特開 2024-121847 油井用金属管及びその油井用金属管の潤滑被膜層を形成するための組成物

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024121847

(43)【公開日】2024-09-09

(54)【発明の名称】油井用金属管及びその油井用金属管の潤滑被膜層を形成するための組成物

(51)【国際特許分類】

   F16L 15/04 20060101AFI20240902BHJP

【ＦＩ】

F16L15/04 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023029041

(22)【出願日】2023-02-28

(71)【出願人】

【識別番号】000006655

【氏名又は名称】日本製鉄株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】595099867

【氏名又は名称】バローレック・オイル・アンド・ガス・フランス

(74)【代理人】

【識別番号】110001553

【氏名又は名称】アセンド弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】安倍 知花

(72)【発明者】

【氏名】秋岡 幸司

(72)【発明者】

【氏名】倉西 崇夫

(72)【発明者】

【氏名】後藤 邦夫

【テーマコード（参考）】

3H013

【Ｆターム（参考）】

3H013JA01

3H013JA04

(57)【要約】

【課題】優れた耐焼付き性と優れたハイトルク性能とを有する油井用金属管を提供する。
【解決手段】本開示による油井用金属管（１）は、第１端部（１０Ａ）と第２端部（１０Ｂ）とを含む管本体（１０）を備える。管本体（１０）は、第１端部（１０Ａ）に形成されているピン（４０）と、第２端部（１０Ｂ）に形成されているボックス（５０）とを含む。ピン（４０）は、雄ねじ部（４１）を含むピン接触表面（４００）を含み、ボックス（５０）は、雌ねじ部（５１）を含むボックス接触表面（５００）を含む。油井用金属管（１）はさらに、ピン接触表面（４００）及びボックス接触表面（５００）の少なくとも一方の上又は上方に潤滑被膜層（１００）を備える。潤滑被膜層（１００）は、ＺｒＯ₂と、金属石鹸と、ワックスと、塩基性芳香族有機酸金属塩と、を含有する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

油井用金属管であって、
第１端部と第２端部とを含む管本体を備え、
前記管本体は、
前記第１端部に形成されているピンと、
前記第２端部に形成されているボックスと、を含み、
前記ピンは、
雄ねじ部を含むピン接触表面を含み、
前記ボックスは、
雌ねじ部を含むボックス接触表面を含み、
前記油井用金属管はさらに、
前記ピン接触表面及び前記ボックス接触表面の少なくとも一方の上又は上方に潤滑被膜層を備え、
前記潤滑被膜層は、
ＺｒＯ₂と、
金属石鹸と、
ワックスと、
塩基性芳香族有機酸金属塩と、を含有する、
油井用金属管。

【請求項2】

請求項１に記載の油井用金属管であって、
前記潤滑被膜層は、
前記ＺｒＯ₂と、前記金属石鹸と、前記ワックスと、前記塩基性芳香族有機酸金属塩と、潤滑性粉末との含有量の合計を１００質量％とした場合、
ＺｒＯ₂：０．２～８．０％、
金属石鹸：２～３０％、
ワックス：２～３０％、
塩基性芳香族有機酸金属塩：１２．０～８０．０％、及び、
潤滑性粉末：０～２０．０％、を含有する、
油井用金属管。

【請求項3】

請求項２に記載の油井用金属管であって、
前記潤滑被膜層は、
潤滑性粉末：０．１～２０．０％、を含有する、
油井用金属管。

【請求項4】

請求項１に記載の油井用金属管であって、
前記油井用金属管はさらに、
前記ピン接触表面及び前記ボックス接触表面の少なくとも一方と、前記潤滑被膜層との間に配置される、金属めっき層を備える、
油井用金属管。

【請求項5】

請求項４に記載の油井用金属管であって、
前記油井用金属管のうち、前記金属めっき層が上又は上方に配置される前記ピン接触表面及び前記ボックス接触表面の少なくとも一方は、
ブラスト処理された面又は酸洗された面である、
油井用金属管。

【請求項6】

請求項１に記載の油井用金属管であって、
前記油井用金属管はさらに、
前記ピン接触表面及び前記ボックス接触表面の少なくとも一方と、前記潤滑被膜層との間に配置され、前記潤滑被膜層と接触する面を有する化成処理層を備える、
油井用金属管。

【請求項7】

請求項１に記載の油井用金属管であって、
前記ピン接触表面はさらに、
ピンシール面及びピンショルダー面を含み、
前記ボックス接触表面はさらに、
ボックスシール面及びボックスショルダー面を含む、
油井用金属管。

【請求項8】

請求項１～請求項７に記載の油井用金属管が備える前記潤滑被膜層を形成するための組成物であって、
ＺｒＯ₂と、
金属石鹸と、
ワックスと、
塩基性芳香族有機酸金属塩と、を含有する、
組成物。

【請求項9】

請求項８に記載の組成物であって、
前記組成物はさらに、
潤滑性粉末を含有する、
組成物。

【請求項10】

請求項８に記載の組成物であって、
前記組成物はさらに、
揮発性有機溶剤を含有する、
組成物。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、油井用金属管及びその油井用金属管の潤滑被膜層を形成するための組成物に関する。

【背景技術】

【0002】

油井やガス井（以下、油井及びガス井を総称して、単に「油井」という）には、油井用金属管が使用される。油井採掘地において、油井の深さに応じて、複数の油井用金属管を連結して、ケーシングやチュービングに代表される油井管連結体を形成する。そのため、油井用金属管の管本体には、ねじ継手（ピン及びボックス）が形成されている。本明細書において管本体とは、機械加工等により、端部にピン及びボックスを形成した管体（中空管）を意味する。すなわち、油井管連結体は、油井用金属管の管本体の端部に形成されたピンと、他の油井用金属管の管本体の端部に形成されたボックスとをねじ締めして、連結することにより形成される。

【0003】

ここで、ピンは、管本体の一方の端部の外周面に、雄ねじ部を含むピン接触表面を有する。ボックスは、油井用金属管の管本体のうち、ピンが形成されていない端部の内周面に、雌ねじ部を含むボックス接触表面を有する。本明細書において、雄ねじ部と雌ねじ部とを総称して、「ねじ部」ともいう。本明細書において、ピン接触表面とボックス接触表面とを総称して、「接触表面」ともいう。なお、ピン接触表面はさらに、ピンシール面とピンショルダー面とを含む、ピンねじ無し金属接触部を含む場合がある。同様に、ボックス接触表面はさらに、ボックスシール面とボックスショルダー面とを含む、ボックスねじ無し金属接触部を含む場合がある。以下、ピンねじ無し金属接触部とボックスねじ無し金属接触部とを総称して、「ねじ無し金属接触部」ともいう。つまり、管本体のうち接触表面は、ねじ部のみを含んでいてもよく、ねじ部とねじ無し金属接触部とを含んでいてもよい。

【0004】

ところで、形成された油井管連結体に対して、検査を実施する場合がある。検査を実施する場合、油井管連結体が引き上げられ、ピンとボックスとがねじ戻しされる。そして、ねじ戻しにより油井管連結体から油井用金属管が取り外され、検査される。検査後、ピンとボックスとが再びねじ締めされ、油井用金属管が油井管連結体の一部として再度利用される。このように、油井用金属管を油井管連結体として使用する際、ピンとボックスとのねじ締め及びねじ戻しが繰り返される場合がある。

【0005】

一方、ピンとボックスとがねじ締めやねじ戻しされる際、接触表面（ピン接触表面及びボックス接触表面）は、強い摩擦を繰り返し受ける。そのため、ピン及びボックスのねじ締め及びねじ戻しを繰り返した場合、接触表面にはゴーリング（修復不可能な焼付き）が発生しやすい。したがって、油井用金属管には、摩擦に対する十分な耐久性、すなわち、優れた耐焼付き性が求められる。

【0006】

従来、油井用金属管の耐焼付き性を向上するために、ドープと呼ばれる重金属粉入りのコンパウンドグリスが使用されてきた。接触表面にコンパウンドグリスを塗布することで、油井用金属管の耐焼付き性を改善できる。しかしながら、コンパウンドグリスに含まれるＰｂ、Ｚｎ及びＣｕ等の重金属粉は、環境に悪影響を与える懸念がある。このため、コンパウンドグリスを使用せずに、優れた耐焼付き性を有する油井用金属管の開発が望まれている。

【0007】

油井用金属管の耐焼付き性を高める技術が、たとえば、特開２００２－３４８５８７号公報（特許文献１）、及び、国際公開第２００６／１０４２５１号（特許文献２）に提案されている。

【0008】

特許文献１に開示される油井用金属管は、ピン及びボックスのうち少なくとも一方の接触表面に、潤滑性粉末とバインダーとからなる固体潤滑被膜が形成されている。潤滑性粉末は、二硫化モリブデン粉末及び二硫化タングステン粉末から選んだ１種又は２種と黒鉛粉末とからなる。黒鉛粉末は潤滑性粉末の２～２０質量％を占める。この油井用金属管は、優れた耐焼付き性を得られる、と特許文献１に開示されている。

【0009】

特許文献２に開示される油井用金属管は、ピン及びボックスのうち少なくとも一方の接触表面に、粘稠液体又は半固体の潤滑被膜と、その上に形成された乾燥固体被膜とが形成されている。この油井用金属管は、コンパウンドグリスを使用せずに、優れた耐焼付き性を得られる、と特許文献２に開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0010】

【特許文献1】特開２００２－３４８５８７号公報

【特許文献2】国際公開第２００６／１０４２５１号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

ところで、油井用金属管の管本体に形成されたピン及びボックスをねじ締めする際、締結完了時のトルク（以下、締結トルクという）は、ねじ干渉量の大小に関わらず、十分なシール面圧が得られるように設定されている。ねじ締めの最終段階においては、接触表面同士の面圧が高くなる。そのため、面圧が高くなった場合でも、焼付くことなくトルクが安定的に増加すれば、締結トルクの調整が容易になる。したがって、油井用金属管には、接触表面同士の面圧が高まっても、トルクを安定的に高められることが好ましい。以下、本明細書において、接触表面同士の面圧が高まっても、トルクを安定的に高められることを、ハイトルク性能という。

【0012】

要するに、油井用金属管には、優れた耐焼付き性だけでなく、優れたハイトルク性能も有していることが好ましい。一方、上記特許文献１及び２では、油井用金属管のハイトルク性能について、検討されていない。

【0013】

本開示の目的は、優れた耐焼付き性と優れたハイトルク性能とを有する油井用金属管を提供すること、及び、優れた耐焼付き性と優れたハイトルク性能とを有する油井用金属管に形成された潤滑被膜層を形成するための組成物を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0014】

本開示による油井用金属管は、
第１端部と第２端部とを含む管本体を備え、
前記管本体は、
前記第１端部に形成されているピンと、
前記第２端部に形成されているボックスと、を含み、
前記ピンは、
雄ねじ部を含むピン接触表面を含み、
前記ボックスは、
雌ねじ部を含むボックス接触表面を含み、
前記油井用金属管はさらに、
前記ピン接触表面及び前記ボックス接触表面の少なくとも一方の上又は上方に潤滑被膜層を備え、
前記潤滑被膜層は、
ＺｒＯ₂と、
金属石鹸と、
ワックスと、
塩基性芳香族有機酸金属塩と、を含有する。

【0015】

本開示による組成物は、
前記油井用金属管が備える前記潤滑被膜層を形成するための組成物であって、
ＺｒＯ₂と、
金属石鹸と、
ワックスと、
塩基性芳香族有機酸金属塩と、を含有する。

【発明の効果】

【0016】

本開示による油井用金属管は、優れた耐焼付き性と優れたハイトルク性能とを有する。本開示による組成物は、優れた耐焼付き性と優れたハイトルク性能とを有する油井用金属管に形成された潤滑被膜層を形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】図１は、本実施形態における、トルクオンショルダー抵抗ΔＴ′を説明するための図である。

