[發(fā)明專利]一種油氣井裸眼完井用實體膨脹管用鋼及其制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110419469.5
• 申請日: 2011-12-15
• 公開（公告）號: CN102505093A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發(fā)明（設計）人: 劉強;沈淦榮;閆凱;顧蘇民;白強;陳文豪;上官豐收;楊偉芳
• 申請（專利權）人: 浙江金洲管道工業(yè)有限公司;西安三環(huán)科技開發(fā)總公司
• 主分類號: C22C38/16
• 分類號: C22C38/16;C22C38/58;C22C38/50;C21D8/10;C21D8/02;E21B17/00
• 代理公司: 湖州金衛(wèi)知識產權代理事務所(普通合伙) 33232
• 代理人: 趙衛(wèi)康

技術領域

本發(fā)明涉及一種石油天然氣工業(yè)實體膨脹管用鋼及其制造方法。用所提供的成分和工藝制造的實體膨脹管適合于油氣井裸眼完井及地層封堵作業(yè)，膨脹前后的強度與韌性優(yōu)良。?

背景技術

實體膨脹套管SET(Solid?Expandable?Tubular)技術是以實現(xiàn)“節(jié)省”井眼尺寸為目的，在井眼中將套管柱徑向膨脹至所要求的直徑尺寸的一種鉆井、完井和修井新技術。膨脹管技術主要應用于封堵鉆井過程中的復雜地層、膨脹式尾管懸掛器和油井受損套管修復等領域及鉆井、完井及采油、修井等作業(yè)過程，膨脹管技術的開發(fā)和應用必將使我國的鉆井完井水平顯著提高，并使我國的鉆井完井競爭力進一步提高，具有極大的經(jīng)濟效益和社會效益，被認為是“21世紀石油鉆采行業(yè)的最富革命性的技術”。?

膨脹管技術在全世界發(fā)展應用非常迅速，國際上的膨脹管技術現(xiàn)已在油井產層防沙、易坍塌地層防塌、漏失地層堵漏等井下復雜地層的封固和套損修復等幾個應用領域成功實施應用。目前該技術掌握最全面、運用最成熟的是威德福公司。許多關鍵技術，特別是實體膨脹管用鋼一直屬于國外公司的高度商業(yè)保密，將該技術引進國內成本較高，是影響實體膨脹套管技術發(fā)展和推廣應用的幾個關鍵技術之一。?

為了保證裸眼完井及地層封堵作業(yè)的順利實施和膨脹后套管仍具有合格的力學性能，膨脹管用鋼應具有優(yōu)良的膨脹變形能力，即材料要具有較高的均勻延伸率，均勻延伸率越大，膨脹管的可膨脹性越好；同時要求材料在膨脹之后仍具有良好的韌性和強度，具有同時應兼顧膨脹管連接螺紋的抗粘扣性能。再者，可膨脹套管一般均采用電阻焊方式生產，焊縫缺陷的存在對其焊縫的性能影響較大，容易形成膨脹過程及膨脹后使用性能的“軟肋”，因此要通過成分設計和制造工藝的優(yōu)化，減少膨脹管用鋼中的夾雜物，細化晶粒、改善偏析，提高材料可焊性和焊縫與母材性能的均勻性。?

由于在實體膨脹管裸眼完井及封堵的地層中有地層水和一定腐蝕介質的存在，因此要求裸眼完井用實體膨脹管還應具有一定的耐蝕性，滿足膨脹管作業(yè)后的安全可靠性。?

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是提供一種油氣井裸眼完井用實體膨脹管用鋼及其制造方法，通過成分設計、熱加工及熱處理，使該鋼材的最終組織為等軸細小的回火索氏體+少量上貝氏體，從而制備具有優(yōu)良的可膨脹性能，膨脹之后具有良好的強度和韌性，焊縫質量和性能優(yōu)良、母材和焊縫組織性能均勻、具有一定耐蝕性的裸眼完井用實體膨脹管。?

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術解決措施如下：一種油氣井裸眼完井用實體膨脹管用鋼，其各組分的重量百分比為：?

C：0.15-0.28%；Mn：0.2-2.0%；Si：0.05-0.25%；P≤0.015%；S≤0.005%；?Mo：0.35-0.80%；Zr：0.10-0.35%；Cu：0.20-0.5%；Re(稀土元素)0.15-0.40%；Ni:0.2-0.55%；Ca：0.001-0.005%；?N≤0.0005%；余量為Fe?。

作為優(yōu)選，一種油氣井裸眼完井用實體膨脹管用鋼還包括以下重量百分比的組分Cr：0.3-0.45%；?Nb：0.005-0.03%；?Ti：0.01-0.08%；V：0.001-0.03%；Al：0.005-0.03%中的一種或兩種以上的合金元素。?

作為優(yōu)選，一種油氣井裸眼完井用實體膨脹管用鋼其各組分的重量百分比為：?

C：0.19-0.28%；Si：0.14-0.25%；Mn：0.9-2.0%；P≤0.015%；S≤0.005%；Mo：0.39-0.80%；Zr：0.16-0.35%；Cu：0.31-0.5%；Re:0.19-0.32%；Ni：0.34-0.55%；V：0.0067-0.03%；Ca：?0.002-0.005%，Cr：0.31-0.45%；Ti：0.026-0.048%；N≤0.0005%，F(xiàn)e：余量。

一種制造油氣井裸眼完井用實體膨脹管用鋼的方法，包括以下步驟：?

a）制備熱軋板卷：將所述油氣井裸眼完井用實體膨脹管用鋼材料各組分經(jīng)氧吹轉爐熔煉、Ca處理，爐外精煉和真空脫氣，再經(jīng)過連鑄成厚度為250mm的厚板坯；然后再加熱至1200℃，進行2-3個小時的均勻化退火；溫度降至1050-1100℃進行粗軋，溫度在800-950℃進行精軋，精軋后冷卻，冷卻速度為15-30℃/s；然后卷取，卷取溫度500-650℃，制成厚度為6-15mm的熱軋板卷；