[发明专利]油井用不锈钢及油井用不锈钢管

说明书

技术领域

本发明涉及油井用不锈钢及油井用不锈钢管，更详细而言，涉及能够在高温的油井环境、天燃气井环境(以下，称为高温环境)下使用的油井用不锈钢和油井用不锈钢管。

背景技术

本说明书中，将油井和天燃气井统称为“油井”。因此，本说明书中，“油井用不锈钢”包括油井用不锈钢和天燃气井用不锈钢。“油井用不锈钢管”包括油井用不锈钢管和天燃气井用不锈钢管。

本说明书中，只要没有特别的限定，“高温”是指150℃以上的温度。本说明书中，只要没有特别的限定，涉及元素的“％”是指“质量％”。

以往的油井环境含有二氧化碳(CO₂)和/或氯离子(Cl-)。因此，以往的油井环境下，通常利用含有13％的Cr的马氏体系不锈钢(以下，称为13％Cr钢)。13％Cr钢的二氧化碳腐蚀耐性优异。

最近开展了深层油井的开发。深层油井具有高温环境。高温环境包含二氧化碳或者二氧化碳和硫化氢气体。这些气体为腐蚀性气体。因此，对于深层油井所使用的油井用钢要求有高于13％Cr钢的强度和耐蚀性。

二相不锈钢的Cr含量高于13％Cr钢。因此，二相不锈钢具有高于13％Cr钢的强度和耐蚀性。二相不锈钢例如为含有22％的Cr的22％Cr钢、含有25％的Cr的25％Cr钢。二相不锈钢虽然具有高的强度和高的耐蚀性，但大量含有合金元素，所以价格昂贵。

日本特开2002-4009号公报、日本特开2005-336595号公报、日本特开2006-16637号公报、日本特开2007-332442号公报、国际公开第2010/050519号和国际公开第2010/134498号提出了与上述二相不锈钢不同的其他的不锈钢。这些文献所公开的不锈钢含有最大17～18.5％的Cr。

日本特开2002-4009号公报中提出了具有860MPa以上的屈服强度、高温环境下具有二氧化碳腐蚀耐性的油井用高强度马氏体系不锈钢。该文献所公开的不锈钢的化学组成含有11.0～17.0％的Cr、和2.0～7.0％的Ni，此外满足Cr+Mo+0.3Si-40C-10N-Ni-0.3Mn≤10。该不锈钢的金相组织主要为马氏体，还含有10％以下的残留奥氏体。

日本特开2005-336595号公报提出了具有高强度、230℃的高温环境下具有二氧化碳腐蚀耐性的不锈钢管。该文献所公开的不锈钢管的化学组成含有15.5～18％的Cr、1.5～5％的Ni、和1～3.5％的Mo，满足Cr+0.65Ni+0.6Mo+0.55Cu-20C≥19.5，满足Cr+Mo+0.3Si-43.5C-0.4Mn-Ni-0.3Cu-9N≥11.5。该不锈钢管的金相组织含有10～60％的铁素体相和30％以下的奥氏体相，剩余部分为马氏体相。

日本特开2006-16637号公报提出了具有高强度、在超过170℃的高温环境下具有二氧化碳腐蚀耐性的不锈钢管。该文献所公开的不锈钢管的化学组成含有15.5～18.5％的Cr、和1.5～5％的Ni，满足Cr+0.65Ni+0.6Mo+0.55Cu-20C≥18.0，满足Cr+Mo+0.3Si-43.5C-0.4Mn-Ni-0.3Cu-9N≥11.5。该不锈钢管的金相组织可以含有奥氏体相，也可以不含有奥氏体相。

日本特开2007-332442号公报提出了具有965MPa以上的高强度、在超过170℃的高温环境下具有二氧化碳腐蚀耐性的不锈钢管。该文献所公开的不锈钢管的化学组成以质量％计含有14.0～18.0％的Cr、5.0～8.0％的Ni、1.5～3.5％的Mo和0.5～3.5％的Cu，满足Cr+2Ni+1.1Mo+0.7Cu≤32.5。该不锈钢管的金相组织含有3～15％的奥氏体相，剩余部分为马氏体相。

国际公开第2010/050519号提出了即便在200℃这样高温的二氧化碳环境中也具有充分的耐蚀性、此外即便在原油或气体的回收被暂时停止而导致油井或天燃气井的环境温度降低时也具有充分的硫化物应力开裂耐性的不锈钢管。该文献所公开的不锈钢管的化学组成含有大于16％～18％的Cr、大于2％～3％的Mo、1～3.5％的Cu、和3～小于5％的Ni，Mn和N满足[Mn]×([N]-0.0045)≤0.001。该不锈钢管的金相组织以马氏体相为主体，含有以体积分数计为10～40％的铁素体相和以体积分数计为10％以下的残留γ相。