CN115612929A - 一种稠油热采井用石油套管及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种稠油热采井用石油套管及其制备方法，按质量百分含量计，所述稠油热采井用石油套管包括以下化学成分：C 0.23％～0.27％、Si0.29％～0.39％、Mn 1.03％～1.18％、Cr 0.90％～1.10％、Mo 0.18％～0.28％、Ni 0～0.35％、Nb 0.035％～0.065％或V 0.035％～0.065％、RE 0.013％～0.020％、Al 0.005％～0.025％、Ca 0.006％～0.009％、P≤0.012％、S≤0.003％、O≤0.002％、H≤0.00015％、N≤0.005％、余量为Fe和不可避免的杂质；其中，Mo/P≥15、Ca/S≥2。本发明提供的稠油热采井用石油套管的屈服强度级别可分别达到80ksi、95ksi、110ksi、125ksi要求，室温屈服强度大于552～862MPa、抗拉强度大于655～931MPa、总延伸率≥14～18％、均匀延伸率≥6～15％、夏比冲击韧性≥100J、350℃时强度下降不超过室温屈服强度的20％，可满足350℃稠油蒸汽热采井对套管强度和应变疲劳寿命的要求。

Description

一种稠油热采井用石油套管及其制备方法
技术领域
本发明涉及石油套管技术领域，尤其涉及一种稠油热采井用石油套管及其制备方法。
背景技术
我国油气资源中稠油占有较大比重，主要分布在新疆、辽河、胜利等油田。稠油开采以循环蒸汽吞吐加热为主要方式，循环蒸汽温度高达350℃。当蒸汽温度低于180℃时就需要再次加热。由于反复循环的温度变化引发的套管损坏(套损)十分严重，包括套管变形、缩颈、错断、脱扣等，热采井套损普遍超过30％，有的区块甚至高达70％。以往的稠油热采井套管设计主要以应力为基础，主要考虑材料的强度指标并没有考虑材料存在的蠕变和应力松弛现象及塑性应变疲劳现象，而在稠油热采条件下，套管材料存在的蠕变和应力松弛现象、同时在热循环过程中会产生塑性应变疲劳现象是导致热采井套损严重的根本原因。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种稠油热采井用石油套管及其制备方法，旨在解决现有稠油热采井用套管的应变疲劳寿命无法满足350℃稠油蒸汽热吞吐开采的需要的问题。
本发明的技术方案如下：
本发明的第一方面，提供一种稠油热采井用石油套管，其中，按质量百分含量计，所述稠油热采井用石油套管包括以下化学成分：
C 0.23％～0.27％、Si 0.29％～0.39％、Mn 1.03％～1.18％、Cr 0.90％～1.10％、Mo 0.18％～0.28％、Ni 0～0.35％、Nb 0.035％～0.065％或V 0.035％～0.065％、RE 0.013％～0.020％、Al 0.005％～0.025％、Ca 0.006％～0.009％、P≤0.012％、S≤0.003％、O≤0.002％、H≤0.00015％、N≤0.005％、余量为Fe和不可避免的杂质；其中，Mo/P≥15，Ca/S≥2。
可选地，按质量百分含量计，所述稠油热采井用石油套管包括以下化学成分：
C 0.23％～0.27％、Si 0.30％～0.38％、Mn 1.09％～1.16％、Cr 0.98％～1.08％、Mo 0.20％～0.28％、Ni 0～0.28％、Nb 0.060％～0.063％或V 0.038％～0.055％、RE 0.013％～0.020％、Al 0.006％～0.024％、Ca 0.006％～0.008％、P≤0.011％、S≤0.003％、O≤0.0019％、H≤0.00013％、N≤0.002％、余量为Fe和不可避免的杂质；其中，Mo/P≥15，Ca/S≥2。
