UA79213C2

UA79213C2 - Extended at laying steel pipe for oil-well (variants)

Info

Publication number: UA79213C2
Application number: UAA200512670A
Authority: UA
Original assignee: Sumitomo Metal Ind
Priority date: 2003-05-28
Filing date: 2004-05-26
Publication date: 2007-05-25
Also published as: AU2004243718A1; JP4475424B2; AR044438A1; BRPI0410732A; AU2004243718B9; EA200501880A1; NO20055154L; EA008418B1; CA2527117A1; EP1640468A4; MXPA05012510A; EP1640468A1; US7082992B2; AU2004243718B2; NO20055154D0; US20060073352A1; CN1780929A; JPWO2004106572A1; WO2004106572A1; CN100554473C

Description

Опис винаходу

Даний винахід відноситься до сталевої труби, яка головним чином служить для нафтової свердловини або газової свердловини (далі позначена як "нафтова свердловина"), а більш конкретно, відноситься до сталевої труби нафтової свердловини, яка розширюється при закладанні у нафтовій свердловині і застосовується у такому стані. Сталева труба має чудову корозійну стійкість після розширення.

При розробці нафтової свердловини множина труб, яка називається обсадною колоною, вбудована у свердловину і, таким чином, стіна свердловини відвернена від обвалу. При розробці свердловини отвір 70 виконують бурінням доти, поки не досягають визначеної глибини, і після цього обсадна труба закладається у викопану свердловину для того, щоб запобігти обвалу стіни свердловини. Таким чином, свердловину викопують при бурових роботах, які послідовно продовжуються; однак, коли розробка досягне наступної стадії глибини, обсадну трубу вводять вниз через попередньо закладену обсадну трубу так, що діаметр кожної наступної обсадної труби, яка закладається у більш глибокий горизонт, зменшується порівняно з діаметром попередньо закладеної обсадної труби.

У таким чином розробленій нафтовій свердловині діаметр обсадної труби у верхній частині свердловини великий, а зі збільшенням глибини обсадна труба стає меншою у діаметрі, нарешті, через неї вводять сталеву трубу, яка називається ліфтовою колоною для нафти або газу. Отже, діаметр обсадної труби у верхній частині свердловини одержується оберненим обчисленням від діаметра трубопроводу, який забезпечується у тому випадку, коли свердловина викопана до заздалегідь встановленої глибини.

Відповідно, коли глибока свердловина викопана, розмір обсадної труби у верхній частині стає величезним і витрати, необхідні для кар'єрної розробки, тим самим збільшуються.

Як описано у патентному документі 1, запропоноване рішення, згідно з яким обсадна труба свердловини розширюється по радіусу, різниця діаметрів між кожною парою послідовних обсадних труб, які формують с багатоступінчасту конструкцію обсадної колони, вибрана меншою, і, отже, розмір верхньої частини свердловини (3 зменшується. Цей спосіб передбачає, що сталеву трубу, яка має діаметр менший, ніж необхідний діаметр сталевої труби, вставляють у нафтову свердловину і піддають розширенню у нафтовій свердловині, щоб мати необхідний зовнішній діаметр сталевої труби. Запозичаючи цей метод, описаний вище, діаметр обсадної труби у верхній частині свердловини може бути зменшений і витрати, необхідні для розробки свердловин, тим самим о можуть зменшитися. «--

Після розширення сталева труба у нафтовій свердловині залишається у стані, підданому розширенню, при експлуатації і взаємодіє з навколишнім середовищем, таким як нафта або газ. У результаті, сталевій трубі у сч стані розширення при експлуатації необхідно мати заздалегідь встановлені експлуатаційні характеристики. При Ге») цьому неможливо проводити термічну обробку по всій довжині сталевих труб після розширення і при 3о експлуатації з метою поліпшення характеристик. в

Труби для нафтових свердловин відвантажують у термообробленому стані, з визначеною корозійною стійкістю, а також нарівні з цим опором до розтріскування під дією напружень у сульфідовмісному середовищі (який далі називається "З5С"), у навколишньому середовищі з вологого сірководню, до уваги береться опір до « розтріскування під дією напружень у сульфідовмісному середовищі (який далі називається "З5С"). Однак, для З 0 сталевих труб, до яких застосовується метод розширення, особливо важливо враховувати погіршення с характеристик З5С, зумовлене деформаційним зміцненням.

Із» У патентному документі 2 запропонована сталева труба з гарантованою величиною 55С після розширення і при експлуатації. Однак, сталева труба, зображена у патентному документі, - це сталева труба, в якій величина

ЗЗС після розширення досягнута за рахунок впливу на розмір кристалічного зерна і зниження міцності сталевої труби до розширення, при цьому розмір кристалічного зерна встановлений на заздалегідь заданій величині або і меншим залежно від міцності, за рахунок цього для сталевих труб забезпечується опір "З5С" після розширення. (се) Однак, для виробництва такої сталевої труби, розкритої у вищезазначеному документі, необхідне застосування термообробки для формування дрібного зерна, а контроль такої термообробки являє собою не ді легку задачу. Додатково, у патентному документі 2 немає опису зв'язку між азотом у сталі, зокрема, розчиненим - 20 азотом (азот) і дифузійним воднем, які значною мірою впливають на величину 5560.

