CN116904859A - 一种石油油井用钢管及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种石油油井用钢管及其制备方法，按质量百分含量计，所述石油油井用钢管包括以下化学成分：C 0.23％～0.29％、Si 0.20％～0.35％、Mn1.30％～1.50％、P≤0.015％、S≤0.008％、Cr 0.70％～0.90％、Mo 0.22％～0.32％、V 0.03％～0.08％、Re 0～0.020％、Al 0.006％～0.012％、Ca 0.016％～0.024％、N+H+O≤0.008％，余量为Fe和不可避免的杂质。本发明提供的石油油井用钢管，具有高强度高韧性，可满足复杂工况油气开发对高强度高韧性石油油井用钢管的需要。

Description

一种石油油井用钢管及其制备方法
技术领域
本发明涉及石油油井用钢管技术领域，尤其涉及一种石油油井用钢管及其制备方法。
背景技术
随着油气工业的发展，油气开发工况条件日益复杂，深井、超深井、特殊结构井、特殊工艺井越来越多，为了保障油气井管柱(套管柱和油管柱)的使用安全，不但需要管柱具有较高的强度，而且需要足够的韧性与之匹配，而材料的强度与塑韧性往往呈现此长彼消的规律，这就要求对石油油井用钢管(油管、套管、接箍等)的材料和制备工艺进行合理设计。然而，现有石油油井用钢管的强度和韧性无法同时保持较高水平。
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石油油井用钢管及其制备方法，旨在解决现有石油油井用钢管的强度和韧性无法同时保持较高水平的问题。
本发明的技术方案如下：
本发明的第一方面，提供一种石油油井用钢管，其中，按质量百分含量计，所述石油油井用钢管包括以下化学成分：
C 0.23％～0.29％、Si 0.20％～0.35％、Mn 1.30％～1.50％、P≤0.015％、S≤0.008％、Cr 0.70％～0.90％、Mo 0.22％～0.32％、V 0.03％～0.08％、Re 0～0.020％、Al0.006％～0.012％、Ca 0.016％～0.024％、N+H+O≤0.008％，余量为Fe和不可避免的杂质。
可选地，按质量百分含量计，所述石油油井用钢管包括以下化学成分：
C 0.23％～0.25％、Si 0.20％～0.24％、Mn 1.30％～1.36％、P≤0.011％、S≤0.005％、Cr 0.70％～0.75％、Mo 0.22％～0.24％、V 0.04％～0.06％、Re 0～0.008％、Al0.006％～0.008％、Ca 0.016％～0.018％、N+H+O≤0.007％，余量为Fe和不可避免的杂质。
可选地，按质量百分含量计，所述石油油井用钢管包括以下化学成分：
C 0.24％～0.26％、Si 0.23％～0.26％、Mn 1.35％～1.39％、P≤0.012％、S≤0.004％、Cr 0.74％～0.77％、Mo 0.25％～0.28％、V 0.04％～0.07％、Re 0～0.009％、Al0.008％～0.010％、Ca 0.019％～0.021％、N+H+O≤0.0069％，余量为Fe和不可避免的杂质。
可选地，按质量百分含量计，所述石油油井用钢管包括以下化学成分：
C 0.25％～0.27％、Si 0.27％～0.30％、Mn 1.39％～1.42％、P≤0.011％、S≤0.005％、Cr 0.78％～0.80％、Mo 0.26％～0.28％、V 0.03％～0.06％、Re 0～0.014％、Al0.007％～0.010％、Ca 0.017％～0.019％、N+H+O≤0.0067％，余量为Fe和不可避免的杂质。
可选地，按质量百分含量计，所述石油油井用钢管包括以下化学成分：
C 0.25％～0.28％、Si 0.28％～0.34％、Mn 1.43％～1.46％、P≤0.012％、S≤0.004％、Cr 0.82％～0.86％、Mo 0.27％～0.31％、V 0.05％～0.07％、Re 0～0.010％、Al0.008％～0.010％、Ca 0.019％～0.022％、N+H+O≤0.0066％，余量为Fe和不可避免的杂质。
可选地，按质量百分含量计，所述石油油井用钢管包括以下化学成分：