【図2】図２は、潤滑被膜層１００中のＺｒＯ₂の含有量（質量％）と、ハイトルク性能の指標であるトルクオンショルダー抵抗ΔＴ′（相対値）との関係を示す図である。

【図3】図３は、潤滑被膜層１００中のＺｒＯ₂の含有量（質量％）と、耐焼付き性の指標であるねじ締め及びねじ戻し回数との関係を示す図である。

【図4】図４は、本実施形態による油井用金属管１の一例を示す構成図である。

【図5】図５は、図４に示す油井用金属管１の第２端部１０Ｂの管軸方向に平行な断面図（縦断面図）である。

【図6】図６は、ピン４０の一部の、管軸方向に平行な断面図（縦断面図）である。

【図7】図７は、ボックス５０の一部の、管軸方向に平行な断面図（縦断面図）である。

【図8】図８は、油井用金属管１の第２端部１０Ｂの管軸方向に平行な断面図（縦断面図）のうち、図５と異なる一例の縦断面図である。

【図9】図９は、油井用金属管１の第２端部１０Ｂの管軸方向に平行な断面図（縦断面図）のうち、図５及び図８と異なる一例の縦断面図である。

【図10】図１０は、ピン４０の近傍の一部の管軸方向に平行な断面図（縦断面図）である。

【図11】図１１は、ボックス５０の近傍の一部の管軸方向に平行な断面図（縦断面図）である。

【図12】図１２は、ピン４０の近傍の一部の管軸方向に平行な断面図（縦断面図）のうち、図１０と異なる一例の縦断面図である。

【図13】図１３は、ボックス５０の近傍の一部の管軸方向に平行な断面図（縦断面図）のうち、図１１と異なる一例の縦断面図である。

【図14】図１４は、ピン４０の近傍の一部の管軸方向に平行な断面図（縦断面図）のうち、図１０及び図１２と異なる一例の縦断面図である。

【図15】図１５は、本実施例における、トルクオンショルダー抵抗ΔＴ′を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、図面を参照して、本実施形態による油井用金属管及び組成物を詳しく説明する。図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

【0019】

本発明者は、油井用金属管及び油井用金属管の潤滑被膜層を形成するための組成物と、油井用金属管の耐焼付き性及びハイトルク性能との関係について種々検討を行った。その結果、以下の知見を得た。

【0020】

上述のとおり、本明細書において、接触表面同士の面圧が高まっても、トルクを安定的に高められることを、ハイトルク性能という。ここで、油井用金属管のハイトルク性能について、接触表面がねじ無し金属接触部を有する場合を一例に、具体的に説明する。なお、上述のとおり、ピンねじ無し金属接触部には、ピンシール面及びピンショルダー面を含み、ボックスねじ無し金属接触部には、ボックスシール面及びボックスショルダー面を含む。

【0021】

上述のとおり、油井用金属管のピンとボックスとをねじ締めして、油井管連結体を形成する。接触表面がねじ無し金属接触部を有する場合、ピンとボックスとのねじ締めをしていくと、ピンショルダー面とボックスショルダー面とが接触する。その後さらにねじ締めをすることで、ピンシール面とボックスシール面とが干渉し、ピン接触表面とボックス接触表面との気密性が高まる。ここで、ピンショルダー面とボックスショルダー面とが接触するときに生じるトルクを、ショルダリングトルクという。また、上述のとおり、ピンとボックスとのねじ締めが完了するときのトルクを、締結トルクという。なお、締結トルクに到達した後、さらにねじ締めをすると、管本体のうちピンとボックスとの少なくとも一方が塑性変形を起こす懸念がある。ピン及び／又はボックスが塑性変形を起こすときに生じるトルクを、イールドトルクという。

【0022】

上述のとおり、締結トルクは、ねじ干渉量の大小に関わらず、十分なシール面圧が得られるように設定される。すなわち、ねじ無し金属接触部を有する油井用金属管では、ピンショルダー面とボックスショルダー面とが接触した後、つまりねじ締めの最終段階において、ピン接触表面とボックス接触表面とが、高い摩擦力を受けながら摺動する。ここで、ピン接触表面とボックス接触表面とが、高摩擦力下でも焼付くことなく摺動を維持できれば、ショルダリングトルクとイールドトルクとの差を大きくできる。以下、ショルダリングトルクとイールドトルクとの差を、トルクオンショルダー抵抗ΔＴ′という。

【0023】

トルクオンショルダー抵抗ΔＴ′について、図面を用いてさらに具体的に説明する。図１は、本実施形態における、トルクオンショルダー抵抗ΔＴ′を説明するための図である。図１を参照して、油井用金属管をねじ締めすると、まず、回転数に比例してトルクが上昇する（図１中左下実線部）。このとき、回転数に応じたトルクの上昇率は低い。さらにねじ締めをすると、ピンショルダー面とボックスショルダー面とが接触する。このとき、油井用金属管に生じるトルクが、ショルダリングトルクである（図１中「Ｔｓ」と表記）。

【0024】

トルクがショルダリングトルク（Ｔｓ）に到達した後、さらにねじ締めをすると、回転数に応じてさらにトルクが上昇する（図１中中央実線部）。このとき、回転数に応じたトルクの上昇率は高い。さらにねじ締めをすると、トルクが所定の締結トルクに到達する（図１中「Ｔｏ」と表記）。さらにねじ締めをすると、ピン及び／又はボックスに塑性変形が生じる（図１中右上実線部）。このとき、油井用金属管に生じるトルクが、イールドトルクである（図１中「Ｔｙ」と表記）。

【0025】

図１を参照して、イールドトルクＴｙとショルダリングトルクＴｓとの差（トルクオンショルダー抵抗ΔＴ′）が大きいほど、締結トルクＴｏとして設定できる範囲が広がる。すなわち、トルクオンショルダー抵抗ΔＴ′を大きくできれば、締結トルクを高く設定することができる。すなわち、油井用金属管がねじ無し金属接触部を有する場合、トルクオンショルダー抵抗ΔＴ′が大きければ、接触表面同士の面圧が高まっても、トルクを安定的に高められる。言い換えると、油井用金属管がねじ無し金属接触部を有する場合、トルクオンショルダー抵抗ΔＴ′は、油井用金属管のハイトルク性能の指標となる。

【0026】

以上の知見に基づいて、本発明者らは、油井用金属管のハイトルク性能を高める手法を種々検討した。まず、本発明者らは、油井用金属管の管本体のうち、接触表面の上又は上方に潤滑被膜層を形成することを検討した。本発明者らの詳細な検討の結果、金属石鹸と、ワックスと、塩基性芳香族有機酸金属塩とを含有する潤滑被膜層であれば、油井用金属管のハイトルク性能を高められる可能性があると考えた。本発明者らのさらなる詳細な検討の結果、金属石鹸と、ワックスと、塩基性芳香族有機酸金属塩とを含有する潤滑被膜層に、さらにＺｒＯ₂が含有されれば、油井用金属管のハイトルク性能の指標であるトルクオンショルダー抵抗ΔＴ′を高められることが明らかになった。この点について、図面を用いて具体的に説明する。

【0027】

図２は、潤滑被膜層中のＺｒＯ₂の含有量（質量％）と、ハイトルク性能の指標であるトルクオンショルダー抵抗ΔＴ′（相対値）との関係を示す図である。図２は、後述する実施例のうち、潤滑被膜層中のＺｒＯ₂含有量（質量％）と、トルクオンショルダー抵抗ΔＴ′（相対値）とを用いて作成した。なお、トルクオンショルダー抵抗ΔＴ′は、後述する実施例の試験番号１０において、潤滑被膜層の代わりにＡＰＩ（Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ）で規格されたコンパウンドグリスを使用した際のトルクオンショルダー抵抗ΔＴ′の数値を基準（１００）として、相対値で求めた。なお、図２中の白丸印○は、実施例のうち、潤滑被膜層を形成した試験番号のトルクオンショルダー抵抗ΔＴ′（相対値）を示す。図２中の三角印△は、実施例のうち、潤滑被膜層の代わりにコンパウンドグリスを使用した試験番号１０のトルクオンショルダー抵抗ΔＴ′（基準値）を示す（図２中「ＡＰＩドープ」と表記）。

【0028】

図２を参照して、潤滑被膜層中にＺｒＯ₂を少しでも含有すれば、トルクオンショルダー抵抗ΔＴ′が１００を超える。すなわち、潤滑被膜層中にＺｒＯ₂を少しでも含有すれば、少なくともコンパウンドグリスを使用した場合と同等以上にまで、油井用金属管のハイトルク性能を高められることが明らかになった。

【0029】

本発明者らはさらに、潤滑被膜層中のＺｒＯ₂含有量と油井用金属管の耐焼付き性との関係についても、詳細に検討した。その結果、油井用金属管の管本体のうち、接触表面の上又は上方に潤滑被膜層を形成し、その潤滑被膜層にＺｒＯ₂を含有させれば、油井用金属管の耐焼付き性を高められることを明らかにした。この点について、図面を用いて具体的に説明する。

【0030】

図３は、潤滑被膜層中のＺｒＯ₂の含有量（質量％）と、耐焼付き性の指標であるねじ締め及びねじ戻し回数との関係を示す図である。図３は、後述する実施例のうち、潤滑被膜層中のＺｒＯ₂含有量（質量％）と、ねじ部での回復不可能な焼付きや、シール面（ピンシール面及び／又はボックスシール面）での焼付きが発生せずに、ねじ締め及びねじ戻しができた回数とを用いて作成した。なお、図２と同様に、図３中の白丸印○は、実施例のうち、潤滑被膜層を形成した試験番号のねじ締め及びねじ戻し回数を示す。図３中の三角印△は、実施例のうち、潤滑被膜層の代わりにコンパウンドグリスを使用した試験番号１０のねじ締め及びねじ戻し回数を示す（図３中「ＡＰＩドープ」と表記）。

【0031】

図３を参照して、潤滑被膜層中にＺｒＯ₂を少しでも含有すれば、ねじ締め及びねじ戻し回数が、ＡＰＩドープの回数（５回）を超える。すなわち、潤滑被膜層中にＺｒＯ₂を少しでも含有すれば、少なくともコンパウンドグリスを使用した場合と同等以上にまで、油井用金属管の耐焼付き性を高められることが明らかになった。

【0032】

したがって、本実施形態による油井用金属管は、ピン接触表面とボックス接触表面との少なくとも一方の上又は上方に、ＺｒＯ₂と、金属石鹸と、ワックスと、塩基性芳香族有機酸金属塩とを含有する潤滑被膜層を形成する。その結果、本実施形態による油井用金属管は、優れた耐焼付き性と、優れたハイトルク性能とを有する。さらに、本実施形態による組成物は、ＺｒＯ₂と、金属石鹸と、ワックスと、塩基性芳香族有機酸金属塩とを含有する。その結果、本実施形態による組成物は、優れた耐焼付き性と、優れたハイトルク性能とを有する油井用金属管の潤滑被膜層を形成することができる。

【0033】

以上の知見に基づいて完成した本実施形態による油井用金属管及び組成物の要旨は、次のとおりである。

【0034】

［１］
油井用金属管であって、
第１端部と第２端部とを含む管本体を備え、
前記管本体は、
前記第１端部に形成されているピンと、
前記第２端部に形成されているボックスと、を含み、
前記ピンは、
雄ねじ部を含むピン接触表面を含み、
前記ボックスは、
雌ねじ部を含むボックス接触表面を含み、
前記油井用金属管はさらに、
前記ピン接触表面及び前記ボックス接触表面の少なくとも一方の上又は上方に潤滑被膜層を備え、
前記潤滑被膜層は、
ＺｒＯ₂と、
金属石鹸と、
ワックスと、
塩基性芳香族有機酸金属塩と、を含有する、
油井用金属管。

【0035】

［２］
［１］に記載の油井用金属管であって、
前記潤滑被膜層は、
前記ＺｒＯ₂と、前記金属石鹸と、前記ワックスと、前記塩基性芳香族有機酸金属塩と、潤滑性粉末との含有量の合計を１００質量％とした場合、
ＺｒＯ₂：０．２～８．０％、
金属石鹸：２～３０％、
ワックス：２～３０％、
塩基性芳香族有機酸金属塩：１２．０～８０．０％、及び、
潤滑性粉末：０～２０．０％、を含有する、
油井用金属管。

【0036】

［３］
［２］に記載の油井用金属管であって、
前記潤滑被膜層は、
潤滑性粉末：０．１～２０．０％、を含有する、
油井用金属管。

【0037】

［４］
［１］に記載の油井用金属管であって、
前記油井用金属管はさらに、
前記ピン接触表面及び前記ボックス接触表面の少なくとも一方と、前記潤滑被膜層との間に配置される、金属めっき層を備える、
油井用金属管。

【0038】

［５］
［４］に記載の油井用金属管であって、
前記油井用金属管のうち、前記金属めっき層が上又は上方に配置される前記ピン接触表面及び前記ボックス接触表面の少なくとも一方は、
ブラスト処理された面又は酸洗された面である、
油井用金属管。

【0039】

［６］
［１］に記載の油井用金属管であって、
前記油井用金属管はさらに、
前記ピン接触表面及び前記ボックス接触表面の少なくとも一方と、前記潤滑被膜層との間に配置され、前記潤滑被膜層と接触する面を有する化成処理層を備える、
油井用金属管。

