[發(fā)明專利]一種抗二氧化碳腐蝕的石油鉆桿及其生產(chǎn)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410052563.5
• 申請日: 2014-02-17
• 公開（公告）號: CN103789649A
• 公開（公告）日: 2014-05-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 高連新;袁鵬斌;周勇其
• 申請（專利權(quán)）人: 上海海隆石油管材研究所;上海海隆石油鉆具有限公司
• 主分類號: C22C38/32
• 分類號: C22C38/32;C21D8/06;C21D1/25
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 王敏杰

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種開采石油或天然氣的石油鉆桿，特別是一種抗二氧化碳腐蝕的石油鉆桿及其生產(chǎn)方法。該鉆桿具有較好的強韌性指標(biāo)和較強的抗CO₂腐蝕能力，可以滿足含CO₂腐蝕氣體的油井或天然氣井使用

背景技術(shù)

石油和天然氣是人類的重要能源，在有些油氣田，石油和天然氣中還伴隨有大量的CO₂氣體。潮濕的CO₂氣體對石油鉆桿具有很強的腐蝕性，很容易造成鉆桿失效進(jìn)而引發(fā)一系列惡性事故，這種情況下，普通的鉆桿無法滿足使用要求。

通過查新檢索到三個抗腐蝕鉆桿用低合金鋼的發(fā)明專利，專利號分別是ZL200410025586.3、ZL200910053666.2、ZL200910053668.1。其中ZL200410025586.3為抗二氧化碳、氯離子腐蝕石油鉆桿用鋼，其組成成分的重量百分比為:C:0.20～0.40wt%，Si:0.10～1.0wt%，Mn:0.10～1.5wt%，Cr:1.0～4.0wt%，Mo:0.10～1.0wt%，Al:0.01～0.10wt%，Cu:0.05～1.0wt%，Ni:0.05～1.0wt%，V:0.01～0.1wt%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)組成。專利ZL200910053666.2為一種抗二氧化碳腐蝕用低合金鋼,其按重量百分比計的化學(xué)成分為C:0.20～0.35%，Si:0.10～1.0%，Mn:0.20～1.5%，Cr:0.5～1.5%，Ni≤0.35%，Cu≤0.35%，Al:0.01～0.10%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)，其中雜質(zhì)元素的總量低于0.05wt%。專利ZL200910053668.1為一種抗二氧化碳腐蝕用低合金鋼及其制造方法，其按重量百分比計的化學(xué)成分為:C:0.20～0.35%，Si:0.10～1.0%，Mn:0.20～1.5%，Cr:0.5～1.5%，V:0.02～0.1%，Al:0.01～0.10%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)，雜質(zhì)元素的總量低于0.05wt%。

綜合來看，國內(nèi)外文獻(xiàn)所涉及的抗二氧化碳腐蝕的石油鉆桿的力學(xué)性能不是很理想，且成本較高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種抗二氧化碳腐蝕的石油鉆桿及其生產(chǎn)方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，滿足含CO₂腐蝕氣體的油井或天然氣井的使用要求。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案。

一種抗二氧化碳腐蝕的石油鉆桿，其特征在于：該石油鉆桿的鋼種成分的質(zhì)量百分比組成是C0.20-0.40%，Si0.1-1.0%，Mn0.4-0.8%，Cr4.0-6.0%，Mo0.1-0.8%，Al0.004-0.01%，B0.001-0.008%，V0.01-0.1%，Ti0.01-0.06%，稀土元素0.005-0.20%，S<0.005%，P<0.008%，其余成分為Fe及不可避免雜質(zhì)；該稀土元素中具有鑭0.002-0.08%，鐠0.001-0.08%和釹0.002-0.04%。

其中，C在珠光體+鐵素體鋼中，以滲碳體形式提高珠光體含量，提高強度，降低韌性，降低硫化物應(yīng)力腐蝕開裂(SSCC)；在調(diào)質(zhì)鋼中，低C(板條、位錯)馬氏體的回火組織對強韌性有益，對SSCC有益，高C孿晶馬氏體及回火組織對韌性有害，對SSCC有害；本發(fā)明中控制碳元素的含量為0.20～0.40％，在淬透能力方面對綜合機械性能和SSCC有益；

Si為有效脫氧元素，出于脫氧的目的，Si≥0.05％即可；Si同時具有抗回火軟化效果；Si≥1.0％會促進(jìn)析出作為軟化相的鐵素體。本發(fā)明中控制硅含量為0.1～1.0％。

Mn易與鋼中S親合，形成MnS夾雜，使強韌性下降；Mn含量太高，則會與P、S等雜質(zhì)一起在晶界處偏析，使鋼的韌性；C-Mn系低合金鋼，降C量增Mn量，嚴(yán)格控制Mn/C重量比及S含量，重量比Mn/C≥3，S≤0.005％，可以改善綜合機械性能；Mn(％)＝0.5+12S(％)+0.0086/C(％)；本發(fā)明中控制Mn的含量為0.4％～0.8％，在調(diào)質(zhì)鋼中Mn擴大淬透性，并使相變溫度降低，易形成殘余奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變，提高綜合機械性能。

Cr是碳化物形成元素，Cr7C3是經(jīng)濟型抗CO₂鋼中的主要碳化物，Cr23C6是馬氏體不銹鋼中的主要碳化物；在淬火高溫回火的調(diào)質(zhì)鋼中，Cr可以改善鋼的耐腐蝕性能，保證綜合機械性能。本發(fā)明控制Cr的含量為4.0～6.0％。