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Publication number: BE570372A
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Description


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   La présente invention est relative à des lubrifiants pour filets de tuyaux, et notamment à des composés lubrifiants convenant pour sceller ou ren- dre étanches les joints de tuyaux filetés   risque   ceux qui sont utilisés pour le forage des puits de pétrole, où les joints doivent rester étanches sous des pres- sions élevées. La pression sur les joints de tuyaux est considérable là où il y a un forage profond. 



   Des joints filetés ne!Festent pas étanches à la pression sous pres- sion élevée à moins que les filets ne soient revêtus d'un composé de scellage con- venable. D'une façon générale, les composés de scellage utilisés prennent la for- me de composés de graisses lubrifiantes contenant du zinc métallique pulvérulent mais même ces composés ne sont pas entièrement satisfaisants car ils permettent des fuites à travers les joints sous les pressions extrêmes.

   Le,Amercan Petro- leum Institute donne les exigences pour un lubrifiant pour les filets de tuyaux sous pression élevée et indique qu'un lubrifiant convenable de ce genre doit a- voir les caractéristiques suivantes : 
1- des qualités convenables de ,lubrification pour empêcher l'écor- chure des connexions filetées durant l'agencement; 
2- aucune tendance à la désintégration, ni changement radical de vo- lume à des températures allant jusqu'à 300 F; 
3- aucune tendance à devenir excessivement fluide à des températures aussi élevées que   300 F;   
4- propriétés de scellage suffisantes pour empêcher une fuite à des températures aussi élevées que 300 F; 
5- absence de toute instabilité désavantageuse et de tout agent dur- cissant ou siccatif qui s'évaporera ou s'oxydera, en changeant ainsi les proprié- tés du composé pour filets;

   
6- résistance à l'absorption d'eau; 
7- charge inerte suffisante pour empêcher'une fuite sous des pressions aussi élevées que 10. 000 livres par pouce carré ; 
8- application facile par brosse à des joints de tuyaux par temps froid. 



   Récemment, la société Esso Research and Engineering Company a four- ni une nouvelle classe de composés lubrifiants qui comprennent une huile   lubri-   fiante minérale ou une huile lubrifiante synthétique et un complexe d'un sel or- ganique de métal et d'un savon métallique. Le savon est un savon métallique d' un acide carboxylique contenant de 12 à 30 atomes de carbone par molécule, et le sel est un sel métallique d'un acide carboxylique aliphatique de poids molé-   cuaire   inférieur à l'acide carboxylique C12à C3O. Ce sel est, de préférence, un sel d'un acide carboxylique aliphatique C1 à C6 et le complexe contient, de préférence, plus de 7 moles du sel de l'acide carboxylique inférieur pour chaque    mole du savon d'acide carboxylique C12 à C 30.

   La préparation de complexes de ce type général et leur utilisation dans les compositions d'huiles lubrifiantes sont développées en détails dans le brevet britannique 775.027. Des composés   lubrifiants-contenant des complexes sel savon de ce type général ont d'excellen- tes qualités de lubrification. Ils ont une bonne consistance et une capacité remarquable de support de charge. Ils n'ont pas de tendance à se désintégrer ou à subir un changement radical de volume à des températures allant jusqu'à 300 F. 



  Ils ne deviennent pas excessivement fluides à des températures aussi élevées que 300 F, et ils sont résistants à l'absorption d'eau. Cependant, ils ne sont pas utilisables comme tels comme lubrifiants pour filets de tuyaux à utiliser sous des pressions extrémement élevées. On a maintenant découvert qu'un lubrifiant pour filets de tuyaux ayant toutes les propriétés désirables données par le American Petroleum Institute peut être obtenu si du graphite et certains métaux . pulvérulents sont combinés avec les composés d'huiles lubrifiantes contenant des 

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   complexes savon/sel de savons d'acides carboxyliques C8 à C30 et de sels d'acides carboxyliques aliphatiques C1 à C6.   