可选地，按质量百分含量计，所述稠油热采井用石油套管包括以下化学成分：
C 0.23％～0.24％、Si 0.30％～0.35％、Mn 1.08％～1.14％、Cr 0.98％～1.07％、Mo 0.20％～0.25％、V 0.038％～0.055％、RE 0.013％～0.017％、Al 0.006％～0.016％、Ca 0.006％～0.008％、P≤0.011％、S≤0.003％、O≤0.0019％、H≤0.00013％、N≤0.002％、余量为Fe和不可避免的杂质；其中，Mo/P≥15，Ca/S≥2。
可选地，按质量百分含量计，所述稠油热采井用石油套管包括以下化学成分：
C 0.25％～0.27％、Si 0.36％～0.38％、Mn 1.09％～1.16％、Cr 1.05％～1.08％、Mo 0.26％～0.28％、Ni 0.28％、Nb 0.060％～0.063％、RE 0.019％～0.020％、Al0.019％～0.024％、Ca 0.007％～0.008％、P≤0.011％、S≤0.003％、O≤0.0018％、H≤0.00012％、N≤0.002％、余量为Fe和不可避免的杂质；其中，Mo/P≥25，Ca/S≥2。
本发明的第二方面，提供一种稠油热采井用石油套管的制备方法，其中，包括步骤：
根据本发明如上所述的稠油热采井用石油套管的化学成分进行配料、冶炼、连铸后，得到连铸坯；
对所述连铸坯进行穿孔、热连轧后，得到管坯；
对所述管坯进行调质热处理，得到所述稠油热采井用石油套管。
可选地，进行冶炼、连铸后，得到连铸坯的步骤具体包括：
将配料得到的原料依次经过电炉或氧吹转炉冶炼、喂稀土丝、炉外精炼、真空脱气、喂Si-Ca丝对夹杂物进行变性处理，得到钢液；
将所述钢液浇铸成棒状连铸坯。
可选地，所述对所述连铸坯进行穿孔、热连轧后，得到管坯的步骤具体包括：
将所述连铸坯在加热炉内加热至1230～1260℃，保温90～120min，然后在1200～1230℃的温度下进行热穿孔，在950～1150℃的温度下热连轧，冷却后，得到管坯。
可选地，所述对所述管坯进行调质热处理，得到所述稠油热采井用石油套管的步骤具体包括：
在保护气氛炉中，对所述管坯在755～930℃的温度下进行淬火，保温40～60min后冷却，然后在590～700℃的温度下进行回火，保温90～120min后水冷，然后在530～550℃的温度下进行热矫直后水冷，得到所述稠油热采井用石油套管。
可选地，对所述管坯在755～930℃的温度下进行淬火，保温40～60min后，以20～30℃/s的冷却速度进行冷却。
可选地，对所述管坯进行调质热处理后，得到所述稠油热采井用石油套管前，还包括：
对调质热处理后的管坯进行螺纹加工。
有益效果：本发明提供的稠油热采井用石油套管的屈服强度级别可分别达到80ksi、95ksi、110ksi、125ksi要求，室温屈服强度大于552～862MPa、抗拉强度大于655～931MPa、总延伸率≥4～18％、均匀延伸率≥6～15％、夏比冲击韧性≥100J、350℃时强度下降不超过室温屈服强度的20％，可满足350℃稠油蒸汽热采井对套管强度和应变疲劳寿命的要求。
具体实施方式
本发明提供一种稠油热采井用石油套管及其制备方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术术语和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。