Патентний документ 1: с» Японська Публікація Міжнародного Патенту

Заявка Мо7-507610.

Патентний документ 2) 29 Публікація нерозглянутої Японської Патентної заявки Мо2002-266055.1

ГФ) Мета даного винаходу - забезпечення сталевої труби для нафтової свердловини, розширюваної при закладанні, яка має чудову корозійну стійкість, зокрема величину опору 55С, після розширення при експлуатації. о Для того, щоб досягнути згаданої раніше мети, даний винахід пропонує сталеву трубу, виконану з вуглецевої сталі, і сталеву трубу з низьколегованої сталі, які застосовуються як сталеві труби для нафтової свердловини, 60 в'яких звертається увага на величину З5С цих труб після прикладення радіального розширювального зусилля, особливо враховується оклюзія (абсорбція газів металами) водню, який проникає у сталь з навколишнього середовища вологого сірководню, і розглянутий у подробицях зв'язок між центром оклюзії водню і наявністю складових елементів у сталі. У результаті автори даного винаходу виявили наступні закономірності а) і б). а) Залежно від наявності у надлишку розчинного М або його відсутності, істотно відрізняються бо характеристики центра оклюзії водню.

б) У сталі, в якій розчинний М є у надлишку, дифузійний водень, який погіршує властивість 5С, оклюдований у сталі з підвищеним вмістом при збільшенні коефіцієнта розширення, у той час як у сталі, яка не містить розчинний азот або з присутністю розчинного азоту, але у малих кількостях, зокрема у сталі, в якій вміст розчинного азоту менший 40 частин на мільйон (ррт) або менше, кількість дифузійного водню навіть після розширення порівняно із вмістом до розширення збільшується трохи.

Суть даного винаходу, вдосконаленого на основі вищезазначених, описаних даних, полягає в описаній нижче сталевій трубі нафтової свердловини, розширюваній при закладанні.

Розширювана при закладанні сталева труба для нафтової свердловини виконується зі сталі, яка складається у У мас.9о з вуглецю 0,5-0,45, кремнію 0,1-1,5, марганцю 0,1-3,0 фосфору 0.03 або менше, сірки 0,01 або менше, розчинного алюмінію 0,05 або менше, і залишку заліза та неминучих домішок із вмістом розчиненого азоту 40 частин на мільйон або менше.

Описана вище розширювана при закладанні сталева труба для нафтової свердловини може бути виконана зі сталі, яка містить замість частини Ре, принаймні, одну вибрану складову частину з, принаймні, однієї з /5 наступних груп від А до С.

Група А... ванадій 0,005-0,2мас.9о, титан 0,005-0,1мас.об, ніобій 0,005-0,1мас.95, бор 0,0005-0,005мас.оо;

Група В... хром 0,1-1,5мас.9о, молібден 0,01-1,Омас.оо, нікель 0,05-1,5мас.9о, мідь 0,05-0О,5мас.9о; і

Група С... кальцій 0,001-0,005мас.оо.

Далі буде наведений докладний опис та обгрунтування для вибору складу сталі, як описано вище для розширюваної при закладанні сталевої труби для нафтової свердловини згідно з даним винаходом. При цьому далі символ "Фо" відноситься до "95 по масі", якщо не вказане інше. 1. Розчинений азот

Спочатку потрібно описати центр захоплення водню. Як метод для визначення кількості оклюдованого водню у сталі тут може бути наведений метод дослідження десорбції водню, яка температурно-програмується. У методі сч об дослідження десорбції водню, яка температурно-програмується, під час підвищення температури сталі о вимірюється кількість виділених атомів водню при відповідних температурах за допомогою квадрупольного мас-спектрометра або подібного засобу. Відповідно до цього методу, розглядається величина енергії активації водню, пов'язана із захопленим станом, температура, при якій виділиться водень, змінюється, і кількість водню може бути використана як величина для характеристики енергії активації водню у захопленому стані. с зо Раніше вважали, що явище крихкості (водневої крихкості), включаючи З5С, залежить від дифузійного водню.

Це загальноприйняте у випадку вимірювань, які базуються на вищезазначеному описі дослідження десорбції -- водню, яка температурно-програмується, при цьому частинки водню, виділені при температурі 200 С або с нижчій, асоціювали з дифузійним воднем. Частинки водню, виділені при температурі вищій 2002С, включають частинки з високими значеннями енергії активації, пов'язаними із захопленням водню, і частинки безповоротно о з5 захопленого водню, які навряд чи дифундують при кімнатній температурі. Тому такі розглянуті частинки водню ч- впливають на водневу крихкість меншою мірою.

