專利名稱：一種制造稠油熱采井用套管的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及稠油熱采井用套管技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，本發(fā)明涉及一種制造稠油熱采井用套管的方法。
背景技術(shù)：
世界上稠油資源極為豐富，其儲量遠遠超過普通原油的地質(zhì)儲量。據(jù)美國能源部估計，全世界稠油的潛在儲量可能是已探明的普 通原油儲量的6倍。我國地下也蘊藏著豐富的稠油資源，近年來稠油熱采エ藝技術(shù)發(fā)展飛速，在產(chǎn)量構(gòu)成中稠油占有相當大的比重。目前，隨著石油エ業(yè)發(fā)展的深入，開采稠油已成為各大油田穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)的主要措施之一。與之相對應(yīng)的稠油作業(yè)的工作量也隨之增加，部分熱采油田選用普通API套管，但是使用普通API套管后，由于套管的過早損壞導致油井的提前報廢，給油田造成較大的經(jīng)濟損失。據(jù)統(tǒng)計，套管的損壞形式主要為變形、錯斷、破損和套漏等。隨著熱采油田開發(fā)時間的延長，井下技術(shù)狀況日趨復雜，開發(fā)稠油熱采井套管對于油田可持續(xù)性發(fā)展，增產(chǎn)創(chuàng)效具有極其重要的意義。國內(nèi)現(xiàn)行的熱采井套管設(shè)計標準大多數(shù)都是遵循傳統(tǒng)的基于應(yīng)カ的設(shè)計準則，SP保證外載產(chǎn)生的套管應(yīng)力或等效應(yīng)カ不高于套管材料的最低屈服應(yīng)力?；趹?yīng)カ設(shè)計，要求套管抗拉、抗擠和抗內(nèi)壓滿足強度設(shè)計要求，從而選擇鋼級，及根據(jù)熱載荷產(chǎn)生的熱應(yīng)カ計算套管預應(yīng)力。然而，期望的是，熱采井用套管的設(shè)計思想為基于應(yīng)變的設(shè)計，允許套管服役后產(chǎn)生一定的塑性應(yīng)變，但套管服役后產(chǎn)生的塑性應(yīng)變不高于規(guī)定的許用應(yīng)變，另外對熱循環(huán)溫度載荷可能產(chǎn)生疲勞進行疲勞壽命預測。由于設(shè)計理念的不同導致熱采井鋼管的成分有所不同，國內(nèi)目前稠油熱采井用油套管主要采用Cr-Mo鋼，如天津無縫鋼管公司設(shè)計開發(fā)的TP110H(30CrMo)，但是其高昂的價格加重了各油田的生產(chǎn)成本?；诖?，需要開發(fā)ー種制造稠油熱采井石油套管的方法，以提供一種屈強比、延伸率、性價比綜合性能高的稠油熱采井石油套管。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種制造稠油熱采井用套管的方法，所述方法包括煉鋼和連鑄，煉鋼包括初煉鋼水、脫氧合金化和精煉，在初煉鋼水中，控制鋼水中的碳不小于O. 06重量％且磷不大于O. 003重量％，并控制出鋼溫度范圍為I 620°C 1660°C，在精煉中，以2. 5 3. 5kg/1加入BaSiAlCa脫氧劑或Ca系脫氧劑，并以I. Okg/1加入Al塊，以進行脫氧合金化，在精煉結(jié)束后，爐外以O(shè). 6 O. 8kg/t喂Ca-Si絲，并控制吹氬強度以保持鋼液蠕動且鋼液不得裸露，控制凈吹時間> 12分鐘，由此得到Cr-Mn鋼，該鋼的化學成分以重量計為碳0· 24 % O. 30 %，硅0· 15 % O. 40 %，錳0· 8 % I. 2 %，鉻0· 9 % I. 30 %，鎳
<O. 30%，磷< O. 005%，硫< O. 005%，余量為鐵和不可避免的微量雜質(zhì)；軋管，將在連鑄后得到的鋼按照期望的壁厚和內(nèi)徑或外徑進行軋管，以得到期望的管坯；以及熱處理，包括淬火和回火，控制淬火加熱溫度為870°C 890°C，采用的淬火方式為噴淋+軸流，控制回火加熱溫度為530°C 540°C，從而在熱處理后得到稠油熱采井用套管。所述熱采井用套管的延伸率大于20%，熱采井用套管的常溫屈強比小于O. 93，350°C高溫屈強比小于O. 85。
