[发明专利]一种耐高温氧腐蚀不锈钢、套管及其制造方法

说明书

本发明公开了一种耐高温氧腐蚀不锈钢，其化学元素质量百分比为：C：0.10～0.20％、Si：0.1～0.5％、Mn：0.1～0.9％、Cr：7～10％、Ni：0.15～3.0％、Mo：0.05～0.5％、Al：0.01～0.04％，余量为Fe和其他不可避免的杂质；所述耐高温氧腐蚀不锈钢具有单一的回火马氏体组织，所述耐高温氧腐蚀不锈钢的表面具有钝化膜，所述钝化膜内含有Cr、Ni和Mo元素。此外，本发明还公开一种耐高温氧腐蚀不锈钢套管及其制造方法。该耐高温氧腐蚀不锈钢套管的屈服强度≥700MPa，其冲击韧性≥100J，且其耐受500℃以上环境下的O₂和CO₂共存的腐蚀。

技术领域

本发明涉及一种不锈钢、套管及其制造方法，尤其涉及一种耐高温不锈钢、套管及其制造方法。

背景技术

我国稠油资源分布很广，地质储量达1640Mt，其中陆地稠油约占石油总资源的20％以上。稠油突出的特点是含沥青质、胶质较高。胶质、沥青质含量较高的稠油产量约占原油总产量的7％。稠油是一种全新的稠油热采技术，稠油热采井较深，具有注汽温度高、注汽压力大的特点。目前，稠油开采主要采取单井蒸汽吞吐、多井蒸汽驱、火驱等稠油热采工艺。蒸汽驱稠油热采工艺因其施工操作简单成为油田首选的稠油开采方式，但该方法原油采收率低(约30％)、能源消耗大，且国内稠油主产区均已进入蒸汽驱采油后期，单井产能递减快、经济效益差局面日益凸显，转变稠油开采方式逐渐成为各稠油产区的首要任务。火驱稠油热采工艺采收率高(约70％)、能源消耗低、温室气体排放少，近年来作为蒸汽驱稠油热采的替代工艺，逐渐被油田采用。然而火驱稠油热采工艺对井下油套管提出了很高的要求。油层段套管使用环境温度为450～500℃，对套管材料的高温强度有特殊要求，同时套管在高温富氧环境下使用，需要具备优异的抗氧化腐蚀性能。同时，原油燃烧产生CO₂气体。因此，井下管件要具有一定的高温强度，同时兼顾优良的耐高温氧和CO₂等环境腐蚀能力。高温的氧气和CO₂共存环境下的腐蚀问题是本技术要解决的主要难点，通常在锅炉、石化和核电领域通常采用奥氏体不锈钢或者镍基合金来解决氧化腐蚀的问题，但对于石油开采领域来说，这种方案的经济性是油田无法接受的。

公开号为CN101748330A，公开日为2010年6月23日，名称为“一种耐热套管用钢及其制造方法”的中国专利文献公开了一种耐热套管用钢。在该专利文献所公开的技术方案中的套管其强度可以满足350℃蒸汽驱用稠油开采对套管强度的要求，但无法满足500℃火驱对耐腐蚀性能和机械性能的要求。

公开号为CN103469085A，公开日为2013年12月25日，名称为“一种含稀土稠油热采井专用石油套管及其生产方法”的中国专利文献公开了一种含稀土稠油热采井专用石油套管及其生产方法。在该专利文献所公开的技术方案所涉及的石油套管其强度可以满足350℃蒸汽驱用稠油开采对套管强度的要求，但无法满足500℃火驱对耐CO₂和O₂环境腐蚀的能力。

公开号为CN106319367A，公开日为2017年1月11日，名称为“SAGD法开采稠油用125ski高强韧石油套管及其制造方法”的中国专利文献公开了一种SAGD法开采稠油用125ksi高强韧石油套管及其制造方法，然而该专利文献所公开的技术方案所涉及的石油套管在350℃环境温度下，屈服强度不低于800MPa，抗外挤变形能力强，实际抗挤毁性能高于API计算值56％以上。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种耐高温氧腐蚀不锈钢，该耐高温氧腐蚀不锈钢满足500℃以上有CO₂和O₂的环境下机械性能和腐蚀性能要求，且该耐高温氧腐蚀不锈钢的屈服强度不低于500MPa。

为了实现上述目的，本发明提出了一种耐高温氧腐蚀不锈钢，其化学元素质量百分比为：