现有稠油热采井套管设计主要以应力为基础，主要考虑材料的强度指标并没有考虑材料存在的蠕变和应力松弛现象及塑性应变疲劳现象，而在稠油热采条件下，套管材料存在的蠕变和应力松弛现象、同时在热循环过程中会产生塑性应变疲劳现象是导致热采井套损严重的根本原因。为解决这一问题，本发明发展了稠油热采井用套管基于应变的设计方法，对热采套管除提出强度要求外，同时还对其均匀塑性变形的延伸率提出了要求，以满足稠油热采过程中套管能够承受较大的均匀塑性变形和塑性应变疲劳而不发生早期破坏。具体地，本发明实施例提供一种稠油热采井用石油套管，其中，按质量百分含量计，所述稠油热采井用石油套管包括以下化学成分：
C 0.23％～0.27％、Si 0.29％～0.39％、Mn 1.03％～1.18％、Cr 0.90％～1.10％、Mo 0.18％～0.28％、Ni 0～0.35％、Nb 0.035％～0.065％或V 0.035％～0.065％、RE 0.013％～0.020％、Al 0.005％～0.025％、Ca 0.006％～0.009％、P≤0.012％、S≤0.003％、O≤0.002％、H≤0.00015％、N≤0.005％、余量为Fe和不可避免的杂质；其中，Mo/P≥15，Ca/S≥2。
本发明实施例在成分设计方面，基于强度和应变设计，对热采套管除提出强度要求外，同时还对其均匀塑性变形的延伸率提出了较高的要求，并综合考虑石油套管的强度、塑性、韧性、安全可靠性，采用低C含量，加入Mn、Cr，Nb、V微合金化，同时加入少量Mo，也可加入少量Ni，并加入稀土(RE)元素，控制钢中P、S、O、H、N等有害元素含量，采用Al、Si全脱氧的镇静钢，并对钢液进行Ca处理，本发明通过对石油套管的化学成分及比例进行创造性地设计，使得各元素之间产生协同作用，最终使得得到的稠油热采井用石油套管的屈服强度级别可分别达到80ksi、95ksi、110ksi、125ksi要求，室温屈服强度大于552～862MPa、抗拉强度大于655～931MPa、总延伸率≥14～18％、均匀延伸率≥6～15％、夏比冲击韧性≥100J、350℃时强度下降不超过室温屈服强度的20％，可满足稠油热采过程中套管能够承受较大的均匀塑性变形和塑性应变疲劳而不发生早期破坏，满足350℃稠油蒸汽热采井对套管强度和应变疲劳寿命的要求。
其中，C是最主要的强化元素，含量过低不利于提高强度，含量过高对塑性和韧性不利，根据套管的性能要求和用途将其含量控制在0.23％～0.27％。
Si具有还原和脱氧的作用，其还是确保套管强度的有效元素之一，会对强度及韧性产生重要影响，因为Si可以提高钢中固溶体的硬度和强度，增加钢的淬透性，但硅含量过高会使钢的导热性变差，使得钢容易出现裂纹曲线，因此，本发明实施例中根据套管的性能要求和用途将Si的含量控制在0.30％～0.38％。
Mn、Cr、Mo、Ni都是提高钢的淬透性的合金元素，通过奥氏体向马氏体转变起到相变强化作用，同时还有固溶强化作用；Ni的加入可以提高钢的塑性和韧性；本实施例中根据套管的性能要求和用途将Mn的含量控制在1.03％～1.18％，Cr的含量控制在0.90％～1.10％，Mo的含量控制在0.18％～0.28％，Ni的含量控制在0～0.35％。
Cr、Mo属于强碳化物形成元素，在马氏体回火过程中形成含有Cr和Mo的碳化物还可以提高钢的回火稳定性和耐热性能。
Nb、V是强碳化物形成元素，除能提高钢的淬透性外，其碳化物均匀分布于钢中可阻碍奥氏体晶粒长大以细化晶粒并起到弥散强化作用；本发明实施例中选择Nb、V中的一种进行加入，并控制Nb的含量为0.035％～0.065％或V的含量为0.035％～0.065％以提高钢的淬透性、细化晶粒，进而提高钢的强度和韧性。
