CN1317480C - 抗挤毁石油套管及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种抗挤毁石油套管，该石油套管钢种成分为：C、Si、Mn、P、S、Cr、Mo、Al、Cu、Ni、V，其余为Fe。该石油套管的几何精度，其外径允许偏差为0-+10%D，壁厚允许偏差为-10%-+15%t；还提供一种抗挤毁石油套管的生产方法。本发明的有益效果是这种石油套管适应油井特殊地质情况要求，特别是含有岩盐层、泥岩层、高压注水井等高地层压力的油井。由于高抗挤毁强度石油套管的抗外挤毁能力不低于167Mpa，从而解决了采用高成本的双层组合套管抵御地层高压的情况。这种套管通过控制外径、壁厚及内径，并配合强度高达130000PSI的管体和接箍材料，具有极低的残余应力，大大提高油井的使用寿命。

Description

抗挤毁石油套管及其生产方法

技术领域

本发明涉及一种高强度的石油套管及其生产方法，特别是一种抗挤毁石油套管及其生产方法。

背景技术

目前有些油田如中原油田有着特殊的地质条件，绝大多数的油井需穿过岩盐层。而岩盐层极易蠕动、融化、崩塌等地质现象形成了对油套管的外挤力，从而导致普通套管被挤毁，造成油井报废。一般API石油套管及API规格的非标钢级高抗挤毁套管的抗外挤能力低于130Pa，不能适应油井特殊地质情况要求。

发明内容

本发明的抗挤毁石油套管及其生产方法，克服现有技术的缺点和不足，适应油井特殊地质情况要求，适应盐岩层高抗挤毁条件的、抗外挤强度达到167Mpa的石油套管以及与之配套的转换连接件的结构。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是提供一种抗挤毁石油套管，其中：该石油套管钢种成分重量百分比为：C 0.20-0.35％、Si 0.15-0.55％、Mn 0.85-1.25％、P＜0.030％、S＜0.030％、Cr 0.80-1.25％、Mo 0.20-0.60％、Al 0.010-0.050％、Cu＜0.20％、Ni＜0.20％、V 0.08-0.15％，其余为Fe；

该套管的外径：D＝152-154mm，内径：D＝116-122mm，壁厚：t＝15-20mm，壁厚不均匀度≤15％，外径不圆度≤0.5％，配合强度达130000PSI，管体残余应力≤160Mpa，套管两端加工有用于连接的螺纹；

该套管的力学性能及金相：

屈服强度：896-1150Mpa；

抗拉强度：≥1070Mpa；

延伸率：≥12％；

冲击功：管体：0℃横向全尺寸≥33J，接箍：0℃横向全尺寸≥35J；

晶粒度：不低于6级；

偏梯形螺纹：扣形符合APISPEC 5CT的要求；

几何尺寸精度：外径允许偏差为0-+1.0％D。

所述套管的几何精度：

外径：D＝152.4mm，允许偏差：0-+1.0％D；

壁厚：t＝16.90mm，允许偏差：-10％-+15％t；

接箍：D＝177.8mm，允许偏差：0-+1.0％D；

紧密距执行API STD 5B；

螺纹公差执行API STD 5B；

重量：平端管单重56.47kg/m，允许偏差执行APISPEC 5CT。

同时提供所述的抗挤毁石油套管的生产方法为：

钢采用电弧炉方法冶炼，套管采用热轧方法制造，并经淬火加回火热处理，回火后，采用热矫直工艺，严禁冷矫直，热矫直温度不低于400℃；残余应力的控制：套管材料在低温回火炉保温段的时间为25-40分钟；热处理工艺采用油淬或水淬工艺，经淬火加回火处理，使套管材料的机械性能达到如下指标：

