[发明专利]一种含稀土Ce高强高韧高抗挤毁石油套管制备方法

说明书

本发明公开了一种含稀土Ce高强高韧抗挤毁石油套管制备方法，通过研究C‑Mn‑Cr‑Mo钢系的特性，结合稀土Ce在钢中的净化作用、夹杂物变性变性作用以及微合金化作用，设计了高强高韧抗挤毁石油套管钢种的化学成分，通过圆管坯冶炼连铸、无缝荒管穿孔轧制、轧管调质工艺生产出屈服强度高达700Mpa以上、0℃时的横向冲击值≥120J/cm²、挤溃值高于标准挤毁性能指标要求的30％以上的高强高韧抗挤毁石油套管。

技术领域

本发明涉及黑色金属冶炼及金属压力加工领域，尤其涉及一种含稀土Ce高强高韧高抗挤毁石油套管制备方法。

背景技术

抗挤毁套管主要应用于深井、超深井以及工况复杂的油气田。近年来，随着易开采油田消耗殆尽，油气勘探和开采逐渐向岩层纵深方向发展，因此套管需要承受越来越苛刻的外压力，井深增加，底层温度逐渐增加，地层对油套管的压力也逐渐提高，套管被挤毁现象频频发生，严重时造成整个油气井井眼破坏，导致全井报废，带来巨大的经济损失。

经过检索，发现有三篇文献专利与本发明技术最为相关，具体内容分述如下：

文献1为高抗挤石油套管及其生产方法(专利申请号：200510038472.7)，该文献专利用来制造一种高抗挤毁套管，制备钢种选用碳锰钢，而本发明专利采用低合金CrMo钢+稀土微合金的成分设计，文献专利中材料制备过程不涉及圆坯及无缝钢管的制备，仅仅提供了成分设计以及热处理工艺，而本发明则属于全流程套管制备。

文献2为一种页岩气井用高强度高韧性焊接套管及其制造方法(专利申请号：201811171695.4)，该文献专利主要用来制造高强高韧性套管，与本专利的区别在于制造工艺不同，该文献制造的套管尺寸精度控制较好，但焊缝容易造成套管失效。

文献3为一种页岩气井用高强度高韧性套管及其制(专利申请号：201811085067.4)，该文献专利的钢种设计基于C-Mn-Cr-Mo-Ni-V-Nb钢系，钢管的生产难度相对较大、生产成本也相对较高。

发明内容

本发明的目的是提供一种残余应力低、尺寸精度高、强韧性能匹配好的含稀土Ce高强高韧抗挤毁石油套管制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明一种含稀土Ce高强高韧高抗挤毁石油套管制备方法，将重量百分比 80％的高炉铁水与20％的优质废钢作为原料，以下述工艺流程进行生产：将高炉铁水与优质废钢一同加入顶底复吹转炉进行冶炼，冶炼好的钢水装入钢水包进入LF炉工位进行精炼，精炼完成后进入VD炉工位进行真空脱气处理，化学成分及温度达到要求的钢种采用5流弧形铸机进行圆管坯连铸；将连铸圆管坯坯切割成指定长度，热送至环形加热炉对连铸管坯进行加热，采用菌式穿孔机对加热好的管坯进行穿孔制成毛管，采用PQF三辊连轧机组对毛管进行连续轧制使其成为荒管，荒管先后经过张力减径、冷床冷却和定尺锯切形成定尺轧管，采用步进式加热炉对轧管进行水淬调质处理，采用三辊矫直机进行带温矫直，最后对钢管进行无损探伤、水压试验和通径检测，合格者在两端进行螺纹加工，制造出套管成品。

2.根据权利要求1所述的含稀土Ce高强高韧高抗挤毁石油套管制备方法，其特征在于，具体为：

①在顶底复吹转炉加入20％的优质废钢，兑入80％的铁水，采用单渣工艺冶炼，控制终渣碱度不大于3.0，出钢过程中进行CrMo合金化，终脱氧采用有铝脱氧工艺，出钢过程必须挡渣或扒渣；

②将钢水送入LF炉进行精练：精炼全过程按要求正常吹氩气，根据转炉来料铁水化学成分及温度进行造渣脱硫、合金元素成分调整及升温操作；

③将钢水送入VD炉进行真空处理，抽真空之前采用压入法加入铈铁合金；真空度≤0.10kPa，深真空时间≥15分钟；