專利名稱：一種稠油熱采井用中等強(qiáng)度石油套管及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于中等強(qiáng)度石油套管及其生產(chǎn)方法，特別涉及一種稠油熱采井用中等強(qiáng)度石油套管及其生產(chǎn)方法。
目前新疆克拉瑪依油田百重七區(qū)塊B區(qū)位于克拉瑪依市以東70公里的百口泉，該區(qū)塊是稠油區(qū)塊，稠油在井下的粘度為0.8萬(wàn)毫.帕.秒，在地面20℃的情況下，其粘度達(dá)到4.5萬(wàn)毫.帕.秒。
采用單井吞吐注熱蒸汽工藝開(kāi)采，直接利用油管注熱蒸汽，熱蒸汽入井溫度為300℃，每年注蒸汽3~4個(gè)輪次，設(shè)計(jì)井深在500米左右。目前主要使用N80長(zhǎng)圓扣套管，套損的主要形式是在油層以上部位套管管體擠毀變形及絲扣或管體斷裂失效，進(jìn)而導(dǎo)致整口油井報(bào)廢，造成上百萬(wàn)元的經(jīng)濟(jì)損失。
本發(fā)明的目的是提供一種稠油熱采井用中等強(qiáng)度石油套管及其生產(chǎn)方法，克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足。適合稠油熱采井用的石油套管(非API系列)，熱穩(wěn)定性好。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種稠油熱采井用中等強(qiáng)度石油套管，其特征為選用熱穩(wěn)定性較好Cr-Mo鋼做為制管材料，鋼種的成份設(shè)計(jì)為C＝0.20~0.30 Si＝0.15~0.30Mn＝0.60~1.10 P≤0.02 S≤0.015 Ni≤0.30 Cr＝0.40~1.20 Mo＝0.060~0.20Cu≤0.30并采用直接還原鐵加上優(yōu)質(zhì)廢鋼做為煉鋼原料，連鑄坯經(jīng)熱軋成無(wú)縫管后，經(jīng)淬火和回火保證套管的強(qiáng)度和韌性，其顯微組織為回火索氏體；其屈服強(qiáng)度范圍為621～850Mpa；抗拉強(qiáng)度不低于760Mpa；延伸率不低于14.5％的石油套管。
其性能指標(biāo)如下屈服強(qiáng)度σt0.5621~850Mpa抗拉強(qiáng)度σb≥760Mpa延伸率≥14.5％沖擊韌性最小值按API SPEC.5CT(98版)公式進(jìn)行計(jì)算；套管整體性能API偏梯扣管體抗擠毀強(qiáng)度≥37Mpa滑脫強(qiáng)度≥3033KN內(nèi)屈服強(qiáng)度≥52Mpa
API長(zhǎng)圓扣管體抗擠毀強(qiáng)度≥37Mpa滑脫強(qiáng)度≥2360KN內(nèi)屈服強(qiáng)度≥52Mpa高溫拉伸性能成品套管在300℃的拉伸性能要求達(dá)到屈服強(qiáng)度(σt0.5)不低于620Mpa。沖擊韌性的最小值按API SPEC.5CT(98版)公式進(jìn)行計(jì)算。
一種稠油熱采井用中等強(qiáng)度石油套管的生產(chǎn)方法為采用海棉鐵和廢鋼做煉鋼原料，用電弧爐熔化成鋼水，經(jīng)爐外精煉和真空脫氣后，獲得C＝0.20~0.30 Si＝0.15~0.30 Mn＝0.60~1.10 P≤0.020 S≤0.015 Ni≤0.30 Cr＝0.40~1.20 Mo＝0.060~0.20 Cu≤0.30余量為Fe的化學(xué)成份，再經(jīng)連鑄成圓坯，將冷卻后的連鑄坯在環(huán)形加熱爐內(nèi)加熱，爐溫為1285℃，熱定心溫度為1210℃，熱穿孔溫度為1230℃，再經(jīng)過(guò)連軋，定徑，冷卻，鋸切，矯直，探傷；熱處理在900℃淬火，水淬，在640℃回火；在610℃熱定徑，在540℃熱矯直，最后探傷得到成品。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是本石油套管適合在稠油熱采井上使用，其熱穩(wěn)定性好，熱強(qiáng)度高。
