[发明专利]一种含稀土低成本高抗挤毁石油套管及其生产方法在审

专利信息
申请号: 201510088968.9 申请日: 2015-02-27
公开(公告)号: CN104630643A 公开(公告)日: 2015-05-20
发明(设计)人: 贺景春;李春龙;丰小冬 申请(专利权)人: 内蒙古包钢钢联股份有限公司
主分类号: C22C38/38 分类号: C22C38/38;C22C38/22;C21D8/10
代理公司: 北京爱普纳杰专利代理事务所(特殊普通合伙) 11419 代理人: 何自刚
地址: 014000 内*** 国省代码: 内蒙古;15
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摘要:
搜索关键词: 一种 稀土 低成本 高抗挤毁 石油 套管 及其 生产 方法
【说明书】:

技术领域

本发明涉及黑色金属冶炼及金属压力加工领域,具体涉及一种含稀土低成本高抗挤毁石油套管及其生产方法。

背景技术

处于岩盐层、泥岩层、膏岩层等高地层压力状况下的油井,经常会发生套管被挤毁的失效事故,给油田生产带来巨大的经济损失,为适应这种特殊地质工况条件对石油套管的苛刻要求,特开发一种含稀土低成本高抗挤毁石油套管。

专利申请号:201010216630.4“一种高强度抗挤毁石油套管管柱及其制造方法”,其存在以下问题和缺点:钢中含有贵重元素V、Nb和Zr,因此生产工艺相对复杂、生产难度相对较大、生产成本也相对较高;

专利申请号200510038472.7“高抗挤石油套管及其生产方法”,其存在以下问题和缺点:该钢中虽不含有贵重元素V、Nb和Zr,但所生产的石油套管钢级相对较低。

发明内容

本发明的目的是提供一种生产成本相对较低、强韧性能匹配相对较高、组织均匀细小、残余应力相对较低、受挤压而不易毁损的含稀土低成本高抗挤毁石油套管及其生产方法。

为达以上目的,本发明一种含稀土低成本高抗挤毁石油套管,所述石油套管化学成分按重量百分比含量分别为:C 0.15-0.23%;Si 0.15-0.35%;Mn1.50-1.80%;P≤0.020%;S≤0.010%;Cr 1.00-1.30%;Mo 0.10-0.20%;Al 0.01-0.03%;稀土元素RE 0.0005-0.0100%;Cu≤0.10%;余量为基体Fe;其中稀土元素RE组分为:67%的Ce和33%的La制成。

其中所述含稀土低成本高抗挤毁石油套管,其包括以下重量份的组分制备而成:

高炉铁水:90份;

废钢:10份;

预脱氧合金:3.6-4.6份;

铝铁合金:0.03-0.10份;

白灰块:0.2份;

钼铁合金:0.18-0.36份;

稀土丝:0.02份;

硅钙线:0.05份;

其中所述稀土丝由稀土元素RE组分为67%的Ce和33%的La制成。

其中所述预脱氧合金选自硅锰合金、锰铁合金和铬铁合金两种或两种以上任意比例的混合物。

一种生产所述含稀土低成本高抗挤毁石油套管的方法,包括如下步骤:

(1)高炉铁水预处理:将所述高炉铁水中S含量降低到重量百分比0.010%以下;

(2)顶底复吹转炉冶炼:将所述处理后的高炉铁水和所述废钢加入顶底复吹转炉冶炼,出钢过程中采用所述预脱氧合金进行预脱氧合金化,终脱氧采用铝铁合金进行有铝脱氧工艺,出钢过程进行挡渣或扒渣,出钢过程中合金加完以后加入所述白灰块;

(3)LF炉精炼:将步骤(2)冶炼后的钢水加入LF炉精炼,精炼时吹氩气,采用从低级数到高级数逐渐提高升温速度的方式将温度从1530℃升至1620℃;采用造白渣操作并加入所述钼铁合金;最后保持底部软吹氩气,加入所述稀土丝;

(4)VD真空处理:真空处理的真空度≤0.10KPa,深真空时间≥13分钟后,喂入所述硅钙丝,喂丝后进行8-12分钟软吹氩气;

(5)圆坯连铸:采用低拉速的恒速控制和电磁搅拌工艺并控制钢水过热度≤30℃进行圆坯连铸:铸坯出二次冷却区域后进行矫直,然后切割为圆管坯;

(6)之后进行管坯加热、穿孔、连轧、定径、冷却、锯切、热处理、矫直、探伤、车丝扣,其中热处理工艺为:890±10℃保温30~50min进行水淬,600±20℃保温60~80min进行空冷;回火后执行带温矫直,矫直温度≥500℃;然后对钢管逐支进行探伤检测,合格者在两端进行车丝扣加工。

钢种成分设计依据如下:

C是提高强度和淬透性最有效的元素之一,但为防止淬火变形及开裂,考虑套管冲击性能的要求,尽量提高Mn/C比,C含量控制在0.15~0.23%之间;

Si有脱氧的作用,同时能提高强度,但考虑套管冲击性能的要求,将Si含量控制在0.15~0.35%之间;

Mn有固溶强化的作用,可扩大奥氏体区、降低奥氏体向铁素体的转变温度,进而细化铁素体晶粒、提高钢的强韧性,并可补偿低碳所造成的强度损失,但Mn含量过高会产生偏析,因此,将Mn含量控制在1.50~1.80%之间;

Cr能提高钢的强度和淬透性,并能在钢表面形成一层钝化膜,具有抗硫化氢腐蚀和抗氧化能力,因此添加1.00~1.30%的Cr;

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