[发明专利]一种在线连续生产、性能动态可调的连续油管及其制备方法

说明书

本发明涉及陆地及海洋油气井用管技术领域，具体地说，是一种在线连续生产、性能动态可调的连续油管，包括以下组分：C 0.17％‑0.33％、Mn 1.2％‑1.8％、P≤0.02％、S≤0.005％、Si 0.15％‑0.5％、Fe余量。本发明打破原材料、焊缝等因素对连管性能的限制，同时为了适应不同工况对连续油管承载能力、抗腐蚀性能的要求，开发出了一种焊缝与母材组织、性能均匀一致，强度高、疲劳寿命好、耐腐蚀性能优良且经济性好的连续油管。

技术领域

本发明涉及陆地及海洋油气井用管技术领域，具体地说，是一种在线连续生产、性能动态可调的连续油管及其制备方法。

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、完井及钻井等多个领域。随着油、气田开采的难度不断加大，深井、高压井、高腐蚀环境逐渐增多，高强度、高疲劳寿命、大管径、耐腐蚀、性能适应范围广是今后连续油管的主要发展方向。

连续油管技术发展至今，仍是以常规的低碳合金钢管为主，这种连续油管的问题在于，钢带原材料经过卷曲成型、焊接成管，然后对管体进行简单热处理，热处理对改善连续油管性能所发挥的作用有限。虽然近几年由于钢铁冶炼技术、钢材轧制技术的发展，连续油管材料性能也得到一定程度的提高，但由于工艺手段的原因，现有连续油管的组织仅局限在常规的低强度铁素体、珠光体或贝氏体范围内，仅仅依靠合金化、轧制、冷却等强化方式，超高强度、高疲劳寿命连续油管的开发仍然十分困难。

根据现场使用情况统计，绝大多数的连续油管失效源自于钢带斜焊缝或连管直焊缝，尤其斜焊缝最高仅为正常模拟寿命的80％。究其原因，焊接之后原材料固有的组织、性能遭到破坏，且焊接后未经恰当的热处理，导致焊缝、热影响区与母材间组织差异较大，力学性能分布不均，焊缝部位存在较大组织应力及焊接应力。现场应用过程中，焊缝部位更容易产生应力集中且耐腐蚀性较差，最终引发连续油管过早失效，这也是常规连续油管比较难以克服的问题之一。

连续油管一般长达数千米、重量可达数十吨，其下入井内除了承受自身重力载荷外，还要受到拉伸、弯曲及内外压等复杂载荷的作用。为了平衡整盘连续油管的承载能力，现多采用变径连续油管的方案，通过增加靠近井口段的壁厚达到增强承载力的目的，显然该种方式，无可避免的会缩减连续油管的内径及液体泵送能力，且会导致原材料成本的大幅度增加。另外，遇到腐蚀环境恶劣的井段，通常只能牺牲连续油管的整体强度及疲劳寿命，折中以求满足产品的抗腐蚀性能要求。

发明内容

本发明为了克服上述技术问题的不足，提供了一种在线连续生产、性能动态可调的连续油管，还提供了其制造方法，打破原材料、焊缝等因素对连续油管性能的限制，开发出了一种焊缝与母材组织、性能均匀一致，强度高、疲劳寿命好、耐腐蚀性能优良且经济性好的连续油管。通过专门的热处理系统装置，实现了连续油管组织及性能的在线、连续、动态可调，以适应不同工况对连续油管承载能力、抗腐蚀性能的要求。

解决上述技术问题的技术方案如下：

一种在线连续生产、性能动态可调的连续油管，按照质量百分比计，包括以下组分：C 0.17％-0.33％、Mn 1.2％-1.8％、P≤0.02％、S≤0.005％、Si 0.15％-0.5％、Fe余量。

进一步地说，为提高热处理工艺性，还包括Cr、Ni、Mo、B合金元素中的一种或任意几种，所述的合金元素的总量不超过5.7％。

该在线连续生产、性能动态可调的连续油管的制备方法，包括以下步骤：

(1)原材料的处理