由不含致癌物质的含水分散体生产在螺纹管状组件上具有高的抗磨损性的干燥聚酰胺 ...的制作方法
【专利说明】由不含致癌物质的含水分散体生产在螺纹管状组件上具有 高的抗磨损性的干燥聚醜胺-醜亚胺薄膜的方法
[0001] 本发明设及用于油气井的钻探和/或操作的管状构件，和更精确地设及该一构件 的螺纹端部。所述端部可W是公型或母型，且能连接到类似构件的相应端部，形成连接件。
[0002] 本发明还设及由拼装（makeup)两个管状构件得到的螺纹连接件。
[0003] 术语"用于油气井的钻探和操作的管状构件"是指可连接到相同或不同类型的另 一构件上的形状基本上为管状的任何构件，尤其W便构成或者用于挖掘油气井的管茎或者 翻新竖管或者例如操作该一井的竖管，或者用于在操作井中使用的套管柱或油管柱。本发 明还可应用于在钻杆中使用的构件，例如钻杆，重质钻杆，钻挺，和管道的一部分W及重质 管道的钻杆接头。
[0004] 每一管状构件包括提供有公螺纹区或母螺纹区的端部，W供与类似构件的相应端 部拼装。一旦按照该一方式连接，构件形成了所谓的接头或连接件。
[0005] 连接件中的该种螺纹管状组件在确定的负载下连接，W便符合干预配合和操作条 件强加的密封要求。进一步地，应当理解，该螺纹管状组件可能不得不经历数个拼装-劈开 循环，尤其在使用中。
[0006] 使用该种螺纹管状组件的条件导致不同类的负载，所述负载使得需要在该些组件 的敏感部分，例如螺纹区，接点区或密封表面上使用薄膜。
[0007] 因此，例如由于通过螺纹连接件拼装的长度数米的管道重量可能地通过待连接的 螺纹构件轴的轻微失调而放大，从而导致通常在高轴向负载下进行拼装操作。该导致在螺 纹区处和/或在金属/金属密封表面处磨损的风险。常规地用润滑剂涂布螺纹区W及金属 /金属密封表面。
[000引此外，常常储存螺纹管状组件，然后在恶劣的环境内拼装。该是例如在盐雾存在下 的近海情况或者在砂子、灰尘和/或其他污染物存在下的陆上情况的情形。因此，需要使用 在表面上抗腐蚀的涂层，所述表面拟在拼装过程中协作（在螺纹区情况下）或者进入干预 接触（在金属/金属表面和接点情况下）。
[0009] 然而，由于环境规章制度，因此人们知道，使用符合API(美国石油组织）标准 RP5A3的油脂没有构成长期解决方案，该是因为该些油脂可被管状组件驱除并释放到环境 或者井内，从而导致堵塞，而堵塞需要特殊的清洁操作。
[0010] 为了解决与抗腐蚀性、抗磨损一起发生的问题W及环境考虑因素，开发了固体干 燥薄膜（即，不是糊状，与油脂不同），润滑剂和防护剂。
[0011] 自从1969W来，Whit化rd提出了由聚酷胺-酷亚胺和氣聚合物混合物为起始的高 性能XYL乂N?:涂层用于在采用的快速拼装/劈开操作中要求摩擦的螺纹系统或螺纹紧 固件。自从2002W来，在螺纹连接件情况下，SumitomoMetalIn化stries研究了基于聚酷 胺-酷亚胺树脂的涂层，W润滑并确保拼装过程中的抗磨损性，正如文件EP1 378 698和 EP1 959 179 中所述。
[0012] Whit化rd和SMI原则上提出了由在极性溶剂中或者在己醇/甲苯混合物中溶解的 聚酷胺-酷胺酸前体生产干燥薄膜。该干燥薄膜通常含有填料，W便作为螺纹中接触压力 的函数，确保润滑。填料的比例相对高，且颜料/粘合剂的重量比范围为0. 25-4,优选大于 3。作为所选固体润滑剂（MoS2，WS2，PT阳）的函数，干燥薄膜因此有利地被牺牲且足够耐磨。
