一種油井用膨脹鋼管的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種油井用膨脹鋼管的制備方法，所述制備方法包括如下步驟：1）以廢鋼、硅鐵、錳鐵、鉻鐵、鎳塊、鈮塊、鈰硅鐵、純銅為原料在電爐中進(jìn)行熔煉，使得成分滿足上述含量范圍，然后進(jìn)行澆注，鑄錠在1220-1240℃進(jìn)行3-4小時(shí)的均勻化退火，以改善合金元素的偏析，鋼錠經(jīng)熱軋或冷軋后制成鋼板或棒材；通過(guò)直縫電阻焊制管或通過(guò)熱軋制成無(wú)縫管；2）將第1）步獲得的管坯經(jīng)1160-1180℃固溶處理后得到完全奧氏體組織；管坯隨后在470-500℃條件下進(jìn)行20-30分鐘的時(shí)效處理。
【專利說(shuō)明】一種油井用膨脹鋼管的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鋼鐵冶金【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種油井用膨脹鋼管的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著石油工業(yè)的發(fā)展，石油的勘探開(kāi)發(fā)難度也日益增大，膨脹管得到了廣泛的應(yīng)用。膨脹管是一種具有良好塑性的金屬鋼管，可以廣泛應(yīng)用于鉆井、完井、固井等針對(duì)完善井深結(jié)構(gòu)、降低工作難度的油田現(xiàn)場(chǎng)的各個(gè)領(lǐng)域。膨脹管技術(shù)是指將膨脹管下入油井內(nèi)預(yù)定位置，然后通過(guò)機(jī)械或液壓的方法在直徑方向膨脹10~30%左右，對(duì)石油油井進(jìn)行補(bǔ)貼。膨脹管施工完成后，膨脹管與井內(nèi)原始套管成為一體。
[0003]油井內(nèi)徑?jīng)Q定著石油開(kāi)采量和井下施工難度，采用膨脹管對(duì)油井進(jìn)行補(bǔ)貼后，膨脹管本身的壁厚問(wèn)題導(dǎo)致補(bǔ)貼結(jié)束后油井補(bǔ)貼部分的內(nèi)徑小于井內(nèi)未補(bǔ)貼的部分，這就客觀決定了補(bǔ)貼后后續(xù)生產(chǎn)工具的下入由井內(nèi)最小通徑部分決定，即必須使用比補(bǔ)貼前外徑更小的井下工具。因此，膨脹管對(duì)石油油井進(jìn)行補(bǔ)貼后將降低油的產(chǎn)油量和增加井下施工的難度。
[0004]按照油田通用作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，膨脹管外徑不可超過(guò)118mm。因此，為了減小膨脹管施工后對(duì)產(chǎn)油量和井下施工難度的影響，需要使用具有較大內(nèi)通徑的膨脹管，但若提高膨脹管的內(nèi)通徑，必須減小膨脹管的壁厚。對(duì)于一般材質(zhì)，膨脹管壁厚與管體能夠達(dá)到的強(qiáng)度是成正比的，犧牲壁厚勢(shì)必會(huì)降低管體的的強(qiáng)度。技術(shù)中，膨脹管壁厚減小后，膨脹管將無(wú)法承受原膨脹管所能承受原工作氣壓的破壞力，從而會(huì)對(duì)生產(chǎn)帶來(lái)巨大的安全隱患。 [0005]現(xiàn)有技術(shù)中，中國(guó)專利文獻(xiàn)200610112983.3公開(kāi)了一種連續(xù)膨脹管，其材質(zhì)有以下成分組成:c:0.05 ~0.14% ；Si:0.30 ~0.50% ；Mn:0.70 ~0.90% ；P ( 0.025% ；S:(0.005% ；Cr:0.57 ~(λ 70% ；Μο:≤ 0.25% ；Ni:0.13 ~(λ 20% ；V0.002 ~(λ 01% ；Ti:0.015%~0.016% ；Cu:0.020%~0.25% ；Nb:0.005%~0.010% ;余量鐵。上述膨脹管管材屈強(qiáng)比低，因此存在薄壁厚和高強(qiáng)度之間的矛盾。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提出一種油井用膨脹鋼管的制備方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)的鋼管因強(qiáng)韌性差，減薄后無(wú)法滿足使用要求的問(wèn)題。