C 0.27％～0.29％、Si 0.31％～0.35％、Mn 1.44％～1.50％、P≤0.012％、S≤0.004％、Cr 0.85％～0.90％、Mo 0.28％～0.32％、V 0.06％～0.08％、Re 0～0.018％、Al0.009％～0.012％、Ca 0.021％～0.024％、N+H+O≤0.0066％，余量为Fe和不可避免的杂质。
可选地，按质量百分含量计，所述石油油井用钢管包括以下化学成分：
C 0.26％～0.28％、Si 0.29％～0.33％、Mn 1.46％～1.49％、P≤0.011％、S≤0.005％、Cr 0.86％～0.89％、Mo 0.29％～0.31％、V 0.05％～0.08％、Re 0～0.020％、Al0.009％～0.011％、Ca 0.018％～0.021％、N+H+O≤0.0066％，余量为Fe和不可避免的杂质。
本发明的第二方面，提供一种石油油井用钢管的制备方法，其中，包括步骤：
根据本发明如上所述的石油油井用钢管的化学成分进行配料、冶炼、连铸后，得到连铸坯；
对所述连铸坯进行热穿孔、热连轧后，得到管坯；
对所述管坯进行调质热处理、热矫直后进行螺纹加工，得到所述石油油井用钢管。
可选地，进行冶炼、连铸后，得到连铸坯；对所述连铸坯进行热穿孔、热连轧后，得到管坯的步骤具体包括：
将配料得到的原料依次经过氧吹转炉或电炉冶炼、喂Ce丝和Si-Ca丝、炉外精炼、真空脱气，得到钢液；
将所述钢液浇铸成棒状连铸坯；
将所述连铸坯在1170～1200℃的温度下加热100～120min，然后在1100～1150℃的温度下进行热穿孔，在930～1080℃的温度下进行热连轧，冷却后，得到管坯。
可选地，所述对所述管坯进行调质热处理、热矫直后进行螺纹加工，得到所述石油油井用钢管的步骤具体包括：
在保护气氛炉中，对所述管坯在895～915℃的温度下进行淬火，保温40～60min后，以30～60℃/s的冷却速度进行冷却，然后在585～675℃的温度下进行回火90～120min后水冷，再在535～625℃的温度下进行热矫直后水冷，进行螺纹加工后，得到所述石油油井用钢管。
有益效果：本发明提供的石油油井用钢管的室温屈服强度级别可分别达到95ksi、100ksi、110ksi、115ksi、125ksi、130ksi要求，室温屈服强度为711～1018MPa，抗拉强度为790～1107MPa，伸长率为19％～30％，0℃时的纵向夏比冲击韧性纵向为100～144J，横向为85～130J，可满足95ksi、100ksi、110ksi、115ksi、125ksi、130ksi钢级石油油井用钢管对强度、韧性、经济性及安全使用性的需求。
具体实施方式
本发明提供一种石油油井用钢管及其制备方法，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。
本发明实施例提供一种石油油井用钢管，其中，按质量百分含量计，所述石油油井用钢管包括以下化学成分：
C 0.23％～0.29％、Si 0.20％～0.35％、Mn 1.30％～1.50％、P≤0.015％、S≤0.008％、Cr 0.70％～0.90％、Mo 0.22％～0.32％、V 0.03％～0.08％、Re 0～0.020％、Al0.006％～0.012％、Ca 0.016％～0.024％、N+H+O≤0.008％，余量为Fe和不可避免的杂质。
本发明实施例在成分设计方面，综合考虑石油油井用钢管的强度、韧性、塑性、经济性、安全可靠性、工艺性，提出一种采用中低C，加入较高含量的Mn，少量添加Cr、Mo，并加入微量V和稀土(Re)元素，采用Al-Si全脱氧的镇静钢及纯净钢冶炼技术的石油油井用钢管。本发明对石油油井用钢管的化学成分及含量进行设计，使得各元素之间产生协同作用，最终使得石油油井用钢管兼具有强度高、塑性和韧性高、经济性好等优点。本发明提供的石油油井用钢管的屈服强度钢级可达到95～130ksi要求，即室温屈服强度大于655～896MPa，抗拉强度大于724～968MPa，伸长率≥14～18％；0℃时的纵向夏比冲击韧性≥95～120J，横向≥80～100J。具体地，所述石油油井用钢管的室温屈服强度级别可分别达到95ksi、100ksi、110ksi、115ksi、125ksi、130ksi要求，室温屈服强度为711～1018MPa，抗拉强度为790～1107MPa，伸长率为19％～30％，0℃时的纵向夏比冲击韧性纵向为100～144J，横向为85～130J。可满足95ksi、100ksi、110ksi、115ksi、125ksi、130ksi钢级石油油井用钢管对强度、韧性、经济性及安全使用性的需求。本发明提供的石油油井用钢管，具有高强度高韧性，可满足复杂工况油气开发对高强度高韧性石油油井用钢管的需要。