屈服强度：896~1150Mpa；

抗拉强度：≥1070Mpa；

延伸率：≥12％；

冲击功：管体：0℃横向全尺寸≥33J，接箍：0℃横向全尺寸≥35J；

晶粒度：不低于6级。

本发明的优点是：这种石油套管适应油井特殊地质情况要求，特别适合含有岩盐层、泥岩层、高压注水井等高地层压力的油井。由于本发明的高抗挤毁强度石油套管的抗外挤毁能力不低于167Mpa，从而解决了以往需要采用高成本的双层组合套管抵御地层高压的情况。这种套管通过控制外径、壁厚及内径，并配合强度高达130000PSI的管体和接箍材料，极低的残余应力，使抗挤毁强度超过167Mpa，特别适用于石油油井异常高地压情况下的使用，从而大大提高油井的使用寿命。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明加以说明：

本发明的技术关键点是外径：D为152-154mm，内径：D为116-122mm，壁厚t为15-20mm，壁厚不均匀度≤15％，外径不圆度≤0.5％，材料的强度≥130000PSI，管体残余应力≤160MPa，套管两端加工有用于连接的螺纹。

本发明的一个实施例是以130KSI钢级的中D为152.4mm×16.90mmTP130TT超高抗挤毁套管为例，其钢种成分：

	C	Si	Mn	P	S	Cr	Mo	Al	Cu	Ni	V
												Min	0.20	0.15	0.85			0.80	0.20	0.010			0.08
Max	0.35	0.55	1.25	0.030	0.030	1.25	0.60	0.5	0.20	0.20	0.15

本发明的技术指标如下：

规格：152.4mm×16.90mm；

钢级：TP130TT石油套管；

力学性能及金相：

1、屈服强度：896-1150Mpa；

2、抗拉强度：≥1070Mpa；

3、延伸率：≥12％；

4、冲击功：管体：0℃横向全尺寸≥33J，接箍：0℃横向全尺寸≥35J；

5、晶粒度：不低于6级；

6、偏梯形螺纹：扣型符合APISPEC 5CT的要求；

7、几何尺寸精度：外径允许偏差：0-+1.0％D，壁厚允许偏差：-10％-+15％t；

使用性能：

1、压馈(抗挤毁)抗挤毁强度：管体及带螺纹连接的管串均不小于167Mpa；

2、接箍采用130KSI钢级材料；

3、射孔性能满足使用要求。

本发明描述的抗挤毁石油套管的生产方法，包括6”套管管体的生产与参数控制，7”接箍的生产与参数控制，变扣接箍的生产与参数控制，转换套管的生产与参数控制的方面。通过这些参数的确定与控制，从而获得抗挤毁强度大于167Mpa，最小内径大于118.4mm，材料屈服强度大于130KSI的、适用于油井下岩盐层、泥岩层等高地层压力段的特殊钢级与规格的套管。

本发明涉及的生产工艺中套管及接箍材料的成分为29CrM044V，套管管体外径中152.4mm，壁厚16.90mm；接箍外径中177.8mm。通过冶炼、轧制、调质处理、螺纹加工、低残余应力处理等手段，使材料的屈服强度大于130KSI，外径不圆度小于0.5％，壁厚不均匀度小于14％，残余应力低于160MPa，从而获得抗挤毁大于167Mpa的套管。