   La présente invention concerne ainsi une   compostion   d'huile lubri- fiante comprenant : 
1- une huile lubrifiante, cette huile est, de préférence, une huile lubrifiante minérale mais. une huile lubrifiante synthétique, telle qu'une huile   polymère ou une huile du type lester, peut être utilisée ; oubien, on peut utili-   ser une huile d'origine végétale ou animale; 
2- un sel métallique d'un acide carboxylique aliphatique C1 à C6; 
3- un savon métallique d'un acide carboxylique C8 à C30; 
4- du graphite ; 
5- du métal pulvérisé. 



   L'huile lubrifiante représente, de préférence, la majeure proportion de la composition totale mais elle peut être présente en toute quantité compri- se entre 40 et 70% en poids de la composition totale. On préfère spécialement des quantités d'huile lubrifiante comprise entre 50 et   60%   en poids. 



   Le complexe sel/savon s'élève, de préférence, jusqu'à   5 à     30%   en poids de la composition d'huile lubrifiante totale, et la quantité de graphite' utilisée est, de préférence, comprise entre 5 et 25% en poids de la composition totale. On'préfère spécialement des quantités de graphite comprises entre 10 et 20%. 



   Le métal pulvérisé utilisé est, de préférence, de la poussière de zinc ou de plomb ou un mélange des deux. La quantité totale de métal pulvérisé peut être comprise entre 2 et 30% en poids de la composition totale de graisse, des quantités comprises entre 7 et 20% étant spécialement préférées. Les acides carboxyliques ayant de 8 à 30 atomes de carbone par molécule peuvent dériver de matières synthétiques ou de produits naturels saturés ou non. Les acides gras normalement utilisés dans la fabrication de graisses habituelles, spécialement les acides les plus saturés, sont préférés.

   Des exemples de tels acides sont les acides stéarique, hydroxy stéarique, tel que 12-hydroxy stéarique, di-hydroxy stéarique, poly-hydroxy stéarique et les autres acides gras hydroxylés saturés, l'acide arachidique, les acides d'huile de poisson et de suif hydrogénés. Ce- pendant, des acides non saturés, tels que les acides oléique, ricinoléique et similaires, peuvent également être utilisés. Les acides contiennent, de préfé- rence, de 18 à 22 atomes de carbone par molécule. Les acides dérivés d'huile de coprah sont spécialement préférés. 



   Des acides de poids moléculaire inférieur convenables sont les acides   monocarboxyliques   et   polycarboxyliques   aliphatiques saturés et non saturés, ayant 1 à 6 atomes de carbone, tels que les acides formique, acétique, propionique, a- crylique, adipique et similaires, y compris leurs dérivés hydroxylés, tels que l'acide lactique, etc. On préfère l'acide acétique.. 



   .Les métaux alcalino-terreux, spécialement le calcium, le baryum.et le magnésium, sont les plus intéressants pour la préparation des sels et sa- vons utilisés dans la présente invention. Ces métaux permettent la production de graisses ayant des caractéristiques remarquables de support de charge et une stabilité structurelle satisfaisante aux températures élevées et sous des efforts mécaniques sans utilisation d'agents stabilisants et de pression extrême cou- rants. 



   D'autres métaux utiles pour la préparation des sels et savons des complexes utilisés dans la présente invention sont les métaux lourds des groupes I, II et IV du Système Périodique des Eléments èt le   nickel,   le cobalt, le chro-   me, le manganèse, et spécialement le cuivre, le zinc et le plomb, qui peuvent être utilisés, soit seuls, soit en même temps que des métaux alcalino-terreux dans   

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 la préparation des complexes. Le plomb augmente leur aptitude au support de charges. 



   Les éléments métalliques des complexes peuvent être constitués par l'un quelconque des métaux mentionnés ci-avant ou bien le complexe peut conte- nir deux métaux différents. 