【0040】

［７］
［１］に記載の油井用金属管であって、
前記ピン接触表面はさらに、
ピンシール面及びピンショルダー面を含み、
前記ボックス接触表面はさらに、
ボックスシール面及びボックスショルダー面を含む、
油井用金属管。

【0041】

［８］
［１］～［７］に記載の油井用金属管が備える前記潤滑被膜層を形成するための組成物であって、
ＺｒＯ₂と、
金属石鹸と、
ワックスと、
塩基性芳香族有機酸金属塩と、を含有する、
組成物。

【0042】

［９］
［８］に記載の組成物であって、
前記組成物はさらに、
潤滑性粉末を含有する、
組成物。

【0043】

［１０］
［８］に記載の組成物であって、
前記組成物はさらに、
揮発性有機溶剤を含有する、
組成物。

【0044】

以下、本実施形態による油井用金属管について詳述する。

【0045】

［油井用金属管の構成］
初めに、本実施形態の油井用金属管の構成について説明する。油井用金属管は、周知の構成を有する。油井用金属管は、Ｔ＆Ｃ型の油井用金属管と、インテグラル型の油井用金属管とがある。以下、各型の油井用金属管について詳述する。

【0046】

［油井用金属管がＴ＆Ｃ型である場合］
図４は、本実施形態による油井用金属管１の一例を示す構成図である。図４は、いわゆるＴ＆Ｃ型（Ｔｈｒｅａｄｅｄ ａｎｄ Ｃｏｕｐｌｅｄ）の油井用金属管１の構成図である。図４を参照して、油井用金属管１は、管本体１０を備える。

【0047】

管本体１０は、管軸方向に延びている。管本体１０の管軸方向に垂直な断面は円形状である。管本体１０は、第１端部１０Ａと、第２端部１０Ｂとを含む。第１端部１０Ａは、第２端部１０Ｂの反対側の端部である。図４に示すＴ＆Ｃ型の油井用金属管１では、管本体１０は、ピン管体１１と、カップリング１２とを備える。カップリング１２は、ピン管体１１の一端に取り付けられている。より具体的には、カップリング１２は、ピン管体１１の一端にねじにより締結されている。

【0048】

図５は、図４に示す油井用金属管１の第２端部１０Ｂの管軸方向に平行な断面図（縦断面図）である。図４及び図５を参照して、管本体１０は、ピン４０と、ボックス５０とを含む。ピン４０は、管本体１０の第１端部１０Ａに形成されている。ボックス５０は、管本体１０の第２端部１０Ｂに形成されている。ピン４０は、締結時において、他の油井用金属管１（図示せず）のボックス５０に挿入されて、他の油井用金属管１のボックス５０とねじにより締結される。締結時において、ボックス５０には、他の油井用金属管１のピン４０が挿入されて、他の油井用金属管１のピン４０とねじにより締結される。

【0049】

［ピン４０の構成について］
図６は、ピン４０の一部の、管軸方向に平行な断面図（縦断面図）である。図６中の破線部分は、他の油井用金属管１と締結する場合の、他の油井用金属管１のボックス５０の構成を示す。図６を参照して、ピン４０は、管本体１０の第１端部１０Ａの外周面に、ピン接触表面４００を備える。ピン接触表面４００は、他の油井用金属管１との締結時において、他の油井用金属管１のボックス５０にねじ込まれ、ボックス５０のボックス接触表面５００（後述）と接触する。

【0050】

ピン接触表面４００は、第１端部１０Ａの外周面に形成された雄ねじ部４１を少なくとも含む。ピン接触表面４００はさらに、ピンシール面４２と、ピンショルダー面４３とを含んでもよい。図６では、ピンショルダー面４３は第１端部１０Ａの先端面に配置され、ピンシール面４２は、第１端部１０Ａの外周面のうち、雄ねじ部４１よりも第１端部１０Ａの先端側に配置されている。つまり、ピンシール面４２は、雄ねじ部４１とピンショルダー面４３との間に配置されている。ピンシール面４２はテーパ状に設けられている。具体的には、ピンシール面４２では、第１端部１０Ａの長手方向（管軸方向）において、雄ねじ部４１からピンショルダー面４３に向かうにしたがって、外径が徐々に小さくなっている。

【0051】

他の油井用金属管１との締結時において、ピンシール面４２は、他の油井用金属管１のボックス５０のボックスシール面５２（後述）と接触する。より具体的には、締結時において、ピン４０が他の油井用金属管１のボックス５０に挿入されることにより、ピンシール面４２がボックスシール面５２と接触する。そして、ピン４０が他の油井用金属管１のボックス５０にさらにねじ込まれることにより、ピンシール面４２は、ボックスシール面５２と密着する。これにより、締結時において、ピンシール面４２は、ボックスシール面５２と密着してメタル－メタル接触に基づくシールを形成する。そのため、互いに締結された油井用金属管１において、気密性を高めることができる。

【0052】

図６では、ピンショルダー面４３は、第１端部１０Ａの先端面に配置されている。つまり、図６に示されるピン４０は、管本体１０の中央から第１端部１０Ａに向かって順に、雄ねじ部４１、ピンシール面４２、ピンショルダー面４３の順に配置されている。他の油井用金属管１との締結時において、ピンショルダー面４３は、他の油井用金属管１のボックス５０のボックスショルダー面５３（後述）と対向し、接触する。より具体的には、締結時において、ピン４０が他の油井用金属管１のボックス５０に挿入されることにより、ピンショルダー面４３がボックスショルダー面５３と接触する。これにより、締結時において、高いトルクを得ることができる。また、ピン４０とボックス５０との締結状態での位置関係を安定させることができる。

【0053】

なお、ピン４０のピン接触表面４００は、少なくとも雄ねじ部４１を含んでいる。つまり、ピン接触表面４００は、雄ねじ部４１を含み、ピンシール面４２及びピンショルダー面４３を含んでいなくてもよい。ピン接触表面４００は、雄ねじ部４１とピンショルダー面４３とを含み、ピンシール面４２を含んでいなくてもよい。ピン接触表面４００は、雄ねじ部４１とピンシール面４２とを含み、ピンショルダー面４３を含んでいなくてもよい。

【0054】

［ボックス５０の構成について］
図７は、ボックス５０の一部の、管軸方向に平行な断面図（縦断面図）である。図７中の破線部分は、他の油井用金属管１と締結する場合の、他の油井用金属管１のピン４０の構成を示す。図７を参照して、ボックス５０は、管本体１０の第２端部１０Ｂの内周面に、ボックス接触表面５００を備える。ボックス接触表面５００は、他の油井用金属管１との締結時において、他の油井用金属管１のピン４０がねじ込まれ、ピン４０のピン接触表面４００と接触する。

【0055】

ボックス接触表面５００は、第２端部１０Ｂの内周面に形成された雌ねじ部５１を少なくとも含む。締結時において、雌ねじ部５１は、他の油井用金属管１のピン４０の雄ねじ部４１と噛み合う。

【0056】

ボックス接触表面５００はさらに、ボックスシール面５２と、ボックスショルダー面５３とを含んでもよい。図７では、ボックスシール面５２は、第２端部１０Ｂの内周面のうち、雌ねじ部５１よりも管本体１０側に配置されている。つまり、ボックスシール面５２は、雌ねじ部５１とボックスショルダー面５３との間に配置されている。ボックスシール面５２はテーパ状に設けられている。具体的には、ボックスシール面５２では、第２端部１０Ｂの長手方向（管軸方向）において、雌ねじ部５１からボックスショルダー面５３に向かうにしたがって、内径が徐々に小さくなっている。

【0057】

他の油井用金属管１との締結時において、ボックスシール面５２は、他の油井用金属管１のピン４０のピンシール面４２と接触する。より具体的には、締結時において、ボックス５０に他の油井用金属管１のピン４０がねじ込まれることにより、ボックスシール面５２がピンシール面４２と接触し、さらにねじ込まれることにより、ボックスシール面５２がピンシール面４２と密着する。これにより、締結時において、ボックスシール面５２は、ピンシール面４２と密着してメタル－メタル接触に基づくシールを形成する。そのため、互いに締結された油井用金属管１において、気密性を高めることができる。

【0058】

ボックスショルダー面５３は、ボックスシール面５２よりも管本体１０側に配置されている。つまり、ボックス５０では、管本体１０の中央から第２端部１０Ｂの先端に向かって順に、ボックスショルダー面５３、ボックスシール面５２、雌ねじ部５１、の順に配置されている。他の油井用金属管１との締結時において、ボックスショルダー面５３は、他の油井用金属管１のピン４０のピンショルダー面４３と対向し、接触する。より具体的には、締結時において、ボックス５０に他の油井用金属管１のピン４０が挿入されることにより、ボックスショルダー面５３がピンショルダー面４３と接触する。これにより、締結時において、高いトルクを得ることができる。また、ピン４０とボックス５０との締結状態での位置関係を安定させることができる。

【0059】

ボックス接触表面５００は、少なくとも雌ねじ部５１を含む。締結時において、ボックス５０のボックス接触表面５００の雌ねじ部５１は、ピン４０のピン接触表面４００の雄ねじ部４１に対応し、雄ねじ部４１と接触する。ボックスシール面５２は、ピンシール面４２と対応し、ピンシール面４２と接触する。ボックスショルダー面５３は、ピンショルダー面４３と対応し、ピンショルダー面４３と接触する。

【0060】

ピン接触表面４００が雄ねじ部４１を含み、ピンシール面４２及びピンショルダー面４３を含まない場合、ボックス接触表面５００は雌ねじ部５１を含み、ボックスシール面５２及びボックスショルダー面５３を含まない。ピン接触表面４００が雄ねじ部４１とピンショルダー面４３とを含み、ピンシール面４２を含まない場合、ボックス接触表面５００は、雌ねじ部５１とボックスショルダー面５３とを含み、ボックスシール面５２を含まない。ピン接触表面４００が雄ねじ部４１とピンシール面４２とを含み、ピンショルダー面４３を含まない場合、ボックス接触表面５００は、雌ねじ部５１とボックスシール面５２とを含み、ボックスショルダー面５３を含まない。

【0061】

ピン接触表面４００は、複数の雄ねじ部４１を含んでもよく、複数のピンシール面４２を含んでもよく、複数のピンショルダー面４３を含んでもよい。たとえば、ピン４０のピン接触表面４００において、第１端部１０Ａの先端から管本体１０の中央に向かって、ピンショルダー面４３、ピンシール面４２、雄ねじ部４１、ピンシール面４２、ピンショルダー面４３、ピンシール面４２、雄ねじ部４１の順で配置されてもよい。この場合、ボックス５０のボックス接触表面５００において、第２端部１０Ｂの先端から管本体１０の中央に向かって、雌ねじ部５１、ボックスシール面５２、ボックスショルダー面５３、ボックスシール面５２、雌ねじ部５１、ボックスシール面５２、ボックスショルダー面５３の順に配置される。

【0062】

図６及び図７では、ピン４０が、雄ねじ部４１、ピンシール面４２、及び、ピンショルダー面４３を含み、ボックス５０が、雌ねじ部５１、ボックスシール面５２、及び、ボックスショルダー面５３を含む、いわゆる、プレミアムジョイントを図示している。しかしながら、上述のとおり、ピン４０は、雄ねじ部４１を含み、ピンシール面４２及びピンショルダー面４３を含んでいなくてもよい。この場合、ボックス５０は、雌ねじ部５１を含み、ボックスシール面５２及びボックスショルダー面５３を含んでいない。図８は、油井用金属管１の第２端部１０Ｂの管軸方向に平行な断面図（縦断面図）のうち、図５と異なる一例の縦断面図である。図８は、ピン４０が雄ねじ部４１を含み、ピンシール面４２及びピンショルダー面４３を含んでおらず、かつ、ボックス５０が雌ねじ部５１を含み、ボックスシール面５２及びボックスショルダー面５３を含んでいない油井用金属管１の一例を示す。

【0063】

［油井用金属管１がインテグラル型である場合］
図４、図５及び図８に示す油井用金属管１は、管本体１０が、ピン管体１１とカップリング１２とを含む、いわゆる、Ｔ＆Ｃ型の油井用金属管１である。しかしながら、本実施形態の油井用金属管１は、Ｔ＆Ｃ型ではなく、インテグラル型であってもよい。

【0064】

図９は、油井用金属管１の第２端部１０Ｂの管軸方向に平行な断面図（縦断面図）のうち、図５及び図８と異なる一例の縦断面図である。図９は、インテグラル型の油井用金属管１の縦断面図である。図９を参照して、インテグラル型の油井用金属管１において、管本体１０は、第１端部１０Ａと、第２端部１０Ｂとを含む。第１端部１０Ａは、第２端部１０Ｂと反対側に配置されている。上述のとおり、Ｔ＆Ｃ型の油井用金属管１では、管本体１０は、ピン管体１１と、カップリング１２とを備える。つまり、Ｔ＆Ｃ型の油井用金属管１では、管本体１０は、２つの別個の部材（ピン管体１１及びカップリング１２）を締結して構成されている。これに対して、インテグラル型の油井用金属管１では、管本体１０は一体的に形成されている。