具體實施例方式本發(fā)明提供的制造稠油熱采井用套管的方法包括下述步驟煉鋼和連鑄，煉鋼包括初煉鋼水、脫氧合金化和精煉，在初煉鋼水中，控制鋼水中的碳不小于O. 06重量％且磷不大于O. 003重量％，并控制出鋼溫度范圍為1620°C 1660°C，在精 煉中，以2. 5 3. 5kg/1加入BaSiAlCa脫氧劑或Ca系脫氧劑，并以I. Okg/1加入Al塊，以進行脫氧合金化，在精煉結(jié)束后，爐外以O(shè). 6 O. 8kg/t喂Ca-Si絲，并控制吹氬強度以保持鋼液蠕動且鋼液不得裸露，控制凈吹時間> 12分鐘，由此得到Cr-Mn鋼，該鋼的化學成分以重量計為碳0· 24 % O. 30 %，硅0· 15 % O. 40 %，錳0· 8 % I. 2 %，鉻0· 9 % I. 30 %，鎳
<O. 30%，磷< O. 005%，硫< O. 005%，余量為鐵和不可避免的微量雜質(zhì)；軋管，將在連鑄后得到的鋼按照期望的壁厚和內(nèi)徑或外徑進行軋管，以得到期望的管坯；以及熱處理，包括淬火和回火，控制淬火加熱溫度為870°C 890°C，采用的淬火方式為噴淋+軸流，控制回火加熱溫度為530°C 540°C，從而在熱處理后得到稠油熱采井用套管。所述熱采井用套管的延伸率大于20%，熱采井用套管的常溫屈強比小于O. 93，350°C高溫屈強比小于O. 85。下面將對煉鋼、軋制和熱處理工藝流程進行詳細描述。煉鋼和連鑄エ藝流稈煉鋼和連鑄エ藝路線如下一類廢鋼、生鉄一初煉鋼水(比如采用70t電爐)一預脫氧及初歩合金化一LF精煉爐精煉一鈣處理一三流圓坯弧型連鑄機連鑄一鑄坯清理、入庫。由于諸如27CrMn鋼的Cr-Mn鋼對鋼質(zhì)純凈度、有害元素P、S和鋼中非金屬夾雜物有較嚴格的要求，煉鋼時采取一系列エ藝措施，對煉鋼原材料、電爐冶煉、LF爐精煉、連鑄各エ序進行嚴格控制。在初煉鋼水中，采用電爐冶煉來加強對電爐出鋼溫度和出鋼碳、出鋼P的控制，具體地控制出鋼溫度在1620°C 1660°C的范圍內(nèi)，并控制鋼水中的碳不小于O. 06重量％且磷不大于O. 003重量％，以防止鋼水過氧化，為后續(xù)脫氧及鋼中夾雜的去除創(chuàng)造有利條件。在LF精煉爐精煉中，通過制定合理的精煉渣成分、精煉渣量、白渣保持時間、吹A(chǔ)r強度、微鈦處理、Ca處理、凈吹エ藝等技術(shù)措施來保證鋼水化學成份均勻及低的鋼中夾雜物，具體地，以2. 5 3. 5kg/1加入BaSiAlCa脫氧劑或Ca系脫氧劑，并以I. Okg/1加入Al塊，以進行脫氧合金化；在LF爐精煉結(jié)束后，爐外以O(shè). 6 O. 8kg/t喂Ca-Si絲，并控制吹氬強度以保持鋼液蠕動且鋼液不得裸露，其中凈吹時間> 12分鐘。連鑄采用連鑄長水口+吹A(chǔ)r保護+保護墊的保護澆注方式，防止鋼水的吸氮和二次氧化，為了防止中包卷渣，對中包液位進行嚴格控制，并控制鋼水的過熱度，采用低過熱度澆注，連鑄保護渣采用專用保護渣。澆注過程中拉速控制穩(wěn)定，ニ冷水全程自動配水。最終生產(chǎn)出化學成分均勻以及鋼中夾雜物含量低的優(yōu)質(zhì)連鑄坯。因此，在連鑄后得到Cr-Mn鋼。軋管エ藝流稈對軋管エ序而言，必須保證提供合格的管坯幾何尺寸，因此必須制定合理的軋管壁厚控制范圍-8% +12%，達到全面滿足稠油熱采井套管壁厚、稱重、內(nèi)通徑要求的目的。具體地，在軋管中，將在連鑄后得到的鋼按照期望的壁厚和內(nèi)徑或外徑進行軋管，以得到期望的管坯。熱軋生產(chǎn)エ藝流程如下連鑄圓管坯環(huán)形爐加熱一穿孔機穿孔一連軋機軋管一定徑機定徑一矯直一冷床冷卻一精整一檢查、修磨一定尺、包裝、入庫。針對27CrMn鋼種的軋制特點，環(huán)形爐加熱溫度優(yōu)化為1250°C，穿孔機穿孔過程中加強頂頭監(jiān)護；連軋機的芯棒需有人在線檢查，以確保變形工具的質(zhì)量滿足生產(chǎn)要求，并密切監(jiān)護軋制負荷的變化，避免鋼管表面產(chǎn)生劃傷、裂紋、軋折、結(jié)疤等缺陷，減少軋制缺陷產(chǎn)生，提高品種成材率。熱處理工藝流程熱處理是提高管材強韌性并獲得特殊使用性能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，因此需通過合理的熱 處理工藝及嚴格的エ序設(shè)計來保證本發(fā)明的熱采井用套管的性能指標，同時也保證最終管材的外徑尺寸和彎曲度滿足要求。