[發(fā)明專利]一種CO2和H2S共存環(huán)境中使用的耐腐蝕低鉻油套管

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810232395.2
• 申請日: 2008-11-25
• 公開（公告）號: CN101457330A
• 公開（公告）日: 2009-06-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 韓勇;趙國仙;李平全;呂祥鴻
• 申請（專利權(quán)）人: 西安摩爾石油工程實驗室
• 主分類號: C22C38/60
• 分類號: C22C38/60
• 代理公司: 西安新思維專利商標事務(wù)所有限公司
• 代理人: 黃秦芳

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及石油管材技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種CO₂和H₂S共存環(huán)境中使用的耐腐蝕低鉻油套管。

背景技術(shù)：

隨著油氣田開發(fā)的深入，含CO₂/H₂S的油氣井數(shù)量越來越多，油套管腐蝕損傷造成的事故頻繁發(fā)生，嚴重影響到油氣田的安全生產(chǎn)，并隨著開發(fā)的深入而日趨嚴重。針對CO₂/H₂S腐蝕所采取的防護措施主要有：采用耐蝕材料(包括使用玻璃鋼和高合金成分的合金鋼)、加注緩蝕劑和采用防腐涂覆層。但是，由于緩蝕劑加注過程復雜，長期投資很高，涂覆層使用過程中的破損會造成局部腐蝕隱患等問題，最安全的防護措施仍是使用耐蝕材料。但是，玻璃鋼強度不足、高合金鋼一次性投資太大。尤其是針對同時含CO₂和H₂S的油氣井而言，按照目前任何一個鋼廠的選材方案基本都要采用雙相不銹鋼或者鎳基耐蝕合金，這意味著僅僅每口井的油套管的投入就比一般材料高15倍以上，成本過高。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明要提供一種CO₂和H₂S共存環(huán)境中的耐腐蝕低鉻油套管，以克服現(xiàn)有技術(shù)存在的在CO₂和H₂S共存環(huán)境日益增多的情況下，解決油套管易被腐蝕時管材成本過高的問題。

為克服現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案是：

一種CO₂和H₂S共存環(huán)境中的耐腐蝕低鉻油套管，包括C：0.18～0.24％，Si：0.25～0.50％，Mn：0.45～0.55％，P：0.01～0.015％，S：0.003～0.005％，Cr：2.95～3.10％，Mo：0.40～0.75％，Cu：0.10～0.25％，Ni：0.009～0.05％，Al：0.015～0.055％，Ti：0.010～0.035％，B：0.0018～0.0024％，Nb：0.03～0.06％，V：0.05～0.10％；受控制成分(wt％)為：As≤0.020％，Sn≤0.015％，Sb≤0.010％，N≤0.007％，Ca處理，Ca/S比為1.5；余量是Fe。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點是：

本發(fā)明中少量的加入Cu、Ni、Al和Cr，以改變鋼的表面膜組成，促進鋼在酸性介質(zhì)中表面形成富Cu、Ni的致密氧化膜或氧化鋁、氧化鉻膜，阻礙氫原子進入基體金屬。本發(fā)明在提高鋼的抗HIC性能的同時，還可以提高鋼管材料對CO₂腐蝕的抗力，小于3.1％的Cr、不大于0.055％Al(總A1)、少量Ni(在低合金鋼中1％Ni對鋼的抗SSC不利)和Mo可以阻滯鋼的陽極溶觧，降低腐蝕過程的陰極還原反應(yīng)速率，從而抑制控制腐蝕過程的陰極反應(yīng)。同時，本發(fā)明中加入不超過0.06％的Nb，保證在熱加工包括二次熱加工、熱處理加熱過程中通過分布在奧氏體晶界偽碳化鈮阻礙奧氏體晶粒的長大，以期獲得細小的顯微組織，提高鋼的強韌性。

本發(fā)明中確定了添加Cr元素的最大量，這樣可有效保證Cr元素在基體中形成固溶體，而不是碳化物；同時添加一些微量強碳化物形成元素(V、Ti、Mo和Nb)，剩下未參加化學反應(yīng)的Cr元素，固溶在基體中，添加微量的Ni以彌補C減少所帶來的強度下降。

本發(fā)明通過合金化開發(fā)的低Cr非API鋼級套管用鋼，是一種含Cr約2.5～3.1wt％的調(diào)質(zhì)鋼，經(jīng)過合金化處理，Cr元素在CO₂和H₂S共存環(huán)境中在材料表面的富集，形成穩(wěn)定的非晶態(tài)Cr(OH)₃膜，提高材料抗的CO₂局部腐蝕和平均腐蝕抗力。同時，在鋼材中加入適量的B、Nb和Mo的含量，增加低溫轉(zhuǎn)變組織成分，形成彌散分布的碳化物顆粒及高密度的位錯結(jié)，對位錯起到釘扎作用，提高了鋼材抗H₂S應(yīng)力腐蝕開裂(SSC)的能力。因此，本發(fā)明可滿足既抗CO₂腐蝕又抗H₂S腐蝕性能的要求，可以在同時含有兩種腐蝕性氣體的環(huán)境中使用，其抗CO₂/H₂S腐蝕能力是當前所使用碳鋼的2倍以上。同時，本發(fā)明制造成本不超過碳鋼的1.5倍，是一種經(jīng)濟型管材，在不會明顯增加成本的情況下，一旦推廣應(yīng)用，可大幅度降低油氣田的腐蝕問題，大大降低油田的腐蝕事故。

具體實施方式：

下面將通過具體實施例對本發(fā)明作詳細地說明。