【0065】

ピン４０は、管本体１０の第１端部１０Ａに形成されている。締結時において、ピン４０は、他のインテグラル型の油井用金属管１のボックス５０に挿入されてねじ込まれ、他のインテグラル型の油井用金属管１のボックス５０と締結される。ボックス５０は、管本体１０の第２端部１０Ｂに形成されている。締結時において、ボックス５０には、他のインテグラル型の油井用金属管１のピン４０が挿入されてねじ込まれ、他のインテグラル型の油井用金属管１のピン４０と締結される。

【0066】

インテグラル型の油井用金属管１のピン４０の構成は、図６に示すＴ＆Ｃ型の油井用金属管１のピン４０の構成と同じである。同様に、インテグラル型の油井用金属管１のボックス５０の構成は、図７に示すＴ＆Ｃ型の油井用金属管１のボックス５０の構成と同じである。なお、図６では、ピン４０において、第１端部１０Ａの先端から管本体１０の中央に向かって、ピンショルダー面４３、ピンシール面４２、雄ねじ部４１の順で配置されている。そのため、ボックス５０において、第２端部１０Ｂの先端から管本体１０の中央に向かって、雌ねじ部５１、ボックスシール面５２、ボックスショルダー面５３の順に配置されている。しかしながら、Ｔ＆Ｃ型の油井用金属管１のピン４０のピン接触表面４００と同様に、インテグラル型の油井用金属管１のピン４０のピン接触表面４００は、少なくとも雄ねじ部４１を含んでいればよい。また、Ｔ＆Ｃ型の油井用金属管１のボックス５０のボックス接触表面５００と同様に、インテグラル型の油井用金属管１のボックス５０のボックス接触表面５００は、少なくとも雌ねじ部５１を含んでいればよい。

【0067】

要するに、本実施形態の油井用金属管１は、Ｔ＆Ｃ型であってもよく、インテグラル型であってもよい。

【0068】

［管本体の化学組成］
本実施形態による油井用金属管１の管本体１０の化学組成は、特に限定されない。すなわち、本実施形態において、油井用金属管１の管本体１０の鋼種は特に限定されない。管本体１０はたとえば、炭素鋼、ステンレス鋼及び合金等によって形成されていてもよい。つまり、管本体１０とは、Ｆｅ基合金からなる鋼管であってもよく、Ｎｉ基合金管に代表される合金管であってもよい。ここで、鋼管はたとえば、低合金鋼管、マルテンサイト系ステンレス鋼管、フェライト系ステンレス鋼管、オーステナイト系ステンレス鋼管、及び、二相ステンレス鋼管等である。合金管はたとえば、Ｎｉ基合金管、及び、ＮｉＣｒＦｅ合金管等である。

【0069】

合金の中でも、Ｎｉ基合金及びＣｒ、Ｎｉ及びＭｏ等の合金元素を含んだ二相ステンレス鋼等のいわゆる高合金は、耐食性が高い。そのため、これらの高合金を管本体１０として使用すれば、硫化水素や二酸化炭素等を含有する腐食環境において、優れた耐食性が得られる。なお、管本体１０がステンレス鋼管である場合、管本体１０が低合金鋼管である場合と比較して、耐焼付き性が低下しやすい。しかしながら、本実施形態による油井用金属管１は、接触表面４００，５００の少なくとも一方の上又は上方に、後述の潤滑被膜層が形成される。その結果、本実施形態による油井用金属管１は、管本体１０がステンレス鋼管であっても、優れた耐焼付き性を示す。

【0070】

［潤滑被膜層１００］
本実施形態による油井用金属管１は、ピン接触表面４００及びボックス接触表面５００の少なくとも一方の上又は上方に潤滑被膜層を備える。ここで、接触表面４００，５００の少なくとも一方の上に潤滑被膜層を備えるとは、接触表面４００，５００の少なくとも一方の上に、直接潤滑被膜層が形成されていることを意味する。接触表面４００，５００の少なくとも一方の上方に潤滑被膜層を備えるとは、接触表面４００，５００の少なくとも一方の上に、何らかの層が形成され、その上に潤滑被膜層が形成されていることを意味する。すなわち、潤滑被膜層と接触表面４００，５００との間には、その他の層が形成されていてもよく、その他の層が形成されなくてもよい。

【0071】

具体的に、図１０、図１２、及び、図１４は、ピン４０の近傍の一部の管軸方向に平行な断面図（縦断面図）である。さらに、図１１及び図１３は、ボックス５０の近傍の一部の管軸方向に平行な断面図（縦断面図）である。図１０を参照して、潤滑被膜層１００は、ピン接触表面４００の上に形成されていてもよい。図１１を参照して、潤滑被膜層１００は、ボックス接触表面５００の上に形成されていてもよい。図１２及び図１４を参照して、潤滑被膜層１００は、ピン接触表面４００の上方に形成されていてもよい。さらに、図１３を参照して、潤滑被膜層１００は、ボックス接触表面５００の上方に形成されていてもよい。

【0072】

潤滑被膜層１００は、ＺｒＯ₂と、金属石鹸と、ワックスと、塩基性芳香族有機酸金属塩とを含有する。潤滑被膜層１００はさらに、潤滑性粉末を含有してもよい。すなわち、潤滑被膜層１００中において、潤滑性粉末は任意の成分である。以下、各成分について説明する。なお、各成分に関する「％」は、特に断りがない限り、潤滑被膜層１００中のＺｒＯ₂と、金属石鹸と、ワックスと、塩基性芳香族有機酸金属塩と、潤滑性粉末との含有量の合計を１００質量％とした場合の、各成分の含有量（質量％）を意味する。

【0073】

［ＺｒＯ₂］
ＺｒＯ₂は、常温で白色の固体粒子であり、融点が２７００℃程度である。ＺｒＯ₂は一般的に、耐熱性セラミックス材料として用いられる。上述のとおり、潤滑被膜層１００にＺｒＯ₂が少しでも含有されれば、油井用金属管１の耐焼付き性と、ハイトルク性能とを、コンパウンドグリスと同程度以上に高めることができる。

【0074】

すなわち、潤滑被膜層１００中のＺｒＯ₂含有量は０％超である。上記ＺｒＯ₂の効果を安定して得るための、潤滑被膜層１００中のＺｒＯ₂含有量の好ましい下限は０．２％である。潤滑被膜層１００中のＺｒＯ₂含有量のさらに好ましい下限は０．５％であり、さらに好ましくは１．０％であり、さらに好ましくは２．０％であり、さらに好ましくは３．０％である。ＺｒＯ₂の含有量が０．５％以上であれば、油井用金属管１のハイトルク性能が顕著に高まる。なお、潤滑被膜層１００中のＺｒＯ₂含有量の上限は、特に限定されない。しかしながら、潤滑被膜層１００中のＺｒＯ₂含有量が高すぎれば、潤滑被膜層１００が形成されにくくなる。したがって、潤滑被膜層１００を安定して形成するための、ＺｒＯ₂含有量の上限は１０．０％未満である。潤滑被膜層１００中のＺｒＯ₂含有量のさらに好ましい上限は８．０％であり、さらに好ましくは７．０％であり、さらに好ましくは６．５％である。

【0075】

本実施形態において、ＺｒＯ₂のモース硬度は６～９程度である。モース硬度が高すぎれば、油井用金属管１の耐焼付き性が十分に高められない可能性がある。一方、モース硬度が低すぎれば、油井用金属管１のハイトルク性能が十分に高められない可能性がある。すなわち、ＺｒＯ₂は適度なモース硬度を有しているため、油井用金属管１の耐焼付き性及びハイトルク性能を高められる可能性がある。一方、たとえば、金属酸化物のうちＴｉＯ₂は、ＺｒＯ₂よりもモース硬度が低い。そのため、金属酸化物のうちＴｉＯ₂は、ＺｒＯ₂よりもハイトルク性能を高める効果が得られにくいと予想される。このように、金属酸化物は、その種類によって性質が大きく異なるため、容易に置き換えることはできない。

【0076】

ＺｒＯ₂の好ましいモース硬度は６～８．５であり、さらに好ましくは６～７であり、さらに好ましくは６．５～７である。本実施形態において、ＺｒＯ₂のモース硬度は、次の方法で測定する。試料物質（ＺｒＯ₂）で標準物質をこすり、ひっかき傷の有無を確認する。標準物質は、一般的にモース硬度測定の標準物質として使用されている鉱物を用いる。モース硬度１の滑石（Ｍｇ₃（Ｓｉ₄Ｏ₁₀）（ＯＨ）₂）から、モース硬度１０のダイヤモンド（金剛石）を用いて１０段階評価でモース硬度を測定する。ＺｒＯ₂は、モース硬度６の正長石（ＫＡｌＳｉ₃Ｏ₈）と、モース硬度９のコランダム（Ａｌ₂Ｏ₃）との間の硬度を有する。好ましくは、ＺｒＯ₂は、モース硬度６の正長石と、モース硬度７の石英（ＳｉＯ₂）との間の硬度を有する。

【0077】

なお、上述のＺｒＯ₂のモース硬度の測定方法は、粉末状態に加工される前のＺｒＯ₂に対して、ひっかき傷を形成する。一方、ＺｒＯ₂粉末にひっかき傷を形成するのは困難であるため、ＺｒＯ₂粉末のモース硬度を直接測定するのは困難である。そこで、本実施形態では、ＺｒＯ₂粉末からモース硬度を求める場合、ビッカース硬度から推算して求める。具体的に、まず、ＺｒＯ₂粉末を樹脂に埋込み固定して、表面を研磨したサンプルを作製する。作製されたサンプル表面に対して、ダイヤモンド製三角すい状の圧子を押し込み、試験力と負荷速度を制御しながら、負荷－除荷試験を実施する。負荷－除荷試験から得られた試験力と押込み深さ曲線を用いて、ビッカース硬度を求めることができる。負荷－除荷試験に用いるビッカース試験機として、たとえば、株式会社島津製作所製のダイナミック超微小硬度計（ＤＵＨ－２１１Ｓ）を用いることができる。

【0078】

以上の方法で得られた、ＺｒＯ₂粉末のビッカースが６００～７８０Ｈｖの場合、モース硬度は６～７であり、ビッカース硬度が７８０～１２５０Ｈｖの場合、モース硬度は７～８であり、ビッカース硬度が１２５０～１９００Ｈｖの場合、モース硬度は８～９であると推算できる。

【0079】

本実施形態において、ＺｒＯ₂の好ましい粒子径は２０～２０００ｎｍである。ＺｒＯ₂の粒子径が２０～２０００ｎｍであれば、潤滑被膜層１００中のＺｒＯ₂の分散状態が向上し、安定して油井用金属管１の耐焼付き性及びハイトルク性能を高めることができる。ＺｒＯ₂の粒子径のさらに好ましい下限は１００ｎｍであり、さらに好ましくは３００ｎｍであり、さらに好ましくは５００ｎｍであり、さらに好ましくは１０００ｎｍである。ＺｒＯ₂の粒子径のさらに好ましい上限は１８００ｎｍであり、さらに好ましくは１６００ｎｍであり、さらに好ましくは１５００ｎｍである。

【0080】

本実施形態において、ＺｒＯ₂の粒子径は、次の方法で測定する。試料物質（ＺｒＯ₂）に対するレーザー回折・散乱法による粒度分布測定を実施する。粒度分布測定は、周知の方法で実施することができる。粒度分布測定装置として、たとえば、ＳＨＩＭＡＤＺＵ製ＳＡＬＤシリーズを用いて得られる、有効径分布の算術平均値を、本実施形態におけるＺｒＯ₂の粒子径とする。

【0081】

なお、上述のとおり、ＺｒＯ₂が潤滑被膜層１００に少しでも含有されれば、油井用金属管１のハイトルク性能が高まる。上述のとおり、ハイトルク性能とは、接触表面同士の面圧が高まっても、トルクを安定的に高められることを意味する。すなわち、ＺｒＯ₂は、高面圧時に摩擦を高める効果を有する可能性がある。したがって、ＺｒＯ₂は、その表面が被膜（たとえば、Ｆを含有する被膜等）で覆われていないことが好ましい。