下面說(shuō)明實(shí)施例實(shí)施例按所述成份和方法生產(chǎn)出石油套管TP90H(φ177.8×8.05mm)，其化學(xué)成分及加工工藝參數(shù)如下所述套管的化學(xué)成份(重量％)為C＝0.20~0.30 Si＝0.15~0.30 Mn＝0.60~1.10 P≤0.020 S≤0.015 Ni≤0.30 Cr＝0.40~1.20 Mo＝0.060~0.20 Cu≤0.30余量為Fe。
采用海棉鐵和廢鋼做煉鋼原料，用電弧爐熔化成鋼水，經(jīng)爐外精煉和真空脫氣后，獲得如上所述化學(xué)成份，連鑄成圓坯，將冷卻后的連鑄坯在環(huán)形加熱爐內(nèi)加熱，爐溫為1285℃，熱定心(1210℃)，熱穿孔(1230℃)，連軋，定徑，冷卻，鋸切，矯直，探傷；熱處理在900℃淬火(水淬)，在640℃回火；在610℃熱定徑，在540℃熱矯直，最后探傷。
經(jīng)熱處理后，所述套管的力學(xué)性能達(dá)到的指標(biāo)如下屈服強(qiáng)度(σt0.5)784Mpa抗拉強(qiáng)度(σb)841Mpa 延伸率22.5％沖擊韌性(VL 10*50℃)沖擊功52J。
高溫拉伸性能屈服強(qiáng)度(σt0.5)為室溫790Mpa，100℃ 752Mpa，200℃ 692Mpa，300℃ 643Mpa 450℃ 561Mpa.
按前述管加工工藝加工后的套管的整體使用性能達(dá)到的指標(biāo)如下API長(zhǎng)圓扣
管體抗擠毀強(qiáng)度40Mpa 滑脫強(qiáng)度2642KN 內(nèi)屈服強(qiáng)度＞60Mpa.
API偏梯扣管體抗擠毀強(qiáng)度40Mpa 滑脫強(qiáng)度3848KN 內(nèi)屈服強(qiáng)度＞60Mpa.
以一種規(guī)格和扣型(φ177.8×8.05mm)的套管為例，其成品套管的整體使用性能指標(biāo)如下API偏梯扣管體抗擠毀強(qiáng)度≥37Mpa；滑脫強(qiáng)度≥3033KN；內(nèi)屈服強(qiáng)度≥52Mpa。
API長(zhǎng)園扣管體抗擠毀強(qiáng)度≥37Mpa；滑脫強(qiáng)度≥2360KN；內(nèi)屈服強(qiáng)度≥52Mpa。
所述套管材料的熱穩(wěn)定性好，在300℃環(huán)境下其屈服強(qiáng)度不低于620Mpa，通過(guò)采用特殊的熱處理(850℃～950℃淬火+550℃～650℃回火)及矯直工藝(熱矯直，矯直溫度控制在450℃以上)，使所述套管的抗外擠變形的能力達(dá)到高抗擠毀套管的水平，通過(guò)控制管體的幾何尺寸保證公端有效螺紋的長(zhǎng)度，合理優(yōu)化螺紋參數(shù)和嚴(yán)格控制接箍螺紋的磷化層厚度及逐支修磨公、母端螺紋的起始扣和黑皮扣毛刺，以及采用特殊耐高溫螺紋密封脂來(lái)保證螺紋連接在反復(fù)拉、壓狀態(tài)下的良好密封性能。
權(quán)利要求
