[发明专利]一种稠油热采井用高强度石油套管用钢及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高强度石油套管用钢及其制造方法，特别涉及一种稠油热采井用高强度石油套管用钢及其制造方法。

背景技术

稠油是一种粘度高、流动性差的重质原油。在全球范围内，从20世纪60年代到90年代，国内外稠油油藏的开发实践证明，注蒸汽热采(包括蒸汽吞吐及蒸汽驱)是最有效、最主要的开发技术。目前，普遍采用的是单井吞吐注蒸汽的方法开采，注蒸汽的平均温度在320℃左右。在稠油热采过程中，套管周期性承受较高的拉-压应力作用，会造成套管断裂(或螺纹连接滑脱)、变形，这正是热采井套管损坏的主要原因。据有关资料统计，稠油热采井的套损率平均为30％以上，局部区块达到70％，列油田套管损坏率之首。

目前，国内大部分油田稠油热采使用的是无缝钢管，天津钢管公司申请一种稠油热采井用中等强度石油套管及其生产方法，申请号为01118706.9。其采用Cr-Mo体系开发出无缝钢管，并经后续热处理保证套管的强度和韧性，钢种成分为C＝0.20-0.30wt％；Si＝0.15-0.30wt％；Mn＝0.60-1.10wt％；P≤0.02wt％；S≤0.015wt％；Ni≤0.30wt％；Cr＝0.40-1.20wt％；Mo＝0.060-0.20wt％；Cu≤0.30wt％。宝山钢铁股份有限公司申请一种石油套高及其生产方法，申请号为200910048201.8。其采用含W、Co的Cr-Mo体系开发出无缝钢管，并经后续热处理保证套管的强度和韧性，钢种成分为C＝0.20-0.35wt％；Si＝0.15-0.45wt％；Mn＝0.20-1.50wt％；Cr＝0.15-5.55wt％；V＝0.05-0.20wt％；Ti＝0.005-0.05wt％；Nb＝0.005-0.05wt％；Al＝0.001-0.05wt％；Mo＝0-0.60wt％；W＝0-0.6％；Ni＝0-0.2wt％；Cu＝0-0.2wt％；Co＝0-0.30wt％；Ca＝0-0.005wt％。

与传统无缝钢管相比，采用ERW焊接技术制造的稠油热采井用高强度石油套管具有壁厚均匀、尺寸精度高、圆度好和价格低廉的优势，在地下服役时抗挤毁和抗压溃能力较同钢级无缝套管高10-15％。

胜利油田有着较丰富的稠油资源，以前主要使用普通N80、P110套管，稠油热采井的套损率超过30％。根据胜利油田的特点，通过调查分析该油田稠油热采井套管损坏的主要形式，专门设计开发了1种适合该油田使用工况的稠油热采井专用套管P110H(P100石油套管属于API SPEC 5CT标准，H表示热采)。在胜利油田稠油热采井中试用并获得成功。

发明内容

本发明的目的是提供一种稠油热采井用高强度石油套管用钢及其生产方法，克服现有技术的缺点和不足。适合稠油热采井用的石油套管，热稳定性好。

本发明的技术解决方案是：一种稠油热采井用高强度石油套管用钢，其特征在于，化学成分重量百分比为：C：0.20-0.35wt％，Si：0.15-0.35wt％，Mn：1.10-2.50wt％，P：≤0.018wt％，S：≤0.003wt％，Cr：0-0.40wt％，Ti：0.005-0.10wt％，Nb：0.005-0.10wt％，V：0.005-0.05wt％，Ni：0.10-0.30wt％，Mo：0.05-0.60wt％，其他为Fe和不可避免的微量杂质。

以下是本发明的石油套管的各化学成分的作用及其具体说明：

C：钢种最经济、最基本的强化元素，通过固溶强化和析出强化显著提高刚的强度，尤其是抗拉强度，但C含量的增加显著降低钢的延性、韧性和焊接性能。同时，为了减轻水淬开裂的敏感性，本发明专利C含量目标为0.20-0.35wt％。

Si：提高钢中固溶体的强度和高温抗氧化及耐酸性，但降低钢的韧性和塑性。本发明专利Si含量目标为0.15-0.35wt％。

Mn：固溶于铁素体提高钢的强度和淬透性，但同时影响热轧组织的均匀性，Mn还可以和S形成硫化锰夹杂物，影响材料性能。本发明专利Mn添加量为1.10-2.50wt％。

P、S：是钢中不可避免的杂质元素，希望尽可能的低。P的主要害处是偏析严重；目前通过炉外精炼和Ca处理控制技术，一方面S可以控制为小于30ppm，一方面可以把硫化物夹杂变为不易变形的球状。本发明专利P的含量控制为≤0.0018wt％；S的含量控制为≤0.0030wt％。