de l'élément fileté femelle pour réaliser une étanchéité métal/métal.
[079] Pendant une quatrième partie P4, la surface frontale d'extrémité de l'élément fileté mâle est en butée axiale avec la surface annulaire d'une butée de vissage de l'élément fileté femelle. Cette quatrième partie P4 correspond à la phase terminale du vissage.
[080] Le couple de vissage qui correspond à la fin de la troisième partie P3 et au début de la quatrième partie P4 est appelé couple d'accostage butée (CAB) (ou « shouldering torque »).
[081] Le couple de vissage qui correspond à la fin de la quatrième partie P4 est appelé couple de plastification (CP) (ou « plastification torque »). Au-delà de ce couple de plastification CP, on considère que la butée de vissage mâle (partie d'extrémité de l'élément fileté mâle) et/ou la butée de vissage femelle (zone située derrière la surface annulaire de butée de l'élément fileté femelle) font l'objet d'une déformation plastique, laquelle peut dégrader les performances d'étanchéité du contact entre surfaces d'étanchéité par plastification également des surfaces d'étanchéité.
[082] La différence entre les valeurs du couple de plastification CP et du couple d'accostage butée CAB est appelée couple sur butée (ou « torque on shoulder résistance ») (CSB) : CSB = CP - CAB. Un joint fileté tubulaire fait l'objet d'un serrage optimal en fin de vissage, qui garantit une résistance mécanique optimale de l'assemblage fileté, par exemple aux efforts de traction mais aussi au dévissage accidentel en service, et des performances optimales d'étanchéité.
[083] Le concepteur de joint fileté est ainsi amené à définir pour un type de joint fileté donné une valeur de couple optimal de vissage, qui doit être, pour tous les assemblages de ce type de joint, inférieure au couple de plastification CP (pour éviter la plastification des butées et les inconvénients qui en résultent) et supérieure au couple d'accostage butée CAB. Une fin de vissage sous un couple inférieur à CAB ne permet pas de garantir un positionnement relatif correct des éléments mâle et femelle et par là un serrage efficace entre leurs surfaces d'étanchéité. Il y a de plus des risques de dévissage. La valeur effective du couple d'accostage butée CAB peut varier d'un assemblage à l'autre pour un même type de joint car elle dépend des tolérances d'usinage diamétrales et axiales des filets et des surfaces d'étanchéité mâles et femelles. Il convient que le couple optimal de vissage soit substantiellement plus élevé que le couple d'accostage butée CAB.
[084] La valeur du couple sur butée CSB est importante, plus on a de marge pour définir le couple optimal de vissage, et plus le joint fileté sera résistant aux sollicitations en service.
[085] Le test Scratch, schématisé en figure 4, permet d'évaluer la force d'adhésion, ou l'adhérence, d'un film sur une surface ou préparation de surface. Cette méthode consistant à cisailler et déformer un film avec une bille sphérique soumise à une charge croissante permet également de déterminer le coefficient de frottement et la charge critique correspondant à l'apparition d'une décohésion du film, qui sont deux paramètres tribologiques importants relatifs à la résistance à l'usure.
[086] Les conditions expérimentales mettent en œuvre un pion sphérique en Inconel 718 de diamètre 5 mm et une éprouvette métallique en acier au Carbone ou Z20C13 présentant une rugosité Ra inférieure à 1 micromètre, ainsi que les paramètres suivants : une charge croissante de 10N à 310 N (avec une vitesse de montée en charge de15 N/s), une vitesse de déplacement de la bille de 2 mm/s, une durée de 20 s et une longueur de la piste de 40 mm.
[087] Le test du quadrillage consiste à évaluer la résistance d'un revêtement mono ou multi-couches à être séparé d'un substrat, lorsque l'on pratique dans le revêtement un quadrillage par incisions jusqu'audit substrat, suivant une classification en six niveaux. Une excellente adhérence du revêtement au substrat doit correspondre à la classe 0 de la norme ISO 2409 (2007) : bords des incisions parfaitement lisses, aucun des carrés du quadrillage détaché. Afin de tenir compte de l'environnement, le test de quadrillage est reproduit après mise en milieu humide (35°C et 90% HR). Pas de changement d'aspect, de cloquage, de corrosion, de craquelure, d'écaillage correspondant aux classifications de la norme ISO 4628, ni de perte d'adhérence sont caractéristiques d'une bonne résistance à l'humidité.