【0082】

［金属石鹸］
金属石鹸は、脂肪酸（ａｌｉｐｈａｔｉｃ ａｃｉｄ）と金属との塩である。ここで、脂肪酸とは、脂肪族の有機酸を意味する。すなわち、芳香族の有機酸は、定義上脂肪酸には含まれない。

【0083】

本実施形態において、金属石鹸の脂肪酸は、脂肪酸の混合物であってもよく、単一化合物であってもよい。脂肪酸の混合物はたとえば、牛脂、ラード、羊毛脂、パーム油、菜種油、及び、椰子油等である。単一化合物の脂肪酸はたとえば、ラウリン酸、トリデシル酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ラノパルミチン酸、ステアリン酸、イソステアリン酸、１２－ヒドロキシステアリン酸、オレイン酸、エライジン酸、アラキン酸、ベヘン酸、エルカ酸、リグノセリン酸、ラノセリン酸、リシノール酸、モンタン酸、リノール酸、リノレン酸、リシノレン酸、オクチル酸、及び、セバシン酸である。本実施形態による脂肪酸は、上述の脂肪酸の例からなる群から選択される１種以上を用いることができる。好ましくは、本実施形態による脂肪酸の炭素数は１２～３０である。炭素数１２～３０の脂肪酸はたとえば、ラウリン酸、トリデシル酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ラノパルミチン酸、ステアリン酸、イソステアリン酸、１２－ヒドロキシステアリン酸、オレイン酸、エライジン酸、アラキン酸、ベヘン酸、エルカ酸、リグノセリン酸、ラノセリン酸、リシノール酸、モンタン酸、リノール酸、リノレン酸、及び、リシノレン酸である。

【0084】

本実施形態において、金属石鹸の金属は、脂肪酸と塩を形成できれば、特に限定されない。金属石鹸の金属はたとえば、カルシウム、ナトリウム、マグネシウム、亜鉛、バリウムである。本実施形態において、金属石鹸は、中性塩であってもよく、塩基性塩であってもよい。すなわち、本実施形態による金属石鹸は、上述の脂肪酸と、上述の金属との塩であれば、特に限定されない。

【0085】

本実施形態による潤滑被膜層１００において、金属石鹸の含有量は特に限定されない。好ましくは、潤滑被膜層１００中の金属石鹸の含有量は２～３０％である。金属石鹸の含有量が２％以上であれば、油井用金属管１の耐焼付き性と防錆性とを安定して高めることができる。金属石鹸の含有量が３０％以下であれば、潤滑被膜層１００の密着性と強度とを安定して高めることができる。したがって、潤滑被膜層１００中の金属石鹸の含有量は２～３０％とするのが好ましい。潤滑被膜層１００中の金属石鹸の含有量のさらに好ましい下限は５％であり、さらに好ましくは７％であり、さらに好ましくは１０％である。潤滑被膜層１００中の金属石鹸の含有量のさらに好ましい上限は２８％であり、さらに好ましくは２５％であり、さらに好ましくは２０％である。

【0086】

［ワックス］
ワックスとは、常温では固体であり、加熱すると液体となる有機物の総称である。本実施形態において、ワックスは、動物性、植物性、鉱物性及び合成ワックスからなる群から選択される１種以上である。動物性のワックスはたとえば、蜜蝋、及び、鯨蝋である。植物性のワックスはたとえば、木蝋、カルナウバワックス、キャンデリラワックス、及び、ライスワックスである。鉱物性のワックスはたとえば、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、ペトロラタム、モンタンワックス、オゾケライト、及び、セレシンである。合成ワックスはたとえば、酸化ワックス、ポリエチレンワックス、フィッシャー・トロプッシュワックス、アミドワックス、及び、硬化ひまし油（カスターワックス）である。一例として、ワックスの分子量は１０００以下である。好ましくは、ワックスは、分子量１５０～５００のパラフィンワックスである。

【0087】

すなわち、ワックスはたとえば、蜜蝋、鯨蝋、木蝋、カルナウバワックス、キャンデリラワックス、ライスワックス、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、ペトロラタム、モンタンワックス、オゾケライト、セレシン、酸化ワックス、ポリエチレンワックス、フィッシャー・トロプッシュワックス、アミドワックス及び硬化ひまし油（カスターワックス）からなる群から選択される１種以上である。ワックスは、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス及び酸化ワックスからなる群から選択される１種以上であるのが好ましい。

【0088】

本実施形態による潤滑被膜層１００において、ワックスの含有量は特に限定されない。好ましくは、潤滑被膜層１００中のワックスの含有量は２～３０％である。ワックスの含有量が２％以上であれば、潤滑被膜層１００の摩擦を低減して、油井用金属管１の耐焼付き性を安定して高めることができる。ワックスの含有量が３０％以下であれば、潤滑被膜層１００の密着性と強度とを安定して高めることができる。したがって、潤滑被膜層１００中のワックスの含有量は２～３０％とするのが好ましい。潤滑被膜層１００中のワックスの含有量のさらに好ましい下限は５％であり、さらに好ましくは７％であり、さらに好ましくは１０％である。潤滑被膜層１００中のワックスの含有量のさらに好ましい上限は２８％であり、さらに好ましくは２５％であり、さらに好ましくは２０％である。

【0089】

［塩基性芳香族有機酸金属塩］
塩基性芳香族有機酸金属塩は、芳香族有機酸と金属との塩基性塩である。塩基性芳香族有機酸金属塩は、たとえば、常温でグリース状又は半固体の物質である。

【0090】

本実施形態において、芳香族有機酸はたとえば、スルホネート、フェネート、及び、サリシレートである。本実施形態において塩基性芳香族有機酸金属塩の金属は、アルカリ金属（リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、及び、フランシウム）、又は、アルカリ土類金属（ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、バリウム、及び、ラジウム）である。好ましくは、塩基性芳香族有機酸金属塩の金属は、ナトリウム、カリウム、カルシウム、バリウム、及び、マグネシウムからなる群から選択される１種以上である。さらに好ましくは、塩基性芳香族有機酸金属塩の金属は、カルシウム、バリウム、及び、マグネシウムからなる群から選択される１種以上である。

【0091】

すなわち、塩基性芳香族有機酸金属塩はたとえば、塩基性ナトリウムスルホネート、塩基性カリウムスルホネート、塩基性マグネシウムスルホネート、塩基性カルシウムスルホネート、塩基性バリウムスルホネート、塩基性ナトリウムフェネート、塩基性カリウムフェネート、塩基性マグネシウムフェネート、塩基性カルシウムフェネート、塩基性バリウムフェネート、塩基性ナトリウムサリシレート、塩基性カリウムサリシレート、塩基性マグネシウムサリシレート、塩基性カルシウムサリシレート、及び、塩基性バリウムサリシレートからなる群から選択される１種以上である。

【0092】

塩基性芳香族有機酸金属塩は、その塩基価が高いほど、固形潤滑剤として機能する微粒子金属塩の量が高まる。そのため、塩基価が高い塩基性芳香族有機酸金属塩を用いることで、油井用金属管１の耐焼付き性がさらに高まる。また、塩基価をある程度以上に高めれば、酸成分を中和する効果が得られる。そのため、塩基価が高い塩基性芳香族有機酸金属塩を用いることでさらに、油井用金属管１の防錆力も高まる。したがって、塩基性芳香族有機酸金属塩は、塩基価（ＪＩＳ Ｋ２５０１）（２種以上使用する場合は、量を加味した塩基価の加重平均値）が、５０～５００ｍｇＫＯＨ／ｇであるのが好ましい。

【0093】

塩基性芳香族有機酸金属塩の塩基価が５０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上であれば、上記効果を十分に得られる。塩基価が５００ｍｇＫＯＨ／ｇ以下であれば、親水性を低下でき、十分な防錆性が得られる。塩基性芳香族有機酸金属塩の塩基価のさらに好ましい下限は１００ｍｇＫＯＨ／ｇであり、さらに好ましくは２００ｍｇＫＯＨ／ｇであり、さらに好ましくは２５０ｍｇＫＯＨ／ｇである。塩基性芳香族有機酸金属塩の塩基価のさらに好ましい上限は４５０ｍｇＫＯＨ／ｇである。

【0094】

本実施形態による潤滑被膜層１００において、塩基性芳香族有機酸金属塩の含有量は特に限定されない。上述のとおり、塩基性芳香族有機酸金属塩はグリース状又は半固体の物質であり、潤滑被膜層１００の基剤としても機能する。そのため、潤滑被膜層１００中の塩基性芳香族有機酸金属塩の含有量は、８０．０％まで高めることができる。すなわち、本実施形態において、潤滑被膜層１００中の塩基性芳香族有機酸金属塩の含有量は、１２．０～８０．０％である。

【0095】

本実施形態において、潤滑被膜層１００中の塩基性芳香族有機酸金属塩の含有量のさらに好ましい下限は２０．０％であり、さらに好ましくは３０．０％であり、さらに好ましくは４０．０％である。潤滑被膜層１００中の塩基性芳香族有機酸金属塩の含有量のさらに好ましい上限は７５．０％であり、さらに好ましくは７１．０％であり、さらに好ましくは７０．０％である。

【0096】

［潤滑性粉末］
本実施形態による潤滑被膜層１００は、ＺｒＯ₂と、金属石鹸と、ワックスと、塩基性芳香族有機酸金属塩と、に加えてさらに、潤滑性粉末を含有してもよい。すなわち、潤滑性粉末は任意の成分であり、潤滑被膜層１００に含有されなくてもよい。本明細書において潤滑性粉末とは、潤滑性を有する固体粉末の総称である。本実施形態では、潤滑性粉末として、潤滑性を有する周知の固体粉末を用いることができる。

【0097】

具体的に、一例として潤滑性粉末は、以下の４種類に大別される。
（１）滑り易い特定の結晶構造、たとえば、六方晶層状結晶構造を有することにより潤滑性を示すもの（たとえば、黒鉛、土状黒鉛、酸化亜鉛、窒化硼素及びタルク）、
（２）結晶構造に加えて反応性元素を有することにより潤滑性を示すもの（たとえば、二硫化モリブデン、二硫化タングステン、フッ化黒鉛、硫化スズ、硫化ビスマス及び有機モリブデン）、
（３）化学反応性により潤滑性を示すもの（たとえば、チオ硫酸塩化合物）、
（４）摩擦応力下での塑性又は粘塑性挙動により潤滑性を示すもの（たとえば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリアミド、銅（Ｃｕ）、及びメラミンシアヌレート（ＭＣＡ））

【0098】

好ましくは、潤滑性粉末は上記（１）～（４）からなる群から選ばれる１種以上を含有する。つまり、好ましくは、潤滑性粉末は、黒鉛、土状黒鉛、酸化亜鉛、窒化硼素、タルク、二硫化モリブデン、二硫化タングステン、フッ化黒鉛、硫化スズ、硫化ビスマス、有機モリブデン、チオ硫酸塩化合物、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリアミド、銅（Ｃｕ）及びメラミンシアヌレート（ＭＣＡ）からなる群から選択される１種又は２種以上である。より好ましくは、潤滑性粉末は、二硫化モリブデン、黒鉛、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）及びフッ化黒鉛からなる群から選ばれる１種以上である。さらに好ましくは、潤滑性粉末は、黒鉛及びポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）からなる群から選択される１種又は２種である。

【0099】

本実施形態において、潤滑被膜層１００中の潤滑性粉末の含有量は０～２０．０％である。潤滑被膜層１００中の潤滑性粉末の含有量のさらに好ましい下限は０．５％であり、さらに好ましくは３．０％であり、さらに好ましくは５．０％である。潤滑被膜層１００中の潤滑性粉末の含有量のさらに好ましい上限は１８．０％であり、さらに好ましくは１５．０％であり、さらに好ましくは１２．０％である。

【0100】

［その他の成分］
潤滑被膜層１００は、ＺｒＯ₂と、金属石鹸と、ワックスと、塩基性芳香族有機酸金属塩と、潤滑性粉末との他に、その他の成分を含有していてもよい。その他の成分とは、たとえば、周知の防錆添加剤、防腐剤、着色顔料、及び、不純物である。

【0101】

潤滑被膜層１００に防錆添加剤が含有されれば、油井用金属管１の防錆性が高まる。油井用金属管１の防錆性が高まれば、長期間の保管による油井用金属管１の発錆を抑制できる。防錆添加剤はたとえば、トリポリリン酸アルミニウム、亜リン酸アルミニウム、及び、カルシウムイオン交換シリカである。防錆添加剤として、他に市販の反応撥水剤を用いることもできる。