Al、Si全脱氧的益处是残存的Al与钢中的氧形成细小均匀分布的氧化物可以起到细化奥氏体晶粒的作用，对钢的强度和韧性有利；本实施例中Ni的加入可以提高钢的塑性和韧性；本发明实施例根据套管的性能要求和用途将Al的含量控制在0.005％～0.025％，Si的含量控制在0.29％～0.39％。
Ca处理可以改善夹杂物的性质和形态，使夹杂物变成球形并形成复合夹杂从而减小脆性、提高钢的塑性和韧性；本发明实施例中Ni的加入可以提高钢的塑性和韧性，控制Ca的含量为0.006％～0.009％。
RE元素属于强氧化剂，具有脱氧、去硫作用，同时与钢中的氢可形成化合物，这样可减少钢中O、S、H的固溶含量，有利于提高钢的塑性和韧性；钢中加入RE元素可使钢中的硫化物、氧化物、硅酸盐等夹杂转变为稀土硫化物、稀土氧化物、稀土硅酸盐等复合夹杂，使原来的夹杂物球化同时减小原来夹杂物的脆性，这些均有利于提高钢的塑性和韧性；且RE元素可与钢中Pb、Sn、Sb、As、Bi等有害杂质元素形成高熔点的化合物，起到净化钢液作用，同样对塑性和韧性有利；同时可以细化铸态组织，减小枝晶偏析，降低共晶碳化物的聚集，减小钢的各向异性；RE元素脱氧、去硫、减少有害气体、削弱有害杂质元素影响、变质夹杂等作用，对钢液起到了净化作用，有利于提高钢的高温蠕变性能。本发明实施例中根据套管的性能要求和用途控制RE的含量为0.013％～0.020％。
控制钢中P、S、O、H、N等有害元素有利于提高钢的纯净度以提高塑性和韧性；严格控制Mo/P，使得Mo/P≥15(即Mo质量百分含量与P质量百分含量的比值大于等于15)以控制P偏析；严格控制Ca/S，使得Ca/S≥2(即Ca质量百分含量与S质量百分含量的比值大于等于2)以控制硫化物夹杂变性处理效果，以进一步提高钢的塑性和韧性。
在一种实施方式中，按质量百分含量计，所述稠油热采井用石油套管包括以下化学成分：
C 0.23％～0.27％、Si 0.30％～0.38％、Mn 1.09％～1.16％、Cr 0.98％～1.08％、Mo 0.20％～0.28％、Ni 0～0.28％、Nb 0.060％～0.063％或V 0.038％～0.055％、RE 0.013％～0.020％、Al 0.006％～0.024％、Ca 0.006％～0.008％、P≤0.011％、S≤0.003％、O≤0.0019％、H≤0.00013％、N≤0.002％、余量为Fe和不可避免的杂质；其中，Mo/P≥15，Ca/S≥2。
在一种实施方式中，其特征在于，按质量百分含量计，所述稠油热采井用石油套管包括以下化学成分：
C 0.23％～0.24％、Si 0.30％～0.35％、Mn 1.08％～1.14％、Cr 0.98％～1.07％、Mo 0.20％～0.25％、V 0.038％～0.055％、RE 0.013％～0.017％、Al 0.006％～0.016％、Ca 0.006％～0.008％、P≤0.011％、S≤0.003％、O≤0.0019％、H≤0.00013％、N≤0.002％、余量为Fe和不可避免的杂质；其中，Mo/P≥15，Ca/S≥2。
本实施方式中，稠油热采井用石油套管的屈服强度级别可分别达到80ksi或95ksi要求，室温屈服强度达到579～691MPa、抗拉强度达到562～759MPa、总延伸率达到21～23％、均匀延伸率达到15～16％、夏比冲击韧性达到110J；350℃屈服强度达到486～580MPa、抗拉强度达到567～637MPa、总延伸率达到24～26％、均匀延伸率达到18～20％，350℃时强度下降不超过室温屈服强度的20％，可满足稠油热采过程中套管能够承受较大的均匀塑性变形和塑性应变疲劳而不发生早期破坏，满足350℃稠油蒸汽热采井对套管强度和应变疲劳寿命的要求。