[0007]為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0008]一種油井用膨脹鋼管的制備方法，該膨脹鋼管的化學(xué)成分以重量百分?jǐn)?shù)計(jì)由下列組份組成:c:0.22-0.26 %, Mn:1.2-1.4 %, S1:0.15-0.35 %，Al:0.02-0.06 %，P ≤ 0.01%,S^0.005%,N^0.008%, Ca:0.001-0.005%, Cr:0.5-0.7%,Ni:3.4-3.8%,Nb:0.1-0.3%, Ce:0.2-0.4%, Cu:0.2-0.4%，余量為Fe ;所述制備方法包括如下步驟:
[0009]I)以廢鋼、硅鐵、錳鐵、鉻鐵、鎳塊、鈮塊、鈰硅鐵、純銅為原料在電爐中進(jìn)行熔煉，使得成分滿足上述含量范圍，然后進(jìn)行澆注，鑄錠在1220-1240°C進(jìn)行3-4小時(shí)的均勻化退火，以改善合金元素的偏析，鋼錠經(jīng)熱軋或冷軋后制成鋼板或棒材；通過(guò)直縫電阻焊制管或通過(guò)熱軋制成無(wú)縫管；
[0010]2)將第I)步獲得的管坯經(jīng)1160-1180°c固溶處理后得到完全奧氏體組織；管坯隨后在470-500°C條件下進(jìn)行20-30分鐘的時(shí)效處理。
[0011]適當(dāng)?shù)奶己恐饕菫榱思骖櫜牧系膹?qiáng)度、塑性、韌性；Mn作為主要的合金元素來(lái)提高鋼的淬透性并產(chǎn)生固溶強(qiáng)化；微量Nb用以細(xì)化晶粒并產(chǎn)生沉淀強(qiáng)化作用；添加適量的Ni用來(lái)大幅度提高膨脹鋼管的強(qiáng)韌性，少量Cu、Cr可以提高強(qiáng)韌性，并提高耐腐蝕性能；加入Ce元素主要是起到凈化、夾雜物變質(zhì)和變形并細(xì)化、改善偏析、固溶強(qiáng)化等作用。
[0012]本發(fā)明具有如下有益效果:
[0013]本發(fā)明的油井用膨脹鋼管具有細(xì)小鐵素體和少量貝氏體的理想雙相組織，晶粒細(xì)小，鋼質(zhì)純凈；具有優(yōu)良的膨脹變形能力、強(qiáng)度、韌性等綜合性能，焊縫無(wú)缺陷且與母材性能均勻一致:延伸率≥35%，屈服強(qiáng)度≥550MPa，抗拉強(qiáng)度≥780Mpa，橫向全尺寸V型缺口Charpy沖擊能> 75J。避免了普通膨脹管材料變形后易于開(kāi)裂及塑性和韌性水平低的缺陷，保障了長(zhǎng)期使用的安全。
【具體實(shí)施方式】
[0014]實(shí)施例一
[0015]一種油井用膨脹鋼管的制備方法，該膨脹鋼管的化學(xué)成分以重量百分?jǐn)?shù)計(jì)由下列組份組成:c:0.22%, Mn:1.4%, S1:0.15%, Al:0.06%, P ^ 0.01 %, S ^ 0.005%,N ≤ 0.008%, Ca:0.001%, Cr:0.7%, Ni:3.4%, Nb:0.3%, Ce:0.2%, Cu:0.4%，余量為Fe ;所述制備方法包括如下步驟:
[0016]I)以廢鋼、硅鐵、錳鐵、鉻鐵、鎳塊、鈮塊、鈰硅鐵、純銅為原料在電爐中進(jìn)行熔煉，使得成分滿足上述含量范圍，然后進(jìn)行澆注，鑄錠在1220°C進(jìn)行3-4小時(shí)的均勻化退火，以改善合金元素的偏析，鋼錠經(jīng)熱軋或冷軋后制成鋼板或棒材；通過(guò)直縫電阻焊制管或通過(guò)熱軋制成無(wú)縫管；
