[發(fā)明專利]高酸性深井用Fe基奧氏體合金油套管及制造方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810039508.7
• 申請(qǐng)日: 2008-06-25
• 公開（公告）號(hào): CN101613834A
• 公開（公告）日: 2009-12-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張忠鏵;邵衛(wèi)東;張春霞;蔡海燕;孫元寧;謝偉;童潮山;梁鋒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 寶山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號(hào): C22C38/44
• 分類號(hào): C22C38/44;C22C38/58;E21B17/00;C22C38/46;C22C38/48;C22C38/50;B21C23/08;C21D9/08;B21B37/16
• 代理公司: 上海開祺知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 竺 明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及油套管及制造方法，特別涉及一種高酸性深井用Fe基奧氏體合金油套管及制造方法。

背景技術(shù)

隨著能源危機(jī)日益嚴(yán)重，越來(lái)越多的酸性深油、氣井被開采。酸性深井井深甚至可以達(dá)到6000到10000米，井下溫度最高可達(dá)320℃，井下氣體壓力最高達(dá)到100MPa以上，H₂S、CO₂分壓高，H₂S含量高達(dá)40％，并且開采過(guò)程中有單質(zhì)硫析出并且有濃度很高的氯離子鹽溶液(可達(dá)150,000ppm以上)。為了滿足這類高溫、高壓、高CO₂、H₂S分壓以及高礦化度油井、氣井的開發(fā)開采需求，必須采用高合金不銹鋼和鎳基合金油套管。

美國(guó)專利4,400,209公開的是一種含W和Co的鎳基合金，但是由于Mo含量較低，可應(yīng)用的溫度較低(150℃以下)，鎳(25～60％)、鉻(22.5～40％)含量過(guò)高，同時(shí)添加一定量的Co造成合金成本高。

美國(guó)專利4,400,210公開的一種含0～15％W的鎳基合金；美國(guó)專利4,400,211公開一種含0～24％W的鎳基合金，這兩種合金成本高，且熱加工變形抗力大，在實(shí)際生產(chǎn)中存在很大的困難。

另外，上述三種合金C含量控制在0.1％以下，難以避免碳化物的形成，對(duì)耐蝕性能不利。美國(guó)專利4,168,188公開一種對(duì)于深井用油套管適合的鎳基合金，含有12～18％的Mo，合金成本過(guò)高，在油田實(shí)際應(yīng)用中難以推廣。美國(guó)專利4,840,768公開的一種油井管件用鉻-鎳奧氏體合金中含有1.5～2.75％的硅，在制造過(guò)程中難免引起σ相和碳化物的析出，破壞其耐腐蝕性能。

美國(guó)專利4,421,571公開了一種提高應(yīng)力腐蝕開裂抗力的油套管制造方法，熱加工的溫度范圍為800～1000℃，在這個(gè)溫度范圍內(nèi)加工坯料容易發(fā)生表面開裂和破碎。

中國(guó)專利200580022104.1、200580022164.3公開了采用曼內(nèi)斯曼穿軋機(jī)制造Fe-Ni合金及Ni基合金管坯的成分要求及制造方法。為了使鋼坯能夠通過(guò)穿軋機(jī)制造管坯，需要控制P、S和C在很低的含量以下，因此對(duì)冶煉原料和冶煉工藝的要求高，生產(chǎn)成本大大提高。另一方面，對(duì)于Fe-Ni合金及Ni基合金，在熱穿孔過(guò)程中，1)由于高合金坯料的高溫強(qiáng)度高，因此頂頭壽命極低；2)由于穿孔加工的管坯壁厚均勻性以及直度方面都比較差，因此管坯能夠進(jìn)入到下一工序的合格品比率極低，難以實(shí)現(xiàn)工業(yè)規(guī)模的產(chǎn)量。

中國(guó)專利02144942.2公開了一種采用擠壓裝置制造高溫合金管坯的加工方法，該加工方法并不涉及對(duì)耐腐蝕提出很高要求的Fe基奧氏體合金和Ni基合金油套管管坯。油套管的產(chǎn)業(yè)化用量需求遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于高溫合金管，因此盡管采用上述方法可以提高高溫合金管坯的生產(chǎn)效率，但加熱溫度在1040～1140℃之間，使得擠壓速率無(wú)法滿足油套管的產(chǎn)業(yè)化需求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提出一種高酸性深井用Fe基奧氏體合金油套管及制造方法，符合深井使用的高強(qiáng)度、塑性和韌性等機(jī)械性能，同時(shí)能夠在強(qiáng)酸性環(huán)境下使用具有良好的耐腐蝕性能。另外，為滿足油氣田工業(yè)的需求，具有合金成本合理，制造工序效率高的特點(diǎn)。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是，

高酸性深井用Fe基奧氏體合金油套管，其化學(xué)成分質(zhì)量百分比為：

C???≤0.03％

P???≤0.03％

S???≤0.03％

Si??0.01～1.0％

Mn??0.01～3.0％

Ni??25～40％

Cr??20～35％

Mo??1～5％

Cu??0.1～1.5％

Al??0.01～0.5％

O???≤0.01％

余量為Fe和不可避免雜質(zhì)；

通過(guò)對(duì)冶煉、鍛造完成獲得坯料進(jìn)行的熱擠壓，經(jīng)固溶處理和冷軋后制造出Fe基奧氏體合金油套管。

又，其成分含量可以分別優(yōu)選為：C≤0.02％，P≤0.015％，S≤0.01％，Si≤0.50％，Mn≤1.0％，Ni?28～38％，Cr?20～28％，Mo?2.5～5％，Cu?0.6～1.2％，Al?0.01～0.2％，O≤0.005％，以質(zhì)量百分比計(jì)。

本發(fā)明還包含有Nb、Ta、V、Ti中的一種或一種以上，其總量不大于0.5％，優(yōu)選≤0.3％，以質(zhì)量百分比計(jì)。

本發(fā)明合金油套管還可以包含有Ca、Mg、Ce、La中的一種或一種以上，其總量不大于0.5％，優(yōu)選≤0.3％，以質(zhì)量百分比計(jì)。