其中，C是最主要的强化元素，采用低C有利于提高钢的塑韧性，但C含量过低不利于提高钢的淬透性，对提高钢的强度不利；C含量过高不利于提高钢的塑性和韧性。综合考虑，宜控制在0.23％～0.29％范围内，保证石油油井用钢管兼有足够的强度和韧性。
Mn主要用于提高钢的淬透性进而提高强度，可部分替代价格较高的Cr、Ni元素。综合考虑，宜控制在1.30％～1.50％范围内。
Si是钢中的常存元素，同时也是重要的脱氧剂。综合考虑，宜控制在0.20％～0.35％范围内。
Cr主要用于提高钢的淬透性和回火稳定性，从而提高钢的强度，但含量过高经济性不良。综合考虑，宜控制在0.70％～0.90％范围内。
Mo：主要用于提高钢的淬透性，从而提高钢的强度和回火稳定性，但含量过高经济性不良。Mo还有改善P偏析的作用，综合考虑，宜控制Mo/P≥15(即Mo质量含量与P质量含量的比大于等于15)，所以，Mo宜控制在0.22％～0.32％范围内。
Al与氧和氮形成细小均匀分布的氧化物和氮化物可以起到细化晶粒、同时提高强度和韧性的作用，也是重要的脱氧剂和固氮剂。为克服钢中N对材料应变时效和塑韧性的不利影响，综合考虑，宜将N含量控制在0.003％以下，为达到此目的，宜控制Al/N≥2，所以，宜控制Al在0.006％～0.012％范围内。
V加入到钢中与钢中的C、N形成VC、VN，具有阻碍奥氏体晶粒长大、细化晶粒的作用，从而提高强度和韧性，但含量过高会使VC、VN含量过多而损害钢的塑性和韧性，还会使成本增加。综合考虑，宜控制在0.03％～0.08％范围内。
Ca可以改善夹杂物的性质和形态，从而提高钢的塑韧性。当Ca/S≥2时效果较好，所以，Ca宜控制在0.016％～0.024％范围内。
Re(例如Ce)具有净化钢液、细化晶粒、变质夹杂、合金化多重作用。综合考虑，宜控制在0～0.020％范围内。
P为有害元素，主要影响钢的塑韧性。综合考虑，宜控制P≤0.015％。
S为有害元素，主要影响钢的塑韧性。综合考虑，宜控制S≤0.008％。
N+H+O为有害气体元素，主要影响钢的塑韧性。综合考虑，宜控制N+H+O≤0.008％。
本发明实施例中，所述石油油井用钢管包括油套管(油管和套管)及接箍。95ksi纲级的油管套管可配套100ksi钢级接箍进行使用；110ksi钢级油套管可配套115ksi钢级接箍；125ksi钢级油套管可配套130ksi钢级接箍。有效解决现有与油管和套管连接配套的接箍通常采用与油管和套管相同的钢级或提高一个钢级，往往会造成接箍强韧性不足或强度过高而韧性不足，进而导致破裂或强度过剩造成不必要的浪费的问题。可满足复杂工况油气开发对高强度、高韧性油管和套管及配套接箍的需要。
在一种实施方式中，按质量百分含量计，所述石油油井用钢管包括以下化学成分：
C 0.23％～0.25％、Si 0.20％～0.24％、Mn 1.30％～1.36％、P≤0.011％、S≤0.005％、Cr 0.70％～0.75％、Mo 0.22％～0.24％、V 0.04％～0.06％、Re 0～0.008％、Al0.006％～0.008％、Ca 0.016％～0.018％、N+H+O≤0.007％，余量为Fe和不可避免的杂质。
本实施例中，石油油井用钢管可达到95ksi钢级要求，室温屈服强度为711～729MPa，抗拉强度为790～810MPa，伸长率为29～30％，0℃时的纵向夏比冲击韧性纵向为141～144J、横向为127～130J。
在一些实施方式中，按质量百分含量计，所述石油油井用钢管包括以下化学成分：
C 0.24％～0.26％、Si 0.23％～0.26％、Mn 1.35％～1.39％、P≤0.012％、S≤0.004％、Cr 0.74％～0.77％、Mo 0.25％～0.28％、V 0.04％～0.07％、Re 0～0.009％、Al0.008％～0.010％、Ca 0.019％～0.021％、N+H+O≤0.0069％，余量为Fe和不可避免的杂质。