   Les complexes de l'invention peuvent être préparés par coneutralisa- tion d'un mélange des acides de poids moléculaires élevé et bas avec des bases convenables, spécialement l'hydroxyde et/ou les carbonates des métaux désirés. 



  Cette phase de coneutralisation est le plus convenablement réalisée in situ dans le dissolvant liquide auquel le complexe doit être appliqué en usage réel. Par exemple, le mélange d'acide peut   être.coneutralisé   dans une partie ou la totali- té de l'huile lubrifiante formant le dispersant d'une graisse à épaissir par le complexe. De même, la coneutralisation peut être réalisée dans une huile combus- tible ou autres fluides dispersants ou solvants, dont les caractéristiques doi- vent être modifiées par le complexe. La coneutralisation est spécialement avan- tageuse dans des cas   où   les sels ont le même constituant métallique.

   Habituel- lement, la matière coneutralisée est chauffée jusqu'à des températures élevées d'environ 450  à 550 F ou plus, avant utilisation pour déshydrater le produit et pour promouvoir la formation du complexe. Lorsque cette phase de chauffage est réalisée dans un dispersant liquide, ce dernier devrait avoir un point   d'ébuli-   tion supérieur à la température de chauffage ou bien le traitement thermique devrait être réalisé sous pression. 



   Au lieu d'utiliser les acides gras à poids moléculaire élevé   eux-mê-   mes, on peut employer leurs esters. Par exemple, les glycérides ou autres déri- vés hydrolysables, tels que les nitriles, pouvant servir comme matières de dé- part. Des huiles et graisses animales ou végétales constituent des matières de ce type. De même, les acides carboxyliques de bas poids moléculaire peuvent être employés sous la forme d'esters convenables, tels que ceux de glycérine étha- nol, ou d'autres dérivés hydrolysables de l'acide carboxylique, comme les nitri- les. On peut employer des conditions courantes contribuant à la saponification de ces   es.ters,   avec ensuite unedéshydratation et un enlèvement d'alcool.

   On peut utiliser des esters de ce type, comme décrit, dans le cas de'coneutralisation, de même que dans le cas de formation séparée des deux sels décrits ci-après. 



   Les complexes de la présente invention peuvent également être prépa- rés en formant préalablement et séparément le savon/acide de poids moléculaire élevé et/ou le sel d'acide carboxylique de bas poids moléculaire, et en   mélan-   geant intimement le savon et le sel avec ensuite un chauffage, si nécessaire: Ce procédé'est intéressant spécialement lorsque différents métaux sont employés comme bases pour les deux constituants de sels. 



   Les huiles lubrifiantes utilisées pour les lubrifiants de filets de tuyaux de la présente invention devraient avoir, de préférence, une viscosité de la gamme de 60 à 2500 Secondes Saybolt Universelles à   100 F   et de 35 à 150 S.S.U. à   210 F,   un point de défigeage d'environ +20  à -30 F, et un point d'éclair d'en- viron 3500 à 650 F. On peut utiliser des huiles lubrifiantes minérales, aussi bien que des huiles synthétiques-des types hydrocarbure synthétique, polymère   d'   hydrocarbure, ester, ester complexe, formal, mercaptal, oxyde' de polyalkylène, silicone ou similaires, notamment des huiles particulières, telles que le sébaça- te de di-2-éthylhexyle, l'azélate de di-C8-Oxo. 



   EXEMPLE 
Un exemple d'une composition d'huile lubrifiante suivant la présente invention était préparée avec la composition suivante : en poids 
7 'acide'acétique glacial   - 3,5   acides gras de cqprah (principalement acides gras C8 à C14) 

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5,8 chaux hydratée 
0,7   phényl     alpha-naphtylamine   
53 huile lubrifiante minérale (distillat d'huile minérale du type   naphté-   nique, ayant une viscosité de 55 S.S.U.