在一种实施方式中，按质量百分含量计，所述稠油热采井用石油套管包括以下化学成分：
C 0.25％～0.27％、Si 0.36％～0.38％、Mn 1.09％～1.16％、Cr 1.05％～1.08％、Mo 0.26％～0.28％、Ni 0.28％、Nb 0.060％～0.063％、RE 0.019％～0.020％、Al0.019％～0.024％、Ca 0.007％～0.008％、P≤0.011％、S≤0.003％、O≤0.0018％、H≤0.00012％、N≤0.002％、余量为Fe和不可避免的杂质；其中，Mo/P≥25，Ca/S≥2。
本实施方式中，稠油热采井用石油套管的屈服强度级别可分别达到110ksi或125ksi要求，室温屈服强度达到788～891MPa、抗拉强度达到834～964MPa、总延伸率达到19～20％、均匀延伸率达到12～14％、夏比冲击韧性达到100J；350℃屈服强度达到654～730MPa、抗拉强度达到692～790MPa、总延伸率达到21～23％、均匀延伸率达到14～16％，350℃时强度下降不超过室温屈服强度的20％，可满足稠油热采过程中套管能够承受较大的均匀塑性变形和塑性应变疲劳而不发生早期破坏，满足350℃稠油蒸汽热采井对套管强度和应变疲劳寿命的要求。
套管优异的综合性能除了需要化学成分及比例的合理设计外，制造工艺也同样影响着套管最终的性能。不同的化学成分设计需要使用不同的制造工艺才能使得套管发挥出最佳的性能。本发明针对上述比例的化学成分开发与之匹配的制造工艺，主要是通过炼钢(包括炉外精炼、真空脱气)、连铸、奥氏体区的热连轧、调质热处理、热矫直等工艺，使材料获得细小均匀的回火索氏体显微组织结构，来实现套管强度、韧性、塑性的合理匹配。
本发明实施例还提供一种稠油热采井用石油套管的制备方法，其中，包括步骤：
S1、根据本发明实施例如上所述的稠油热采井用石油套管的化学成分进行配料、冶炼、连铸后，得到连铸坯；
S2、对所述连铸坯进行穿孔、热连轧后，得到管坯；
S3、对所述管坯进行调质热处理，得到所述稠油热采井用石油套管。
本发明实施例的化学成分及制造工艺配合使用，兼有提高强度、改善韧性、塑性的效果。
本发明的制备方法针对上述化学成分的石油套管，得到预期的组织结构和性能，充分发挥了石油套管的性能，成本较低，且制程中的工艺参数容易控制，得到的石油套管性能稳定，可满足稠油热采过程中石油套管能够承受较大的均匀塑性变形和塑性应变疲劳而不发生早期破坏，满足350℃稠油蒸汽热采井对套管强度和应变疲劳寿命的要求。
步骤S1中，可利用包括但不限于铁水、废钢等配料作为原料，进行冶炼时加入所需要的合金元素。
在一种实施方式中，所述进行冶炼、连铸后，得到连铸坯的步骤具体包括：
将配料得到的原料依次经过电炉或氧吹转炉冶炼、喂稀土丝、炉外精炼、真空脱气、喂Si-Ca丝对夹杂物进行变性处理，得到钢液；
将所述钢液浇铸成棒状连铸坯。
步骤S2中，在一种实施方式中，所述对所述连铸坯进行穿孔、热连轧后，得到管坯的步骤具体包括：
将所述连铸坯在加热炉内加热至1230～1260℃，保温90～120min，然后在1200～1230℃的温度下进行热穿孔，在950～1150℃的温度下热连轧，冷却后，得到管坯。
步骤S3中，在一种实施方式中，所述对所述管坯进行调质热处理，得到所述稠油热采井用石油套管的步骤具体包括：