[088] Les tests de corrosion en milieu humide consistent en un test au brouillard salin neutre réalisé en enceinte climatique à une température de 35°C avec une solution saline à 50 g/L de densité comprise entre 1.029 et 1.036 à 25°C, de pH compris entre 6,5 et 7,2 à 25°C et récupérée à la vitesse moyenne de 1.5 ml/h. Des échantillons intacts sans enrouillement doivent correspondant à la classe ReO de la norme ISO 9227 après exposition. La méthode donne un moyen de vérifier que la qualité comparative d'un matériau métallique, avec ou sans film protecteur (film métallique ou organique sur matériau métallique) contre la corrosion, est maintenue. Les tests de tenue à l'eau consistent à faire subir aux échantillons un essai de corrosion accéléré, selon la norme DIN 50017, réalisé en enceinte climatique. Ce test comportant un cycle par jour consiste à faire déposer par condensation de la vapeur d'eau dans les conditions suivantes : 35°C, 90% d'humidité relative pendant 8 heures puis à laisser sécher l'échantillon. Après 7 cycles, on constate que le substrat protégé par le film sec n'est pas corrodé.
[089] Une excellente résistance doit correspondre aux classifications de la norme ISO 4628, à savoir : aucune corrosion, aucun cloquage, pas de craquelure, ni d'écaillage sur plaque acier carbone traitée par phosphatation au zinc (dépôt de 8 à 20 g/m2 de phosphate) ou traitée par un dépôt électrolytique d'un alliage ternaire Cu-Sn- Zn avec une couche intermédiaire de Ni.
[090] L'immersion dans l'eau en stockage ou en opération contribue à dégrader les revêtements selon des facteurs de défaillance relatifs au revêtement lui-même, à une contamination du substrat ou à une préparation de surface inadéquate. Le test d'immersion adapté de la norme ASTM D870 évalue qualitativement et quantitativement la résistance du revêtement au travers des modes de dégradation de la partie immergée dans de l'eau déminéralisée à 40°C pendant 168 heures. Une excellente résistance doit correspondre aux classifications de la norme ISO 4628, c'est-à-dire à aucune corrosion, aucun cloquage, pas de craquelure, ni d'écaillage sur une plaque en acier au carbone traitée par phosphatation au zinc (dépôt de 8 à 20 g/m2 de phosphate) ou traitée par un dépôt électrolytique d'un alliage ternaire Cu-Sn- Zn avec une couche intermédiaire de Ni. Une excellente résistance doit aussi correspondre à une faible variation de l'adhésion à l'interface et/ou du coefficient de frottement mesurés au moyen du scratch test par rapport à la partie non immergée. [091] La Demanderesse a évalué en particulier la combinaison entre des polysilicates alcalins de potassium, sodium et lithium commercialisés par la société WOELLNER sous la dénomination BETOL® et un polymère organique thermoplastique semi-cristallin sélectionné parmi les dispersions ou les émulsions aqueuses de résines acryliques hautement compatibles avec les polymères inorganiques en solution (à un pH voisin de 11 ). La compatibilité au pH étant reliée à l'indice de saponification, la résine acrylique doit être suffisamment résistante à la saponification en milieu très alcalin. Une faible résistance à la saponification conduirait à un gel et la formation du film serait affectée. Un indice de saponification, correspondant à la masse de potasse (KOH) - en mg - nécessaire pour neutraliser les acides gras libres et pour saponifier les acides gras combinés dans un gramme de corps gras, supérieur à 48 mgKOH/g est particulièrement recommandé. Parmi les résines acryliques, seuls les copolymères styrène-acryliques présentent un indice de saponification adéquate et particulièrement les copolymères de styrène-butyl acrylate (100 et 180 mgKOH/g). Les résines copolymères styrène-acryliques, en dispersion ou en émulsion aqueuse, évaluées sont commercialisées par la société BASF sous la dénomination ACRONAL® ou par la société RHOM&HAAS sous la dénomination MAINCOTE®.
[092] Concernant le procédé de réalisation, la formulation d'une matrice hybride organique/inorganique a consisté à diluer le polymère organique dans l'eau puis à ajouter lentement le polysilicate alcalin sous agitation. Il est alors recommandé de diluer considérablement la solution de polysilicates alcalins afin de limiter la réactivité et de maîtriser l'ordre d'incorporation. Naturellement moins hygroscopiques, les polysilicates de potassium sont préférés aux polysilicates de sodium pour les besoins de l'étude. En effet, la part alcaline potassium ou sodium forme des carbonates avec le C02 et le K2C03 est moins hygroscopique que Na2C03.