Зважаючи на ці обставини, вплив складових елементів і результату розширення труби на центр захоплення водню були розглянуті більш докладно на основі наступних процедур. «

Чотири типи сталей, хімічний склад яких показаний у Таблиці 1, були виплавлені. Використовуючи ці сталі, за допомогою гарячого кування були виготовлені заготовки - 8Омм у діаметрі і ЗОО0мм у довжину. З цих брусків - с зовнішнім точінням і прошиванням були виготовлені безшовні сталеві труби із зовнішнім діаметром 75мм, з ц товщиною стінки 1Омм і з довжиною З0Омм. Значення межі текучості (М5(МПа)) і значення твердості за шкалою "» Роквела (НКС) цих сталевих труб показані у Таблиці 2.

Додатково, кожна з кількостей розчинного М була взята як значення, виведене із загальної кількості М у сталі, яку визначили хімічним аналізом, віднімаючи кількість М, доданого до складу нітридів Ті, МБ, АЇ, М, В, -І і одержане екстракцією осадів. о й | Хейлипял.

Я гітлерівці з етятерететв іт няння Генхалеях рент -о 70 о п ай обо піка 02 а шт: кас тост с В 05 поля лля од б ба бо - дл йо тен

Є ках бло 9 ОДНО ХО пл оо блюз поз піяое од).

Ли сбрє ря опе содюж пак: од сб о- по. "Вих ання | Теблнця 2 р г з нини нини сн ниж нишикжнинншни шишй я дроти

Після термічної обробки цих сталевих труб була введена вставка для розширення, і таким чином було проведене радіальне розширення труб. Коефіцієнт розширення змінювався залежно від розміру вставки; були прийняті два коефіцієнти радіального розширення: 1095 і 2095. Зразки з 4-ма точками для випробування на згин, 65 які мали форму і розміри, показані на Фіг.1, були відібрані від сталевих труб до розширення і після розширення. Контрольні зразки встановлювалися на згинальний пристрій 1, показаний на Фіг.2, і завдяки цьому опір 553 досліджували зануренням контрольних зразків у розчин А, вказаний у МАСЕ ТМ-0177. (тестовий розчин, приготовлений насиченням при Татм Но» водного розчину з 5мас.бо Масіно,5мас.оо оцтової кислоти) протягом 720 годин. У цьому випадку встановлювалося напруження під навантаженням 8595 від стандартного мінімуму межі текучості 552МПа (що відповідає 8ОКві).

З іншого боку, зразки з 4-ма точками для випробування на згин зі сталей марок А і О після вищеописаного випробування на визначення величини опору З5С були піддані дослідженню з визначення водню, оклюдованого у сталі, за допомогою вищеописаного дослідження десорбції водню, яка температурно-програмується. У цьому аналізі встановлений режим зростання температури 102С/хв. 70 Результати дослідження опору З5С показані у Таблиці З; результати дослідження, які базуються на дослідженні десорбції водню, яка температурно-програмується, показані на Фіг.З і 4.

М (ррт) випробування на згин у 4 точках 7 радіального розширення (905) рю люю сою в о (в) (в) (в) с 21 ІФ) ІФ) х р 45 в) х х

Фіг.3 показує графік залежності швидкості виділення водню (рріп/сек.) від температури (С) для марки сталі ре Ор, яка має високий вміст розчинного азоту - 45ррт. Як видно з Фіг.3, зі збільшенням коефіцієнта розширення с зростає також і перший максимум, у діапазоні від 100 до 1502С. Це вказує на те, що кількість дифузійного (о) водню, який вивільняється при температурі 2002 або нижчій, зростає зі збільшенням коефіцієнта розширення.

Фіг.4 - графік залежності швидкості виділення водню (рріп/сек.) від температури (С) для марки сталі А, яка має низький вміст розчинного М - 4ррт, досягнутий зв'язуванням М у вигляді ТІМ шляхом додання Ті. У випадку, со зо якщо у сталі А, підданої розширенню, зростає другий максимум, знайдений у діапазоні від 200 до 4002, перший максимум у діапазоні нижчому 2002С показує неістотну відмінність від першого максимуму до розширення. --

Звичайно, коли піддають розширенню трубу, твердість підвищується завдяки деформаційному зміцненню. с

Чим вища твердість, тим більше утворюється дислокацій, і на таких дислокаційних ділянках концентрація дифузійного водню стає вищою. Однак, як може бути видно на Фіг.З і 4, рівень енергії активації дифузійного Ф водню, оклюдованого у сталі, після розширення при експлуатації значно змінюється залежно від вмісту їч- розчиненого М, і частка дифузійного водню, який виділяється при температурі 200 «С або нижчій, знижується у сталі при зниженні вмісту розчиненого азоту. Це означає, що у сталі з низьким вмістом розчиненого азоту схильність до водневої крихкості, тобто зростання вразливості 552 знижене. «

Зважаючи на ці результати, дія розчиненого азоту на центр захоплення водню була також досліджена більш детально на сталевих трубах, зроблених з марок сталей В і С. Було виявлено, що у сталях марок В і С з низьким - с вмістом розчиненого М картина аналогічна випадку, показаному на Фіг.4; навіть коли труба піддана розширенню, и перший максимум змінюється трохи, а другий максимум з'являється знову у діапазоні від 200 до 400296. я У сталях з низьким вмістом розчиненого азоту, висота другого максимуму зростає зі збільшенням коефіцієнта розширення. Однак, другий максимум пов'язаний з максимумом водню, який вивільняється, при високому значенні енергії активації, тобто водень, який розглядається, впливає незначним чином на водневу крихкість. У - сталях А і С з низьким вмістом розчиненого азоту, навіть після розширення, тільки другий максимум, який со розглядається, стає вищим, але частка дифузійного водню, пов'язаного з першим максимумом, нижча, ніж у сталі

