本發(fā)明涉及一種石油套管及其生產(chǎn)方法，特別是一種SAGD法開采稠油用125ksi高強韌石油套管及其制造方法。

背景技術(shù)：

稠油是指在溫度為20℃時，相對密度大于0.92，油層條件下粘度大于50mPa·S的原油。稠油由于其粘度大，流動性差的特征，常規(guī)方法無法開采，一般采用注蒸汽采油技術(shù)，主要是蒸汽吞吐和蒸汽驅(qū)采油技術(shù)，然而蒸汽吞吐和蒸汽驅(qū)采油方式，其只能加熱注汽井近井地帶某個較小范圍內(nèi)的油層，采收率低，而且要求原油的粘度小于50000mPa·S，對于粘度高于100000mPa·S的原油，需要采用新的開采技術(shù)。蒸汽輔助重力泄油(SAGD)是一種高粘度原油開采的有效技術(shù)，其采收率高，采油速度快。具體措施是在生產(chǎn)井的正上方布置一口注汽水平井，向注汽井中注入高溫高壓蒸汽，蒸汽與油層發(fā)生熱交換，使油層上部原油粘度下降，原油與冷凝水在重力作用下向油層下方流動，由生產(chǎn)井采出。注汽井注入的高溫蒸汽溫度在300℃左右，要求套管的屈服強度不低于750MPa。隨著稠油的不斷采出，地下出現(xiàn)虧空，地表下沉，生產(chǎn)管柱局部承受較大的擠壓應(yīng)力，現(xiàn)有API鋼級套管無論是高溫性能還是抗擠毀性能均達(dá)不到使用要求?？梢?，SAGD法開采稠油對套管的高溫力學(xué)性能和抗擠毀性能都提出了很高的要求，為了提高套管的使用安全性，應(yīng)加嚴(yán)安全性能指標(biāo)，因此，需要發(fā)明一種在350℃使用環(huán)境溫度，屈服強度不低于800MPa；并具有高抗擠毀能力和抗剪切變形能力，適合SAGD開采方式使用的套管。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決上述技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的是從套管的鋼種、幾何尺寸控制、材料性能指標(biāo)及生產(chǎn)工藝上設(shè)計一種適合SAGD法開采稠油用125ksi高強韌石油套管及其制造方法。該石油套管為非API鋼級石油套管。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是提供一種SAGD法開采稠油用125ksi高強韌石油套管，其中，該套管的化學(xué)成分(重量百分比)為C：0.23～0.28，Si：0.17～0.30，Mn：0.56～0.75，P≤0.015，S≤0.007，Ni≤0.20，Cr：1.0～1.20，Mo：0.35～0.55，Cu≤0.15，Al≤0.01～0.04，余量為Fe。

同時還提供一種SAGD法開采稠油用125ksi高強韌石油套管的制造方法。

本發(fā)明的效果：通過科學(xué)的成分設(shè)計，以及嚴(yán)格的過程控制，達(dá)到如下效果。①熱穩(wěn)定性強。350℃環(huán)境溫度下，屈服強度不低于800MPa，高溫下管柱不發(fā)生變形，保證注汽井管柱可以反復(fù)多次，以及連續(xù)注汽生產(chǎn)，與蒸汽吞吐相比，單井產(chǎn)量提高三倍以上。②具有高抗擠毀性能和高抗剪切變形能力，以套管為例，實際抗擠毀性能超到61.0MPa，高于API計算值56％以上。解決了開采過程中井下虧空，地層下沉易對生產(chǎn)管柱造成擠毀的難題，保證生產(chǎn)管柱可以順利連續(xù)生產(chǎn)，有效的提高了稠油、超稠油采收率，與蒸汽吞吐相比，采收率提高兩倍以上。

具體實施方式

結(jié)合實施例對本發(fā)明的SAGD法開采稠油用125ksi高強韌石油套管及其制造方法加以說明。

本發(fā)明的SAGD法開采稠油用125ksi高強韌石油套管，該套管的化學(xué)成分為(重量百分比)：C：0.23～0.28，Si：0.17～0.30，Mn：0.56～0.75，P≤0.015，S≤0.007，Ni≤0.20，Cr：1.0～1.20，Mo：0.35～0.55，Cu≤0.15，Al≤0.01～0.04，余量為Fe。