[093] La stabilisation des préparations a nécessité d'ajouter des agents de coalescence, des stabilisants, des dispersants et des épaississants. D'autres précautions importantes ont consisté à éviter tout risque de floculation ou précipitation de l'acide silicique en contrôlant le pH ou à éviter des incompatibilités en milieu alcalin notamment avec des substances amphotériques comme l'alumine. La concentration pigmentaire volumique (CPV) a particulièrement été prise en compte pour garantir l'imperméabilité du film, limiter les porosités, le risque de cloquage et d'amorçage du mécanisme de corrosion. [094] L'utilisation des polysilicates alcalins a nécessité également de maîtriser le mécanisme de formation du film notamment en favorisant la déshydratation et la densification du réseau tridimensionnel (réseau alternant phases zéolithes et gel de silice) également au moyen de durcisseur. La neutralisation et la précipitation concomitantes pendant la densification ont permis l'obtention d'un film suffisamment imperméable à l'humidité et relativement insoluble en assurant une totale élimination de l'eau par un traitement thermique approprié.
[095] L'application a été effectuée au moyen d'un système de pulvérisation pneumatique avec pistolet à godet. Les températures du mélange et du substrat ont été de préférence ajustées à la température de formation du film du liant organique, soit comprise entre 20 et 40°C selon les copolymères styrène-acryliques.
[096] Un pré-séchage à la température d'application d'une durée de 5 minutes a avantageusement été prescrit et suivi d'un séchage de 10 minutes avec une progression de la température comprise entre la température d'application et 80°C.
[097] Rappelons que la densification du réseau pour les polymères inorganiques, et particulièrement pour les polysilicates alcalins, est assurée entre 80 et 160°C dans le cas où l'humidité relative est insuffisante et de préférence entre 120 et 160°C pendant une durée comprise entre 30 minutes et 60 minutes.
[098] Un durcissement final à 160°C peut avantageusement être effectué pendant une durée comprise entre 120 et 240 minutes afin d'éliminer totalement l'eau résiduelle.
[099] Les films secs ont été réalisés sur des éprouvettes en acier au carbone ou en acier faiblement allié avec ou sans traitement de surface comme une phosphatation dans le cas d'un acier carbone ou un dépôt électrolytique Cu-Sn-Zn comprenant une sous-couche de Nickel de Wood dans le cas d'un acier allié. Les épaisseurs des films secs étudiés sont comprises préférablement entre 30 et 50 pm.
[0100] Dans un premier temps, la Demanderesse a évalué au moyen du Scratch test la résistance à l'usure sous charge croissante de divers films secs de polysilicates alcalins commercialisés sous la dénomination BETOL®.
[0101] Au moyen du test du quadrillage ISO 2409, la Demanderesse a évalué l'adhérence de ces différents films y compris en conditions humides. [0102] Le tableau 1 montre qu'une large variété de ratio pondéral Si02/K20 a été testée sur un acier au carbone revêtu par une phosphatation zinc, et ce, afin de déterminer le ratio pondéral Si02/K20 optimum.
Tableau 1
Figure imgf000018_0001
[0103] Il est préférable d'avoir un ratio pondéral élevé pour garantir l'imperméabilité. Néanmoins, une solution avec un faible ratio pondéral présente une meilleure ténacité et élasticité ainsi qu'une friabilité réduite.
[0104] Dans un deuxième temps, la Demanderesse a évalué les dispersions aqueuses ou les émulsions aqueuses de copolymères acryliques les plus performants au regard toujours du Scratch test et du test du quadrillage. Les films secs ont été réalisés sur des éprouvettes en acier au carbone revêtus d'un dépôt électrolytique Cu- Sn-Zn.
Tableau 2
Figure imgf000018_0002
[0105] Selon les résultats du tableau 2, il apparaît que les copolymères styrène- acryliques et les copolymères polyuréthane-acryliques présentent le meilleur comportement viscoélastique et donc la meilleure résistance à la rupture sous contrainte de cisaillement-compression. Les matrices sélectionnées sont donc préférablement basées sur des mélanges de polysilicates de potassium et de copolymères styrène-acryliques ou polyuréthane-acryliques.
[0106] Le tableau 3 illustre l'augmentation des performances pour un film à matrice organique-inorganique comportant un copolymère styrène-acrylique et un polysilicate alcalin sur une éprouvette en acier au carbone revêtue par un dépôt électrolytique CuSnZn. La comparaison est établie par rapport à un film sec basé uniquement soit sur un polysilicate alcalin, soit sur un copolymère styrène-acrylique.