О. Коли кількість дифузійного водню, який виділяється, при першому максимумі велика, опір 552 знижений. іме) Однак, сталі з низьким вмістом дифузійного водню мають чудовий опір З5С навіть при більшому значенні частки кл 20 водню, який вивільняється, при другому максимумі. Підводячи підсумки, потрібно зазначити, що ефективне зниження вмісту розчиненого азоту для забезпечення чудового опору З5С у сталевих трубах після розширення. с» У випадку, якщо розширення не застосовується, перший максимум у сталі з великим вмістом розчиненого азоту майже той же, що у сталі з низьким вмістом розчиненого азоту. А кількості оклюдованого дифузійного водню у цих сталей майже ідентичні одна одній.

Фіг5 показує графічну залежність між кількістю дифузійного водню |(ррт), виділеного зі сталі у о температурному інтервалі вищому 2002, і твердістю сталі марки ЮО за шкалою Роквела (НКС). На цій Фіг. видно, що при розширенні твердість підвищується завдяки деформаційному зміцненню. Звичайно, чим вища ко твердість, тим більше дислокацій і тому збільшується кількість захопленого дифузійного водню. До даного моменту вважалося, що твердість і концентрація дифузійного водню, оклюдованого сталлю, пов'язані одна з 60 одною пропорційним чином. Однак, як можна побачити на Фіг.5, залежно від вмісту розчиненого азоту у сталі, рівень концентрації дифузійного водню відносно твердості змінюється при зміні розширення, і зниження вмісту розчиненого азоту веде до зниження концентрації дифузійного водню, якщо дивитися при фіксованій твердості.

Іншими словами, можна спостерігати збільшення схильності до водневої крихкості, при цьому схильність до З5С знижена у тому випадку, якщо вміст розчиненого азоту незначний. 65 Фактично, потрібно відмітити відносно формування 55, що показано у Таблиці 3, у випадку застосування розширення 555 спостерігався лише у сталі О, яка має вміст розчиненого азоту вищий 40ррт, а сталіАі С з низьким вмістом розчиненого азоту виявили чудовий опір З5С навіть у випадку розширення, особливо, сталі марок А і В, які мають вміст розчиненого азоту 4ррт і Оррт відповідно, показали чудовий опір З5С навіть після розширення з коефіцієнтом розширення 20905.

Виходячи з вищеописаних спостережень, у даному винаході встановлено, що вміст розчиненого азоту у сталі д4Оррт.

У даному випадку для забезпечення вмісту розчиненого азоту у сталі 4АОррт або меншого загальний вміст азоту у сталі може бути знижений, або азот може бути зв'язаний точним доданням елементів, таких як Ті, МБ, М,

В ї АїІ; однак, немає докладного опису обмежень, накладених на метод зменшення вмісту розчиненого азоту у 7/о сталі.

Для зв'язування достатньої кількості розчиненого азоту у сталі у вигляді нітридів необхідно встановити співвідношення між вмістом загального азоту і вмістом розчиненого азоту, щоб зробити вміст розчиненого азоту рівним або нижчим, ніж запланований вміст; утворення нітридів такими елементами як Ті, Мо, М, В їі АЇ досягається доданням необхідних елементів у кількостях, які визначаються стехіометрично, для формування нітридів. Однак кількості елементів, які вводяться, можуть бути недостатніми, і отже, важливо визначити кількість елементів, які додаються, як наведено у нижчеподаному описі.

Іншими словами, вміст розчиненого азоту у сталі не тільки визначається параметрами виплавки, але і змінюється залежно від параметрів виробництва на наступних стадіях, наприклад, умов під час виробництва труби, у тому числі умов нагрівання заготовки, температури при закінченні виробництва труби, температури і го періоду часу нагрівання і охолодження з метою зміцнення, і температури і періоду часу нагрівання і охолодження при відпуску. Отже, важливо визначити кількість елементів, які додаються, таких як Ті, МБ, М, В і

АЇ, які утворюють нітриди згідно з вищезазначеним описом.

З метою успішного здійснення реакцій при високих температурах, коли нітриди утворюються особливо швидко, відповідний час витримки при високій температурі потрібно вибирати як можна більший, і реакції будуть с ов продовжуватися до такої міри, яка буде відповідати кількості доданих елементів, які утворюють нітриди.