本实施例中所述石油油井用钢管可达到100ksi钢级要求，其室温屈服强度为751～768MPa，抗拉强度为834～853MPa，伸长率为327～28％，0℃时的纵向夏比冲击韧性纵向为136～139J、横向为122～125J。
在一些实施方式中，按质量百分含量计，所述石油油井用钢管包括以下化学成分：
C 0.25％～0.27％、Si 0.27％～0.30％、Mn 1.39％～1.42％、P≤0.011％、S≤0.005％、Cr 0.78％～0.80％、Mo 0.26％～0.28％、V 0.03％～0.06％、Re 0～0.014％、Al0.007％～0.010％、Ca 0.017％～0.019％、N+H+O≤0.0067％，余量为Fe和不可避免的杂质。
本实施例中，所述石油油井用钢管可达到110ksi钢级要求，其温屈服强度为876～894MPa，抗拉强度为963～982MPa，伸长率为25％，0℃时的纵向夏比冲击韧性纵向为128～133J、横向为115～120J。
在一些实施方式中，按质量百分含量计，所述石油油井用钢管包括以下化学成分：
C 0.25％～0.28％、Si 0.28％～0.34％、Mn 1.43％～1.46％、P≤0.012％、S≤0.004％、Cr 0.82％～0.86％、Mo 0.27％～0.31％、V 0.05％～0.07％、Re 0～0.010％、Al0.008％～0.010％、Ca 0.019％～0.022％、N+H+O≤0.0066％，余量为Fe和不可避免的杂质。
本一些实施方式中，所述石油油井用钢管可达到115ksi钢级要求，其室温屈服强度为907～921MPa，抗拉强度为997～1012MPa，伸长率为24～25％，0℃时的纵向夏比冲击韧性为121～126J、横向为109～113J。
在一些实施方式中，按质量百分含量计，所述石油油井用钢管包括以下化学成分：
C 0.27％～0.29％、Si 0.31％～0.35％、Mn 1.44％～1.50％、P≤0.012％、S≤0.004％、Cr 0.85％～0.90％、Mo 0.28％～0.32％、V 0.06％～0.08％、Re 0～0.018％、Al0.009％～0.012％、Ca 0.021％～0.024％、N+H+O≤0.0066％，余量为Fe和不可避免的杂质。
本实施例中，所述石油油井用钢管可达到125ksi钢级要求，其室温屈服强度为966～984MPa，抗拉强度为1051～1070MPa，伸长率为21～22％，0℃时的纵向夏比冲击韧性纵向为112～119J、横向为95～101J。
在一些实施方式中，按质量百分含量计，所述石油油井用钢管包括以下化学成分：
C 0.26％～0.28％、Si 0.29％～0.33％、Mn 1.46％～1.49％、P≤0.011％、S≤0.005％、Cr 0.86％～0.89％、Mo 0.29％～0.31％、V 0.05％～0.08％、Re 0～0.020％、Al0.009％～0.011％、Ca 0.018％～0.021％、N+H+O≤0.0066％，余量为Fe和不可避免的杂质。
本实施例中，所述石油油井用钢管可达到130ksi钢级要求，其室温屈服强度为1006～1018MPa，抗拉强度为1093～1107MPa，伸长率为19～20％，0℃时的纵向夏比冲击韧性纵向为100～106J，横向为85～90J。
石油油井用钢管优异的综合性能除了需要化学成分及比例含量的合理设计外，制造工艺也同样影响着石油油井用钢管最终的性能。不同的化学成分设计需要使用不同的制造工艺才能使得石油油井用钢管发挥出最佳的性能。本发明针对上述比例含量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，来实现石油油井用钢管强度与塑韧性的合理匹配。具体地，本发明实施例还提供一种石油油井用钢管的制备方法，其中，包括步骤：
S1、根据本发明实施例如上所述的石油油井用钢管的化学成分进行配料、冶炼、连铸后，得到连铸坯；
S2、对所述连铸坯进行热穿孔、热连轧后，得到管坯；
S3、对所述管坯进行调质热处理、热矫直后进行螺纹加工，得到所述石油油井用钢管。
本发明实施例的化学成分设计及制造工艺配合，兼有提高强度、改善塑韧性的效果。
本发明的制备方法针对上述化学成分的石油油井用钢管，得到预期的组织结构和性能，充分发挥了石油油井用钢管的性能，成本较低，且制程中的工艺参数容易控制，得到的石油油井用钢管性能稳定。