[0107] L'échantillon F (Ech. F) résulte d'une dispersion d'un épaississant dans de l'eau suivi d'un ajout d'un stabilisant. Après mélange avec une dispersion aqueuse de copolymères styrène-acryliques, un coalescent choisi parmi les éthers de propylène glycol a été ajouté. Après dilution au préalable de la solution de polysilicates de potassium, cette dernière a été ajouté à la dispersion, et ce, très lentement sous agitation en vérifiant que le pH reste supérieur ou égal à 9,5. Le ratio pondéral organique-inorganique a été fixé à 0,2.
Tableau 3
Figure imgf000019_0001
[0108] L'échantillon F présente une viscoélasticité intéressante sous contrainte à l'opposé du comportement friable et abrasif de l'échantillon D (polysilicate alcalin) dans un contact semi-ouvert.
[0109] Avantageusement et pour améliorer le frottement, les échantillons Ech. G et Ech. H comprennent un apport de lubrifiants solides de préférence lamellaire (classe 1) et réactif (classe 2). Le tableau 4 regroupe des résultats relatifs aux tests Scratch. [01 10] Les lubrifiants solides peuvent être pris parmi la liste suivante : graphite, Bi2S3, SnS2, cire de d'amide secondaire, cire de paraffine. On notera que les lubrifiants solides comprenant des atomes de fluor sont prohibés à cause de leur réactivité en milieu très alcalin.
Tableau 4
Figure imgf000020_0001
[01 1 1] Dans le tableau 5, la Demanderesse a regroupé un certain nombre de préconisations permettant d'atteindre des films optimisés.
[01 12] Ainsi et avantageusement, un ratio pondéral organique/inorganique au moins égal à 0,3 est plus favorable à concentration pigmentaire volumique égale pour assurer un frottement faible. Cependant, la résistance à l'eau n'est pas totalement assurée avec un cloquage persistant et une protection contre la corrosion de la surface inférieure à 48 heures. En effet, l'incompatibilité entre une alumine de nature amphotérique et le polysilicate de potassium en milieu alcalin n'est pas de nature à densifier le réseau tridimensionnel. [0113] Avantageusement, un durcisseur de type hydroxyde d'aluminium est très approprié pour un traitement thermique au voisinage de 600°C. Il convient donc d'optimiser les formulations.
[0114] Au même titre que le durcisseur, les copolymères styrène-acrylique, du fait de leur indice de saponification élevé, participent à la neutralisation de la part alcaline des polysilicates alcalins lors de l'évaporation. Les échantillons J et K illustrent parfaitement l'augmentation globale des performances au moyen d'un copolymère styrène-acrylate de butyle et d'hydroxyde d'aluminium en tant que durcisseur.
[01 15] De même, la température de transition vitreuse du monomère acrylate de butyle offre une plus grande flexibilité au copolymère facilitant la formation du film y compris pour des températures inférieures à 10°C.
[01 16] Enfin, la part totale de polysilicates de potassium a été diminuée afin d'augmenter la CPV du film et la résistance à l'eau.
[01 17] La Demanderesse a également constaté qu'il était possible d'optimiser les performances d'un film à matrice acrylique-polysilicate alcalin en ajoutant de la silice colloïdale. L'ajout de silice colloïdale permet entre autre d'ajuster le pH pour faciliter la dispersion des charges. La silice colloïdale contribue tout particulièrement à diminuer l'alcalinité globale en présence de polysilicate alcalin en modifiant le ratio Si02/M20. La silice colloïdale contribue enfin à diminuer la part de polysilicate alcalin pour avoir des concentrations pigmentaires volumiques optimales.
[0118] La Demanderesse a également vérifié que les propriétés mécaniques du film sont maximales pour un ratio organique/inorganique au voisinage de 0,3 et un rapport de 2 entre les lubrifiants solides lamellaires réactifs de classe 2 et les lubrifiants solides déformables plastiquement de classe 4. La résistance à l'eau est renforcée pour une CPV supérieure à 30%.
[01 19] Concernant la définition des lubrifiants solides de classes 2 et 4, on se reportera à la demande de brevet FR 2892174 incorporée ici par référence.
[0120] Il est également avantageux de renforcer la propriété « water-repellant » en limitant la prise en eau du film formé au moyen d'une émulsion de polysiloxane modifié.
Tableau 5
Figure imgf000022_0001
[0121] La Demanderesse a également constaté que la résistance du film et le coefficient de frottement d'une composition organique-inorganique décrits au moyen du test scratch sont comparables aux performances enregistrées pour des revêtements thermodurcissables de type fluoro-uréthane, tels que décrits dans le document WO201 1076350.
