[发明专利]125ksi抗硫化氢应力腐蚀高强油套管用钢及其制备工艺

说明书

本发明是提供一种125ksi抗硫化氢应力腐蚀高强油套管用钢及其制备工艺。本发明用钢的化学成分(质量％)如下：C：0.08‑0.27％，Si：0.1‑0.5％，Mn：0.15‑1.8％，Cr：0.3‑1.0％，Mo：0.4‑1.0％，V：0.05‑0.4％，Ti：0.01‑0.1％，Cu：0.1‑0.7％，Ni：0.2‑3.0％，B：0.0001‑0.002％，P：0‑0.015％，S：0‑0.010％，O：0‑0.06％，N：0‑0.05％，H：0‑0.05％，其余由Fe及不可避免的杂质组成。该钢种的屈服强度：862‑1034MPa，满足国际标准的抗硫化氢应力腐蚀NACE‑A试验要求。

技术领域

本发明涉及抗硫化氢应力腐蚀的125ksi级无缝油套管用钢及其制备工艺。

背景技术

自上个世纪50年代初，在加拿大的阿尔伯达平切尔湾油田发生油井管硫化氢应力腐蚀开裂事故以来，世界各地的油气田陆续发生了硫化氢应力腐蚀开裂事故，引起了世界各地石油行业、钢铁行业的重视。研究发现，世界油气田中约有1/3含有硫化氢气体。普通套管应用于含硫油气田中，会在所受应力远远小于其屈服强度时突然发生断裂，轻者发生套管柱或是整口井报废，重者造成井喷，使硫化氢随着油气一同外溢，导致整台钻机及周围生态遭到巨大破坏。随着能源资源需求量的不断增加，研究开发高性能抗硫化氢应力腐蚀油套管(以下简称抗硫油井管)已引起世界各国的高度关注。

自上个世纪60年代开始，日本和美国的油套管生产企业，例如：日本住友公司、JFE、VM，率先开展了抗硫油套管的研究开发工作，陆续研发成功80ksi级、95ksi和110ksi级抗硫油套管并投入应用。国内宝钢、首钢、天津钢管厂、南钢、鞍钢等企业自上世纪90年代开始也陆续研发出C90、80SS、BGM65等多个级别的抗硫油套管并相继投入生产，目前T95及C110ksi级别的抗硫油套管正处于研制和小批量试生产阶段。

近年，随着腐蚀性低的浅井不断枯竭，腐蚀性高的高压深井开发数量在不断增加，例如北美洲的南得克萨斯、密西西比气藏含硫化氢体积分数分别高达98％和78％；中国华北的赵兰庄油气藏、四川的部分气藏含硫化氢体积分数分别高达92％和17％。此外，随着钻井深度不断增加，耐硫油套管所承受的分压越来越高，再考虑到井内温度等恶劣环境因素，使得研究开发125ksi级别、甚至更高级别抗硫油套管用钢已成为一种必然趋势。

钢材的强度和其抗硫化氢应力腐蚀性能成对立关系，即强度越高，其抗硫化氢应力腐蚀性能越弱，所以，开发高强度抗硫化氢应力腐蚀钢已成为世界级的技术难点。随着科研工作的不断深入，世界各地的研究学者们相继发现，淬火后的回火马氏体是理想的抗硫化氢应力腐蚀组织。另一普遍认同的观点是细化晶粒，无论是从增加强度还是增加抗硫化氢应力开裂能力方面都是有益无害的。还有一个被大家所共同接受的观点是，钢中第二相的形态及分布状态严重影响着钢材的抗硫化氢应力腐蚀性能，其中长条状的MnS夹杂常常是导致硫化氢应力腐蚀开裂的裂纹源起点；此外，还有在晶界/亚晶界处析出巨大的碳化物M₂₃C₆也有可能成为裂纹源起点之说。

发明内容

为解决现有技术的问题，本发明提供一种125ksi抗硫化氢应力腐蚀高强油套管用钢及其制备工艺，在满足抗硫化氢应力腐蚀的基础上提高油套管的强度，使之达到125ksi-140ksi之间，并降低油井管的制造成本。

本发明提供一种125ksi抗硫化氢应力腐蚀高强油套管用钢，其化学成分按质量百分比为：C：0.08-0.27％，Si：0.1-0.5％，Mn：0.15-1.8％，Cr：0.3-1.0％，Mo：0.4-1.0％，V：0.05-0.4％，Ti：0.01-0.1％，Cu：0.1-0.7％，Ni：0.2-3.0％，B：0.0001-0.002％，P：0-0.015％，S：0-0.010％，O：0-0.06％，N：0-0.05％，H：0-0.05％，其余由Fe及不可避免的杂质组成。