CN111455274A - 一种80Ksi级别9Cr火驱热采油井管及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种80Ksi级别9Cr火驱热采油井管及其制造方法，所述油井管的化学成分按质量百分比计为：C 0.10％～0.14％，Si 0.30％～0.60％,Mn 0.30％～0.60％,P≤0.015％，S≤0.005％，Ni≤0.50％,Cu≤0.25％,Cr 8.0～10.0％,Mo 0.90％～1.10％，其余为Fe及不可避免的杂质。制造方法通过控制热轧工艺过程及热处理工艺过程实现。本发明通过化学成分的优化及工艺参数的配合选用，采用“连轧+热处理”工艺，所生产的油井管钢质纯净、夹杂物少、成分控制精准、钢管几何尺寸精度高、使用性能稳定。
Description
技术领域
本发明涉及火驱热采油井管制造技术领域，尤其涉及一种80Ksi级别9Cr火驱热采油井管及其制造方法。
背景技术
稠油在世界油气资源中占有很大的比重，如何有效开采稠油，使其成为可动用储量，是石油工业一直面临的问题。稠油热采主要有蒸汽吞吐、蒸汽驱、SAGD、热水驱、火烧驱油(即火驱热采)等方法，火烧驱油是通过燃烧地层的一部分原油来提高稠油采收率的技术，也是最具潜力的热力采油技术之一，火驱热采的采收率可达50％～80％，比蒸汽驱油增加了15％～20％的采收率。
火驱热采的工作原理是：通过在原油储层中放入电炉加热油层，再通过注气井向原油储层中注入压缩空气，当电炉将储层的温度加热到原油燃烧点以上时，在注入的压缩空气的作用下，地层中的原油被点燃，并逐渐升高周围原油的温度，在压缩空气的驱动下，燃烧产生的热量使其前部的原油温度升高并向生产井推进，最终从生产井中流出或采出。在正常燃烧油层和采油的过程中，注气井油层段套管的温度约达到450℃，在高温富氧环境下容易使注入井套管发生氧化腐蚀。原油燃烧时产生的CO2等气体与原油、水蒸气等从生产井中流出，并对生产井的油管和套管产生腐蚀作用。由此可见，采用火烧油层驱油法开采稠油对注气井和生产井的套管要求苛刻。而火驱热采油井管是石油、天然气开采和地质勘探中的重要工具，其使用条件要求该产品必须具有严格的几何尺寸和良好的耐高温性。该类油井管产品生产的难点及关键技术包括管坯生产技术、钢管热轧技术、热处理技术及车丝技术。
发明内容
本发明提供了一种80Ksi级别9Cr火驱热采油井管及其制造方法，通过化学成分的优化及工艺参数的配合选用，采用“连轧+热处理”工艺，所生产的油井管钢质纯净、夹杂物少、成分控制精准、钢管几何尺寸精度高、使用性能稳定。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种80Ksi级别9Cr火驱热采油井管，该油井管的化学成分按质量百分比计为：C0.10％～0.14％，Si 0.30％～0.60％,Mn 0.30％～0.60％,P≤0.015％，S≤0.005％，Ni≤0.50％,Cu≤0.25％,Cr 8.0～10.0％,Mo 0.90％～1.10％，其余为Fe及不可避免的杂质。
所述油井管的化学成分按质量百分比计为：C 0.11％～0.14％，Si 0.35％～0.55％,Mn 0.40％～0.50％,P≤0.012％，S≤0.003％，Ni≤0.34％,Cu≤0.10％,Cr 8.8～9.2％,Mo 0.95％～1.05％，其余为Fe及不可避免的杂质。
所述油井管的化学成分按质量百分比计为：C 0.11％～0.13％，Si 0.40％～0.50％,Mn 0.42％～0.48％,P≤0.008％，S≤0.0015％，Ni≤0.20％,Cu≤0.08％,Cr 8.8～9.0％,Mo 0.98％～1.02％，其余为Fe及不可避免的杂质。
所述80Ksi级别9Cr火驱热采油井管的制造方法，包括如下步骤：
1)热轧工艺流程：热态连铸管坯切断→加热→穿孔→毛管抗氧化→MPM或PQF连轧→脱管→微张力定减径→冷却→锯切→矫直→吹风→检查→管料包装；切断后管坯的加热温度为1230～1250℃；穿孔后保证钢管壁厚均匀，毛管不能进水；连轧选用表面无缺陷的芯棒轧制，并做好石墨润滑；定径时采用高压水除鳞；
2)热处理工艺流程：钢管采用空淬+高温回火的方式进行调质处理；淬火温度为970～1100℃，回火温度为690～710℃，保温时间为40～60min；空淬时保证钢管旋转轮中心线水平。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)本发明采用“连轧机组轧制+热处理”工艺，成品油井管的钢质纯净、夹杂物少、成分控制精准，钢管几何尺寸精度高、使用性能稳定；
2)本发明经过优化化学成分并配合制定相应的工艺参数，得到强热性匹配的80Ksi级别9Cr火驱稠油热采油井管；
3)本发明所述制造工艺易于实现，产品性能的均匀性、稳定性好。
具体实施方式
本发明所述一种80Ksi级别9Cr火驱热采油井管，该油井管的化学成分按质量百分比计为：C 0.10％～0.14％，Si 0.30％～0.60％,Mn 0.30％～0.60％,P≤0.015％，S≤0.005％，Ni≤0.50％,Cu≤0.25％,Cr 8.0～10.0％,Mo 0.90％～1.10％，其余为Fe及不可避免的杂质。
所述油井管的化学成分按质量百分比计为：C 0.11％～0.14％，Si 0.35％～0.55％,Mn 0.40％～0.50％,P≤0.012％，S≤0.003％，Ni≤0.34％,Cu≤0.10％,Cr 8.8～9.2％,Mo 0.95％～1.05％，其余为Fe及不可避免的杂质。
所述油井管的化学成分按质量百分比计为：C 0.11％～0.13％，Si 0.40％～0.50％,Mn 0.42％～0.48％,P≤0.008％，S≤0.0015％，Ni≤0.20％,Cu≤0.08％,Cr 8.8～9.0％,Mo 0.98％～1.02％，其余为Fe及不可避免的杂质。