Крім того, типи нітридів, які утворюються у різних температурних діапазонах, відрізняються один від і) одного, і, отже, можливо оптимізувати температуру і час нагрівання згідно з вищезазначеним описом типів нітридів, які утворюються такими елементами як Ті і МБ. Наприклад, у сталевий зразок додають необхідну кількість Ті як елемента, який утворює нітрид, де М зв'язаний з Ті, проводять нагрівання заготовки під час с зо виробництва сталевої труби при 125022 або вище протягом 20 хвилин або більше. Крім того, у зразку, де М зв'язаний доданням АЇ або МБ, під час зміцнення, проведеного після виробництва труб, бажано забезпечити - тривалість витримки при 9002С або вище протягом 15 хвилин або більше. Га

Крім того, товщина стінки сталевої труби впливає на утворення нітридів. Наприклад, товста стінка має повільну швидкість охолодження, і, отже, можна передбачити, що утворення нітридів продовжується протягом о інтервалу часу між часом взяття з нагрівальної печі під час зміцнення і часом початку водяного охолодження. ч-

Отже, тривалість витримки може бути скорочена вищезазначеним інтервалом часу. Однак тонка стінка має високу швидкість охолодження, так що керування часовими параметрами у печі стає надзвичайно важливим. 2. Інші складові крім розчиненого азоту «

С 0,05-0,4590

Вуглець (С) - необхідний елемент, який забезпечує міцність і достатню прогартовуваність сталі. З метою - с одержання цих ефектів вміст вуглецю повинен складати принаймні 0,0595. З іншого боку, якщо вміст вуглецю ц перевищує 0,4595, то збільшується схильність до утворення гартівної тріщини під час зміцнення. У зв'язку з "» цим, вміст вуглецю складає від 0,05 до 0,4595. Переважна нижня межа 0,195, а переважна верхня межа 0,35905.

Кремній 0,1-1,595

Кремній (5і) - елемент, який діє як розкиснювач, а також підвищує опір знеміцненню при відпуску і таким -І чином підвищує міцність. Однак, при вмісті кремнію меншому ніж 0,195 ці ефекти не можуть бути повністю досягнуті. З іншого боку, при вмісті кремнію, який перевищує 1,595, здатність сталі піддаватися обробці у іш гарячому стані помітно знижується. Виходячи з цього, вміст кремнію складає від 0,1 до 1,595. Переважна нижня ко межа 0,290, а переважна верхня межа 1,090. шу 20 Марганець 0,1-3,090

Марганець (Мп) - елемент, який ефективно підвищує здатність сталі загартовуватися і пацає сталевій трубі (Ф» міцності. При вмісті марганцю меншому ніж 0,195 ці ефекти не можуть бути повністю досягнуті. З іншого боку, при вмісті марганцю, який перевищує 3,095, збільшується сегрегація марганцю Мп і пластичність знижується.

Виходячи з цього, вміст марганцю вибирають від 0,1-3,095. Переважна нижня межа 0,395, а переважна верхня межа 1,595.

Фосфор 0,0395 або менше о Фосфор (Р) міститься у сталі як домішка. Якщо його вміст перевищує 0,0395, то фосфор розподіляється по ко міжзеренних межах і знижує пластичність. Так що вміст фосфору вибирається 0,03956 або меншим. Переважний вміст фосфору 0,01595 або менший. Крім того, переважно зробити вміст фосфору по можливості меншим. 60 Сірка 0,0195 або менше

Сірка (5) міститься у сталі як домішка, аналогічно вищеописаному фосфору; сульфідні включения з Мп, Са і подібними елементами знижують пластичність. Якщо вміст сірки перевищує 0,01, зниження пластичності стає помітним. Виходячи з цього, вміст сірки вибирають 0,0195 або меншим. Переважний вміст сірки 0,00595 або менший. Крім того, також переважно зробити вміст сірки по можливості меншим. 65 Розчинний алюміній 0,0595 або менше

Алюміній (А!) - додатковий розкиснювач. Якщо вміст алюмінію перевищує 0,0595 у переведенні па частку розчинного алюмінію, відбувається зниження пластичності. Крім того, розкиснювальний ефект інтенсивний.

Виходячи з цього, вміст алюмінію вибирають 0,05956 або меншим у переведенні на частку розчинного алюмінію.

Переважний вміст 0,0395 або менший. З метою одержання тільки розкиснювального ефекту нижня межа може бути на рівні домішки. Однак, алюміній виявляє себе як нітридотвірний, утворюючи АЇМ і зв'язуючи азот. Цей ефект може бути досягнутий при вмісті розчинного алюмінію 0,00195 або більшому, так що рекомендований вміст розчинного алюмінію 0,00195 або більший для досягнення бажаного ефекту.

Розширювана при закладанні сталева труба для нафтової свердловини, згідно з даним винаходом, виконана зі сталі, яка має вищеописаний хімічний склад і залишок залізо, а також неминучі домішки, за винятком Р і 5. 70 Інша розширювана при закладанні сталева труба для нафтової свердловини, згідно з даним винаходом, виконана зі сталі, яка містить крім вищеописаних компонентів, а саме замість частини Ре, принаймні один компонент, вибраний з хоча 6 однієї груші нижчезазначених груп від А до С.

Група А... Ванадій(М): 0,005-0,295, Титан (Ті): 0,005-0,190, Ніобій (МБ): 0,005-0,190 і Бор (В): 0,0005-0,00596;

Група В... Хром (Сг): 0,1-1,595, Молібден (Мо): 0,1-1,095, Нікель (Мі): 0,05-1,595 і Мідь (Си): 0,05-0,5960; і

Група С... Кальцій (Са): 0,001-0,005905.

