[發(fā)明專利]高膨脹率石油套管用鋼及其用于制作石油套管的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210007350.1
• 申請日: 2012-01-11
• 公開（公告）號: CN102517511A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發(fā)明（設計）人: 何繼寧;彭會芬;宋開紅;姜延飛;馬曉莉;李春福;閻殿然;羅平亞
• 申請（專利權）人: 河北工業(yè)大學
• 主分類號: C22C38/38
• 分類號: C22C38/38;C22C38/34;C22C38/28;C22C38/26;C22C38/24;C21D9/08;E21B17/00
• 代理公司: 天津翰林知識產權代理事務所(普通合伙) 12210
• 代理人: 胡安朋

技術領域

本發(fā)明的技術方案涉及鐵基合金，具體地說是高膨脹率石油套管用鋼及其用于制作石油套管的方法。

背景技術

現今將石油套管下入井內是采用逐級向下的延伸技術，下一級套管從上一級套管穿過，導致套管直徑越來越小。膨脹管技術是將套管下入井內預定位置，通過中間管輸送泥槳液，注滿套管外側的間隙空間，然后下部擴充錐受液體壓力推動，自下而上地擴張膨脹套管，使套管直徑發(fā)生變形，達到緊貼井壁的一種鉆井、完井和修井的新技術。應用該技術可實現深井、超深井及惡劣地質條件下的單一井徑，為解決深層油氣的開采提供了一個嶄新途徑。目前制約單一井徑技術發(fā)展的關鍵是制備大口徑和可膨脹石油套管，其關鍵的關鍵則是提供這種石油套管用的新型的合金鋼材料。

現有技術中，CN101812631A公開了油井可膨脹套管用鋼及其制造方法，油井可膨脹套管用鋼合金材料各組分的質量百分比為：C：0.08～0.2％、Mn：1～2％、Si：0.15～0.35％、Al：0.02～0.06％、P≤0.01％、S≤0.005％、N≤0.008％、Ca：0.001～0.005％、余量為Fe，為了保證該材料的性能，制造的鋼管須在730～790℃的F+A兩相區(qū)進行等溫處理，然后在350～450℃等溫一定時間以獲得F+無碳B+殘余A的金相顯微組織。雖然具有上述鋼合金材料組分的管材可利用膨脹過程中的相變誘發(fā)塑性效應，但是該可膨脹管材的變形率只有15％。另外，該套管因尺寸長度達8～10m，在730～790℃的F+A兩相區(qū)加熱及350～450℃等溫熱處理不僅工藝復雜，大規(guī)模生產的工藝控制難度大，而且制造成本很高；CN101194038A披露了一種膨脹管用油井管及其制造方法，所述膨脹管用油井管以質量％計，含有C：0.03～0.14％、Si＜0.8％、Mn：0.3～2.5％、P＜0.03％、S＜0.01％、Ti：0.005～0.03％、Al＜0.1％、N：0.001～0.01％、B：0.0005～0.003％；根據需要，還含有Nb、Ni、Mo、Cr、Cu、V之中的1種或2種以上，進而根據需要，含有Ca、REM之中的1種或2種，而且滿足A＝2.7C+0.4Si+Mn+0.45Ni+0.45Cu+0.8Cr+2Mo≥1.8，余量由鐵和不可避免的雜質構成，結合在Ac3+30℃以上的淬火和350～720℃的回火處理以獲得回火馬氏體組織，具有上述元素組分的管材的擴管率也只有20％。另外，與CN101812631A相比，該管材的合金成分中增加了Ni、Mo、Cu等合金元素，合金鋼的成本又大幅度提高。

總之，現有的油氣井可膨脹套管還存在實際可膨脹率較低和成本高的缺點。

發(fā)明內容

本發(fā)明所要解決的技術問題是：提供高膨脹率石油套管用鋼及其用于制作石油套管的方法，用這種鋼材制作的石油套管的膨脹率≥30％，通過30～50％膨脹變形強化后，管材的屈服強度達到550～1000MPa、抗拉強度達到800～1300MPa和延伸率≥10％，克服了現有的油氣井可膨脹套管還存在實際膨脹率較低和制作成本高的缺點。

本發(fā)明解決該技術問題所采用的技術方案是：高膨脹率石油套管用鋼，其元素組成原料按質量百分數計為：C：0.03～0.25％、Si：0.3～2.5％、Mn：0.5～4.0％、Cr：0～0.5％、S：≤0.02％、P：≤0.02％和Fe：余量，經冶煉并制成鋼管坯或鋼板。

上述高膨脹率石油套管用鋼，在其元素原料組成中再加入Nb、Ti和V之中的一種、兩種或三種，加入量按質量百分數計為：Nb：0.01～0.12％、Ti：0.01～0.06％、V：0.01～0.12％。

上述高膨脹率石油套管用鋼，其元素組成原料通過商購獲得，冶煉并制成鋼管坯或鋼板的工藝是公知的現有技術。

上述高膨脹率石油套管用鋼用于制作石油套管的方法，包括高膨脹率無縫石油套管的制作方法和高膨脹率有縫石油套管的制作方法，步驟如下：