[0122] La Demanderesse a également effectué des essais de vissage et de dévissage (en rapport avec la courbe en figure 2) sur une connexion revêtue partiellement d'un film sec organique-inorganique conforme à l'invention, et sur une connexion de référence revêtue partiellement d'un film sec uniquement organique.
[0123] Pour ce faire, un film sec, basé sur une composition organique-inorganique consistant en 23,2 % d'eau, 5,4 % de Laponite RDS (solution à 10%), 0,5 % de Sapetin D27, 0,5 % de Betolin Q40, 2,2 % de AustroTec Bis84, 0,5 % de Timrex KS4, 0,8 % de Printex 60, 1 ,1 % de Baikalox CR125, 0,3 % de Aquasuperslip 6550, 10,5 % de MAINCOTE 1071 , 54.5 % de BETOL K28, 0,5 % de Betolin A11 , a été appliquée sur l'extrémité femelle 2 d'une connexion du type 7" 29# CS L80 VAMTOP HT HH PFBS, avec une préparation de surface consistant en un dépôt électrolytique CuSnZn. L'extrémité mâle 1 est revêtue d'une résine acrylique-epoxy réticulable UV telle que décrite dans le brevet WO2006104251 avec une préparation de surface du type phosphatation au zinc.
[0124] Concernant la connexion de référence, un film sec, basé sur une composition organique de polymère styrène-acrylique a été appliquée sur l'extrémité femelle 2 et l'extrémité mâle 1 d'une connexion du type 7" 29# CS L80 VAMTOP HH PFBS, avec une préparation de surface consistant en une phosphatation zinc ou manganèse.
[0125] Le couple de vissage appliqué à la connexion revêtue du film organique- inorganique s'est élevé à 29900 N.m contre 20100 N.m pour le couple de vissage appliqué à la connexion de référence. La valeur du couple d'accostage a été évaluée entre 12000 et 13000 N.m pour la connexion revêtue du film organique-inorganique contre 16000 N.m pour la connexion de référence où les pressions de contact dans le filetage sont pourtant moins élevées.
[0126] En conclusion, les films secs, basés sur une composition organique- inorganique conforme à l'invention permettent d'augmenter le nombre de vissage/dévissage d'au moins 50% par rapport à un film sec à matrice organique.
[0127] De manière générale, la combinaison des propriétés des polymères organiques et des propriétés des polymères inorganiques dans un seul film sec permet d'augmenter :
Le glissement à l'interface des surfaces en frottement par l'augmentation de la dureté au moyen d'un minéral amorphe stable en surface associé à une quantité de lubrifiant solides ajoutée de façon adéquate, L'adhérence y compris en conditions humides sur des surfaces en acier au carbone ou bien sur des surfaces en acier allié avec ou sans préparation de surface au moyen des polymères inorganiques réactifs,
- La résistance mécanique en associant la rigidité et la dureté du polymère inorganique avec la flexibilité du polymère organique,
- La longévité par rapport à une préparation de surface totalement minérale de type phosphate de zinc obtenue par germination, puis cristallisation et cela grâce à l'accroissement de la surface réelle de contact.
[0128] De plus, la présente invention permet, indépendamment de ces performances de lubrification, d'apporter dans des conditions critiques de température et d'humidité, et ce, grâce à ses excellentes propriétés d'accrochage sur différentes surfaces ou préparations de surface, une nouvelle réponse adaptée au développement de systèmes mono-couche, remplissant à la fois un rôle de sous-couche et de revêtement (primer et top-coat).

Claims

REVENDICATIONS
1 . Élément tubulaire destiné au forage et/ou à l'exploitation de puits d'hydrocarbures présentant une extrémité (1 ;2) comprenant au moins une zone filetée (3;4), caractérisé en ce que l'extrémité (1 ;2) est au moins partiellement revêtue d'un film sec (12), comprenant une matrice (13) comportant un mélange d'au moins un polysilicate alcalin et d'au moins un polymère organique thermoplastique semi-cristallin.
2. Élément selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le polymère organique thermoplastique semi-cristallin est un copolymère styrène-acrylique. 3. Élément selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le polysilicate alcalin appartient à la famille définie par les polysilicates de sodium, les polysilicates de potassium, les polysilicates de lithium.
4. Élément selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le polysilicate est un polysilicate alcalin de potassium présentant un ratio pondéral Si02/K20 compris entre 1 et 3,5 et préférablement supérieur ou égal à 2,5.