Нижче буде зроблений опис цих компонентів.

М, ті, МБ, В:

Будь-який з цих елементів може утворювати нітриди і тим самим зв'язувати азот у сталі. Іншими словами, ці елементи знижують вміст розчиненого азоту. Виходячи з цього, коли ефект цих елементів необхідний, може бути доданий один або декілька цих елементів. Бажаний ефект може бути одержаний при вмісті 0,00595 або більшому для М, Ті і МБ, і 0,000595 або більшому для В. Однак, коли частка М перевищує 0,295, частка Ті і МО перевищує 0,195, або частка В перевищує 0,00595, відбувається зниження пластичності сталі. Виходячи з цього, рекомендовані вмієш цих елементів наступні: 0,005-0,295 для М, 0,005-0,190 для Ті і МБ, і 0,0005-0,00590 для В.

У даному випадку, М, утворюючи МС під час відпуску, збільшує тим самим опір знеміцненню і підвищує сч ов Міцність стали. Ті ії МО утворюють карбонітриди при високих температурах і тим самим запобігають формуванню великого зерна. і)

Ст, Мо, Мі, Си:

Будь-який з цих елементів ефективно підвищує здатність загартовуватися і тим самим підвищує міцність.

Коли ефект цих елементів необхідний, може бути доданий один або декілька цих елементів. Бажаний ефект со зо Може бути одержаний при вмісті 0,195 аби більшому для Сг і Мо, і 0,0595 або більшому для Мі і Си. Однак коли вміст Сг або Мі перевищує 1,595, вміст Мо перевищує 1,095 або вміст Си перевищує 0,596. відбувається зниження (87 пластичності і корозійної стійкості. Виходячи з цього, рекомендовані вмісти цих елементів наступні: 0,1-1,595 с для Ст, 0,1-1,095 для Мо, 0,05-1.595 для Мі і 0,05-0,595 для Си.

Кальцій (Са): ме)

Кальцій - елемент, який сприяє контролюванню форм сульфідів, підвищує міцність і т.д. Виходячи з цього, ї- кальцій може бути доданий, коли необхідний його ефект. Бажаний ефект може бути одержаний при вмісті 0,00195 або більшому. Однак, коли вміст перевищує 0,00595, виникає побічний ефект, який включає в себе утворення великої кількості включень, які зумовлюють виникнення штангової корозії. Виходячи з цього, рекомендований вміст Са від 0,001-0,00595. « 22 сталі, які мають хімічний склад, вказаний у Таблиці 4, виплавили і піддали випробуванню, яке базується з с на наступних операціях.

Сталевий брусок з кожного типу сталі був витриманий при 12502 протягом 30 хвилин, а потім підданий ;» гарячому куванню з відносним зменшенням площі поперечного перерізу 3095, щоб одержати заготовку діаметром 8Омм і довжиною З0Омм. Безшовна сталева труба із зовнішнім діаметром 75мм, з товщиною 1Омм і довжиною З00мм була виготовлена із заготовки зовнішнім точінням і прошиванням. Безшовну сталеву трубу -і витримали при 10502 протягом 10 хвилин, а потім піддали загартуванню у воді. Потім трубу піддали відпуску при 6502 протягом 30 хвилин. Таким чином були одержані розширювані сталеві труби, які мають різні вмісти ї-о розчиненого азоту. ко Одержані розширювані сталеві труби були піддані радіальному розширенню при кімнатній температурі шу 50 штовханням вставки для розширення від одного кінця труби до іншого. Застосували два види розширення, які відрізняються розміром вставки, в яких коефіцієнти радіального розширення були 1095 і 2095 відповідно. Зі сю сталевих труб із застосуванням двох типів розширення і сталевих труб до розширення були відібрані зразки з 4-ма точками для випробування на згин, які мають форму і розміри, вказані на Фіг.1. Зразки встановили на згинальний пристрій 1, показаний на Фіг.2, а потім піддали випробуванню на розтріскування під дією напружень

У сульфідовмісному середовищі (555).

Випробування на розтріскування під дією напружень у сульфідовмісному середовищі було проведене о зануренням зразків у розчин А, вказаний у МАСЕ ТМ-0177 (тестовий розчин, приготовлений насиченням при Татм іме) Ньз водного розчину з 5мас.бо Масіно 5мас.бо оцтової кислоти) протягом 720 годин. Зразки, у яких утворення

ЗО не знайдене, були розділені як відмінні символом "О", а зразки, у яких було знайдене утворення З5С, були 60 розділені як незадовільні символом "х". У цьому випадку було встановлене напруження: під навантаженням у 8595 від стандартної мінімальної межі міцності 552МПа (що відповідає 8ОКЗзі).