【0102】

潤滑被膜層１００に防腐剤が含有されれば、油井用金属管１の耐食性が高まる。油井用金属管１の耐食性が高まれば、長期間の保管による油井用金属管１の腐食を抑制できる。また、不純物として、潤滑被膜層１００には、後述の組成物に含有される揮発性有機溶剤を微量に含有する場合がある。本実施形態では、潤滑被膜層１００中において、その他の成分の合計含有量は０～１０％である。

【0103】

［潤滑被膜層１００を形成するための組成物］
本実施形態において、潤滑被膜層１００を形成するための組成物は、ＺｒＯ₂と、金属石鹸と、ワックスと、塩基性芳香族有機酸金属塩を含有する。本実施形態による組成物はさらに、潤滑性粉末を含有してもよい。好ましくは、ＺｒＯ₂と、金属石鹸と、ワックスと、塩基性芳香族有機酸金属塩と、潤滑性粉末との含有量の合計を１００質量％とした場合、組成物は、ＺｒＯ₂：０．２～８．０％、金属石鹸：２～３０％、ワックス：２～３０％、塩基性芳香族有機酸金属塩：１２．０～８０．０％、及び、潤滑性粉末：０～２０．０％、を含有する。要するに、組成物のうちＺｒＯ₂と、金属石鹸と、ワックスと、塩基性芳香族有機酸金属塩と、潤滑性粉末との含有量は、潤滑被膜層１００と同じである。

【0104】

本実施形態による組成物はさらに、揮発性有機溶剤を含有してもよい。常温で塗布を行う場合、潤滑被膜層１００の成分の混合物に揮発性有機溶剤を添加して、組成物を調製する。揮発性有機溶剤は、組成物に含有される物質とは異なり、潤滑被膜層１００を形成する過程で、そのほとんどが蒸発する。しかしながら、本実施形態による潤滑被膜層１００には、揮発性有機溶剤が不純物として残存する場合もある。なお、本明細書において「揮発性」とは、室温～１５０℃までの温度において、蒸発傾向を示すことを意味する。

【0105】

本実施形態において、揮発性有機溶剤の種類は特に制限されない。揮発性有機溶剤はたとえば、石油系溶剤である。石油系溶剤とはたとえば、ＪＩＳ Ｋ２２０１（２００６）に規定されている工業用ガソリンに相当するソルベント、ミネラルスピリット、芳香族石油ナフタ、キシレン、及び、セロソルブからなる群から選択される１種以上である。揮発性有機溶剤は、引火点が３０℃以上で、初留温度が１５０℃以上、終点が２１０℃以下であるものが好ましい。この場合、揮発性有機溶剤の取り扱いが比較的容易で、しかも蒸発が速く、乾燥時間が短くてすむ。

【0106】

本実施形態において、揮発性有機溶剤の含有量は、組成物の塗布方法に応じて組成物を適正な粘度に調整できるよう適宜調整すればよい。揮発性有機溶剤の含有量はたとえば、不揮発性成分の合計量を１００ｇとした場合、２０～５０ｇである。

【0107】

［潤滑被膜層１００の膜厚］
本実施形態において、潤滑被膜層１００の膜厚は特に限定されない。好ましくは、潤滑被膜層１００の膜厚は２０～８０μｍである。潤滑被膜層１００の膜厚が２０μｍ以上であれば、潤滑被膜層１００の潤滑性が安定して高まる。一方、潤滑被膜層１００の膜厚が８０μｍ以下であれば、潤滑被膜層１００の密着性が安定して高まる。したがって、本実施形態において、潤滑被膜層１００の膜厚は２０～８０μｍとするのが好ましい。

【0108】

本実施形態では、潤滑被膜層１００の膜厚は、次の方法で測定する。潤滑被膜層１００を形成したピン接触表面４００又はボックス接触表面５００上に、ウェットゲージを接触させる。ウェットゲージは、厚さに対応する複数の端面を含む。ウェットゲージと潤滑被膜層１００とを接触させ、ウェットゲージのいずれの端面に潤滑被膜層１００が付着するか確認する。このようにして、潤滑被膜層１００の膜厚を求める。測定箇所は、油井用金属管１の管周方向の１２箇所（０°、３０°、６０°、９０°、１２０°、１５０°、１８０°、２１０°、２４０°、２７０°、３００°、及び、３３０°の１２箇所）である。１２箇所の測定結果の算術平均値を、潤滑被膜層１００の膜厚とする。

【0109】

［潤滑被膜層１００の配置］
本実施形態において潤滑被膜層１００は、ピン接触表面４００及びボックス接触表面５００の少なくとも一方の上又は上方に配置される。すなわち、本実施形態において潤滑被膜層１００は、ピン接触表面４００及びボックス接触表面５００の少なくとも一方の最表層として配置される。

【0110】

また、潤滑被膜層１００は、ピン接触表面４００及びボックス接触表面５００の少なくとも一方の上又は上方の全体に配置されてもよく、一部にのみ配置されてもよい。管本体１０がピンシール面４２、ボックスシール面５２、ピンショルダー面４３、及び、ボックスショルダー面５３を有する場合、シール面４２，５２及びショルダー面４３，５３の面圧が、ねじ締め最終段階で特に高まる。したがって、潤滑被膜層１００を、シール面４２，５２及びショルダー面４３，５３を有する接触表面４００，５００の少なくとも一方の上又は上方に部分的に配置する場合、シール面４２，５２及びショルダー面４３，５３のうち、少なくとも１か所の上又は上方に、潤滑被膜層１００が配置されてもよい。一方、潤滑被膜層１００を接触表面４００，５００の少なくとも一方の全体の上又は上方に配置すれば、油井用金属管１の生産効率が高まる。

【0111】

潤滑被膜層１００は、単層でもよく、複層でもよい。複層とは、潤滑被膜層１００が接触表面４００又は５００の上又は上方に、２層以上積層している状態をいう。具体的に、組成物の塗布と乾燥とを繰り返せば、潤滑被膜層１００を２層以上形成できる。潤滑被膜層１００はさらに、接触表面４００，５００の少なくとも一方の上に直接配置されてもよく、接触表面４００，５００の少なくとも一方の上方に配置されてもよい。潤滑被膜層１００が接触表面４００，５００の少なくとも一方の上方に配置される場合、接触表面４００，５００の少なくとも一方の上に、後述するその他の層（金属めっき層及び／又は化成処理層）が形成され、その上に潤滑被膜層１００が配置されてもよい。

【0112】

［その他の層］
本実施形態による油井用金属管１は、接触表面４００，５００の上又は上方に、潤滑被膜層１００以外の層を形成されてもよい。その他の層は、たとえば、金属めっき層及び化成処理層である。

【0113】

［金属めっき層１１０］
本実施形態による油井用金属管１はさらに、ピン接触表面４００及びボックス接触表面５００の少なくとも一方と潤滑被膜層１００との間に、金属めっき層を備えてもよい。具体的に、図１２を参照して、金属めっき層１１０は、ピン接触表面４００の上であって、潤滑被膜層１００の下層として形成されていてもよい。同様に、図１３を参照して、金属めっき層１１０は、ボックス接触表面５００の上であって、潤滑被膜層１００の下層として形成されていてもよい。このように、潤滑被膜層１００と金属めっき層１１０とが両方形成される場合、金属めっき層１１０は、接触表面４００，５００の少なくとも一方と、潤滑被膜層１００との間に形成される。

【0114】

本実施形態において、金属めっき層１１０の種類は特に限定されない。また、金属めっき層１１０は、単層めっき層で構成されていてもよく、多層めっき層（２層めっき層や３層めっき層）で構成されていてもよい。金属めっき層１１０が単層めっき層の場合、金属めっき層１１０はたとえば、Ｃｕ、Ｓｎ、又は、Ｎｉ金属による単層めっき層、Ｚｎ－Ｎｉ合金、Ｃｕ－Ｓｎ合金、又は、Ｃｕ－Ｓｎ－Ｚｎ合金の単層めっき層である。金属めっき層１１０が多層めっき層の場合、金属めっき層１１０はたとえば、Ｃｕ層とＳｎ層との２層めっき層、Ｎｉ層、Ｃｕ層及びＳｎ層による３層めっき層、上記単層めっき層を組み合わせた多層めっき層である。

【0115】

好ましくは、金属めっき層の硬度は、マイクロビッカースで２００以上である。金属めっき層の硬度が２００以上であれば、油井用金属管１の耐食性がさらに安定して高まる。本実施形態において、金属めっき層の硬度は、次のとおりに測定する。油井用金属管１の接触表面４００，５００に形成された金属めっき層１１０において、任意の領域を５箇所特定する。特定された各領域について、ＪＩＳ Ｚ２２４４（２００９）に準拠してビッカース硬さ（ＨＶ）を測定する。試験条件はたとえば、試験温度を常温（２５℃）とし、試験力を２．９４Ｎ（３００ｇｆ）とする。得られた値の算術平均値を、金属めっき層１１０の硬度と定義する。

【0116】

本実施形態において、金属めっき層１１０の厚さは特に限定されない。ただし、金属めっき層１１０として多層めっき層を形成する場合、最下層のめっき層は、膜厚１μｍ未満とすることが好ましい。また、金属めっき層１１０の厚さ（多層めっき層の場合は合計の厚さ）は、５～１５μｍとすることが好ましい。

【0117】

本実施形態による金属めっき層１１０の厚さは、次のとおりに測定する。金属めっき層１１０を形成した接触表面４００，５００上に、ＩＳＯ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｓｔａｎｄａｒｄｉｚａｔｉｏｎ）２１９６８（２００５）に準拠する渦電流位相式の膜厚測定器のプローブを接触させる。プローブの入力側の高周波磁界と、それにより励起された金属めっき層上の渦電流との位相差を測定する。この位相差を金属めっき層１１０の厚さに変換する。

【0118】

［化成処理層１２０］
本実施形態による油井用金属管１はさらに、ピン接触表面４００及びボックス接触表面５００の少なくとも一方と潤滑被膜層１００との間に配置され、潤滑被膜層１００と接触する面を有する化成処理層を備えてもよい。具体的に、図１４を参照して、化成処理層１２０は、ピン接触表面４００の上に形成された金属めっき層１１０の上であって、潤滑被膜層１００の下層として形成されていてもよい。また、図示されないが、化成処理層１２０は、ボックス接触表面５００の上に形成された金属めっき層１１０の上であって、潤滑被膜層１００の下層として形成されていてもよい。同様に、図示されないが、化成処理層１２０は、ピン接触表面４００の上であって、潤滑被膜層１００の下層として形成されていてもよい。同様に、図示されないが、化成処理層１２０は、ボックス接触表面５００の上であって、潤滑被膜層１００の下層として形成されていてもよい。

【0119】

本実施形態において、化成処理層１２０の種類は特に限定されない。化成処理層１２０はたとえば、リン酸塩化成処理層、シュウ酸塩化成処理層、ホウ酸塩化成処理層である。ここで、化成処理層１２０は多孔質である。そのため、化成処理層１２０の上に潤滑被膜層１００が形成されれば、いわゆるアンカー効果により、潤滑被膜層１００の密着性がさらに高まる。また、本実施形態において、化成処理層１２０の厚さは特に限定されない。本実施形態による化成処理層１２０の好ましい厚さは５～４０μｍである。

【0120】

［ブラスト処理されている表面、又は、酸洗されている表面］
本実施形態による油井用金属管１は、接触表面４００，５００が、ブラスト処理されている又は酸洗されていてもよい。つまり、油井用金属管１は、潤滑被膜層１００が上又は上方に形成される面が、ブラスト処理又は酸洗された面であってもよい。すなわち、油井用金属管１の管本体１０のうち、接触表面４００，５００がブラスト処理又は酸洗処理され、その上に潤滑被膜層１００が形成されてもよい。また、油井用金属管１が金属めっき層１１０を備える場合、油井用金属管１は、接触表面４００，５００がブラスト処理又は酸洗処理され、その上に金属めっき層１１０を備え、当該金属めっき層１１０の上又は上方に潤滑被膜層１００を備えてもよい。また、油井用金属管１が金属めっき層１１０を備える場合さらに、油井用金属管１は、ブラスト処理又は酸洗された金属めっき層１１０を備え、その上に潤滑被膜層１００を備えてもよい。

【0121】

ブラスト処理されている表面、又は、酸洗されている表面は、表面粗さが高まる。具体的に、潤滑被膜層１００が接触する表面の好ましい表面粗さは、算術平均粗さＲａが１～８μｍ（基準長さ２．５ｍｍ）である。潤滑被膜層１００と接触する表面の算術平均粗さＲａが１μｍ以上であれば、潤滑被膜層１００の密着性がさらに高まる。潤滑被膜層１００と接触する表面の算術平均粗さＲａが８μｍ以下であれば、潤滑被膜層１００が剥離しにくくなる。