5. Élément selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le ratio pondéral dans le film sec entre le polysilicate alcalin et le polymère organique thermoplastique semi-cristallin est compris entre 0,2 et 3,5 et préférablement inférieur ou égal à 0,5. 6. Élément selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'extrémité revêtue par le film sec a préalablement subi une préparation de surface de type choisi parmi le groupe formé du sablage, des traitements de conversion, des dépôts électrolytiques, et des traitements non réactifs.
7. Élément selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le film sec comprend en outre au moins un lubrifiant solide comme réducteur de frottement, dans une proportion en masse comprise entre 5% et 30%.
8. Élément selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le lubrifiant solide est choisi parmi le graphite, le Bi2S3, le SnS2, les cires d'amide secondaire, les cires de paraffine. Élément selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le film sec comprend en outre un inhibiteur de corrosion.
Élément selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le film sec comprend en outre de la silice colloïdale.
Élément selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'ensemble de ladite zone filetée (3, 4) est revêtue du film sec (12).
Élément selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ladite extrémité (1 , 2) comprend au moins une surface d'étanchéité destinée à un contact métal/métal, et ladite surface d'étanchéité est revêtue du film sec lubrifiant (12).
Joint tubulaire destiné au forage et/ou à l'exploitation de puits d'hydrocarbures comprenant au moins un élément tubulaire présentant une extrémité (1 , 2), caractérisé en ce que cette extrémité (1 , 2) est au moins partiellement revêtue d'un film sec (12) comprenant une matrice (13) inorganique-organique telle que définie dans les revendications précédente.
Procédé de réalisation d'un film sec sur un composant tubulaire fileté pour le forage ou l'exploitation des puits d'hydrocarbures, ledit composant tubulaire présentant en l'une de ses extrémités (1 , 2) une zone filetée (3; 4) réalisée sur sa surface périphérique extérieure ou intérieure selon que l'extrémité filetée est du type mâle ou femelle, caractérisé en ce que le procédé comprend les étapes suivantes : a. L'élaboration d'un mélange comprenant une dispersion ou une émulsion aqueuse de copolymères acryliques choisis parmi les styrène-acrylique, les acrylique-méthacrylate, les styrène-acrylique-méthacrylate, les polyuréthane aliphatique -acrylique, les polyacrylates, les terpolymères du type vinylacétate-éthylène-vinylchloride, avec une solution de polysilicates alcalins choisis parmi les polysilicates de potassium, les polysilicates de sodium, les polysilicates de lithium. b. L'application dudit mélange à l'état liquide par pulvérisation sur une des extrémités (1 , 2) dudit composant tubulaire fileté à une température comprise entre 20 et 40 °C. C. Le séchage de l'extrémité revêtue du film à une température croissante depuis la température d'application du mélange jusqu'à 80°C maximum et ce, pendant une durée de 15 minutes au moins. d. La densification du film à une température comprise entre 80 °C et 160°C pendant une durée comprise entre 30 et 60 minutes.
15. Procédé de réalisation d'un film sec sur un composant tubulaire fileté selon la revendication 14, caractérisé en ce que l'étape de densification est suivie d'une étape de durcissement à 160°C pendant une durée comprise entre 120 et 240 minutes. 16. Procédé de réalisation d'un film sec sur un composant tubulaire fileté selon l'une quelconque des revendications 14 à 15, caractérisé en ce que l'étape d'application du mélange par pulvérisation est réalisé à une température voisine de la température de l'extrémité (1 , 2) du composant tubulaire fileté.
17. Procédé de réalisation d'un film sec sur un composant tubulaire fileté selon l'une quelconque des revendications 14 à 16, caractérisé en ce que l'étape d'élaboration du mélange entre la dispersion ou une émulsion aqueuse de copolymères acryliques et la solution de polysilicates alcalins s'effectue à un pH supérieur ou égal à 9,5.
18. Procédé de réalisation d'un film sec sur un composant tubulaire fileté selon l'une quelconque des revendications 14 à 17, caractérisé en ce que la dispersion ou une émulsion aqueuse de copolymères acryliques comprend un épaississant.
19. Procédé de réalisation d'un film sec sur un composant tubulaire fileté selon l'une quelconque des revendications 14 à 18, caractérisé en ce que la dispersion ou une émulsion aqueuse de copolymères acryliques comprend un stabilisant. 20. Procédé de réalisation d'un film sec sur un composant tubulaire fileté selon l'une quelconque des revendications 14 à 19, caractérisé en ce que la dispersion ou une émulsion aqueuse de copolymères acryliques comprend un agent de coalescence.
