CN1361306A - 抗硫化氢应力腐蚀石油套管及其生产方法 - Google Patents

抗硫化氢应力腐蚀石油套管及其生产方法 Download PDF

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许文妍
孙炜
陈为民
付继成
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Abstract

一种抗硫化氢应力腐蚀带接箍石油套管及其生产方法。其化学成份(重量%)为C 0.20～0.35%,Si≤1.00%,Mn0.5～1.50%,P≤0.015%,S≤0.010%,Cr 0.5～1.5%,Ni≤0.25%,Mo 0.25～0.75%,Cu≤0.20%,Al 0.020～0.050%,余量为Fe。该套管采用海绵铁和废钢做炼钢原料,经电弧炉冶炼、炉外精炼和真空脱气后,连铸成圆坯,再经热轧成无缝钢管后,进行热处理淬火。最后制成套管。套管材料性能良好,各项指标均达到或超过API标准。

Description

含抗硫化氢应力腐蚀带接箍石油套管及其生产方法
本发明属于油气田开采用抗腐蚀石油套管领域，特别为一种含硫化氢油气田开采用C90牌号的抗硫化氢应力腐蚀带接箍石油套管及其生产方法。
随着石油、天然气开采条件的日益苛刻，对耐硫化氢应力腐蚀性能和压溃性能良好的C90抗硫化氢套管的需求日益增加。英、美、法、日等发达国家竞相开发研制C90抗硫化氢套管。目前C90抗硫化氢套管的研制，已发展成为石油套管生产领域的一项高新技术。对石油、天然气工业的发展起着重要的作用。
我国四川油田、华北油田和长庆油田都蕴藏着丰富的石油和天然气资源，但是油气层里含有硫化氢气体，必须使用高强度抗硫化氢套管，否则很容易引起套管损坏而导致整口井报废。过去，这类套管全部进口，花费了大量外汇，增加了原油成本。
本发明的目的是给出一种含硫化氢油气田开采用C90牌号的抗硫化氢应力腐蚀带接箍石油套管及其生产方法，以满足各油田的需要，该套管是API钢级石油套管C90(API是美国石油协会的英文缩写，其生产和检验执行API标准)。
本发明的目的是这样实现的：
所述套管的化学成份(重量％)为：C＝0.20～0.35％，Si≤1.00％，Mn＝0.5～1.50％，P≤0.015％，S≤0.010％，Cr＝0.5～1.5％，Ni≤0.25％，Mo＝0.25～0.75％，Cu≤0.20％，余量为Fe。
所述套管的生产方法为：
天津钢管公司的纯净钢生产技术、夹杂物控制技术和残余应力控制技术，采用海绵铁和废钢做炼钢原料，经电弧炉冶炼、炉外精炼和真空脱气后，连铸成圆坯，再经热轧成无缝钢管后，进行热处理：淬火温度800℃以上，保温30分钟，水淬；回火温度680以上℃，保温60分钟，空冷；热矫直温度500℃以上。然后探伤，最后经过管加工工序制成套管。
经热处理后，所述套管的性能达到的指标如下：
屈服强度(σt0.5)621～724MPa
抗拉强度(σb)≥689MPa    延伸率20～36％
冲击韧性：最小值按API SPEC 5CT(98版)公式进行计算
硬度HRC≤25.4
抗H2S应力腐蚀性能：试验按NACE TM0177(96版)标准中的A法进行。
                   经720小时试样表面无裂纹，试样不断裂为合格。
以一种规格和扣型(φ177.8×10.36mm LTC)的套管为例，其成品套管的整体使用性能指标如下：
管体抗挤毁强度≥52MPa  滑脱强度≥2883KN  内屈服强度≥63MPa
所述套管材料力学性能稳定，抗硫化氢应力腐蚀性能优异，成品套管的整体使用性能均达到或超过API标准。
实施例：
按所述成份和方法生产出的石油套管C90(φ177.8×10.36mm LTC)，其化学成份及加工工艺参数如下：
所述套管的化学成份(重量％)为：C 0.30％，Si 0.31％，Mn 0.73％，P 0.006％，S 0.003％，Cr 0.98％，Ni 0.02％，Mo 0.32％，Cu 0.08％，余量为Fe。
采用海绵铁和废钢做炼钢原料，经电弧炉冶炼、炉外精炼和真空脱气后，获得如上所述化学成份；连铸成圆坯，将冷却后的连铸坯在环形炉内加热，炉温为1270℃，热定心，热穿孔，连轧，定径，冷却，锯切，矫直，探伤；热处理：淬火温度890℃，保温30分钟，水淬；回火温度690～700℃，保温60分钟，空冷；热矫直温度550℃。然后探伤，最后经过管加工工序制成套管。
经过热处理后，所述套管的力学性能指标实测值如下：
屈服强度(σt0.5)705MPa  抗拉强度(σb)825MPa  延伸率27.4％
冲击韧性(VT 10×7.50℃)冲击功102J
硬度HRC 23.5
抗H2S应力腐蚀性能：合格
经过管加工工艺加工后的套管整体使用性能达到的指标如下：
管体抗挤毁强度71MPa  滑脱强度3866KN  内屈服强度77MPa所述套管已成功下井35口，经用户反映，使用效果很好。

Claims (3)

1.一种抗硫化氢应力腐蚀带接箍石油套管，其特征在于所述套管的化学成份按重量的百分比为：C 0.20～0.35％，Si≤1.00％，Mn 0.5～1.50％，P≤0.015％，S≤0.010％，Cr 0.5～1.5％，Ni≤0.25％，Mo 0.25～0.75％，Cu≤0.20％，余量为Fe。其管端为长圆扣或偏梯扣。
2.如权利要求1所述的抗硫化氢应力腐蚀带接箍石油套管的生产方法，其特征在于：所述的套管的力学性能按API SPEC 5CT(98版)要求取样和制样，其具有下列特征：
屈服强度621～724MPa  抗拉强度≥689MPa  延伸率20～36％
冲击韧性：最小值按API SPEC 5CT(98版)公式进行计算
硬度HRC≤25.4
抗H2S应力腐蚀性能：试验按NACE TM0177(96版)标准中的A法进行；经720小时试样表面无裂纹，试样不断裂为合格；
成品套管的整体使用性能指标如下：管体抗挤毁强度≥52MPa
滑脱强度≥2883KN  内屈服强度≥63MPa
3.如权利要求1所述的抗硫化氢应力腐蚀带接箍石油套管的生产方法，其特征在于：所述的套管采用天津钢管公司的纯净钢生产技术、夹杂物控制技术和残余应力控制技术，以海绵铁和废钢做炼钢原料，经电弧炉冶炼、炉外精炼和真空脱气后，连铸成圆坯，将冷却后的连铸坯在环形炉内加热，再经热轧成无缝钢管，进行热处理：淬火温度800℃以上，保温30分钟，水淬；回火温度680以上℃，保温60分钟，空冷；热矫直温度500℃以上。最后经过管加工工序制成套管。
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