在保护气氛炉中(以防止脱碳)，对所述管坯在755～930℃的温度下进行淬火，保温40～60min后，以20～30℃/s的冷却速度进行冷却，确保淬火后获得马氏体或马氏体+少量铁素体组织，然后在590～700℃的温度下进行回火，保温90～120min后水冷，以获得晶粒度8级或更细小的均匀的回火索氏体或回火索氏体+少量铁素体组织，然后在530～550℃的温度下进行热矫直后水冷，得到所述稠油热采井用石油套管。采用此工艺有利于提升石油套管高温强度和均匀延伸率，同时可降低成本。
在一种实施方式中，对所述管坯进行调质热处理后，得到所述稠油热采井用石油套管前，还包括：
对调质热处理后的管坯进行螺纹加工。
本实施方式中，可根据实际需要，在管段加工API标准螺纹或特殊螺纹，并对螺纹进行磁粉检测。
下面通过具体的实施例进行详细说明。
实施例1
炼钢：根据下表1所示的实施例1的稠油热采井用石油套管的成分进行配料、以海绵铁和优质废钢为原料，然后依次经过氧吹转炉炼钢、喂稀土丝、炉外精炼、真空脱气、喂Si-Ca丝对夹杂物进行变性处理，得到钢液；
连铸：将钢液浇铸成棒状连铸坯，连铸过程中采用电磁搅拌和轻压下技术以控制连铸棒坯中的偏析；
穿孔和热连轧：将连铸坯在环形加热炉内加热，加热炉温为1250℃、加热时间110min，然后在1215℃的温度下热穿孔，在1000℃的温度下热连轧，冷却后，锯切至预设的长度，得到管坯；
热处理：采用保护气氛炉加热、淬火+高温回火的热处理工艺，在保护气氛炉中，对所述管坯在920℃的温度下进行淬火，保温50min，内外喷水淬火，然后以25℃/s的冷却速度进行冷却，确保淬火后获得95％以上马氏体组织；然后在690℃的温度下进行回火，回火时间110min，以获得晶粒度8级的细小均匀的回火索氏体，回火后水冷以避免可能存在的回火脆性；然后在540℃的温度下进行热矫直后水冷；得到稠油热采井用石油套管，记作80SH(屈服强度80ksi级别)。
实施例2
炼钢：根据下表1所示的实施例2的稠油热采井用石油套管的成分进行配料，以海绵铁和优质废钢为原料，然后依次经过氧吹转炉炼钢、喂稀土丝、炉外精炼、真空脱气、喂Si-Ca丝对夹杂物进行变性处理，得到钢液；
连铸：同实施例1
穿孔和热连轧：同实施例1；
热处理：采用保护气氛炉加热、亚温淬火+高温回火的热处理工艺，在保护气氛炉中，对所述管坯在770℃的温度下进行淬火，保温50min，内外喷水淬火，然后以25℃/s的冷却速度进行冷却，确保淬火后获得马氏体+10％～20％铁素体的双相组织；然后在690℃的温度下进行回火，回火时间110min，以获得晶粒度8级的细小均匀的回火索氏体+铁素体组织，回火后水冷以避免可能存在的回火脆性；然后在540℃的温度下进行热矫直后水冷；得到稠油热采井用石油套管，记作80SH(屈服强度80ksi级别)。
实施例3
炼钢：根据下表1所示的实施例3的稠油热采井用石油套管的成分进行配料，以海绵铁和优质废钢为原料，然后依次经过氧吹转炉炼钢、喂稀土丝、炉外精炼、真空脱气、喂Si-Ca丝对夹杂物进行变性处理，得到钢液；
连铸：同实施例1
穿孔和热连轧：同实施例1；
热处理：采用保护气氛炉加热、淬火+高温回火的热处理工艺，在保护气氛炉中，对所述管坯在920℃的温度下进行淬火，保温50min，内外喷水淬火，然后以25℃/s的冷却速度进行冷却，确保淬火后获得95％以上的马氏体组织；然后在650℃的温度下进行回火，回火时间110min，以获得晶粒度8级的细小均匀的回火索氏体，回火后水冷以避免可能存在的回火脆性；然后在540℃的温度下进行热矫直后水冷；得到稠油热采井用石油套管，记作95SH(屈服强度95ksi级别)。
实施例4