21. Procédé de réalisation d'un film sec sur un composant tubulaire fileté selon l'une quelconque des revendications 14 à 20, caractérisé en ce que le mélange entre la dispersion ou une émulsion aqueuse de copolymères acryliques et la solution de polysilicates alcalins, comporte un durcisseur.
Procédé de réalisation d'un film sec sur un composant tubulaire fileté selon l'une quelconque des revendications 14 à 21 , caractérisé en ce que le mélange entre la dispersion ou une émulsion aqueuse de copolymères acryliques et la solution de polysilicates alcalins comporte un lubrifiant solide choisi parmi le graphite, le Bi2S3, le SnS2, les cires d'amide secondaire, les cires de paraffine, dans une proportion en masse au final comprise entre 5% et 30%.
Procédé de réalisation d'un film sec sur un composant tubulaire fileté selon l'une quelconque des revendications 14 à 22, caractérisé en ce que le mélange entre la dispersion ou une émulsion aqueuse de copolymères acryliques et la solution de polysilicates alcalins comporte un inhibiteur de corrosion.
Procédé de réalisation d'un film sec sur un composant tubulaire fileté selon l'une quelconque des revendications 16 à 26, caractérisé en ce que le mélange entre la dispersion ou une émulsion aqueuse de copolymères acryliques et la solution de polysilicates alcalins comporte de la silice colloïdale.
Procédé de réalisation d'un film sec sur un composant tubulaire fileté selon l'une quelconque des revendications 14 à 24, caractérisé en ce que l'étape d'application dudit mélange sur une l'extrémité (1 , 2) dudit composant tubulaire fileté, est précédée d'une étape de préparation de surface de type choisi parmi le groupe formé du sablage, des traitements de conversion, des dépôts électrolytiques, et des traitements non réactifs.
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CN201280065343.5A CN104080895A (zh) 2011-12-29 2012-12-20 管状螺纹部件及涂覆这种管状螺纹部件的方法
JP2014549511A JP6120877B2 (ja) 2011-12-29 2012-12-20 ねじ付き管状コンポーネントおよびそのねじ付き管状コンポーネントのコーティング方法
UAA201407256A UA112455C2 (uk) 2011-12-29 2012-12-20 Нарізний трубний елемент і спосіб покриття такого нарізного трубного елемента
BR112014016152A BR112014016152A8 (pt) 2011-12-29 2012-12-20 componente tubular roscado e processo para revestimento de tal componente tubular roscado
EA201491072A EA028864B1 (ru) 2011-12-29 2012-12-20 Способ нанесения сухой пленки на резьбовой трубный элемент
EP12821277.6A EP2798052A1 (fr) 2011-12-29 2012-12-20 Composant filete tubulaire et procede de revetement d'un tel composant filete tubulaire
US14/369,345 US10590715B2 (en) 2011-12-29 2012-12-20 Threaded tubular component and method for coating such a threaded tubular component
AU2012360747A AU2012360747B2 (en) 2011-12-29 2012-12-20 Threaded tubular component and method for coating such a threaded tubular component

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9395028B2 (en) 2007-04-13 2016-07-19 Vallourec Oil And Gas France Method for finishing a tubular threaded member with a dry protection coating
CN109943405A (zh) * 2019-03-11 2019-06-28 中国石油天然气股份有限公司 一种抽油机井口盘根填料松紧度调节剂

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111944499B (zh) * 2019-05-17 2022-07-12 中石化石油工程技术服务有限公司 一种基于硅酸锂、超细颗粒的微交联乳液固壁剂及制备方法

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
USRE30647E (en) 1975-04-23 1981-06-16 Hydril Company Tubular connection
US4822081A (en) 1987-03-23 1989-04-18 Xl Systems Driveable threaded tubular connection
USRE34467E (en) 1983-04-29 1993-12-07 The Hydril Company Tubular connection
WO2001016516A1 (fr) 1999-08-27 2001-03-08 Sumitomo Metal Industries, Ltd. Joint fileté pour conduit de puits de pétrole
WO2004033951A1 (fr) 2002-10-10 2004-04-22 Tenaris Connections Ag Conduit filete ayant reçu un traitement de surface
