[发明专利]页岩气用80ksi抗H2S腐蚀套管钢及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钢的制造技术领域，具体涉及一种页岩气用80ksi抗H₂S腐蚀套管钢的制造方法，以及通过该制造方法得出的套管钢。

背景技术

石油和天然气作为世界上的主要能源和优质化工原料，是当今社会经济发展中重要的生产要素之一。石油套管是石油开采和生产用的钢铁管材,在我国石油工业中具有重要地位。随着世界能源消费的不断攀升，大量具有严酷腐蚀环境和其他苛刻条件的油气田相继投入开发，包括页岩气在内的非常规能源的开发越来越受到重视。

目前，我国页岩气勘探开发还刚刚起步，主要集中在四川盆地及其周缘、鄂尔多斯盆地、辽河东部凹陷等地，四川盆地页岩气在勘探开发过程发现有H₂S存在。页岩气开采技术，主要包括水平钻井技术和多层压裂技术、清水压裂技术、重复压裂技术及同步压裂技术，其开采特点决定在下油层套管阶段和完井压裂阶段对套管要产生弯曲应力、摩阻、热应力；一般油套管在页岩气开采过程中在高温、高压环境、各种使用应力和H₂S气体的作用下，会在受力远低于其本身屈服强度时突然发生脆断(这种现象称为H₂S应力腐蚀)，轻者造成油套管柱或整口井报废，重者会造成井喷，使H₂S随油气一同外溢，造成整台钻机及周围生态环境的巨大破坏。

目前页岩气用80ksi抗H₂S腐蚀套管钢的开发在国内尚属崭新领域，未见页岩气用80ksi抗H₂S腐蚀套管钢及其制造方法的相关报道。开发出满足页岩气开 采特殊用途的经济型80ksi抗H₂S腐蚀套管钢，使得产品性能满足页岩气开采的需要，对保证页岩气开釆的稳定性和安全性，促进页岩气开采领域又好又快发展有重要的现实意义。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足，提供一种页岩气用80ksi抗H₂S腐蚀套管钢的制造方法。

考虑到现有技术的上述问题，根据本发明公开的一个方面，本发明采用以下技术方案：

一种页岩气用80ksi抗H₂S腐蚀套管钢的制造方法，所述的套管钢的制造方法包括以下步骤：

A、炼钢

用生铁和普碳钢废钢为原料，在电弧炉中进行冶炼，得到含C≥0.08％、P≤0.010％，温度为1620～1640℃的初炼钢水，然后倒炉出钢，出钢过程中加入2.0～3.0kg/t钢CaAlSi脱氧剂和1.0～1.5kg/t钢Al块脱氧剂；

将初炼钢水进行LF精炼，精炼后喂入Ca线，Ca的喂入量为0.08～0.10kg/t钢进行钙处理，钙处理后进行VD真空脱气处理，然后在VD真空室中进行静吹处理，得到精炼钢水；

将精炼钢水浇铸成连铸圆坯，连铸浇注过程、大包浇注过程采用：吹Ar气和加密封垫保护；

B、制管

将步骤A所得的连铸圆坯在环型加热炉中加热，加热段温度为1210～1270℃，均热段温度为1240～1260℃，加热后进行穿孔、连轧、张力减径、冷 却和矫直，得到热轧钢管；

C、热处理

将步骤B所得的热轧钢管，进行热处理，热处理采用喷淋和内轴流水冷淬火、空冷回火、带温矫直的热处理工艺。

为了更好地实现本发明，进一步的技术方案是：

根据本发明的一个实施例，步骤A中所述的静吹处理为钢水在真空度≤67Pa条件下脱气处理15～20min后，在VD真空室盖上包盖的情况下进行静吹处理，静吹时间≥20分钟，控制底吹Ar气流量20～30NL/min。

更进一步的技术方案：步骤A中所述的精炼钢水在浇铸时，控制浇注中间包液面≥750mm，连浇中间包液面≥400mm。

更进一步的技术方案：步骤C中所述的喷淋和内轴流水冷淬火的钢管装入方式按1支/齿装入，步进周期为65～75秒，淬火温度为850～870℃，喷淋水量≥2000m³/h，喷淋时间为30～40秒，内轴流水量≥700m³/h，流水时间为30～40秒。

更进一步的技术方案：步骤C中所述的空冷回火的钢管的装入方式按1支/齿装入，步进周期为65～75秒，回火温度为650～680℃。

更进一步的技术方案：步骤C中所述的带温矫直，在入矫直机前的钢管温度≥400℃。