[发明专利]一种超高压井口钢及其生产方法

说明书

本发明公开一种超高压井口钢及其生产方法，属于冶金技术领域。井口钢化学成分组成及质量百分含量为：C：0.33～0.43%，Si：0.10～0.40%，Mn：0.90～1.20%，Cr：1.00～1.20%，Mo：0.35～0.55%，Ni：2.15～2.75%，V：0.05～0.12%，Ti≤0.0030%，Nb：0.030～0.060%，P≤0.010%，S≤0.0015%，Sn、Sb、As均≤0.0080%，B≤0.0004%，Ca≤0.005%，Co‑60≤0.1Bq/g，余量为Fe及不可避免的杂质。生产方法包括转炉冶炼、LF精炼、连铸、轧钢工序。本发明开发超高压耐腐蚀井口钢，改善了钢材心部致密性和均匀性。

技术领域

本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种超高压井口钢及其生产方法。

背景技术

在石油天然气开采的过程中，井口设备是控制油气井生产的重要设备，是每口井钻完后必备永久性设备。主要用于控制自喷井的压力和调节油气井的流量。随着石油勘探领域的不断拓展，为适应复杂地质条件，如碳酸盐岩裂缝油气藏，井口钢要抗硫、抗挤、抗高压气流。钻采后的服役条件越来越苛刻，而且还要适应地层中H₂S气体对钢材的腐蚀。

随着钻采不断发展，耐超高压、耐腐蚀指标（SSC）制约，耐低温韧性指标不理想，难以适应苛刻地址条件下的使用要求。这些井具有埋藏深、压力系数高、单井设计产量高，井口流体温度高等特点，完井深度超过8000米，地层压力超过180MPa，地层温度达到170℃，关井压力超过135MPa的超高压力井。目前国内使用的采气井口设备最高可以承压140MPa。主要分布在新疆油田南缘区块、塔里木山前、西南油气田的川西北区块，但是该承压水平的井口设备已经完全满足不了这些特殊井的生产安全需求。材料本身耐高压、耐腐蚀、耐高温、耐冲刷特性，是其中关键的环节。本发明制造的井口钢，钢材合金成分设计合理，钢质纯净度高，超低硫超低磷，良好的低温性能，井口承受压力可达210MPA以上,具有超高的承载能力，超高密封能力，超高耐腐蚀能力。

发明内容

本发明提供一种超高压井口钢及其生产方法。本发明通过控制原料配方开发、辅料设计开发及转炉冶炼工艺、精炼炉冶炼工艺、连铸冶炼工艺开发、轧制工艺开发，开发超高压耐腐蚀井口钢，降低钢中有害元素，各类夹杂物更少，更小，形态更合理，有害元素含量更低，气体含量更少，进而钢水更洁净，从而钢的性能得到明显的提高。通过大压下量开坯轧制，改善了钢材心部致密性和均匀性，改善了耐腐蚀性能，改善了高压性能。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种超高压井口钢，所述井口钢化学成分组成及质量百分含量为：C：0.33～0.43%，Si：0.10～0.40%，Mn：0.90～1.20%，Cr：1.00～1.20%，Mo：0.35～0.55%，Ni：2.15～2.75%，V：0.05～0.12%，Ti≤0.0030%，Nb：0.030～0.060%，P≤0.010%，S≤0.0015%，Sn、Sb、As均≤0.0080%，B≤0.0004%，Ca≤0.005%；Co-60≤0.1Bq/g，余量为Fe及不可避免的杂质。

本发明所述井口钢化学成分组成，V+Nb+Ti≤0.12%。

本发明所述井口钢屈服强度：1100-1300MPa，抗拉强度：1200-1400MPa，延伸率：26-45%，硬度：320-375HB，-40℃低温纵向冲击AKV：119-135J，横向冲击 AKV：108-129J，SSC腐蚀性无裂纹。

本发明所述所述井口钢夹杂物控制如下：A细系≤1.5级，A粗系≤0.5级，B细系≤1.5级，B粗系≤0.5级，C细系≤1.0级，C粗系≤0.5级，D细系≤1.5级，D粗系≤1.0级，碳偏析极差≤0.04%（截面最高碳含量与最低碳含量差），超声探伤缺陷当量Ф0-0.8mm。

本发明还提供上述的一种超高压井口钢的生产方法，所述生产方法包括转炉冶炼、LF精炼、连铸、轧钢工序；