步骤S1中，可利用包括但不限于铁水、废钢等进行配料作为原料，进行冶炼时加入所需要的合金元素。
步骤S1和S2中，在一些实施方式中，进行冶炼、连铸后，得到连铸坯；对所述连铸坯进行热穿孔、热连轧后，得到管坯的步骤具体包括：
将配料得到的原料依次经过氧吹转炉或电炉冶炼、喂Ce丝和Si-Ca丝、炉外精炼、真空脱气，得到钢液；
将所述钢液浇铸成棒状连铸坯；
将所述连铸坯在1170～1200℃的温度下加热100～120min，然后在1100～1150℃的温度下进行热穿孔，在930～1080℃的温度下进行热连轧，冷却后，得到管坯。
步骤S3中，在一些实施方式中，所述对所述管坯进行调质热处理、热矫直后进行螺纹加工，得到所述石油油井用钢管的步骤具体包括：
在保护气氛炉中，对所述管坯在895～915℃的温度下进行淬火，保温40～60min后，以30～60℃/s的冷却速度进行冷却(基本上获得全部马氏体组织)，然后在585～675℃的温度下进行回火90～120min(以获得细小均匀的回火索氏体)后水冷(回火后水冷以避免可能存在的回火脆性)，再在535～625℃的温度下进行热矫直后水冷，进行螺纹加工后，得到所述石油油井用钢管。
本实施方式中，通过淬火+高温回火的热处理工艺，使晶粒和组织得到细化，最终可获得晶粒度细小均匀的回火索氏体，提高油套管接箍的强度、塑韧性。
在一些实施方式中，所述螺纹为API标准螺纹或特殊螺纹。
下面通过具体的实施例进行详细说明。
以下实施例及对比例中油套管或接箍采用的化学成分如表1所示。
表1中，实施例及对比例的化学成分中余量为Fe和不可避免的杂质。
实施例1
本实施例提供一种油套管的制备方法，包括如下步骤：
炼钢：根据上表1所示的实施例1的油套管的化学成分进行配料，以高炉铁水和优质废钢为原料，然后依次经过氧吹转炉冶炼、喂Ce丝和Si-Ca丝、炉外精炼、真空脱气，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：将所述连铸坯在环形加热炉内加热至1185℃，保温120min，然后在1120℃的温度下进行热穿孔，在1000℃的温度下进行热连轧，冷却后，得到管坯；
调质热处理、热矫直：采用保护气氛炉加热(防止脱碳)，对所述管坯在905℃的温度下进行淬火(内外喷水淬火)，保温40min后，以30℃/s的冷却速度进行冷却，然后在665℃的温度下进行回火90min后水冷，再在615℃的温度下进行热矫直后水冷，进行API标准螺纹加工后，得到所述油套管。
实施例2
本实施例提供一种油套管的制备方法，与实施例1的区别仅在于：根据上表1所示的实施例2的油套管的化学成分进行配料；经过电炉冶炼。
实施例3
本实施例提供一种油套管的制备方法，与实施例1的区别仅在于：根据上表1所示的实施例3的油套管的化学成分进行配料。
实施例4
本实施提供一种接箍的制备方法，包括如下步骤：
炼钢：根据上表1所示的实施例4的油套管的化学成分进行配料，以高炉铁水和优质废钢为原料，然后依次经过电炉冶炼冶炼、喂Ce丝和Si-Ca丝、炉外精炼、真空脱气，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：将所述连铸坯在环形加热炉内加热至1185℃，保温120min，然后在1110℃的温度下进行热穿孔，在980℃的温度下进行热连轧，冷却后，得到管坯；
调质热处理、热矫直：采用保护气氛炉加热(防止脱碳)，对所述管坯在905℃的温度下进行淬火(内外喷水淬火)，保温40min后，以30℃/s的冷却速度进行冷却，然后在655℃的温度下进行回火90min后水冷，再在605℃的温度下进行热矫直后水冷，进行API标准螺纹加工后，得到所述接箍。
实施例5
本实施提供一种接箍的制备方法，与实施例4的区别仅在于：根据上表1所示的实施例5的接箍的化学成分进行配料；经过氧吹转炉冶炼。
实施例6
本实施提供一种接箍的制备方法，与实施例4的区别仅在于：根据上表1所示的实施例6的接箍的化学成分进行配料。
实施例7
本实施例提供一种油套管的制备方法，包括如下步骤：