【0122】

本実施形態において、算術平均粗さＲａは、ＪＩＳ Ｂ０６０１（２００１）に基づいて、測定される。たとえば、エスアイアイ・ナノテクノロジー社製 走査型プローブ顕微鏡 ＳＰＩ３８００Ｎを用いて測定することができる。測定条件はたとえば、取得データ数の単位としてサンプルの２μｍ×２μｍの領域で、取得データ数１０２４×１０２４である。基準長さは２．５ｍｍとする。算術平均粗さＲａが大きいほど、潤滑被膜層１００との接触面積が高まる。このため、アンカー効果により潤滑被膜層１００との密着性が高まる。潤滑被膜層１００の密着性が高まれば、油井用金属管１の耐焼付き性がさらに高まる。

【0123】

［製造方法］
以下、本実施形態による油井用金属管１の製造方法を説明する。

【0124】

本実施形態による油井用金属管１の製造方法は、準備工程と、潤滑被膜層形成工程とを備える。

【0125】

［準備工程］
準備工程では、雄ねじ部４１を含むピン接触表面４００を含むピン４０と、雌ねじ部５１を含むボックス接触表面５００を含むボックス５０とを含む管本体１０を備える油井用金属管１を準備する。上述のとおり、本実施形態による油井用金属管１は、周知の構成を有する。すなわち準備工程では、周知の構成を有する油井用金属管１を準備すればよい。

【0126】

［潤滑被膜層形成工程］
潤滑被膜層形成工程では、まず、上述の成分を含有する組成物を準備する。潤滑被膜層１００を形成するための組成物は、ＺｒＯ₂と、金属石鹸と、ワックスと、塩基性芳香族有機酸金属塩を含有する。当該組成物を、溶剤添加及び／又は加熱により液状化し、ピン接触表面４００及びボックス接触表面５００の少なくとも一方の上又は上方に塗布する。必要に応じて、塗布された組成物を乾燥して、潤滑被膜層１００を形成する。

【0127】

具体的に、まず、上述の成分を含有する組成物を準備する。無溶剤型の組成物はたとえば、上述の組成物の構成成分の混合物を加熱して溶融状態として混練することにより製造できる。全ての成分を粉末状として混合した粉末混合物を組成物としてもよい。溶剤型の組成物はたとえば、揮発性有機溶剤中に、ＺｒＯ₂と、金属石鹸と、ワックスと、塩基性芳香族有機酸金属塩とを溶解又は分散させて混合することにより製造できる。

【0128】

準備された組成物を、接触表面４００，５００の少なくともいずれか一方の上又は上方に塗布する。具体的に、無溶剤型の組成物の場合、ホットメルト法を用いて組成物を塗布できる。ホットメルト法では、組成物を加熱して溶融させ、低粘度の流動状態にする。さらに、流動状態の組成物を、温度保持機能を有するスプレーガンから噴霧する。この場合、組成物は、適当な撹拌装置を備えたタンク内で加熱して溶融され、コンプレッサにより計量ポンプを経てスプレーガンの噴霧ヘッド（所定温度に保持）に供給されて、噴霧される。加熱温度はたとえば、９０～１３０℃である。タンク内と噴霧ヘッドの保持温度は組成物中の融点に応じて調整される。塗布方法は、スプレー塗布に替えて、刷毛塗り及び浸漬等でもよい。組成物の加熱温度は、組成物の融点より１０～５０℃高い温度とすることが好ましい。組成物を塗布する際、組成物が塗布される表面（接触表面４００，５００、金属めっき層１１０の表面、又は、化成処理層１２０の表面）は、基剤の融点より高い温度に加熱しておくことが好ましい。

【0129】

溶剤型の組成物の場合、溶剤を添加して溶液状態となった組成物を、スプレー塗布等で接触表面４００，５００の少なくとも一方の上又は上方に塗布する。この場合、組成物を常温及び常圧の環境下でスプレー塗布できるよう、組成物の粘度を調整する。

【0130】

無溶剤型の組成物の場合、ピン接触表面４００及びボックス接触表面５００の少なくとも一方に塗布された組成物を冷却することにより、溶融状態の組成物が乾燥して潤滑被膜層１００が形成される。組成物の冷却は、周知の方法で実施できる。冷却方法はたとえば、大気中での放冷及び空冷である。溶剤型の組成物の場合、接触表面４００，５００の上又は上方に塗布された組成物を乾燥させて、潤滑被膜層１００が形成される。組成物の乾燥は、周知の方法で実施できる。乾燥方法はたとえば、自然乾燥、低温送風乾燥及び真空乾燥である。

【0131】

なお、上述の冷却は、窒素ガス及び炭酸ガス冷却システム等の急速冷却によって実施してもよい。急速冷却を実施する場合、接触表面の反対面から、間接的に冷却する。具体的に、ピン接触表面４００の上又は上方に潤滑被膜層１００を形成する場合、管本体１０の内面側から冷却する。同様に、ボックス接触表面５００の上又は上方に潤滑被膜層１００を形成する場合、管本体１０の外面側から間接的に冷却する。

【0132】

なお、潤滑被膜層１００は、単層であってもよく、複層であってもよい。複層とは、潤滑被膜層１００が接触表面４００，５００の側から、管本体１０の径方向に、２層以上積層している状態を意味する。組成物の塗布と乾燥とを繰り返すことで、潤滑被膜層１００を２層以上形成できる。潤滑被膜層１００は、接触表面４００，５００の少なくとも一方の上に直接形成してもよく、後述する下地処理をした後に形成してもよい。

【0133】

以上の工程により、本実施形態による油井用金属管１が製造される。

【0134】

［その他の工程］
本実施形態による油井用金属管１の製造方法はさらに、その他の工程を備えてもよい。その他の工程はたとえば、金属めっき工程、化成処理工程、ブラスト処理工程、及び、酸洗処理工程である。以下、各工程について説明する。

【0135】

［金属めっき工程］
本実施形態による油井用金属管１の製造方法はさらに、潤滑被膜層１００形成工程の前に、金属めっき工程を備えてもよい。金属めっき層１１０はたとえば、電気めっき処理、又は、衝撃めっき処理により形成できる。

【0136】

［電気めっき処理］
本実施形態において、電気めっき処理は、電気めっきにより、金属めっき層１１０を形成する処理である。上述のとおり、金属めっき層１１０はたとえば、Ｃｕ、Ｓｎ、又は、Ｎｉ金属による単層めっき層、Ｚｎ－Ｎｉ合金、Ｃｕ－Ｓｎ合金、又は、Ｃｕ－Ｓｎ－Ｚｎ合金の単層めっき層、Ｃｕ層とＳｎ層との２層めっき層、Ｎｉ層、Ｃｕ層及びＳｎ層による３層めっき層、及び、上記単層めっき層を組み合わせた多層めっき層である。

【0137】

電気めっき処理は、周知の方法で実施することができる。たとえば、合金めっきに含まれる金属元素のイオンを含むめっき浴を準備する。次に、接触表面４００，５００の少なくとも一方をめっき浴に浸漬する。さらに、接触表面４００，５００の少なくとも一方に通電して、接触表面４００，５００の少なくとも一方の上に金属めっき層１１０が形成される。めっき浴の温度及びめっき時間等の条件は、適宜設定できる。

【0138】

より具体的に、たとえば、Ｃｕ－Ｓｎ－Ｚｎ合金めっき層を形成する場合、めっき浴は銅イオン、スズイオン及び亜鉛イオンを含有する。この場合、めっき浴の組成は好ましくは、Ｃｕ：１～５０ｇ／Ｌ、Ｓｎ：１～５０ｇ／Ｌ及びＺｎ：１～５０ｇ／Ｌである。電気めっきの条件はたとえば、めっき浴ｐＨ：１～１０、めっき浴温度：６０℃、電流密度：１～１００Ａ／ｄｍ²及び、処理時間：０．１～３０分である。

【0139】

同様に、たとえば、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層を形成する場合、めっき浴は亜鉛イオン及びニッケルイオンを含有する。この場合、めっき浴の組成は好ましくは、Ｚｎ：１～１００ｇ／Ｌ及びＮｉ：１～５０ｇ／Ｌである。電気めっきの条件はたとえば、めっき浴ｐＨ：１～１０、めっき浴温度：６０℃、電流密度：１～１００Ａ／ｄｍ²及び、処理時間：０．１～３０分である。

【0140】

［衝撃めっき処理］
衝撃めっき処理は、粒子と被めっき物を回転バレル内で衝突させるメカニカルプレーティングや、ブラスト装置を用いて粒子を被めっき物に衝突させる投射めっきにより実施することができる処理である。

【0141】

［化成処理工程］
本実施形態による油井用金属管１の製造方法は、潤滑被膜層形成工程の前に、化成処理工程を備えてもよい。化成処理工程では、化成処理を実施して、潤滑被膜層１００の下層として、潤滑被膜層１００と接触する表面を有する化成処理層１２０を形成する。

【0142】

本実施形態において、化成処理は周知の方法で実施できる。処理液は、一般的な化成処理液が使用できる。たとえば、リン酸イオン１～１５０ｇ／Ｌ、亜鉛イオン３～７０ｇ／Ｌ、硝酸イオン１～１００ｇ／Ｌ、ニッケルイオン０～３０ｇ／Ｌを含有するリン酸亜鉛系化成処理液を用いることができる。又は、リン酸マンガン系化成処理液を用いることもできる。その他、形成したい化成処理層１２０に応じて、化成処理液を用いることができる。処理液の液温はたとえば、常温から１００℃である。化成処理の処理時間は、所望の膜厚に応じて適宜設定でき、たとえば１５分である。リン酸塩化成処理層を形成する場合、化成処理層の形成を促すため、リン酸塩化成処理前に、表面調整を行ってもよい。表面調整とは、コロイドチタンを含有する表面調整用水溶液に浸漬する処理を意味する。リン酸塩化成処理後、水洗又は湯洗してから、乾燥することが好ましい。

【0143】

［ブラスト処理工程］
本実施形態において、ブラスト処理はたとえば、ブラスト装置を用いて粒子を衝突させる処理である。ブラスト処理はたとえば、サンドブラスト処理である。サンドブラスト処理は、ブラスト材（研磨剤）と圧縮空気とを混合して、投射する処理である。ブラスト材はたとえば、球状のショット材及び角状のグリッド材である。サンドブラスト処理により、接触表面４００，５００や、金属めっき層１１０の表面の表面粗さを大きくできる。

【0144】

本実施形態において、サンドブラスト処理は、周知の方法により実施できる。サンドブラスト処理ではたとえば、コンプレッサで空気を圧縮し、圧縮空気とブラスト材を混合する。ブラスト材の材質はたとえば、ステンレス鋼、アルミ、セラミック及びアルミナ等である。また、サンドブラスト処理の投射速度等の条件は、適宜設定できる。

【0145】

［酸洗処理工程］
本実施形態において、酸洗処理工程は、硫酸、塩酸、硝酸又はフッ酸等の強酸液に浸漬して、表面を荒らす処理を意味する。すなわち、接触表面４００，５００や金属めっき層１１０の表面を強酸液に浸漬することで、これらの表面の表面粗さを大きくできる。

【実施例0146】

以下、実施例を用いて、本実施形態による油井用金属管及び組成物を、より具体的に説明する。ただし、本実施形態による油井用金属管及び組成物は、以下に説明する実施例によって制限されない。以下、実施例では、ピン接触表面をピン表面、ボックス接触表面をボックス表面という。また、実施例中の％は、特に指定しない限り、質量％を意味する。

【0147】

本実施例において、日本製鉄株式会社製のＶＡＭ（登録商標）２１ＨＴを用いた。ＶＡＭ（登録商標）２１ＨＴは外径：１７７．８０ｍｍ（７インチ）、肉厚１１．５０６ｍｍ（０．４５３インチ）の油井用金属管である。鋼種は、１３Ｃｒステンレス鋼であった。１３Ｃｒ鋼の組成は、Ｃ：０．１９％、Ｓｉ：０．２５％、Ｍｎ：０．８０％、Ｐ：０．０２％、Ｓ：０．０１％、Ｃｕ：０．０４％、Ｎｉ：０．１０％、Ｃｒ：１３．０％、Ｍｏ：０．０４％、残部：Ｆｅ及び不純物であった。

【0148】

各試験番号のピン表面及びボックス表面に対し、まず、研削仕上げを実施した。研削仕上げがされた各試験番号のピン表面のうち、試験番号８及び９についてはさらに、サンドブラスト処理を実施した。サンドブラスト処理は、砥粒Ｍｅｓｈ１００を用いて、表面粗さを形成した。研削仕上げがされた試験番号１１以外の各試験番号のボックス表面に対して、表１に示すとおり、金属めっき層を形成した。表１のボックス表面の「下地処理」欄には、形成した金属めっき層の種類と、その膜厚とを記載した。ボックス表面の「下地処理」欄の「－」は、金属めっき層を形成しなかったことを意味する。なお、金属めっき層の膜厚は、上述の方法で測定した。

