[發明專利]高強度抗二氧化碳腐蝕油井管及其制造方法

有效

• 申請號: 201310606582.3
• 申請日: 2013-11-25
• 公開（公告）號: CN103602903A
• 公開（公告）日: 2014-02-26
• 發明（設計）人: 董曉明;張忠鏵;高展;郭毓奕
• 申請（專利權）人: 寶山鋼鐵股份有限公司;上海寶鋼商貿有限公司
• 主分類號: C22C38/24
• 分類號: C22C38/24;C21D9/08;C21D1/25
• 代理公司: 上海開祺知識產權代理有限公司 31114
• 代理人: 竺明

技術領域

本發明涉及油井管，特別涉及高強度抗二氧化碳腐蝕油井管及其制造方法。

背景技術

CO₂腐蝕是世界石油工業中普遍存在的一種常見的腐蝕類型，也是困擾我國油氣工業發展的一個極為突出的問題。目前我國塔里木、長慶、四川、華北、勝利、渤南、文昌等主力油田均含有很高的CO₂、Cl-等強腐蝕介質，每年油井管因CO₂腐蝕失效造成的事故給油田帶來的經濟損失高達億元以上，而且也嚴重影響了油田的正常安全生產。從材料的防腐學角度看，在高含二氧化碳、氯離子、礦化度等復合介質環境中，要保證油田安全、高效地生產，最有效的辦法是使用價格昂貴的改良型13Cr，甚至是22Cr以上的高鉻不銹鋼管材。但是由于我國多數油田屬貧礦低滲透油田，使用價格昂貴的高鉻不銹鋼油管，油田一次性投資太大，經濟性較差。因此大多數油田目前只好使用一般的普碳鋼管材，這從而導致了油田多起嚴重的CO₂腐蝕事故。為此，部分廠家開發出了80ksi鋼級以上、需通過調質處理的經濟型3Cr系列抗CO₂腐蝕油套管產品。隨著開采條件的改變，國內外很多氯離子含量較低、原來不含CO₂的油氣井中出現了微量CO₂，而且所開發的油氣井也越來越深，針對這種情況，采用目前油田常規的N80油套管已不能夠滿足抗CO₂腐蝕性能的要求，而采用目前國際國內市場上普遍的3Cr系列油管也難達到最佳性價比，為此，國內很多油田提出了高強度且能抗CO₂腐蝕的性價比高油管的需求。因此，有針對性的研究開發高強度微抗CO₂腐蝕、熱處理工藝更加簡單、性價比更適合的經濟型低合金油管具有很現實意義。

在目前技術中，有關抗CO₂腐蝕（或同時抗CO₂和H₂S腐蝕）用合金鋼的發明專利有多件，但這些專利所涉及的大多是中合金或超級13Cr、15Cr以及22Cr雙相不銹鋼等高合金的化學成分，且其制造過程中往往都必須采用高溫調質處理工藝。

中國專利CN1401809A抗二氧化碳腐蝕的低合金鋼及油套管，其C含量≤0.3%，主要通過添加適當的Mo、Ni、W、Cr等元素，經調質或正火處理后獲得優異的抗二氧化碳腐蝕性能,其最終組織類型為索氏體或者回火索氏體。

中國專利CN1292429A抗二氧化碳及海水腐蝕油套管用低合金鋼，采用低碳成分，通過添加適當的Mo、Cr、Cu等元素來提高合金的抗二氧化碳及海水腐蝕性能，經冶煉、鍛造、軋制、熱處理后強度可達到80ksi鋼級以上。

中國專利CN1487112A抗二氧化碳和硫化氫腐蝕用低合金鋼，其主要特點在于通過加入3%左右Cr和微量稀土元素Ce后通過調質熱處理可制造80～95ksi鋼級抗CO₂、H₂S腐蝕油管，最終組織類型為回火索氏體。

歐洲專利EP995809A1，主要通過加入較多含量的Cr和適量的Cu和Al，以提高材料的抗二氧化碳和海水腐蝕性能，尤其是克服了特定介質條件下的局部腐蝕現象。但是該專利中合金元素尤其是Cr的加入量超過4%，屬于中高合金范疇，鋼管的成本較高。此外，該專利合金鋼經淬火或正火處理后得到馬氏體類型組織。

PCT專利WO9941422以Mn、Cr為主要合金元素，必要時加入少量的Cu、Ni、Mo、Ti、Nb、B，產品最終為馬氏體類型組織。

美國專利US6648991，Cr含量為1.5-4.0%，Mn含量為0.3-0.8%，C含量為0.06-0.1%，配以適當的Mo、V元素，屬于超低碳鋼范圍，合金采用熱軋后調質工藝處理，所得組織為回火索氏體類型。

日本專利JP2001059136主要通過加入較多含量的Cr和適量的B并通過調質熱處理后獲得回火索氏體組織，以滿足抗CO₂腐蝕和H₂S腐蝕性能。

日本專利JP2000063994主要通過加入較多含量的Cr，并在必要時加入少量的Cu、V、W、Mo等元素，并通過調質熱處理后獲得回火索氏體組織，達到抗CO₂腐蝕和H₂S腐蝕作用。