   à 210 F) 
15 graphite 
12 poussière de zinc (90-92 mailles) 
3 poudre de plomb (100 mailles minimum) 
La composition d'huile lubrifiante était réalisée en préparant d'abord le complexe sel/savon par chargement des acides gras de coprah, la chaux hydra- tée et l'huile minérale dans un chaudron chauffé au feu, équipé d'un moyen d'agi- tation, et le mélange était chauffé jusqu'à environ   130 F.   L'acide acétique gla- cial était   ensuite,   ajouté et le chauffage était ensuite poursuivi jusqu'à ce que la température atteigne 500 F, A ce stade, le chauffage était arrêté et on lais- sait refroidir la graisse jusqu'à 200 F avec agitation continuelle. Ensuite, la graisse était homogénéisée à un taux élevé de cisaillement à l'appareil Gaulin. 



  La phényl alpha-naphtylamine était ajoutée durant   le   cycle de   refroidissement   lorsque la température atteignait environ   250 F.   La poussière de zinc, le gra- phite et la poudre de plomb étaient ajoutés à la graisse finie après homogénéi- sation. La graisse avait une pénétration après travail à 77 F de 265 mm/10   et-   un point de goutte A.S.T.M. de 250 F. 



   Des tests sur cette   composition   de graisse étaient menés sur un ap- pareil de sondage avec d'excellents résultats en dépit de pressions de l'ordre de 1470 livres par pouce carré. Aucune perte de lubrifiant ne se produisait et il n'y avait pas de grippage des filets lorsqu'on dévissait les joints filetés. 



   En résume, la présente invention prévoit une composition d'huile lu- brifiante comprenant une huile lubrifiante, une petite proportion d'un complexe    d'un savon métallique d'un acide carboxylique C8 à C30 et d'un sel de métal d'un acide carboxylique aliphatique C1 à C6' une petite proportion de graphite et une   petite proportion d'un ou plusieurs metaux pulvérulents. 



   Les compositions préférées contiennent 5 à 30% en poids du complexe savon/sel, 5 à 25% en poids de graphite et 2 à   30%   en poids du métal pulvérulent. 



   Il doit être entendu que la composition d'huile lubrifiante de la pré- sente invention peut contenir d'autres constituants, tels que des inhibiteurs d' oxydation, colorants, désactivants métalliques, agents préventifs de corrosion ou agents de désodorisation. 



   REVENDICATIONS. 



   1. Une composition d'huile lubrifiante, comprenant une huile lubri- fiante, une petite proportion d'un complexe d'un savon métallique d'un acide car-    boxylique C8 à C et d'un sel métallique d'un acide carboxylique aliphatique C1 à C6' une petite proportion de graphite et une petite proportion d'un ou plu-   sieurs métaux pulvérulents.

Claims

2. Une composition d'huile lubrifiante suivant la revendication 1, dans laquelle l'huile lubrifiante constitue entre 40% et 70% en poids de la composition totale.

3. Une composition d'huile lubrifiante suivant les revendications 1 ou 2, dans laquelle le graphite représente entre 5 et 25% en poids de la composi- tion totale.

4. Une composition d'huile lubrifiante suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans laquelle les métaux pulvérulents représentent entre 2 et 30%en poids de la composition-totale.

5. Une composition d'huile lubrifiante suivant l'une quelconque ' ¯ des revendications précédentes, dans laquelle on a également une petite quanti- té de phényl alpha-naphtylamine. <Desc/Clms Page number 5>

6. Une composition d'huile lubrifiante suivant l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le savon et le sel sont des sel et savon de métaux alcalino-terreux.

7. Une composition d'huile lubrifiante suivant l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle l'acide carboxylique C8 à C30 est constitué par un mélange d'acides obtenus à partir d'huile de coprah.

8. Une composition d'huile lubrifiante suivant l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le sel est un sel d'acide acétique.

9. Une composition d'huile lubrifiante telle que décrite ci-avant.