炼钢：根据上表1所示的实施例7的油套管的化学成分进行配料，以高炉铁水和优质废钢为原料，然后依次经过氧吹转炉冶炼、喂Ce丝和Si-Ca丝、炉外精炼、真空脱气，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：将所述连铸坯在环形加热炉内加热至1185℃，保温120min，然后在1100℃的温度下进行热穿孔，在950℃的温度下进行热连轧，冷却后，得到管坯；
调质热处理、热矫直：采用保护气氛炉加热(防止脱碳)，对所述管坯在905℃的温度下进行淬火(内外喷水淬火)，保温50min后，以30℃/s的冷却速度进行冷却，然后在635℃的温度下进行回火105min后水冷，再在585℃的温度下进行热矫直后水冷，进行API标准螺纹加工后，得到所述油套管。
实施例8
本实施例提供一种油套管的制备方法，与实施例7的区别仅在于：根据上表1所示的实施例8的油套管的化学成分进行配料；经过电炉冶炼。
实施例9
本实施例提供一种油套管的制备方法与实施例7的区别仅在于：根据上表1所示的实施例9的油套管的化学成分进行配料。
实施例10
本实施例提供一种接箍的制备方法，包括如下步骤：
炼钢：根据上表1所示的实施例10的接箍的化学成分进行配料，以高炉铁水和优质废钢为原料，然后依次经过电炉冶炼、喂Ce丝和Si-Ca丝、炉外精炼、真空脱气，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：将所述连铸坯在环形加热炉内加热至1185℃，保温120min，然后在11130℃的温度下进行热穿孔，在1000℃的温度下进行热连轧，冷却后，得到管坯；
调质热处理、热矫直：采用保护气氛炉加热(防止脱碳)，对所述管坯在905℃的温度下进行淬火(内外喷水淬火)，保温50min后，以30℃/s的冷却速度进行冷却，然后在625℃的温度下进行回火105min后水冷，再在575℃的温度下进行热矫直后水冷，进行API标准螺纹加工后，得到所述接箍。
实施例11
本实施例提供一种接箍的制备方法，与实施例10的区别仅在于：根据上表1所示的实施例11的接箍的化学成分进行配料；经过氧吹转炉冶炼。
实施例12
本实施例提供一种接箍的制备方法，与实施例10的区别仅在于：根据上表1所示的实施例12的接箍的化学成分进行配料。
对比例1
本实施例提供一种接箍的制备方法，与实施例10的区别仅在于：根据上表1所示的对比例1的接箍的化学成分进行配料。
对比例2
本实施例提供一种接箍的制备方法，与实施例10的区别仅在于：根据上表1所示的对比例2的接箍的化学成分进行配料。
对比例3
本实施例提供一种接箍的制备方法，与实施例10的区别仅在于：根据上表1所示的对比例3的接箍的化学成分进行配料。
实施例13
本实施例提供一种油套管的制备方法，包括如下步骤：
炼钢：根据上表1所示的实施例13的油套管的化学成分进行配料，以高炉铁水和优质废钢为原料，然后依次经过氧吹转炉冶炼、喂Ce丝和Si-Ca丝、炉外精炼、真空脱气，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：将所述连铸坯在环形加热炉内加热至1185℃，保温120min，然后在1100℃的温度下进行热穿孔，在970℃的温度下进行热连轧，冷却后，得到管坯；
调质热处理、热矫直：采用保护气氛炉加热(防止脱碳)，对所述管坯在905℃的温度下进行淬火(内外喷水淬火)，保温60min后，以30℃/s的冷却速度进行冷却，然后在605℃的温度下进行回火120min后水冷，再在555℃的温度下进行热矫直后水冷，进行API标准螺纹加工后，得到所述油套管。
实施例14
本实施例提供一种油套管的制备方法，与实施例13的区别仅在于：根据上表1所示的实施例14的油套管的化学成分进行配料；经过电炉冶炼。
实施例15
本实施例提供一种油套管的制备方法，与实施例13的区别仅在于：根据上表1所示的实施例15的油套管的化学成分进行配料。
对比例4
本实施例提供一种油套管的制备方法，与实施例13的区别仅在于：根据上表1所示的对比例4的油套管的化学成分进行配料。
对比例5
本实施例提供一种油套管的制备方法，与实施例13的区别仅在于：根据上表1所示的对比例5的油套管的化学成分进行配料。
对比例6
本实施例提供一种油套管的制备方法，与实施例13的区别仅在于：根据上表1所示的对比例6的油套管的化学成分进行配料。
实施例16
本实施例提供一种接箍的制备方法，包括如下步骤：