Одержані результати наведені у Таблиці 5. У Таблиці 5 наведені значення межі міцності У5 (МПа), одержані випробуванням на межу міцності при кімнатній температурі 128 зразків, вказаних у 915 72241, відібраних у сталевих труб до розширення. б5 й й Гоблиць 4 шин лиш сети и и М

Й 1 да ПА Й 1 БІК П

Гиеріером опьшерююю 2 лбя пою вже) 235111 То ут57 | 12, 019) 027 |зає|жсовісом| - | - | ос | дому 03! - | |- а - | - Гдом і пні и ши т нн т нн с и ач

З віжери| га |б22| дл |заз|естз|оюобеюст - | ШИ | сююй |бдок| - | 1-11 - 1 - ГБ ти меттв х: ОНьзСВТЬ тя СЬКИЙ зле Же в униеттвй ШНіст. ХЕУзНй У зенощу нітреліяді. ся 25 питьавслогть вісн трсвувьеечния й. жолсе повштиеяеотяь рішння - 7 Таблиця 5 г. -, . с. . . нн І те реж зе | нет | ке бе с якої 0 о й я | 51919186 шІниши си ш ли пис ЗИ ПН яд є Гч | 9 9 1

Зо 5 | ж | 9 | и 9 -

Пржаадн те Ох | же роя 28177777 см -ї їж 9 19,1 Ф

Я | || || м ер 17517581 55 5 Ж 5 тро 1275 17577 10707030 з 1 с 2 | 8 19 1. МД « ій 5 | 8 | 191 с 7 и | Ж Го Го геї З й ши: лишив ши ши л По СОВА по

І» 6 | 0 Її мк ДЕ: ПСО ПОН ЗО ПОЛА ВАЄ ТИКИ НОВО Оя -І . Три НЕНННОЮЧ Сири кутні ік 49 яв зн'єхуюння ОМ, 00 частій з й роачнншюх М сжідел. з данним шк : Пяні еівесилі вто З1кнчнь - Бидотх ун й ст сю А 4. ті утворю тередн, Не

Порвноувні ні вія Т к й Додкиц; шежію розінневояю нрниляда |. | с ксиліт, ЗАКЯгБениВ ЗА Дяк 59 | Еніст-Се Мо; переващує нку, ко ! вкшикяя ярдів . Т Виікт св пережуцує норну» А : ШЕ. ще ж зикчаккннЕ: утворвнякв Дуже бо | | великої ніЛЬКТЯтТ. ВЕЛИ,

Як можна побачити у Таблиці 5, сталеві труби, виконані зі сталей номера з 1 по 18, чудові в опорі 550 після розширення. Особливо сталеві труби, виконані зі сталей з номерами 2-4, 7-12 і 15-18 з дуже низькою часткою розчиненого азоту, на рівень 20ррт або менший, а значить, забезпечується збереження чудового опору 65 ззС навіть після застосування розширення з коефіцієнтом радіального розширення 20905.

З іншого боку, сталеві труби, виконані зі сталей з номерами 19-22, повністю незадовільні у відношенні до опору 55С після розширення. Більш конкретно, сталева труба, виконана зі сталі номер 19, має короткий час розігрівання при куванні, недостатній для зв'язування азоту (М) титаном (Ті), ії частка розчиненого азоту перевищує 4Оррт, так що ця сталева труба незадовільна в опорі З5С після розширення. Сталева труба зі сталі

Номер 20 не містить елементів, які утворюють нітриди, так що ця труба має високу частку розчиненого азоту

БОррт і низький опір 55(:. Сталева труба зі сталі номер 21 має високі вмісти хрому і молібдену, внаслідок чого утворюються великі карбіди і ця труба має низький опір 55С. Сталева труба зі сталі номер 22, в якій частка Са перевищує норму, має велику кількість включень; з'являється З5С, який виникає внаслідок пітингової корозії, і ця труба має низький опір 550. 70 Розширювана при закладанні сталева труба для нафтової свердловини згідно з даним винаходом чудова в опорі БОС після розширення і вельми корисна при застосуванні методу розширення при закладанні, в якому труба розширюється після введення у свердловину.

Фіг.1 - схема форми і розмірів зразка з 4-ма точками для випробування на згин.

Фіг.2 - схема згинального пристрою, який приводить в дію встановлений на нього зразок з 4-ма точками для /5 Випробування на згин.

Фіг.3 - графік залежності між температурою сталі з високою часткою розчиненого азоту і швидкістю виділення водню.

Фіг.4 - графік залежності між температурою сталі з низькою часткою розчиненого азоту і швидкістю виділення водню.

Фіг.5 - графік залежності між часткою дифузійного водню у сталі і міцністю.

Пояснення позначень: 1: Згинальний пристрій

Claims

Формула винаходу с о

1. Розширювана при закладанні сталева труба для нафтової свердловини, яка виготовлена зі сталі, що містить, мас. 90: вуглець 0,05 - 0,45, кремній 0,1 - 1,5, марганець 0,1 - 3,0, фосфор 0,03 або менше, сірку 0,01 або менше, розчинний алюміній 0,05 або менше, і решту у вигляді заліза і неминучих домішок, при цьому со зо вміст розчиненого азоту становить 40 частин на мільйон або менше.