所述80Ksi级别9Cr火驱热采油井管的制造方法，包括如下步骤：
1)热轧工艺流程：热态连铸管坯切断→加热→穿孔→毛管抗氧化→MPM或PQF连轧→脱管→微张力定减径→冷却→锯切→矫直→吹风→检查→管料包装；切断后管坯的加热温度为1230～1250℃；穿孔后保证钢管壁厚均匀，毛管不能进水；连轧选用表面无缺陷的芯棒轧制，并做好石墨润滑；定径时采用高压水除鳞；
2)热处理工艺流程：钢管采用空淬+高温回火的方式进行调质处理；淬火温度为970～1100℃，回火温度为690～710℃，保温时间为40～60min；淬火温度、回火温度严格控制在设定温度范围内，保证钢管充分奥氏体化；空淬时保证钢管旋转轮中心线水平。
本发明从合金元素的筛选与配比、钢质洁净度控制、工艺过程优化与参数选择、组织优化等几个方面进行了大量而系统的试验研究，最终确定了可满足本发明目的的合金元素配比及制造工艺。
火驱稠油热采油井管的作业条件恶劣，本发明采用高Cr系钢来保证钢的耐高温性，并且利用各种合金成分的强化机理，获得较高的强度和韧性。
本发明所述油井管的钢种属于高Cr-Mo钢，本发明通过制定相应的工艺解决了热轧过程中的4大关键技术：1、高合金钢种加热工艺；2、穿孔避免内折工艺；3、连轧小变形量工艺；4、定径合金钢孔型设计工艺。
本发明所述油井管的钢种属于高合金钢，热处理难度很大，本发明通过制定相应的工艺解决了热处理过程中的3大关键技术：1、热轧钢管应力消除技术。2、防止高温氧化技术。3、空冷淬火调质技术。
以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。下述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。
【实施例】
本实施例中，火驱稠油热采油井管的化学成分见表1。
热轧工艺过程：
管坯原料验收→切断→加热→穿孔→抗氧化→PQF连轧→脱管→微张减→冷却→锯切→矫直→吹风→检查→管料包装；
操作要点：穿孔机保证钢管壁厚均匀，毛管不能进水；连轧选用表面无缺陷的芯棒轧制，做好石墨润滑；定径使用高压水除鳞。
热处理工艺：
钢管采用淬火(空淬)+高温回火的方式进行调质处理。为了确定钢管的热处理工艺，对该牌号钢管进行了热处理工艺试验。根据试验结果确定调质工艺为：
操作要点：淬火炉达到设定温度，保证钢管充分奥氏体化；空淬保证钢管旋转轮中心线水平；热处理炉精准控制温度，因此，本实施例中，淬火炉温度按照±20℃控制，回火炉温度按照±10℃控制。
过程控制主要工艺参数见表2：
| 项目 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 |
| 管坯加热温度(℃) | 1235 | 1240 | 1245 | 1230 | 1250 |
| 淬火温度(℃) | 980 | 985 | 1000 | 1050 | 990 |
| 回火温度(℃) | 700 | 695 | 705 | 690 | 710 |
| 保温时间(min) | 40 | 45 | 55 | 50 | 60 |
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种80Ksi级别9Cr火驱热采油井管，其特征在于，该油井管的化学成分按质量百分比计为：C 0.10％～0.14％，Si 0.30％～0.60％,Mn 0.30％～0.60％,P≤0.015％，S≤0.005％，Ni≤0.50％,Cu≤0.25％,Cr 8.0～10.0％,Mo 0.90％～1.10％，其余为Fe及不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的一种80Ksi级别9Cr火驱热采油井管，其特征在于，所述油井管的化学成分按质量百分比计为：C 0.11％～0.14％，Si 0.35％～0.55％,Mn 0.40％～0.50％,P≤0.012％，S≤0.003％，Ni≤0.34％,Cu≤0.10％,Cr 8.8～9.2％,Mo 0.95％～1.05％，其余为Fe及不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述的一种80Ksi级别9Cr火驱热采油井管，其特征在于，所述油井管的化学成分按质量百分比计为：C 0.11％～0.13％，Si 0.40％～0.50％,Mn 0.42％～0.48％,P≤0.008％，S≤0.0015％，Ni≤0.20％,Cu≤0.08％,Cr 8.8～9.0％,Mo 0.98％～1.02％，其余为Fe及不可避免的杂质。
4.如权利要求1-3任意一种所述80Ksi级别9Cr火驱热采油井管的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)热轧工艺流程：热态连铸管坯切断→加热→穿孔→毛管抗氧化→MPM或PQF连轧→脱管→微张力定减径→冷却→锯切→矫直→吹风→检查→管料包装；切断后管坯的加热温度为1230～1250℃；穿孔后保证钢管壁厚均匀，毛管不能进水；连轧选用表面无缺陷的芯棒轧制，并做好石墨润滑；定径时采用高压水除鳞；
2)热处理工艺流程：钢管采用空淬+高温回火的方式进行调质处理；淬火温度为970～1100℃，回火温度为690～710℃，保温时间为40～60min；空淬时保证钢管旋转轮中心线水平。
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-
2020
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