本發(fā)明的SAGD法開采稠油用125ksi高強韌石油套管的制造方法，該方法包括以下步驟：

①煉鋼原料：采用鐵水并精選優(yōu)質(zhì)廢鋼原料。

②用電弧爐熔化成鋼水，經(jīng)爐外精煉和真空脫氣獲得如上所述的化學(xué)成分，經(jīng)連鑄工序，澆鑄成連鑄坯。

③軋制：進(jìn)行正公差軋制，精確控制斜軋穿孔。外徑公差帶控制：+0.4mm～1.0％，壁厚公差帶控制：-5～15％，根據(jù)API 5C3抗擠毀公式，t越大，D/t越小，鋼管的抗擠毀性能越好。PQF三輥限動芯棒連軋和熱定徑工序降低外徑不圓度和壁厚不均度。較低的外徑橢圓度和壁厚不均度，降低其對抗擠毀性能的影響，從而一定程度的提高了抗外擠性能。具體軋制工序為：將冷卻后的鑄坯在環(huán)形加熱爐內(nèi)加熱，爐溫為1275℃～1295℃，熱定心(1225℃～1245℃),熱穿孔(1200℃～1220℃)，PQF三輥連軋(1040℃～1100℃)，定徑，冷卻，鋸切。

④熱處理：采用淬火加回火的熱處理工藝，淬火溫度為890℃±10℃，淬火介質(zhì)為水，保證鋼管的淬透性，可以獲得90％以上的馬氏體，為獲得較好的強韌性匹配，做好強度儲備?；鼗饻囟葹?20℃±10℃，空氣冷卻，過飽和的鐵素體析出具有一定數(shù)量的碳化物，并保留一定數(shù)量的位錯，形成高韌性的回火索氏體。熱處理后，進(jìn)行熱矯直處理，冷卻，探傷。

⑤殘余應(yīng)力控制：淬火后及矯直后產(chǎn)生的殘余應(yīng)力可高達(dá)300MPa以上，嚴(yán)重影響抗擠毀性能，使抗外擠能力變差，因此，通過提高矯直溫度并進(jìn)行去應(yīng)力退火措施來降低殘余應(yīng)力。具體措施為，提高熱矯直溫度到500℃～530℃，最大程度的降低殘余應(yīng)力；500℃±10℃去應(yīng)力退火處理，在不改變組織狀態(tài)的前提下，進(jìn)一步降低殘余應(yīng)力。

上述鋼種的套管經(jīng)過本發(fā)明的制造方法應(yīng)用以后，其各項性能指標(biāo)達(dá)到如下要求：

①通過高精度幾何尺寸控制，外徑橢圓度降低至0.3％，壁厚不均度降

低至8％，分別低于同類產(chǎn)品40％和38％。

②通過制定合適的熱處理制度，套管具有較高的屈服強度，平均值達(dá)到990MPa以上，高于API要求15％。

③套管具有較高的沖擊韌性，橫向全尺寸平均沖擊值達(dá)到101J，縱向全尺寸平均沖擊值達(dá)到162J，分別是API要求的3.4倍和2.5倍，使套管具有優(yōu)異的抗剪切變形能力。

④通過先進(jìn)的淬火方式和較高的矯直溫度(≥500℃)，降低了套管殘余應(yīng)力(≤130MPa)，遠(yuǎn)低于同類產(chǎn)品。

⑤高強度、低外徑橢圓度、壁厚不均度以及低殘余應(yīng)力，使套管具有較高的抗擠毀性能，以為例，實際抗擠毀性能超過61.0MPa，高于API計算值56％以上。

實施例

按所述成分和方法制造出來的石油套管TP125HTP-CQ，其化學(xué)成分如表1所示；生產(chǎn)控制過程如表2所示；套管各項幾何尺寸參數(shù)及各項性能參數(shù)如表3所示，所述套管具有較低的外徑不圓度(0.18-0.20％)和壁厚不均度(6-7％)，室溫屈服強度在990-1010MPa，350℃試驗溫度下，高溫屈服強度在810-850MPa，高于實際使用要求8％-13％；套管抗擠毀性能在61.0-62.0MPa，高于API計算值56％以上。橫向全尺寸沖擊值為101-110J，縱向全尺寸沖擊值為159-170J，使套管具有優(yōu)異的抗擠毀性能和抗剪切變形能力。

該套管在遼河油田的多口SAGD井成功下井，達(dá)到很好的使用效果。

表1套管化學(xué)成分wt/％

表2套管生產(chǎn)控制過程

表3套管幾何尺寸及性能參數(shù)