炼钢：根据上表1所示的实施例16的接箍的化学成分进行配料，以高炉铁水和优质废钢为原料，然后依次经过电炉冶炼、喂Ce丝和Si-Ca丝、炉外精炼、真空脱气，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：将所述连铸坯在环形加热炉内加热至1185℃，保温120min，然后在1100℃的温度下进行热穿孔，在970℃的温度下进行热连轧，冷却后，得到管坯；
调质热处理、热矫直：采用保护气氛炉加热(防止脱碳)，对所述管坯在905℃的温度下进行淬火(内外喷水淬火)，保温60min后，以30℃/s的冷却速度进行冷却，然后在595℃的温度下进行回火120min后水冷，再在545℃的温度下进行热矫直后水冷，进行API标准螺纹加工后，得到所述接箍。
实施例17
本实施例提供一种接箍的制备方法，与实施例16的区别仅在于：根据上表1所示的实施例17的接箍的化学成分进行配料；经过氧吹转炉冶炼。
实施例18
本实施例提供一种接箍的制备方法，与实施例16的区别仅在于：根据上表1所示的实施例18的接箍的化学成分进行配料。
对实施例1-18及对比例1-6制备得到的油套管、接箍进行室温屈服强度测试、抗拉强度测试、伸长率测试、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1-18中油套管、接箍的性能
以上测试结果表明：
95ksi钢级油套管的室温屈服强度为711～729MPa，抗拉强度为790～810MPa，伸长率为29～30％，0℃时的纵向夏比冲击韧性纵向为141～144J、横向为127～130J；可配套100ksi钢级接箍进行使用，100ksi钢级接箍的室温屈服强度为751～768MPa，抗拉强度为834～853MPa，伸长率为27～28％，0℃时的纵向夏比冲击韧性纵向为136～139J、横向为122～125J。
110ksi钢级油套管室的温屈服强度为876～894MPa，抗拉强度为963～982MPa，伸长率为25％，0℃时的纵向夏比冲击韧性纵向为128～133J、横向为115～120J；可配套115ksi钢级接箍进行使用，115ksi钢级接箍的室温屈服强度为907～921MPa，抗拉强度为997～1012MPa，伸长率为24～25％，0℃时的纵向夏比冲击韧性为121～126J、横向为109～113J。
125ksi钢级油套管的室温屈服强度为966～984MPa，抗拉强度为1051～1070MPa，伸长率为21～22％，0℃时的纵向夏比冲击韧性纵向为112～119J、横向为95～101J；可配套130ksi钢级接箍进行使用，130ksi钢级接箍的室温屈服强度为1006～1018MPa，抗拉强度为1093～1107MPa，伸长率为19～20％，0℃时的纵向夏比冲击韧性纵向为100～106J，横向为85～90J。
而对比例1-6虽然具有高强度，但塑性(伸长率)和韧性(韧性是钢铁材料安全服役的保障)均较差，无法达到要求。
本发明达到了强度和塑韧性的合理匹配，可满足复杂工况油气开发对高强度高韧性油套管及配套接箍的需要。
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)

1.一种石油油井用钢管，其特征在于，按质量百分含量计，所述石油油井用钢管包括以下化学成分：
C 0.23％～0.29％、Si 0.20％～0.35％、Mn 1.30％～1.50％、P≤0.015％、S≤0.008％、Cr 0.70％～0.90％、Mo 0.22％～0.32％、V 0.03％～0.08％、Re 0～0.020％、Al0.006％～0.012％、Ca 0.016％～0.024％、N+H+O≤0.008％，余量为Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的石油油井用钢管，其特征在于，按质量百分含量计，所述石油油井用钢管包括以下化学成分：
C 0.23％～0.25％、Si 0.20％～0.24％、Mn 1.30％～1.36％、P≤0.011％、S≤0.005％、Cr 0.70％～0.75％、Mo 0.22％～0.24％、V 0.04％～0.06％、Re 0～0.008％、Al0.006％～0.008％、Ca 0.016％～0.018％、N+H+O≤0.007％，余量为Fe和不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述的石油油井用钢管，其特征在于，按质量百分含量计，所述石油油井用钢管包括以下化学成分：
