[发明专利]一种高强韧钻具的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种一种高强韧钻具的制备方法，应用于石油钻探开采领域。

背景技术

随着石油需求量的不断攀升和原油可采储量的不断减少，开采难度的不断加大，对石油钻具的要求也日益提高。而常规钻具所采用的4145H材料，对于超过5000米的深井、地质状况复杂开采难度大的高投入井、出现故障处理成本高的海上油井，常规钻具日益显现失效率高的弊端。在上述情况下，油田迫切需要一种具备更高性能要求的换代产品。

发明内容

本发明的目的在于提供一种材料纯净度高、综合力学性能高，能够满足特殊环境下使用的种新型高强韧钻具。

技术解决方案是：

本发明制备方法如下：1）该钢种的冶炼采用方法步骤是：采用电炉冶炼、真空度0.5乇下持续时间≥30分钟进行真空碳脱氧精炼、氩保护气氛下电渣重熔法精炼得到35CrNiMo钢锭；冶炼过程对于钢中的有害气体和夹杂物严格控制，使钢的纯净度大为提高。

2）锻压采用如下方法步骤：钢锭经1250℃～1300℃均质化扩散退火20～30小时，然后采用2000t～3000t液压机制坯，最后采用旋转精锻机锻压成型。

高强韧钻具屈服强度：135--150ksi即931～1034MPa，室温冲击功：≥110J。

本发明选用钢种为改进型的35CrNiMo，该钢种由于相对于4145H，提高淬透性的合金元素增加，强韧性、淬透性大为提高，为热处理后综合力学性能全面提高奠定了基础。由于其独特的选材及成型工艺，从而对于使钢的塑韧性、疲劳寿命大为增加，调质后满足了产品的力学性能要求。

本发明材料制成的钻具性能指标从现行API标准屈服强度110-120ksi（758～827MPa）提高到135--150ksi（931～1034MPa），室温冲击功由54J提高到≥110J，疲劳断裂指标也比原钢种4145H有成倍的增加。

发明效果

1）材料采用以电炉冶炼、真空碳脱氧技术精炼、电渣重熔法最终精炼的35CrNiMo钢制作。具有高的纯净度、低的有害元素含量和气体含量。 

2）电渣重熔后的钢锭经过加热、液压机制坯、均质化扩散退火、旋转精锻机精锻、奥氏体化后等温退火工艺制坯，可有效提高钢的致密度、均匀性，改善各向异性,显著细化晶粒。

3）热处理后有较高的强度和冲击韧性水平，Rp0.2≥931MPa,Rm≥1100 MPa, Rp0.2/ Rm≤0.92,纵向Akv≥110J,横向Akv≥80J。制得的钻具综合性能完全满足高强韧新型钻具的技术要求。 

附图说明

图1为本发明工艺流程图。

具体实施方式

本发明高强韧钻具材料选用钢种为改进型的35CrNiMo，该钢种由于相对于4145H，提高淬透性的合金元素增加，强韧性、淬透性大为提高，为热处理后综合力学性能全面提高奠定了基础。

制备方法如下：1）该钢种的冶炼采用方法步骤是：采用电炉冶炼、真空度0.5乇下持续时间≥30分钟进行真空碳脱氧精炼、氩保护气氛下电渣重熔法精炼得到35CrNiMo钢锭；冶炼过程对于钢中的有害气体和夹杂物严格控制，使钢的纯净度大为提高。

2）锻压采用如下方法步骤：钢锭经1250℃～1300℃均质化扩散退火20～30小时，然后采用2000t～3000t液压机制坯，最后采用旋转精锻机锻压成型。

高强韧钻具屈服强度：135--150ksi即931～1034MPa，室温冲击功：≥110J。