上述套管的制造方法为：

1、采用电弧炉方法冶炼；

2、钢管采用热轧方法制造，并经淬火+回火热处理；

3、回火后，不允许冷矫直，矫直温度应不低于400℃。

4、热处理工艺采用油淬或水淬工艺，经淬火+回火处理，使材料的机械性能达到如下指标：

屈服强度：896-1150Mpa；

抗拉强度：≥1070Mpa；

延伸率≥12％。

冲击功(CVN)管体：0℃横向全尺寸

          接箍：0℃横向全尺寸；

晶粒度不低于6级。

5、残余应力的控制，材料在低温回火炉保温段的时间足够长(25-40分钟)，以保证淬火形成的残余应力彻底消除。

采用热矫直工艺，严禁冷矫直。热矫直温度不低于400摄氏度。

6、射孔性能的保证，通过保证冲击功≥33J，来保证套管在油层射孔时不开裂。

7、互换性的保证，本发明描述的石油套管的转换套管连接件，主要应用于油井下岩盐层、泥岩层等高地层压力段的特殊钢级与规格的套管与其它地层套管之间的连接的过渡转换。

本转换套管由三部分组成，包括(1)上部转换结构由AP1 5CT标准cI＞139.7mm P110套管构成，其中一端加工有API STD 5B标准BTC扣，带标准API接箍的一端加工有API标准LTC扣；(2)带7”变扣接箍，其一端为6”偏梯扣螺纹，另一端为5-1/2”API标准偏梯扣螺纹的6”套管；(3)下部转换套管，其一端为带7”偏梯扣接箍的5-1/2”API标准套管，另一端为APISTD 5BLTC扣。本发明的技术要点如下：

几何精度的控制：

外径、壁厚及允许偏差管体：D＝152.4mm允许偏差：0~+1.0％D，t＝16.90mm允许偏差：-10％-15％t；

接箍：D＝177.Smm允许偏差：0-1.0％D；

螺纹尺寸及允许偏差：

螺纹扣型：偏梯扣；

螺纹加工尺寸、管体与接箍的配合尺寸按具体要求进行；

紧密距执行APISTD 5B；

螺纹公差执行APISTD 5B；

重量：平端管单重56.47kg/m，每支钢管重量及批量交货重量允许偏差执行APISPEC 5CT。

Claims (3)

1、一种抗挤毁石油套管，其特征是：该石油套管钢种成分重量百分比为：C 0.20-0.35％、Si 0.15-0.55％、Mn 0.85-1.25％、P＜0.030％、S＜0.030％、Cr 0.80-1.25％、Mo 0.20-0.60％、Al 0.010-0.050％、Cu＜0.20％、Ni＜0.20％、V 0.08-0.15％，其余为Fe；

该套管的外径：D＝152-154mm，内径：D＝116-122mm，壁厚：t＝15-20mm，壁厚不均匀度≤15％，外径不圆度≤0.5％，配合强度达130000PSI，管体残余应力≤160Mpa，套管两端加工有用于连接的螺纹；

该套管的力学性能及金相：

屈服强度：896-1150Mpa；

抗拉强度：≥1070Mpa；

延伸率：≥12％；

冲击功：管体：0℃横向全尺寸≥33J，接箍：0℃横向全尺寸≥35J；

晶粒度：不低于6级；

偏梯形螺纹：扣形符合APISPEC 5CT的要求；

几何尺寸精度：外径允许偏差为0-+1.0％D。

2、根据权利要求1所述的抗挤毁石油套管，其特征是：该套管的几何精度：

外径：D＝152.4mm，允许偏差：0-+1.0％D；

壁厚：t＝16.90mm，允许偏差：-10％-+15％t；

接箍：D＝177.8mm，允许偏差：0-+1.0％D；

紧密距执行API STD 5B；

螺纹公差执行API STD 5B；

重量：平端管单重56.47kg/m，允许偏差执行APISPEC 5CT。

3、根据权利要求1所述的抗挤毁石油套管的生产方法为：

钢采用电弧炉方法冶炼，套管采用热轧方法制造，并经淬火加回火热处理，回火后，采用热矫直工艺，严禁冷矫直，热矫直温度不低于400℃；残余应力的控制：套管材料在低温回火炉保温段的时间为25-40分钟；热处理工艺采用油淬或水淬工艺，经淬火加回火处理，使套管材料的机械性能达到如下指标：

屈服强度：896-1150Mpa；

抗拉强度：≥1070Mpa；

延伸率：≥12％；

冲击功：管体：0℃横向全尺寸≥33J，接箍：0℃横向全尺寸≥35J；

晶粒度：不低于6级。