2. Розширювана при закладанні сталева труба для нафтової свердловини, яка виготовлена зі сталі, що «- містить, мас. 90: вуглець 0,05 - 0,45, кремній 0,1 - 1,5, марганець 0,1 - 3,0, фосфор 0,03 або менше, сірку с 0,01 або менше, розчинний алюміній 0,05 або менше, один або більше елементів, що вибрані з групи: ванадій 0,005 - 0,2, титан 0,005 - 0,1, ніобій 0,005 - 0,1 і бор 0,0005 - 0,005, і решту у вигляді заліза і неминучих (22) домішок, при цьому вміст розчиненого азоту становить 40 частин на мільйон або менше. їч-

3. Розширювана при закладанні сталева труба для нафтової свердловини, яка виготовлена зі сталі, що містить, мас. 90: вуглець 0,05 - 0,45, кремній 0,1 - 1,5, марганець 0,1 - 3,0, фосфор 0,03 або менше, сірку 0,01 або менше, розчинний алюміній 0,05 або менше, один або більше елементів, що вибрані з групи: хром 0,1 - 1,5, молібден 0,1 - 1,0, нікель 0,05 - 1,5 і мідь 0,05 - 0,5, і решту у вигляді заліза і неминучих домішок, « 0 при цьому вміст розчиненого азоту становить 40 частин на мільйон або менше. ш-в с

4. Розширювана при закладанні сталева труба для нафтової свердловини, яка виготовлена зі сталі, що містить, мас. 90: вуглець 0,05 - 0,45, кремній 0,1 - 1,5, марганець 0,1 - 3,0, фосфор 0,03 або менше, сірку :з» 0,01 або менше, розчинний алюміній 0,05 або менше, кальцій 0,001 - 0,005, і решту у вигляді заліза і неминучих домішок, при цьому вміст розчиненого азоту становить 40 частин на мільйон або менше.

5. Розширювана при закладанні сталева труба для нафтової свердловини, яка виготовлена зі сталі, що -1 містить, мас. 90: вуглець 0,05 - 0,45, кремній 0,1 - 1,5, марганець 0,1 - 3,0, фосфор 0,03 або менше, сірку 0,01 або менше, розчинний алюміній 0,05 або менше, один або більше елементів, що вибрані з групи: ванадій іс), 0,005 - 0,2, титан 0,005 - 0,1, ніобій 0,005 - 0,1 і бор 00005 - 0,005, один або більше елементів, що г) вибрані з групи: хром 0,1 - 1,5, молібден 0,1 - 1,0, нікель 0,05 - 1,5 і мідь 0,05 - 0,5, і решту у вигляді заліза і неминучих домішок, при цьому вміст розчиненого азоту становить 40 частин на мільйон або менше.

-

6. Розширювана при закладанні сталева труба для нафтової свердловини, яка виготовлена зі сталі, що с містить, мас. 90: вуглець 0,05 - 0,45, кремній 0,1 - 1,5, марганець 0,1 - 3,0, фосфор 0,03 або менше, сірку 0,01 або менше, розчинний алюміній 0,05 або менше, кальцій 0,001 - 0,005, один або більше елементів, що вибрані з групи: ванадій 0,005 - 0,2, титан 0,005 - 0,1, ніобій 0,005 - 0,1 і бор 0,0005 - 0,005, і решту у вигляді заліза і неминучих домішок, при цьому вміст розчиненого азоту становить 40 частин на мільйон або менше. (Ф)

7. Розширювана при закладанні сталева труба для нафтової свердловини, яка виготовлена зі сталі, що ко містить, мас. 90: вуглець 0,05 - 0,45, кремній 0,1 - 1,5, марганець 0,1 - 3,0, фосфор 0,03 або менше, сірку 0,01 або менше, розчинний алюміній 0,05 або менше, кальцій 0,001 - 0,005, один або більше елементів, що во вибрані з групи: хром 0,1 - 1,5, молібден 0,1 - 1,0, нікель 0,05 - 1,5 і мідь 0,05 - 0,5, і решту у вигляді заліза і неминучих домішок, при цьому вміст розчиненого азоту становить 40 частин на мільйон або менше.

8. Розширювана при закладанні сталева труба для нафтової свердловини, яка виготовлена зі сталі, що містить, мас. 90: вуглець 0,05 - 0,45, кремній 0,1 - 1,5, марганець 0,1 - 3,0, фосфор 0,03 або менше, сірку 0,01 або менше, розчинний алюміній 0,05 або менше, кальцій 0,001 - 0,005, один або більше елементів, що 65 вибрані з групи: ванадій 0,005 - 0,2, титан 0,005 - 0,1, ніобій 0,005 - 0,1 і бор 0,0005 - 0,005, один або більше елементів, що вибрані з групи: хром 0,1 - 1,5, молібден 0,1 - 1,0, нікель 0,05 - 1,5 і мідь 0,05 -

0,5, і решту у вигляді заліза і неминучих домішок, при цьому вміст розчиненого азоту становить 40 частин на мільйон або менше. с щі 6) (зе) «- с (о) і - -

с . и? -І се) іме) - 50 сю» іме) 60 б5