[发明专利]超稠油热采井用高强度石油套管及其生产方法

说明书

本发明为一种超稠油热采井用高强度石油套管及其生产方法，属于热采井用石油套管领域。

我国辽河油田超稠油的粘度达到55万毫.帕.秒，是普通稠油粘度的10倍以上，采用单井吞吐注热蒸汽工艺进行开采，热蒸汽入井温度为300℃，每年注蒸汽2～3个轮次，设计井深在1200米左右。目前主要使用N80或P110套管，套损的主要形式是油层部位套管管体挤毁变形及丝扣泄漏，进而导致整口油井报废，造成几百万甚至上千万元的经济损失。

本发明的目的是给出一种超稠油热采井用高强度石油套管及其生产方法，以满足辽河油田超稠油井开采的需要。该石油套管为非API钢级钢管TP100H(其中TP是Tianjin Pipe的英文缩写，100是其钢级屈服强度缩写，H是热采(Heat)的缩写，API是美国石油协会的英文缩写，其生产和检验执行API5CT)。

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 0.2～0.33％，Si 0.23～0.34％，Mn 0.8～1.2％，Cr 0.6～1.4％，Mo 0.1～0.26％，0＜Ni≤0.3％，0＜Cu≤0.3％，P≤0.15％，S≤0.12％，余量为Fe。

所述套管的生产方法为：

采用海绵铁和废钢做炼钢原料，用电弧炉熔化成钢水，经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加热炉内加热，炉温为1250～1290℃，在1220～1250℃热定心，在1200～1220℃热穿孔，经连轧、定径、冷却、锯切、矫直、探伤后，进行热处理：在850～950℃淬火(水淬)，在550～650℃回火；然后在500～600℃热定径，在450～550℃热矫直，最后探伤。

经热处理后，所述套管的机械性能按API SPEC.5CT(98版)要求取样和制样，其力学性能达到的指标如下：

屈服强度(σ_t0.5)690～920Mpa

抗拉强度(σ_b)≥850Mpa       延伸率≥14％

冲击韧性：最小值按API SPEC.5CT(98版)公式进行计算。

高温拉伸性能：成品套管在300℃的拉伸性能要求达到：屈服强度(σ_t0.5)不低于690Mpa。

所述TP100H成品套管的整体使用性能指标如下：

管体抗挤毁强度≥43Mpa        滑脱强度≥3800KN

内屈服强度≥69Mpa

所述套管材料的热稳定性好，在300℃环境下其屈服强度不低于690Mpa。通过采用特殊的热处理：(850～950℃淬火和550～650℃回火)及矫直工艺(热矫直，矫直温度控制在450℃以上)，使所述管体的抗外挤变形的能力达到高抗挤毁套管的水平，通过控制管体的几何尺寸保证公端有效螺纹的长度，合理优化螺纹参数和严格控制接箍螺纹的磷化层厚度及逐支修磨公、母螺纹的起始扣和黑皮扣毛刺，以及采用特殊耐高温螺纹密封脂来保证螺纹连接在反复拉、压状态下的良好密封性能。

实施例：

按所述成份和方法生产出石油套管TP100H(Φ177.8×9.19mmBTC)。其化学成份及工艺参数如下：

所述套管的化学成份(重量％)为：C 0.24％，Si 0.25％，Mn 0.9％，Cr1.2％，Mo 0.2％，Ni 0.07％，Cu 0.11％，P 0.01％，S 0.007％，余量为Fe。

采用海绵铁和废钢做炼钢原料，用电弧炉中熔化成钢水，经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加热炉内加热，炉温为1285℃，热定心(1230℃)，热穿孔(1210℃)，经连轧，定径，冷却，锯切，矫直，探伤；热处理：淬火温度为910℃，水淬，在630℃回火；在600℃热定径，在530℃热矫直，最后探伤。

经热处理后，所述套管的力学性能达到的指标如下：

屈服强度(σ_t0.5)854Mpa

抗拉强度(σ_b)951Mpa    延伸率21.7％

冲击韧性：(VL10*7.50℃)冲击功：91J。

高温拉伸性能：屈服强度(σ_t0.5)为：室温830Mpa，100℃798Mpa，200℃ 739Mpa，300℃ 707Mpa，350℃ 685Mpa，400℃681Mpa。

按前述管加工工艺加工后的该套管的整体使用性能达到的指标如下：