[发明专利]125ksi钢级套管钢及其制备方法

说明书

本发明涉及套管钢的制造技术领域，提供一种125ksi钢级套管钢及其制备方法，以解决目前用于页岩气开釆的套管的稳定性和安全性不足的问题。本发明制备的125ksi钢级套管钢，其成分按重量百分比计为：C 0.25～0.35％、Si 0.15～0.35％、Mn 0.45～0.85％、Cr 0.80～1.20％、Mo 0.25～0.35％、P≤0.018％、S≤0.003％，余量为Fe、残余元素及不可避免的杂质。通过本发明提供的制备方法得到的圆管坯钢化学成分波动小，有害元素含量低、钢质纯净度高，圆管坯经轧制后制造的125ksi钢级套管钢具有高抗压缩、高抗弯曲、高抗外挤、高内屈服强度以及高冲击韧性。

技术领域

本发明属于套管钢的制造技术领域，特别涉及一种125ksi钢级套管钢及其制备方法。

背景技术

随着世界能源消费的不断攀升，包括页岩气在内的非常规能源越来越受到重视。由于页岩气藏的储层一般呈低孔、低渗透率的物性特征，气流阻力比常规天然气大，所有的井都需要实施储层压裂改造才能开采出来。

目前的页岩气开采技术主要包括水平钻井技术和多层压裂技术、清水压裂技术、重复压裂技术及同步压裂技术，各种开采技术均对开采用套管的管体材料提出了更高的要求。

具体地，页岩气开采具有以下特点：在下油层套管阶段油层套管水平段长达1000～2000米，水平段下入遇阻，另外大弯曲狗腿度的情况产生弯曲应力和摩阻；在完井压裂阶段由采用多级分层高压裂，每口井分为15～25段，井口压力60～95MPa，内外压力变化和活塞效应产生轴向力，另外压裂下温度反复变化，产生热应力。为保证页岩气开采的运行安全，对页岩气用125ksi钢级套管要求包括高抗压缩、高抗弯曲、高抗外挤、高内屈服强度以及高冲击韧性，如何在冶炼上通过精确控制化学成分元素波动范围、钢的有害元素及纯净度，使得产品性能满足页岩气开采的需要，对保证页岩气开釆的稳定性和安全性具有重大的意义。

发明内容

【要解决的技术问题】

本发明的目的是提供一种125ksi钢级套管钢及其制备方法，以解决目前用于页岩气开釆的套管的稳定性和安全性不足的问题。

【技术方案】

本发明是通过以下技术方案实现的。

本发明首先涉及一种125ksi钢级套管钢，其成分按重量百分比计为：C0.25～0.35％、Si 0.15～0.35％、Mn 0.45～0.85％、Cr 0.80～1.20％、Mo 0.25～0.35％、P≤0.018％、S≤0.003％，余量为Fe、残余元素及不可避免的杂质。

本发明还涉及一种125ksi钢级套管钢的制备方法，包括步骤：

A、电炉冶炼：以生铁和废钢为原料进行冶炼得到初炼钢水；

B、LF精炼：将步骤A冶炼好的钢水加入精炼渣料进行LF精炼，分批加入精炼剂、Al粉加强炉渣脱氧，造白渣，控制炉渣(FeO+MnO)≤1.0％，升高钢水温度至1620～1640℃，进行合金化、脱硫和去除夹杂物操作，精炼过程精确调整化学成分，控制化学成分在以下范围内：C 0.25～0.35％、Si 0.15～0.35％、Mn 0.45～0.85％、Cr 0.80～1.20％、Mo 0.25～0.35％、P≤0.018％、S≤0.003％，余量为Fe、残余元素及不可避免的杂质；同时精确控制多次制备时的主要化学成分最大值与最小值之差：C波动范围在0.03％内、Mn波动范围在0.10％内、Cr波动范围在0.05％内、Mo波动范围在0.04％内，均匀稳定且波动范围小的化学成分利于提高产品性能的稳定性，LF精炼结束后进行静吹处理，温度达到1580～1595℃进行出钢；

C、连铸：将步骤B处理得到的钢水浇铸成连铸圆坯。