[发明专利]一种油气井套损补贴用实体膨胀管用钢及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种石油天然气工业实体膨胀管用钢及其制造方法。用所提供的成分和工艺制造的实体膨胀管适合于油气井套损补贴修复，膨胀前后的强度与韧性优良。

背景技术

随着我国油气开发进一步深入，许多已经开发了一段时间的油气井由于腐蚀介质和地层水带来的持续不断的腐蚀与冲刷，套损问题日益严重，据有关资料表明，在我国某些油田的套损比例高达40%以上，常规更换套管的方法成本高而且效率低，采用实体膨胀管补贴修复的方法可以极大的降低成本，提高修复效率。

实体膨胀套管SET(Solid Expandable Tubular)技术是以实现“节省”井眼尺寸为目的，在井眼中将套管柱径向膨胀至所要求的直径尺寸的一种钻井、完井和修井新技术。膨胀管技术的开发和应用必将使我国的钻井完井水平显著提高，并使我国的钻井完井竞争力进一步提高，具有极大的经济效益和社会效益，被认为是“21世纪石油钻采行业的最富革命性的技术”。

膨胀管技术在全世界发展应用非常迅速，国际上的膨胀管技术现已在油井产层防沙、易坍塌地层防塌、漏失地层堵漏等井下复杂地层的封固和套损修复等几个应用领域成功实施应用。目前该技术掌握最全面、运用最成熟的是威德福公司。许多关键技术，特别是实体膨胀管用钢一直属于国外公司的高度商业保密，将该技术引进国内成本较高，是影响实体膨胀套管技术发展和推广应用的几个关键技术之一。

为了保证膨胀补贴作业的顺利实施和补贴修复后套管仍具有合格的力学性能和耐蚀性能，膨胀管用钢应具有优良的膨胀变形能力，即材料要具有较高的均匀延伸率，均匀延伸率越大，膨胀管的可膨胀性越好；同时要求材料在膨胀之后仍具有良好的韧性和强度，同时应兼顾膨胀管连接螺纹的抗粘扣性能。再者，可膨胀套管一般均采用电阻焊方式生产，焊缝缺陷的存在对其焊缝的性能影响较大，容易形成膨胀过程及膨胀后使用性能的“软肋”，因此要通过成分设计和制造工艺的优化，减少膨胀管用钢中的夹杂物，细化晶粒、改善偏析，提高材料可焊性和焊缝与母材性能的均匀性。

由于用实体膨胀管修复的损坏套管有相当的比例是由于腐蚀造成的失效，因此要求套损补贴用实体膨胀管还应具有一定的耐蚀性，满足油田生产运行的稳定进行，减少二次失效。

发明内容

本发明的目的是提供一种油气井套损补贴用实体膨胀管用钢及其制造方法，通过成分设计、热加工及热处理，使该钢材的最终组织为等轴状细小的铁素体和珠光体，从而制备具有优良的可膨胀性能，膨胀之后具有良好的强度和韧性，焊缝质量和性能优良、母材和焊缝组织性能均匀、具有一定耐蚀性的套损补贴用实体膨胀管。

为实现上述目的，本发明的技术解决措施如下：一种油气井套损补贴用实体膨胀管用钢，其各组分的重量百分比为：

C：0.02-0.15 %；Mn：1.0-2.2%；Si：0.15-0.40%； P≤0.01%；S≤0.005%； Mo：0.10-0.45%；Zr：0.01-0.14% ；Cu：0.02-0.35%； Re(稀土元素)0.1-0.18%；Al：0.005-0.03%；Ca 0.001-0.005%；N≤0.0005%；余量为Fe。

作为优选，一种油气井套损补贴用实体膨胀管用钢还包括以下重量百分比的组分Nb：0.02-0.15%；Ti：0.01-0.08%；Cr：0.12-0.65%； Ni:0.05-0.12%；V：0.001-0.03%中的一种或两种以上的合金元素。

作为优选，一种油气井套损补贴用实体膨胀管用钢其各组分的重量百分比为：

C： 0.05-0.15%；Si：0.17-0.35%；Mn：1.10-1.70%；P≤0.01%；S≤0.005%； Cr：0.12-0.45%；Mo：0.12-0.39%；Zr：0.047-0.125%； Cu：0.11-0.32%；Re：0.11-0.17%；Ti：0.023-0.04%；Ni： 0.098-0.11%；Al：0.007-0.018%；V：0.0049-0.011%；Ca 0.002-0.005%；N≤0.0005%； Fe：余量。

一种制造油气井套损补贴用实体膨胀管用钢的方法，包括以下步骤：