因此，最終確定采用淬火+高溫回火的熱處理工藝。在本發(fā)明的制造方法中，適宜的淬火加熱溫度為870 890°C，采用的淬火方式為噴淋+軸流，適宜的回火溫度為530 540 0C ο熱處理生產(chǎn)エ藝流程如下調(diào)質(zhì)熱處理(淬火+回火)一定徑一熱矯直一冷床冷卻一超探(加管端盲區(qū)探傷)一精整一檢查、包裝、入庫。下面結(jié)合具體示例對本發(fā)明的制造稠油熱采井用套管的方法進行詳細描述。示例I-示例4采用廢鋼、生鐵等原料進行煉鋼，即依次進行初煉鋼水、脫氧合金化、精煉以及連鑄等操作，從而得到Cr-Mn鋼，該鋼的化學成分以重量計為碳0. 24% O. 30%，硅
O.15 % O. 40 %，錳0. 8 % I. 2 %，鉻0. 9 % I. 30 %，鎳彡 O. 30 %，磷彡 O. 005 %，硫< 0.005%，余量為鐵和不可避免的微量雜質(zhì)。然后，將在連鑄后得到的鋼按照期望的壁厚和內(nèi)徑或外徑依次進行軋制和熱處理，從而得到稠油熱采井用套管，其中，鋼管規(guī)格為外徑 177. 8mm，壁厚 9. 19mm。在表I中示出了根據(jù)示例I至示例4的成品鋼管的實際化學成分，單位以重量百分比計。表I
權(quán)利要求
1.一種制造稠油熱采井用套管的方法，所述方法包括下述步驟 煉鋼和連鑄，煉鋼包括初煉鋼水、脫氧合金化和精煉，在初煉鋼水中，控制鋼水中的碳不小于O. 06重量％且磷不大于O. 003重量％，并控制出鋼溫度范圍為1620°C 1660°C，在精煉中，以2. 5 3. 5kg/t加入BaSiAlCa脫氧劑或Ca系脫氧劑，并以I. Okg/t加入Al塊，以進行脫氧合金化，在精煉結(jié)束后，爐外以O(shè). 6 O. 8kg/t喂Ca-Si絲，并控制吹氬強度以保持鋼液蠕動且鋼液不得裸露，控制凈吹時間> 12分鐘，由此得到Cr-Mn鋼，該鋼的化學成分以重量計為碳0· 24% O. 30%，硅0· I 5% O. 40%，錳0· 8% I. 2%，鉻0· 9% ·1.30%，鎳< O. 30%，磷< O. 005%，硫< O. 005%，余量為鐵和不可避免的微量雜質(zhì)； 軋管，將在連鑄后得到的鋼按照期望的壁厚和內(nèi)徑或外徑進行軋管，以得到期望的管坯；以及 熱處理，包括淬火和回火，控制淬火加熱溫度為870°C 890°C，采用的淬火方式為噴淋+軸流，控制回火加熱溫度為530°C 540°C，從而在熱處理后得到稠油熱采井用套管。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述熱采井用套管的延伸率大于20%，熱采井用套管的常溫屈強比小于O. 93，350°C高溫屈強比小于O. 85。
全文摘要
本發(fā)明提供一種制造稠油熱采井用套管的方法，該方法包括煉鋼和連鑄，煉鋼包括初煉鋼水、脫氧合金化和精煉，在初煉鋼水中，控制鋼水中的碳不小于0.06重量％且磷不大于0.003重量％，并控制出鋼溫度范圍為1620℃～1660℃，由此在連鑄后得到Cr-Mn鋼，該鋼的化學成分以重量計為碳0.24％～0.30％，硅0.15％～0.40％，錳0.8％～1.2％，鉻0.9％～1.30％，鎳≤0.30％，磷≤0.005％，硫≤0.005％，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)；軋管，將得到的鋼進行軋管，以得到期望的管坯；熱處理，包括淬火和回火，控制淬火加熱溫度為870℃～890℃，并控制回火加熱溫度為530℃～540℃，從而得到稠油熱采井用套管。根據(jù)本發(fā)明的方法制造的套管具有優(yōu)異的屈服強度、屈強比、延伸率和斷面收縮率等。
文檔編號E21B17/01GK102690992SQ20121013733
公開日2012年9月26日 申請日期2012年5月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月7日
發(fā)明者姬丙寅, 張始偉, 江健, 沈忠華, 滕建明, 王緒華, 邊華川, 陳坤, 黃云, 黃英 申請人:攀鋼集團成都鋼釩有限公司, 勝利油田孚瑞特石油裝備有限責任公司