[0013] 溶解聚酷胺-酷亚胺树脂所使用的极性溶剂，亦即有机含氮化合物，脂族酬类，離 类，或氯化芳姪类，通常对作为薄膜的聚酷胺-酷亚胺树脂的吸引力具有负面影响，该是例 如因为具有低沸点的那些极性溶剂是可燃的，因为对于具有高沸点的那些极性溶剂来说， 在减压下常常要求长的干燥时间段，或者因为它们若通过皮肤，呼吸系统或消化系统吸收 的话，具有毒性。
[0014] 另外，在范围为150-280°c的温度下干燥之后，通常形成聚酷胺-酷亚胺薄膜。在 该一温度范围内，施加并形成薄膜所需的一种或多种溶剂完全或部分蒸发。
[0015] 鉴于针对操作环境的规章制度（2004年4月29日记载的欧洲议会和理事会 巧uropeanParliamentandCouncil)关于保护工人防止在工作场所与暴露于致癌物或致 突变相关危险的法令2004/37/EC)和蒸发物质的分类（2009年1月15日记载的委员会法 令2009/2/EC，修订案，为的是适合于技术进展，关于设及分类，包装和标记危险物质的大致 处置的第31次委员会法令67/548/EEC;2008年12月16日欧洲议会和理事会记载的设及 分类，标记和包装物质和混合物的巧C)法则nol272/2008)，对使用者的风险尤其高。
[0016] 形成聚酷胺-酷亚胺薄膜时所使用的极性溶剂（甲苯，二甲苯），尤其含氮的极性 非质子溶剂，例如NMP，N，N-二甲基己酷胺值MAc),N，N-二甲基甲酯胺值MF)，六甲基 磯酷胺（HMPA)等是被分类为致癌，致突变物或生殖毒性（CMR)的物质，它们在许多应用中 受到禁止或限制使用。
[0017] 对于分类为1A(可引起癌症），1B(可诱导基因异常）的最敏感的致癌和致突变物 质来说，极限浓度阔值在混合物中小于或等于0. 1 %，和对于生殖毒性物质来说，小于或等 于0. 3 %。等级为2的其他CMR物质被视为设及生殖和人类发展，必须在小于或等于1 %的 浓度内。
[001引在下表中给出了所使用的极性非质子溶剂及其已知毒性的分类。
[0019]
【主权项】
1. 在用于钻探和/或操作油气井用螺纹构件上生产高抗磨损的干燥薄膜的方法，其特 征在于它包括至少下述步骤： ?形成含聚酰胺-酰亚胺粉末、在760mmHg下沸点大于180°C的极性非质子溶剂和水的 稳定分散体； ?在20°C-40°C的温度下，施加该分散体到所述螺纹构件的至少一个端部（1，2)上； ?干燥涂布的端部。
2. 权利要求1的在螺纹构件上生产干燥薄膜的方法，其特征在于至少采用下述步骤生 产分散体： ?其中聚酰胺-酰亚胺粉末在760mmHg下沸点大于180°C的极性非质子溶剂内溶解以 便获得聚酰胺-酰亚胺溶液的步骤； ?其中在环境温度下在含水混合物中沉淀聚合物溶液的步骤； ?其中通过研磨聚酰胺-酰亚胺颗粒分散沉淀的溶液的步骤。
3. 权利要求1的在螺纹构件上生产干燥薄膜的方法，其特征在于至少采用下述步骤生 产分散体： ?其中通过在含有水和在760mmHg下沸点大于180°C的极性非质子溶剂的均相混合物 内机械搅拌来分散聚酰胺-酰亚胺粉末的步骤； ?其中通过用超声处理或者通过研磨稳定聚酰胺-酰亚胺分散体的步骤。
4. 前述任何一项权利要求的在螺纹构件上生产干燥薄膜的方法，其特征在于聚酰 胺-酰亚胺的比例小于或等于35wt%。