炼钢：根据下表1所示的实施例4的稠油热采井用石油套管的成分进行配料，以海绵铁和优质废钢为原料，然后依次经过氧吹转炉炼钢、喂稀土丝、炉外精炼、真空脱气、喂Si-Ca丝对夹杂物进行变性处理，得到钢液；
连铸：同实施例1；
穿孔和热连轧：同实施例1；
热处理：采用保护气氛炉加热、淬火+高温回火的热处理工艺，在保护气氛炉中，对所述管坯在920℃的温度下进行淬火，保温50min，内外喷水淬火，然后以25℃/s的冷却速度进行冷却，确保淬火后获得95％以上马氏体组织；然后在630℃的温度下进行回火，回火时间1100min，以获得晶粒度8级的细小均匀的回火索氏体，回火后水冷以避免可能存在的回火脆性；然后在540℃的温度下进行热矫直后水冷；得到稠油热采井用石油套管，记作110SH(屈服强度110ksi级别)。
实施例5
炼钢：根据下表1所示的实施例5的稠油热采井用石油套管的成分进行配料，以海绵铁和优质废钢为原料；
将所述原料依次经过氧吹转炉炼钢、喂稀土丝、炉外精炼、真空脱气、喂Si-Ca丝对夹杂物进行变性处理，得到钢液；
连铸：同实施例1
穿孔和热连轧：同实施例1；
热处理：采用保护气氛炉加热、淬火+高温回火的热处理工艺，在保护气氛炉中，对所述管坯在920℃的温度下进行淬火，保温50min，内外喷水淬火，然后以25℃/s的冷却速度进行冷却，确保淬火后获得95％以上的马氏体组织；然后在610℃的温度下进行回火，回火时间110min，以获得晶粒度8级的细小均匀的回火索氏体+铁素体组织，回火后水冷以避免可能存在的回火脆性；然后在540℃的温度下进行热矫直后水冷；得到稠油热采井用石油套管，记作125SH(屈服强度125ksi级别)。
表1实施例1-5中稠油热采井用石油套管的化学成分
Figure BDA0003869636860000121
Figure BDA0003869636860000131
对实施例1-5制备得到的稠油热采井用石油套管分别进行室温和350℃的屈服强度测试、抗拉强度测试、总延伸率测试、均匀延伸率测试及夏比V型缺口冲击韧性测试，结果如下表2所示。
表2实施例1-5中的稠油热采井用石油套管的性能
Figure BDA0003869636860000132
以上测试结果表明，本发明经过适当的制备工艺及合理的化学成分设计，制备得到的稠油热采井用石油套管具有优良的强度、塑性、韧性、等综合性能，可满足稠油热采过程中套管能够承受较大的均匀塑性变形和塑性应变疲劳而不发生早期破坏，满足350℃稠油蒸汽热采井对套管强度和应变疲劳寿命的要求。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种稠油热采井用石油套管，其特征在于，按质量百分含量计，所述稠油热采井用石油套管包括以下化学成分：
C 0.23％～0.27％、Si 0.29％～0.39％、Mn 1.03％～1.18％、Cr 0.90％～1.10％、Mo0.18％～0.28％、Ni 0～0.35％、Nb 0.035％～0.065％或V 0.035％～0.065％、RE0.013％～0.020％、Al 0.005％～0.025％、Ca 0.006％～0.009％、P≤0.012％、S≤0.003％、O≤0.002％、H≤0.00015％、N≤0.005％、余量为Fe和不可避免的杂质；其中，Mo/P≥15，Ca/S≥2。
2.根据权利要求1所述的稠油热采井用石油套管，其特征在于，按质量百分含量计，所述稠油热采井用石油套管包括以下化学成分：