1.一種稠油熱采井用中等強(qiáng)度石油套管，其特征為選用熱穩(wěn)定性較好Cr-Mo鋼做為制管材料，鋼種的成份設(shè)計(jì)為C＝0.20~0.30 Si＝0.15~0.30Mn＝0.60~1.10 P≤0.02 S≤0.015 Ni≤0.30 Cr＝0.40~1.20 Mo＝0.060~0.20Cu≤0.30并采用直接還原鐵加上優(yōu)質(zhì)廢鋼做為煉鋼原料，連鑄坯經(jīng)熱軋成無(wú)縫管后，經(jīng)淬火和回火保證套管的強(qiáng)度和韌性，其顯微組織為回火索氏體；其屈服強(qiáng)度范圍為621～850Mpa；抗拉強(qiáng)度不低于760Mpa；延伸率不低于14.5％的石油套管。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種稠油熱采井用中等強(qiáng)度石油套管，其特征為性能指標(biāo)如下屈服強(qiáng)度σt0.5621~850Mpa抗拉強(qiáng)度σb≥760Mpa延伸率≥14.5％沖擊韌性最小值按API SPEC.5CT(98版)公式進(jìn)行計(jì)算套管整體性能API偏梯扣管體抗擠毀強(qiáng)度≥37Mpa滑脫強(qiáng)度≥3033KN內(nèi)屈服強(qiáng)度≥52MpaAPI長(zhǎng)圓扣管體抗擠毀強(qiáng)度≥37Mpa滑脫強(qiáng)度≥2360KN內(nèi)屈服強(qiáng)度≥52Mpa高溫拉伸性能成品套管在300℃的拉伸性能要求達(dá)到屈服強(qiáng)度(σt0.5)不低于620Mpa。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種稠油熱采井用中等強(qiáng)度石油套管的生產(chǎn)方法，其特征為采用海棉鐵和廢鋼做煉鋼原料，用電弧爐熔化成鋼水，經(jīng)爐外精煉和真空脫氣后，獲得C＝0.20~0.30 Si＝0.15~0.30 Mn＝0.60~1.10 P≤0.020 S≤0.015 Ni≤0.30 Cr＝0.40~1.20 Mo＝0.060~0.20 Cu≤0.30余量為Fe的化學(xué)成份，再經(jīng)連鑄成圓坯，將冷卻后的連鑄坯在環(huán)形加熱爐內(nèi)加熱，爐溫為1285℃，熱定心溫度為1210℃，熱穿孔溫度為1230℃，再經(jīng)過(guò)連軋，定徑，冷卻，鋸切，矯直，探傷；熱處理在900℃淬火，水淬，在640℃回火；在610℃熱定徑，在540℃熱矯直，最后探傷得到成品。
全文摘要
一種適合稠油熱采井用石油套管，用Cr－Mo鋼做為制管材料，鋼種成份為C＝0.20－0.30 Si＝0.15－0.30 Mn＝0.60－1.10 P≤0.02 S≤0.015 Ni≤0.30Cr＝0.40－1.20 Mo＝0.060－0.20 Cu≤0.30采用直接還原鐵加優(yōu)質(zhì)廢鋼做為煉鋼原料，連鑄坯經(jīng)熱軋成無(wú)縫管后，經(jīng)淬火加回火保證套管的強(qiáng)度和韌性，顯微組織為回火索氏體其屈服強(qiáng)度范圍為621－850Mpa，抗拉強(qiáng)度不低于760Mpa，延伸率不低于14.5％。本石油套管適合稠油熱采井使用，熱穩(wěn)定性好，熱強(qiáng)度高。
文檔編號(hào)C21D9/08GK1391020SQ0111870
公開(kāi)日2003年1月15日 申請(qǐng)日期2001年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月7日
發(fā)明者盧小慶, 邱峰, 胡秉仁, 嚴(yán)澤生, 劉懷剛, 李勤, 楊文晨, 李玉柱, 朱振廷 申請(qǐng)人:天津鋼管公司