【0149】

【表1】

【0150】

なお、金属めっき層としてＺｎ－Ｎｉ合金めっき層を形成した試験番号は、電気めっきによりＺｎ－Ｎｉ合金めっきを実施して、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層を形成した。Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき浴は、大和化成株式会社製の商品名ダインジンアロイＮ－ＰＬを使用した。電気めっきの条件は、めっき浴ｐＨ：６．５、めっき浴温度：２５℃、電流密度：２Ａ／ｄｍ²、及び、処理時間：１８分であった。Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層の組成は、Ｚｎ：８５％及びＮｉ：１５％であった。

【0151】

金属めっき層としてＣｕ－Ｓｎ－Ｚｎ合金めっき層を形成した試験番号７は、まず、電気めっきによりＮｉストライクめっきを形成した。その後、Ｃｕ－Ｓｎ－Ｚｎ合金めっき層を形成した。Ｃｕ－Ｓｎ－Ｚｎ合金めっき浴は、日本化学産業株式会社製のめっき浴を使用した。

【0152】

各試験番号の下地処理後のピン表面及びボックス表面の算術平均粗さＲａは、表１に示すとおりであった。算術平均粗さＲａは、ＪＩＳ Ｂ ０６０１（２０１３）に基づいて測定した。算術平均粗さＲａの測定には、エスアイアイ・ナノテクノロジー社製 走査型プローブ顕微鏡 ＳＰＩ３８００Ｎを用いた。測定条件は、取得データ数の単位としてサンプルの２μｍ×２μｍの領域で、取得データ数１０２４×１０２４とした。

【0153】

以上のとおりに準備された各試験番号のピン表面及びボックス表面について、表２に記載の組成の潤滑被膜層を形成した。なお、表２中「潤滑被膜層の組成」欄のカッコ内には、ＺｒＯ₂と、金属石鹸と、ワックスと、塩基性芳香族有機酸金属塩と、潤滑性粉末との含有量の合計を１００質量％とした場合における、各組成の含有量を質量％で示す。なお、試験番号７と１１とを除く各試験番号の潤滑被膜層を形成するための組成物は、表２に記載の潤滑被膜層の組成に加えて、揮発性有機溶剤を含有した。このとき、揮発性有機溶剤の含有量は、ＺｒＯ₂と、金属石鹸と、ワックスと、塩基性芳香族有機酸金属塩と、潤滑性粉末との含有量の合計を１００質量％として、３０％であった。また、試験番号７と１１との潤滑被膜層を形成するための組成物は、表２に記載の潤滑被膜層の組成と同じであった。

【0154】

【表2】

【0155】

本実施例において、用いたＺｒＯ₂の粒子径は、いずれも１０００ｎｍであった。また、各試験番号で用いたＺｒＯ₂のモース硬度を、表２に示す。また、試験番号１０には、ＺｒＯ₂に代えて、Ｃｒ₂Ｏ₃を含有した。Ｃｒ₂Ｏ₃の含有量は１０．０質量％であった。ここで、Ｃｒ₂Ｏ₃の含有量とは、Ｃｒ₂Ｏ₃と、金属石鹸と、ワックスと、塩基性芳香族有機酸金属塩との含有量の合計を１００質量％とした場合における、Ｃｒ₂Ｏ₃の含有量を意味する。

【0156】

なお、本実施例において、ＺｒＯ₂は、第一稀元素化学工業株式会社製の製品名ＭＩＺ酸化ジルコニウムを用いた。Ｃｒ₂Ｏ₃は、日本化学工業株式会社製の製品名グリーンＦ３を用いた。このＣｒ₂Ｏ₃の粒子径は、１５００ｎｍであった。本実施例において、ステアリン酸Ｃａは、ＤＩＣ株式会社製Ｃａ－ＳＴＥＡＲＡＴＥを用いた。ステアリン酸Ｚｎは、ＤＩＣ株式会社製Ｚｎ－ＳＴＥＡＲＡＴＥを用いた。ステアリン酸Ｎａは、ＤＩＣ株式会社製Ｎａ－ＳＴＥＡＲＡＴＥを用いた。

【0157】

本実施例ではさらに、カルナウバワックスは、日本精蝋株式会社製の製品名ＸＡＱＵＡＳＯＲＯＵＴ－００１３を用いた。パラフィンワックスは、日本精蝋株式会社製のパラフィンワックスを用いた。マイクロクリスタリンワックスは、日本精蝋株式会社製の製品名Ｈｉ－Ｍｉｃ－１０８０を用いた。塩基性Ｃａスルホネートは、ＬＡＮＸＥＳＳ社製の製品名Ｃａｌｃｉｎａｔｅ（登録商標） Ｃ４００ＣＬＲ（塩基価４００ｍｇＫＯＨ／ｇ）を用いた。塩基性Ｃａフェネートは、塩基価１００ｍｇＫＯＨ／ｇ、石鹸濃度４０％、金属比１０のものを用いた。塩基性Ｃａサリシレートは、日本ルーブリゾール製の製品名ＭＤ９Ａ０１を用いた。黒鉛は、日本黒鉛工業株式会社製の黒鉛粉末、製品名青Ｐ（灰分３．７９％、結晶度９６．９％、平均粒径７μｍ）を用いた。ＰＴＦＥは、ダイキン工業株式会社製の製品名ルブロン（登録商標）Ｌ－５Ｆを用いた。揮発性有機溶剤は、Ｅｘｘｏｎ社製の製品名Ｅｘｘｓｏｌ（登録商標）Ｄ４０を用いた。

【0158】

なお、試験番号１１では、潤滑被膜層を形成せずに、ＢＥＳＴОＬＩＦＥ製ＡＰＩ Ｍｏｄｉｆｉｅｄ３０４－ＳＴ（以下、ＡＰＩドープと称する）を刷毛で塗布した。ＡＰＩドープは、質量％で、鉛：１５～４０％、亜鉛：７～１３％、銅：３～７％を含有する。なお、このＡＰＩドープは、鉛などの重金属を含有し、人体や環境に悪影響を与える懸念があるが、潤滑性は良好であるため、これを後述のハイトルク性能評価の基準とした。

【0159】

以上の方法で、各試験番号のピン表面及びボックス表面を準備した。得られたピン表面及びボックス表面を用いて、以下に説明する耐焼付き性評価試験、及び、ハイトルク性能評価試験を実施した。

【0160】

［耐焼付き性評価試験］
耐焼付き性評価は、繰返し締結試験により行った。具体的に、各試験番号のピン表面及びボックス表面を用いて、室温（２０℃）でねじ締め及びねじ戻しを繰り返し、耐焼付き性を評価した。ねじ締めでの締結トルクは、２４３５０Ｎ・ｍとした。ねじ締め及びねじ戻しを１回行うごとに、ピン表面及びボックス表面を目視により観察した。目視観察により、ねじ部及びシール面における焼付きの発生状況を確認した。シール面に焼付きが発生した時点で試験終了とした。ねじ部は焼付きが軽微であり、ヤスリなどの手入れにより回復可能な場合には、焼付き疵を補修して試験を続行した。ねじ部で回復不可能な焼付きが発生した場合も、その時点で試験終了とした。

【0161】

耐焼付き性の評価指標は、ねじ部で回復不可能な焼付き、及び、シール面で焼付きのいずれも発生しない最大の締結回数とした。耐焼付き性評価試験の結果を、表３に示す。なお、試験番号６については、潤滑被膜層を形成するための組成物の塗布がうまく行えなかったため、潤滑被膜層の形成不良が生じた。そのため、試験番号６では、試験を実施できなかった。

【0162】

【表3】

【0163】

なお、試験番号１１においては、ねじ締め及びねじ戻しを１回行うごとに、新しくＡＰＩドープを塗りなおした。通常、ＡＰＩドープは、ねじ締め及びねじ戻しを１回行うごとに新しく塗りなおして使用されているためである。また、ＡＰＩドープはそのような使用方法しか想定されていない。一方、試験番号１～１０及び１２では、試験終了まで潤滑被膜層を形成しなおすことなく、試験を続けた。

【0164】

［ハイトルク性評価試験］
各試験番号のピン表面及びボックス表面を用いて、トルクオンショルダー抵抗ΔＴ′を測定した。具体的に、締付け速度１０ｒｐｍ、締付けトルク４２．８ｋＮ・ｍで、ピンとボックスとをねじ締めした。ねじ締めの際にトルクを測定し、図１５に示されるようなトルクチャートを作成した。

【0165】

図１５は、本実施例における、トルクオンショルダー抵抗ΔＴ′を説明するための図である。図１５中のＴｓは、ショルダリングトルクを意味する。図１５中のＭＴＶは、線分Ｌと、トルクチャートとが交わるトルク値を表す。図１５中の線分Ｌは、ショルダリング後のトルクチャートにおける、線形域の傾きと同じ傾きを有し、同線形域と比べて回転数が０．２％多い直線である。通常、トルクオンショルダー抵抗ΔＴ′を測定する場合には、Ｔｙ（イールドトルク）を使用する。しかしながら、本実施例では、イールドトルク（ショルダリング後におけるトルクチャートにおける、線形域と非線形域との境界）が不明瞭であった。そのため、線分Ｌを用いて、ＭＴＶを規定した。ＭＴＶとＴｓとの差分を、本実施例におけるトルクオンショルダー抵抗ΔＴ′とした。

【0166】

本実施例では、試験番号１１において、潤滑被膜層の代わりにＡＰＩドープを使用した際のトルクオンショルダー抵抗ΔＴ′の数値を基準（１００）として、各試験番号のトルクオンショルダー抵抗ΔＴ′を相対値として求めた。得られた各試験番号のトルクオンショルダー抵抗ΔＴ′（相対値）を、表３に示す。なお、上述のとおり、試験番号６については、潤滑被膜層を形成するための組成物の塗布がうまく行えなかったため、潤滑被膜層の形成不良が生じた。そのため、試験番号６では、試験を実施できなかった。

【0167】

［評価結果］
表１～表３を参照して、試験番号１～５及び７～９の油井用金属管の潤滑被膜層、及び、その潤滑被膜層を形成するための組成物は、ＺｒＯ₂を含有した。そのため、試験番号１～５及び７～９の油井用金属管は、ねじ締め及びねじ戻しを８回繰り返しても、焼付きが発生せず、優れた耐焼付き性を示した。さらに、試験番号１～５及び７～９の油井用金属管は、トルクオンショルダー抵抗ΔＴ′（相対値）が１００を超え、優れたハイトルク性能を示した。

【0168】

試験番号２～５及び７～９の油井用金属管はさらに、潤滑被膜層中、及び、その潤滑被膜層を形成するための組成物中におけるＺｒＯ₂の含有量が０．５～８．０％であった。そのため、試験番号２～５及び７～９の油井用金属管は、試験番号１の油井用金属管に比べて、さらに優れたハイトルク性能を示した。

【0169】

一方、試験番号１０の油井用金属管の潤滑被膜層、及び、その潤滑被膜層を形成するための組成物は、ＺｒＯ₂に代えて、Ｃｒ₂Ｏ₃を含有した。その結果、ねじ締め及びねじ戻しを８回繰り返すと焼付きが発生し、優れた耐焼付き性を示さなかった。

【0170】

試験番号１２の油井用金属管の潤滑被膜層、及び、その潤滑被膜層を形成するための組成物は、ＺｒＯ₂を含有しなかった。その結果、ねじ締め及びねじ戻しを５回繰り返すと焼付きが発生し、優れた耐焼付き性を示さなかった。その結果さらに、トルクオンショルダー抵抗ΔＴ′が１００未満となり、優れたハイトルク性能を示さなかった。

【0171】

以上、本開示の実施の形態を説明した。しかしながら、上述した実施の形態は本開示を実施するための例示に過ぎない。したがって、本開示は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変更して実施することができる。

【符号の説明】

【0172】

１ 油井用金属管
１０ 管本体
１０Ａ 第１端部
１０Ｂ 第２端部
１１ ピン管体
１２ カップリング
４０ ピン
４１ 雄ねじ部
４２ ピンシール面
４３ ピンショルダー面
５０ ボックス
５１ 雌ねじ部
５２ ボックスシール面
５３ ボックスショルダー面
１００ 潤滑被膜層
１１０ 金属めっき層
１２０ 化成処理層
４００ ピン接触表面
５００ ボックス接触表面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】