C 0.23％～0.27％、Si 0.30％～0.38％、Mn 1.09％～1.16％、Cr 0.98％～1.08％、Mo0.20％～0.28％、Ni 0～0.28％、Nb 0.060％～0.063％或V 0.038％～0.055％、RE0.013％～0.020％、Al 0.006％～0.024％、Ca 0.006％～0.008％、P≤0.011％、S≤0.003％、O≤0.0019％、H≤0.00013％、N≤0.002％、余量为Fe和不可避免的杂质；其中，Mo/P≥15，Ca/S≥2。
3.根据权利要求1所述的稠油热采井用石油套管，其特征在于，按质量百分含量计，所述稠油热采井用石油套管包括以下化学成分：
C 0.23％～0.24％、Si 0.30％～0.35％、Mn 1.08％～1.14％、Cr 0.98％～1.07％、Mo0.20％～0.25％、V 0.038％～0.055％、RE 0.013％～0.017％、Al 0.006％～0.016％、Ca0.006％～0.008％、P≤0.011％、S≤0.003％、O≤0.0019％、H≤0.00013％、N≤0.002％、余量为Fe和不可避免的杂质；其中，Mo/P≥15，Ca/S≥2。
4.根据权利要求1所述的稠油热采井用石油套管，其特征在于，按质量百分含量计，所述稠油热采井用石油套管包括以下化学成分：
C 0.25％～0.27％、Si 0.36％～0.38％、Mn 1.09％～1.16％、Cr 1.05％～1.08％、Mo0.26％～0.28％、Ni 0.28％、Nb 0.060％～0.063％、RE 0.019％～0.020％、Al 0.019％～0.024％、Ca 0.007％～0.008％、P≤0.011％、S≤0.003％、O≤0.0018％、H≤0.00012％、N≤0.002％、余量为Fe和不可避免的杂质；其中，Mo/P≥25，Ca/S≥2。
5.一种稠油热采井用石油套管的制备方法，其特征在于，包括步骤：
根据权利要求1-4任一项所述的稠油热采井用石油套管的化学成分进行配料、冶炼、连铸后，得到连铸坯；
对所述连铸坯进行穿孔、热连轧后，得到管坯；
对所述管坯进行调质热处理，得到所述稠油热采井用石油套管。
6.根据权利要求5所述的稠油热采井用石油套管的制备方法，其特征在于，进行冶炼、连铸后，得到连铸坯的步骤具体包括：
将配料得到的原料依次经过电炉或氧吹转炉冶炼、喂稀土丝、炉外精炼、真空脱气、喂Si-Ca丝对夹杂物进行变性处理，得到钢液；
将所述钢液浇铸成棒状连铸坯。
7.根据权利要求5所述的稠油热采井用石油套管的制备方法，其特征在于，所述对所述连铸坯进行穿孔、热连轧后，得到管坯的步骤具体包括：
将所述连铸坯在加热炉内加热至1230～1260℃，保温90～120min，然后在1200～1230℃的温度下进行热穿孔，在950～1150℃的温度下热连轧，冷却后，得到管坯。
8.根据权利要求5所述的稠油热采井用石油套管的制备方法，其特征在于，所述对所述管坯进行调质热处理，得到所述稠油热采井用石油套管的步骤具体包括：
在保护气氛炉中，对所述管坯在755～930℃的温度下进行淬火，保温40～60min后冷却，然后在590～700℃的温度下进行回火，保温90～120min后水冷，然后在530～550℃的温度下进行热矫直后水冷，得到所述稠油热采井用石油套管。
9.根据权利要求8所述的稠油热采井用石油套管的制备方法，其特征在于，对所述管坯在755～930℃的温度下进行淬火，保温40～60min后，以20～30℃/s的冷却速度进行冷却。
10.根据权利要求5所述的的抗硫化物应力腐蚀的油套管的制备方法，其特征在于，对所述管坯进行调质热处理后，得到所述稠油热采井用石油套管前，还包括：对调质热处理后的管坯进行螺纹加工。
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