[发明专利]一种80ksi钢级抗硫化氢应力腐蚀石油套管及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及到石油套管及其制造方法，具体涉及一种抗硫化氢应力腐蚀的石油套管及其制造方法。 

背景技术

在油气田开发过程中，因硫酸盐还原菌还原作用、硫酸盐热化学还原作用、酸化及不稳定含硫有机化合物的热化学分解等原因导致油气田开采各个环节中都可能会有硫化氢气体的产生。普通套管用于含H₂S的油气资源开采时，套管在使用应力和H₂S气体共同作用下突然发生失效，从而造成套管管柱或整口井的报废。随着国内对难开采油气田力度的加大，特别是四川地区、长庆、华北和新疆地区等含硫化氢氧化量较高的油气开采，对油井管的抗硫化氢应力腐蚀性能提出了较高要求。为此，开采含有硫化氢气体的油气资源必须采用抗硫化氢应力腐蚀的优质石油套管。 

目前制造抗硫化氢应力腐蚀石油套管产品主要提高钢的纯净度、屈强比及回火马氏体比例、细化晶粒、降低残余应力、化学成分等方面着手。无缝石油套管产品成分一般添加合金元素较多，管坯成型采用三维成型方法，其轧制变形量较小，因而原始晶粒尺寸控制及均匀程度相对较差，容易出现混晶现象，对腐蚀也不利。 

比如公开号CN200610016498.6、CN200810238406.8、CN201110077830.0、CN201210223965.8、CN201210120547.6和CN 200810153706.6等专利公开了采用无缝管生产抗硫化氢应力腐蚀石油套管及制造方法，加入Cr、Mo、V、Ti、Cu、B等部分合金元素，并通过适当的热处理来生产抗硫化氢腐蚀石油套管。公开号CN201010207915.1专利申请公开了高频电阻焊石油套用钢及其制造方法，涉及一种在硫化氢环境下使用的高频电阻石油套管用钢，其实施实例中当碳含量降至0.15％时，提高了Mn的含量，其焊缝处理仅采用中频感应正火处理，其焊缝区域的抗硫化氢应力腐蚀性能难以保证。 

发明内容

本发明目的在于提供一种抗硫化氢应力腐蚀的石油套管及其制造方法，适用于含有硫化氢油气井的管柱设计。本发明的80ksi钢级抗硫化氢应力腐蚀石油套管，屈服强度：552～655MPa，抗拉强度：≥655MPa，延伸率：≥18％，抗硫化氢腐蚀性能按NACE 0177-2005标准采用A法在加载85％名义屈服强度载荷下试样经过720小时不开裂，具有良好的尺寸精度和抗硫化氢应力腐蚀开裂性能，可满足具有硫化氢应力腐蚀要求的油气田开采需求。 

本发明的具体技术方案如下： 

一种80ksi钢级抗硫化氢应力腐蚀的石油套管，化学成分的质量百分配比为C：0.15～0.20；Si：0.15～0.25；Mn：0.3～0.7；P：≤0.020；S：≤0.008；Cr：0.40～0.80；Mo：0.30～0.70；Nb：0.030～0.070；V≤0.05％；Ce0.005％～0.20％；Ca0.001％～0.003％；余量为Fe和不 可避免的杂质。 

所述Mo元素的质量百分比含量为0.30％～0.50％，Nb元素的质量百分比含量为0.030％～0.050％，Ce元素的质量百分比含量为0.012％～0.20％，Ca元素的质量百分比含量为0.001％～0.002％。 

包括上述成分卷板轧制、管坯焊接成型、焊缝处理、热张力减径、全管体热处理、接箍表面处理及螺纹加工，其特征在于： 

所述钢管管坯采用中频感应加热将管坯加热至960℃～1020℃后进行热张力减径处理并冷却至室温； 

所述热张力减径后钢管管坯采用淬火炉将管坯加热至880～950℃淬火、保温时间30～45min后水淬至室温； 

所述淬火后钢管采用回火炉将加热至680℃～750℃回火保温时间50～60min； 

所述回火并高温矫直后钢管400℃～500℃去应力处理。 

所述的焊接管坯焊后需要进行930～950℃中频感应正火处理；热张力减径后管坯采用冷速大于2℃/s的风冷冷却。 

本发明基于以下设计思路得出：