[發明專利]一種膨脹管用TRIP鋼的鋼管制備方法

在審

• 申請號: 201811524601.7
• 申請日: 2018-12-13
• 公開（公告）號: CN109536852A
• 公開（公告）日: 2019-03-29
• 發明（設計）人: 薛海濤;王蹬科;宋開紅;劉路寬;江屏
• 申請（專利權）人: 河北工業大學
• 主分類號: C22C38/38
• 分類號: C22C38/38;C22C38/34;C22C38/02;C22C38/24;C21D8/10;C21D1/20
• 代理公司: 天津盛理知識產權代理有限公司 12209
• 代理人: 劉英梅

本發明涉及一種膨脹管用TRIP鋼的鋼管制備方法，TRIP鋼化學成分的質量百分比：C:0.1％～0.2％，Mn:2.0％～2.5％，Si:1.0％～2.0％，Cr:0.1％～1.0％，V:0.05％～0.15％，Re:0.03％～0.2％，P≤0.015％，S≤0.005％，其余為鐵和不可避免雜質；制備方法：S1冶煉鋼錠；S2對鋼錠進行熱處理；S3熱擠壓制備無縫管材；S4對無縫管材進行熱處理。制備的TRIP鋼管的抗拉強度700～1000Mpa，屈服強度為350～500Mpa，延伸率超過20％，屈強比0.525，加工硬化指數n最大值達0.65；制備的TRIP鋼管的基體組織為鐵素體、貝氏體和殘余奧氏體組成的復相組織。該制備方法制備的鋼管具有復合相、綜合性能良好，達到了膨脹管的使用要求。

技術領域

本發明屬于鋼鐵冶金及石油天然氣工業領域，尤其涉及一種膨脹管用TRIP鋼的鋼管制備方法。

背景技術

隨著石油工業的發展，資源的不斷消耗導致了石油的勘探開發難度也日益增大，因此膨脹管的應用成為解決石油鉆采問題的有效途徑。近些年來處于探索發展階段的膨脹管技術是一項大有前景的石油鉆采技術。在鉆井或完井施工作業中，利用機械壓力或液壓將膨脹工具沿軸向在套管內部運動，用冷加工的方式使整根套管沿徑向膨脹變形，從而達到節省套管與套管之間環形空間、擴大鉆井直徑的目的。該項技術被認為是21世紀石油鉆采行業的核心技術之一。當前膨脹管技術被美國石油權威、殼牌公司比作是石油鉆采行業的“登月工程”。作為21世紀石油天然氣的關鍵技術即膨脹管技術可在鉆井過程優化井內結構，減少套管層次，降低鉆井成本，提高工作效率，對于深井，超深井的鉆進可減小井眼錐度，實現勘探開發的目的；封隔縮頸、坍塌或井漏；修補磨損的技術套管，在犧牲技術套管的承壓能力，保證了后期的施工安全作業。膨脹管技術擁有以上這些優點，使該技術正在大規模普及應用，同時也使等井徑井技術成為可能。等井徑鉆井技術是通過膨脹錐的膨脹使管材發生塑性變形，實現單一膨脹管膨脹后與井徑相同，從而獲得最大通徑。然而等井徑井這一目標面臨選材問題和井下膨脹穩定性問題。

膨脹管的膨脹過程實質上是金屬材料在井下塑性變形過程。整個膨脹過程都在井下的復雜密閉環境中進行的，對膨脹管用鋼多方面性能的要求相對也更為苛刻。主要體現在：①在實際鉆井工程中，不同井況井下套管膨脹的極限不同，套管補貼所需的膨脹率在15％左右，復雜鉆井應用以及等井徑井技術則需要管材膨脹率在30％左右；膨脹管井下膨脹時的膨脹驅動力應該不大于現有的鉆機可提供的動力。②膨脹管井下膨脹后的性能，包括錨定懸掛強度、鋼管的抗拉強度、屈服強度以及延伸率等其它力學性能指標仍能夠達到API5CT中對于石油套管鋼材的性能要求。③膨脹管應具有較低Bauschinger效應或設法消除、減弱材料的Bauschinger效應，以滿足套管膨脹后的抗擠毀強度不產生明顯的降低。④膨脹管應控制鋼管壁厚不均度和外徑不圓度，以滿足膨脹管均勻膨脹的膨脹極限要求和錨定膨脹管的技術要求。