[发明专利]一种深井高压井用高强度高疲劳寿命连续油管及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及陆地及海洋油气井用管技术领域，特别涉及一种深井高压井用高强度高疲劳寿命连续油管及其制造方法。

背景技术

连续油管不同于常规螺纹连接的油管，其是一种缠绕在滚筒上，可连续下井或起出的单根长达数千米的无接头油管。连续油管技术是当前国际上较为先进的技术，由于其作业成本低、简单省时、安全可靠等优越性能，而被广泛应用于冲砂、洗井、测井、完井、钻井等多个领域。

现阶段，连续油管的作业深度不断增加，应用范围或领域不断向深井、超深井及高压井方向发展。现役连续油管主要是CT70、CT80及CT90钢级连续油管(其中CT90屈服强度也仅达到90-100ksi)，受拉伸强度、疲劳寿命的限制，其用于深井、高压井作业时，连续油管耐高压性能差、起下次数低，连续油管报废速度快，生产效率低，而且容易造成井场作业事故。由此可见，常规等级的连续油管已不能满足目前深井、高压井的作业需求。

发明内容

本发明为解决上述问题提供一种深井高压井用高强度高疲劳寿命连续油管及其制造方法，本发明连续油管高强度、高疲劳寿命。

为实现上述目的，本发明是这样实现的：一种深井高压井用高强度高疲劳寿命连续油管，所述连续油管中原材料的组分及质量百分比如下：

C 0.09％-0.20％、Mn 0.7％-2.1％、P≤0.02％、S≤0.003％、Si 0.25％-0.5％、Cr 0.50％-1.5％、Mo 0.08％-0.3％、Ni 0.12％-0.50％、Cu 0.2％-0.45％、Nb+Ti+V≤0.2％、Fe余量。

一种深井高压井用高强度高疲劳寿命连续油管的制造方法，包括如下的步骤：

(1)原材料的化学成分选择：所述连续油管中原材料的组分及质量百分比按如下选择配制：C 0.09％-0.20％、Mn 0.7％-2.1％、P≤0.02％、S≤0.003％、Si0.25％-0.5％、Cr 0.50％-1.5％、Mo 0.08％-0.3％、Ni 0.12％-0.50％、Cu 0.2％-0.45％、Nb+Ti+V≤0.2％、Fe余量；

(2)原材料的冶金工艺：首先将钢材熔炼后经过炉外精炼、真空脱气的精炼方式进行处理；然后通过结晶器电磁搅拌技术、结晶器非正弦振动技术、铸坯轻压下技术对非金属夹杂、偏析进行有效控制，获得良好的铸坯质量；接着通过控制轧制技术，对钢坯加热温度、轧制温度、变形量等参数进行合理控制，细化晶粒并通过沉淀强化、位错强化，提高钢材力学性能；最后通过控制冷却技术，调整相变过程，控制材料组织状态；最终获得的原材料组织分布均匀、晶粒度达到ASTMGrade12.5或更细的钢卷；

(3)焊接工艺：根据待制连续油管的外径要求，将上述钢卷纵剪获得要求的钢带卷，钢带卷通过卷曲并经过焊接形成连续油管。

进一步优化方案为，所述步骤(3)中具体的焊接方法如下：

a、将待焊接钢带的待焊端部斜切成45°并加工I型坡口，组对以准备进行焊接，在待焊钢带起弧与收弧侧各设置一块引弧板，所述引弧板宽度为钢带宽度的1.0-1.5倍；

b、根据材料成分及焊接性能要求，选择ER110S焊丝采用TIG、MIG或等离子焊进行焊接；所述焊接电流应不超过240A、电压不超过60V；所述钢带焊接完成后需进行打磨去除焊缝余高的步骤，将焊缝加热到500-860℃并空冷进行焊后热处理；按照上述流程完成所有钢带焊缝的对接，获得与成品连续油管长度一致的钢带长度；

c、钢带对接到规定长度后，进入成型机组连续卷曲成型；所述连续油管采用渐变成型方式，即钢带经过多道成型辊沿宽度方向逐步卷曲成管，获得最佳的连续油管表面质量；

d、经过渐变成型后通过高频电阻焊或激光焊焊接形成连续油管；焊接完成后，加热到680-900℃并空冷进行连续油管焊缝热处理；根据钢带成型过程中的强度变化结合成品管力学性能要求，加热到500-760℃并空冷进行整体热处理。

较之现有技术而言，本发明具有以下优点：

(1)本发明所述连续油管具有超高的强度(屈服强度在130ksi及以上)，是目前连管行业内所开发的最高等级连续油管，其具有更高的承受拉伸载荷能力。

(2)本发明所述连续油管在具有较高强度的同时具有良好的塑性及韧性，综合力学性能好。塑性延伸率不低于15％。

(3)本发明所述连续油管通过合理的材料和制管工艺设计，其弯曲疲劳寿命显著提升，为常规CT90连管的3-5倍。