C 0.24％～0.26％、Si 0.23％～0.26％、Mn 1.35％～1.39％、P≤0.012％、S≤0.004％、Cr 0.74％～0.77％、Mo 0.25％～0.28％、V 0.04％～0.07％、Re 0～0.009％、Al0.008％～0.010％、Ca 0.019％～0.021％、N+H+O≤0.0069％，余量为Fe和不可避免的杂质。
4.根据权利要求1所述的石油油井用钢管，其特征在于，按质量百分含量计，所述石油油井用钢管包括以下化学成分：
C 0.25％～0.27％、Si 0.27％～0.30％、Mn 1.39％～1.42％、P≤0.011％、S≤0.005％、Cr 0.78％～0.80％、Mo 0.26％～0.28％、V 0.03％～0.06％、Re 0～0.014％、Al0.007％～0.010％、Ca 0.017％～0.019％、N+H+O≤0.0067％，余量为Fe和不可避免的杂质。
5.根据权利要求1所述的石油油井用钢管，其特征在于，按质量百分含量计，所述石油油井用钢管包括以下化学成分：
C 0.25％～0.28％、Si 0.28％～0.34％、Mn 1.43％～1.46％、P≤0.012％、S≤0.004％、Cr 0.82％～0.86％、Mo 0.27％～0.31％、V 0.05％～0.07％、Re 0～0.010％、Al0.008％～0.010％、Ca 0.019％～0.022％、N+H+O≤0.0066％，余量为Fe和不可避免的杂质。
6.根据权利要求1所述的石油油井用钢管，其特征在于，按质量百分含量计，所述石油油井用钢管包括以下化学成分：
C 0.27％～0.29％、Si 0.31％～0.35％、Mn 1.44％～1.50％、P≤0.012％、S≤0.004％、Cr 0.85％～0.90％、Mo 0.28％～0.32％、V 0.06％～0.08％、Re 0～0.018％、Al0.009％～0.012％、Ca 0.021％～0.024％、N+H+O≤0.0066％，余量为Fe和不可避免的杂质。
7.根据权利要求1所述的石油油井用钢管，其特征在于，按质量百分含量计，所述石油油井用钢管包括以下化学成分：
C 0.26％～0.28％、Si 0.29％～0.33％、Mn 1.46％～1.49％、P≤0.011％、S≤0.005％、Cr 0.86％～0.89％、Mo 0.29％～0.31％、V 0.05％～0.08％、Re 0～0.020％、Al0.009％～0.011％、Ca 0.018％～0.021％、N+H+O≤0.0066％，余量为Fe和不可避免的杂质。
8.一种石油油井用钢管的制备方法，其特征在于，包括步骤：
根据权利要求1-7任一项所述的石油油井用钢管的化学成分进行配料、冶炼、连铸后，得到连铸坯；
对所述连铸坯进行热穿孔、热连轧后，得到管坯；
对所述管坯进行调质热处理、热矫直后进行螺纹加工，得到所述石油油井用钢管。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，进行冶炼、连铸后，得到连铸坯；对所述连铸坯进行热穿孔、热连轧后，得到管坯的步骤具体包括：
将配料得到的原料依次经过氧吹转炉或电炉冶炼、喂Ce丝和Si-Ca丝、炉外精炼、真空脱气，得到钢液；
将所述钢液浇铸成棒状连铸坯；
将所述连铸坯在1170～1200℃的温度下加热100～120min，然后在1100～1150℃的温度下进行热穿孔，在930～1080℃的温度下进行热连轧，冷却后，得到管坯。
10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述对所述管坯进行调质热处理、热矫直后进行螺纹加工，得到所述石油油井用钢管的步骤具体包括：
在保护气氛炉中，对所述管坯在895～915℃的温度下进行淬火，保温40～60min后，以30～60℃/s的冷却速度进行冷却，然后在585～675℃的温度下进行回火90～120min后水冷，再在535～625℃的温度下进行热矫直后水冷，进行螺纹加工后，得到所述石油油井用钢管。
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