[發明專利]一種含稀土耐硫化氫腐蝕高抗擠毀石油套管及其生產方法

有效

• 申請號: 201510089008.4
• 申請日: 2015-02-27
• 公開（公告）號: CN104651723B
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: 李春龍;賀景春;豐小冬
• 申請（專利權）人: 內蒙古包鋼鋼聯股份有限公司
• 主分類號: C22C38/22
• 分類號: C22C38/22;C21D8/10
• 代理公司: 北京愛普納杰專利代理事務所(特殊普通合伙)11419
• 代理人: 何自剛

技術領域

本發明涉及黑色金屬冶煉及金屬壓力加工領域，具體涉及一種含稀土耐硫化氫腐蝕高抗擠毀石油套管及其生產方法。

背景技術

處于巖鹽層、泥巖層、膏巖層等高地層壓力狀況下的油井，經常會發生套管被擠毀的失效事故。同時，原油中所含的硫化氫氣體也會對套管造成強烈的腐蝕性破壞，這兩種破壞形式均給油田生產帶來巨大的經濟損失，為適應這種特殊地質工況條件對石油套管的苛刻要求，特開發一種含稀土耐硫化氫腐蝕高抗擠毀石油套管。

專利申請號：201310111616.1“一種耐蝕高抗擠毀石油套管及其生產方法”，其存在以下問題和缺點：由于鋼中含有貴重元素Ni、V、Nb、Ti和B，生產成本相對較高、生產工藝相對復雜、生產難度相對較大；

專利申請號：200710037599.6“高抗擠毀和耐硫化氫腐蝕低合金石油套管及其生產方法”，其存在以下問題和缺點：由于鋼中含有貴重元素Ni、Cu、V和Nb，且貴重元素Mo含量相對較高，生產成本相對較高、生產工藝相對復雜、生產難度相對較大。

發明內容

本發明的目的是提供一種生產成本相對較低、強韌性能匹配相對較高、組織均勻細小、殘余應力相對較低、耐硫化氫應力腐蝕性能高、受擠壓而不易毀損的含稀土耐硫化氫腐蝕高抗擠毀石油套管及其生產方法。

為達以上目的，本發明一種含稀土耐硫化氫腐蝕高抗擠毀石油套管，所述石油套管化學成分按重量百分比含量分別為：C 0.12-0.20％；Si 0.10-0.30％；Mn 1.20-1.50％；P≤0.015％；S≤0.005％；Cr 1.20-1.50％；Mo 0.20-0.40％；Al 0.01-0.03％；稀土元素RE 0.0005-0.0100％；Cu≤0.10％；余量為基體Fe；其中稀土元素RE組分為：67％的Ce和33％的La制成。

其中所述含稀土耐硫化氫腐蝕高抗擠毀石油套管，其包括以下重量份的組分制備而成：

高爐鐵水：90份；

廢鋼：10份；

預脫氧合金：3.5-4.5份；

鋁鐵合金：0.03-0.10份；

白灰塊：0.2份；

鉬鐵合金：0.36-0.72份；

稀土絲：0.02份；

硅鈣線：0.06份；

其中所述稀土絲由稀土元素RE組分為67％的Ce和33％的La制成。

其中所述預脫氧合金選自硅錳合金、錳鐵合金和鉻鐵合金兩種或兩種以上任意比例的混合物。

一種生產所述含稀土耐硫化氫腐蝕高抗擠毀石油套管的方法，包括如下步驟：

(1)高爐鐵水預處理：將所述高爐鐵水中S含量降低到重量百分比0.010％以下；

(2)頂底復吹轉爐冶煉：將所述處理后的高爐鐵水和所述廢鋼加入頂底復吹轉爐冶煉，出鋼過程中采用所述預脫氧合金進行預脫氧合金化，終脫氧采用鋁鐵合金進行有鋁脫氧工藝，出鋼過程進行擋渣或扒渣，出鋼過程中合金加完以后加入所述白灰塊；

(3)LF爐精煉：將步驟(2)冶煉后的鋼水加入LF爐精煉，精煉時吹氬氣，采用從低級數到高級數逐漸提高升溫速度的方式將溫度從1530℃升至1620℃；采用造白渣操作并加入所述鉬鐵合金；最后保持底部軟吹氬氣，加入所述稀土絲；

(4)VD真空處理：真空處理的真空度≤0.10KPa，深真空時間≥13分鐘后，喂入所述硅鈣絲，喂絲后進行10-15分鐘軟吹氬氣；

(5)圓坯連鑄：采用低拉速的恒速控制和電磁攪拌工藝并控制鋼水過熱度≤30℃進行圓坯連鑄：鑄坯出二次冷卻區域后進行矯直，然后切割為圓管坯；

(6)之后進行管坯加熱、穿孔、連軋管、定徑、冷卻、鋸切、熱處理、矯直、探傷、車絲扣，其中熱處理工藝為：890±10℃保溫30～50min進行水淬，680±20℃保溫60～80min進行空冷；回火后執行帶溫矯直，矯直溫度≥500℃；然后對鋼管逐支進行探傷檢測，合格者在兩端進行車絲扣加工。

鋼種成分設計依據如下：

C是提高強度和淬透性最有效的元素之一，但為防止淬火變形及開裂，考慮套管耐硫化氫腐蝕性能和沖擊性能的要求，盡量提高Mn/C比，C含量控制在0.12～0.20％之間；

Si有脫氧的作用，但含量超過0.30％時不利于抗硫化氫腐蝕，因此Si含量控制在0.10～0.30％之間；