WO2006104251A1 (fr) 2005-03-29 2006-10-05 Sumitomo Metal Industries, Ltd. Raccord fileté pour des tuyaux en acier
WO2007042231A2 (fr) 2005-10-14 2007-04-19 Vallourec Mannesmann Oil & Gas France Element filete tubulaire dote d'un revetement protecteur sec
WO2007063079A1 (fr) 2005-11-30 2007-06-07 Tenaris Connections Ag Joints filetes comprenant des revetements a coefficient de friction eleve et reduit
FR2950667A1 (fr) * 2009-09-30 2011-04-01 Vallourec Mannesmann Oil & Gas Composant filete tubulaire resistant au grippage et procede de revetement d'un tel composant
FR2954454A1 (fr) * 2009-12-23 2011-06-24 Vallourec Mannesmann Oil & Gas Composant filete tubulaire resistant au grippage et procede de revetement d'un tel composant

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3870732B2 (ja) * 2001-07-25 2007-01-24 住友金属工業株式会社 耐焼付き性に優れた鋼管用ねじ継手
US20040170848A1 (en) * 2003-02-28 2004-09-02 Columbia Chemical Corporation Corrosion inhibiting composition for metals
US20050181137A1 (en) * 2004-02-17 2005-08-18 Straus Martin L. Corrosion resistant, zinc coated articles
CN101644142B (zh) * 2008-08-07 2012-05-30 中国石油天然气集团公司 一种油井管自润滑螺纹
FR2960619B1 (fr) 2010-06-01 2013-02-15 Vallourec Mannesmann Oil & Gas Extremite filetee d'un composant tubulaire pour le forage ou l'exploitation des puits d'hydrocarbures, et joint resultant
FR2966191B1 (fr) 2010-10-15 2013-11-01 Vallourec Mannesmann Oil & Gas Composant filete tubulaire et joint resultant
FR2967199B1 (fr) 2010-11-10 2013-11-01 Vallourec Mannesmann Oil & Gas France Procede de revetement d'un composant tubulaire filete, composant tubulaire filete et joint resultant
FR2981395B1 (fr) 2011-10-14 2016-04-01 Vallourec Mannesmann Oil & Gas Composant filete tubulaire et joint resultant

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
USRE30647E (en) 1975-04-23 1981-06-16 Hydril Company Tubular connection
USRE34467E (en) 1983-04-29 1993-12-07 The Hydril Company Tubular connection
US4822081A (en) 1987-03-23 1989-04-18 Xl Systems Driveable threaded tubular connection
WO2001016516A1 (fr) 1999-08-27 2001-03-08 Sumitomo Metal Industries, Ltd. Joint fileté pour conduit de puits de pétrole
WO2004033951A1 (fr) 2002-10-10 2004-04-22 Tenaris Connections Ag Conduit filete ayant reçu un traitement de surface
WO2006104251A1 (fr) 2005-03-29 2006-10-05 Sumitomo Metal Industries, Ltd. Raccord fileté pour des tuyaux en acier
WO2007042231A2 (fr) 2005-10-14 2007-04-19 Vallourec Mannesmann Oil & Gas France Element filete tubulaire dote d'un revetement protecteur sec
FR2892174A1 (fr) 2005-10-14 2007-04-20 Vallourec Mannesmann Oil Gas F Element filete tubulaire muni d'un revetement protecteur sec
WO2007063079A1 (fr) 2005-11-30 2007-06-07 Tenaris Connections Ag Joints filetes comprenant des revetements a coefficient de friction eleve et reduit
FR2950667A1 (fr) * 2009-09-30 2011-04-01 Vallourec Mannesmann Oil & Gas Composant filete tubulaire resistant au grippage et procede de revetement d'un tel composant
FR2954454A1 (fr) * 2009-12-23 2011-06-24 Vallourec Mannesmann Oil & Gas Composant filete tubulaire resistant au grippage et procede de revetement d'un tel composant
WO2011076350A2 (fr) 2009-12-23 2011-06-30 Vallourec Mannesmann Oil & Gas France Composant tubulaire fileté résistant aux écorchures, et procédé de revêtement dudit composant

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9395028B2 (en) 2007-04-13 2016-07-19 Vallourec Oil And Gas France Method for finishing a tubular threaded member with a dry protection coating
CN109943405A (zh) * 2019-03-11 2019-06-28 中国石油天然气股份有限公司 一种抽油机井口盘根填料松紧度调节剂
CN109943405B (zh) * 2019-03-11 2021-07-16 中国石油天然气股份有限公司 一种抽油机井口盘根填料松紧度调节剂

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Publication number Publication date
EA201491072A1 (ru) 2014-09-30
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