[发明专利]一种含稀土耐硫化氢腐蚀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耐硫化氢腐蚀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。同时，原油中所含的硫化氢气体也会对套管造成强烈的腐蚀性破坏，这两种破坏形式均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，特开发一种含稀土耐硫化氢腐蚀高抗挤毁石油套管。

专利申请号：201310111616.1“一种耐蚀高抗挤毁石油套管及其生产方法”，其存在以下问题和缺点：由于钢中含有贵重元素Ni、V、Nb、Ti和B，生产成本相对较高、生产工艺相对复杂、生产难度相对较大；

专利申请号：200710037599.6“高抗挤毁和耐硫化氢腐蚀低合金石油套管及其生产方法”，其存在以下问题和缺点：由于钢中含有贵重元素Ni、Cu、V和Nb，且贵重元素Mo含量相对较高，生产成本相对较高、生产工艺相对复杂、生产难度相对较大。

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、耐硫化氢应力腐蚀性能高、受挤压而不易毁损的含稀土耐硫化氢腐蚀高抗挤毁石油套管及其生产方法。

为达以上目的，本发明一种含稀土耐硫化氢腐蚀高抗挤毁石油套管，所述石油套管化学成分按重量百分比含量分别为：C 0.12-0.20％；Si 0.10-0.30％；Mn 1.20-1.50％；P≤0.015％；S≤0.005％；Cr 1.20-1.50％；Mo 0.20-0.40％；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。

其中所述含稀土耐硫化氢腐蚀高抗挤毁石油套管，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：3.5-4.5份；

铝铁合金：0.03-0.10份；

白灰块：0.2份；

钼铁合金：0.36-0.72份；

稀土丝：0.02份；

硅钙线：0.06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耐硫化氢腐蚀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10-15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、连轧管、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，680±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，考虑套管耐硫化氢腐蚀性能和冲击性能的要求，尽量提高Mn/C比，C含量控制在0.12～0.20％之间；

Si有脱氧的作用，但含量超过0.30％时不利于抗硫化氢腐蚀，因此Si含量控制在0.10～0.30％之间；