[發明專利]高強度石油套管用鈦合金及其用于制造石油套管的方法

在審

• 申請號: 201310686733.0
• 申請日: 2013-12-13
• 公開（公告）號: CN103643082A
• 公開（公告）日: 2014-03-19
• 發明（設計）人: 張彎彎;張龍龍
• 申請（專利權）人: 浙江隆華鈦業有限公司
• 主分類號: C22C14/00
• 分類號: C22C14/00;C22C1/02;C22F1/18;C21D8/10;E21B17/01
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技術領域

本發明涉及鈦合金技術領域，具體涉及一種高強度石油套管用鈦合金，本發明還涉及該鈦合用于制造石油套管的方法。?

背景技術

石油套管是一種大口徑管材，起到固定石油和天然氣油井壁或井孔的作用。套管是插入井孔里，用水泥固定，以防止井眼隔開巖層和井眼坍塌、并保證鉆探泥漿循環流動，以便于鉆探開采。在石油開采過程中使用的不同類型的套管：(1)表層石油套管：保護鉆井，使其避免受淺水層及淺氣層污染，支撐井口設備并保持套管的其他層重量；(2)技術石油套管：分隔不同層面的壓力，以便鉆液額度正常流通并保護生產套管；(3)油層石油套管：將石油和天然氣從地表下的儲藏層里導出，用于保護鉆井，將鉆探泥漿分層。?

為保證石油套管的機械性能，石油套管均采用合金材料來制造。現有技術中，石油套管大多采用鋼合金材料，如中國專利CN101812631A公開了一種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；又如中國專利CN101194038A公開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。這種以鋼合金材料制備石油套管不僅工藝復雜，大規模生產的工藝控制難度大，而且制造成本很高，因此，需要提供一種石油套管用的新型的合金材料。?

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：提供一種高強度的石油套管用鈦合金，該鈦合在用于制造石油套管時工藝要求低，無需特殊設備，而且制備的石油套管具有良好的機械性能。?

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：?

高強度石油套管用鈦合金，所述鈦合金化學成分的重量百分比如下：?

Fe：<0.3％；C：<0.08％；N：<0.05％；H：<0.015％；O：<0.2％；Al：5.5～6.8％；V：3.5～4.5％；Mo：2.5～3.5％，余量Ti。?

上述的鈦合金用于制造石油套管的方法，包括如下步驟：?

(1)、按權利要求1所述各成分的重量百分比稱取各種材料顆粒，放入布料機內混合均勻；?

(2)、電極制作：將步驟(1)中混合均勻的顆粒放入到立式油壓機模具內進行擠壓電極；?

(3)真空爐內進行熔煉：一次錠單重250KG，熔煉電流為5500A～6000A；二次真空熔煉單重500KG，熔煉電流為8000A～8500A；并對出爐后的鈦合金鑄錠進行表面處理；?

(4)、采用鍛造壓力機將步驟(3)中表面處理后的鈦合金鑄錠進行開坯鍛造，空冷后再進行表面修磨處理，得到初級鍛坯；?

(5)、用帶鋸車床將步驟(4)的初級鍛坯切成500mm～550mm長的毛錠，把切好的毛錠在車床上扒皮，單邊2mm，根據成品管的內孔大小，用深孔鉆鉆出相應的通孔，并將中間棒材外表面、通孔內表面和端面包覆鐵皮，再在鐵皮外面包上銅皮；?

(6)、將步驟(5)包好的棒胚用電爐加熱至880～910℃，保溫2～4h，再將其送入雙動臥式擠壓機擠成長度為6000mm～10000mm的合金管坯，擠壓速度控制在50～60mm/S；管坯經空氣冷卻后于體積濃度為25～45％的硝酸洗液中浸泡去除殘留在管坯表面的鐵皮和銅皮；?

(7)、通過深孔車床將管坯內孔的裂紋去除，管坯外表面經物理車光修磨得到成品管。?

進一步地，在上述技術方案的基礎上，?

上述步驟(1)中Ti顆粒的粒度為0.83～25.4mm，Al、V和Mo顆粒的粒度為0.2～2.5mm。?

上述步驟(2)中每節電極的重量為30～40Kg。?

上述步驟(3)鈦合金鑄錠進行表面處理包括：行扒皮打磨處理；切除鈦合金鑄錠的冒口和錠底；去除鈦合金鑄錠的表面缺陷。?

上述步驟(3)中鈦合金鑄錠的截面為直徑為300mm的圓形。?