[0017]2)將第I)步獲得的管坯經(jīng)1160°C固溶處理后得到完全奧氏體組織；管坯隨后在500°C條件下進(jìn)行20分鐘的時(shí)效處理。
[0018]實(shí)施例二
[0019]一種油井用膨脹鋼管的制備方法，該膨脹鋼管的化學(xué)成分以重量百分?jǐn)?shù)計(jì)由下列組份組成:c:0.26%, Mn:1.2%, S1:0.35%, Al:0.02%, P ^ 0.01 %, S ^ 0.005%,N ≤ 0.008%, Ca:0.005%, Cr:0.5%, Ni:3.8%, Nb:0.1%, Ce:0.4%, Cu:0.2%，余量為Fe ;所述制備方法包括如下步驟:
[0020]I)以廢鋼、硅鐵、錳鐵、鉻鐵、鎳塊、鈮塊、鈰硅鐵、純銅為原料在電爐中進(jìn)行熔煉，使得成分滿足上述含量范圍，然后進(jìn)行澆注，鑄錠在1240°C進(jìn)行3小時(shí)的均勻化退火，以改善合金元素的偏析，鋼錠經(jīng)熱軋或冷軋后制成鋼板或棒材；通過(guò)直縫電阻焊制管或通過(guò)熱軋制成無(wú)縫管；
[0021]2)將第I)步獲得的管坯經(jīng)1180°C固溶處理后得到完全奧氏體組織；管坯隨后在470°C條件下進(jìn)行30分鐘的時(shí)效處理。
[0022]實(shí)施例三
[0023]一種油井用膨脹鋼管的制備方法，該膨脹鋼管的化學(xué)成分以重量百分?jǐn)?shù)計(jì)由下列組份組成:c:0.24%, Mn:1.3%, S1:0.25 %, Al:0.04 %, P≤ 0.01 %, S≤ 0.005 % ,N ≤ 0.008%, Ca:0.003%, Cr:0.6%, N1:3.6%, Nb:0.2%, Ce:0.3%, Cu:0.3%，余量為
Fe ;所述制備方法包括如下步驟:
[0024]1)以廢鋼、硅鐵、錳鐵、鉻鐵、鎳塊、鈮塊、鈰硅鐵、純銅為原料在電爐中進(jìn)行熔煉，使得成分滿足上述含量范圍，然后進(jìn)行澆注，鑄錠在1230°C進(jìn)行3.5小時(shí)的均勻化退火，以改善合金元素的偏析，鋼錠經(jīng)熱軋或冷軋后制成鋼板或棒材；通過(guò)直縫電阻焊制管或通過(guò)熱軋制成無(wú)縫管；
[0025]2)將第1)步獲得的管坯經(jīng)1170°C固溶處理后得到完全奧氏體組織；管坯隨后在485 °C條件下進(jìn)行25分鐘的時(shí)效處理。
【權(quán)利要求】
1.一種油井用膨脹鋼管的制備方法，其特征在于，該膨脹鋼管的化學(xué)成分以重量百分?jǐn)?shù)計(jì)由下列組份組成:c:0.22-0.26%,Mn:1.2-1.4%, S1:0.15-0.35%,Al:0.02-0.06%,P ≤ 0.01%,S≤ 0.005%,N≤ 0.008%, Ca:0.001-0.005%, Cr:0.5-0.7%,Ni:3.4-3.8%,Nb:0.1-0.3%, Ce:0.2-0.4%, Cu:0.2-0.4%，余量為Fe ;所述制備方法包括如下步驟: 1)以廢鋼、硅鐵、錳鐵、鉻鐵、鎳塊、鈮塊、鈰硅鐵、純銅為原料在電爐中進(jìn)行熔煉，使得成分滿足上述含量范圍，然后進(jìn)行澆注，鑄錠在1220-1240°C進(jìn)行3-4小時(shí)的均勻化退火，以改善合金元素的偏析，鋼錠經(jīng)熱軋或冷軋后制成鋼板或棒材；通過(guò)直縫電阻焊制管或通過(guò)熱軋制成無(wú)縫管； 2)將第I)步獲得的管坯經(jīng)1160- 1180°C固溶處理后得到完全奧氏體組織；管坯隨后在470-500°C條件下進(jìn)行20-30分鐘的時(shí)效處理。
【文檔編號(hào)】C22C38/48GK103789661SQ201210434404
【公開(kāi)日】2014年5月14日 申請(qǐng)日期:2012年11月2日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月2日
【發(fā)明者】談祁祥 申請(qǐng)人:無(wú)錫市金蕩機(jī)械廠