專利名稱：石油天然氣開采中深井、超深井石油套管及其生產方法
技術領域：
本發明為一種石油天然氣井石油套管，特別是石油天然氣開采中井深超過4000米的石油或天然氣超高強度石油套管及其生產方法。
背景技術：
新疆塔里木油田是中國西氣東輸的起點，也是中國石油能源接替的重點。該油田油氣埋藏深(超過4000米，大部分在5500-6500米范圍內)、地質條件復雜(大多為山前構造，地層傾角達到30-50°，局部地區達到60°以上)，油層以上有較厚的鹽層，有的巖層中夾雜著砂層(復合鹽層)。這給鉆井施工帶來很大的難度，為了保證鉆井安全，套管除了具有普通套管所必須具備的性能外，它還必須具備其他特殊性能。由于井深地層壓力大，套管必須要有很高的強度，由于地層復雜、可鉆性差，鉆壓大、鉆井周期長，鉆桿對套管內壁的磨損也較嚴重，因此要求套管要有良好的抗磨性能。同時，由于鉆桿長時間的對套管施加周期性的疲勞載荷，易使套管產生疲勞開裂，這就要求套管的裂紋敏感性要好，也就是套管的沖擊韌性要好。由于井深，井底溫度高，要求套管要有較好的熱穩定性。同時，由于地層復雜，井內可能存在腐蝕性介質(硫化氫、二氧化碳等)，要求套高要有一定的抗腐蝕性能。然而，API鋼級套管不能滿足使用的要求。
發明內容
為了解決上述技術中存在的問題，本發明的目的是開發出一種井深超過4000米的石油或天然氣勘探或開發井的技術或油層超高強度石油套管及其生產方法，以滿足油田勘探開發深井、超深井石油天然氣的需要，該石油套管為非API鋼級石油套管。
為實現上述目的，本發明的技術方案是提供一種石油天然氣開采中深井、超深井石油套管，其中所述石油套管成份為C＝0.20～0.30、Si＝0.15～0.40、Mn＝0.30～1.20、P≤0.015、S≤0.012、Ni≤0.80、Cr＝0.50～1.50、Mo＝0.40～1.20、Cu≤0.20、V＝0～0.15、余量為Fe。
還提供一種石油天然氣開采中深井、超深井石油套管的生產方法，該方法包括以下步驟(1)配料熔煉 采用海棉鐵和廢鋼做煉鋼原料，用電弧爐熔化成鋼水。經爐外精煉和真空脫氣后，獲得石油套管成份為C＝0.20～0.30、Si＝0.15～0.40、Mn＝0.30～1.20、P≤0.015、S≤0.012、Ni≤0.80、Cr＝0.50～1.50、Mo＝0.40～1.20、Cu≤0.20、V＝0～0.15、余量為Fe；(2)連鑄連軋 連鑄成圓坯，將冷卻后的連鑄坯在環形加熱爐內加熱，爐溫為1250～1320℃，熱定心溫度1200～1250℃，熱穿孔溫度1210～1230℃，連軋，定徑，冷卻，鋸切；(3)熱處理、矯直、探傷 在850～950℃淬火，在550～640℃回火，在500～620℃熱定徑，在450℃～550℃熱矯直，最后探傷。
所述石油天然氣開采中深井、超深井石油套管在井深超過4000米時其管體抗擠毀強度≥118.5Mpa屈服強度996～1103Mpa抗拉強度≥1034Mpa沖擊韌性縱向全尺寸夏比沖擊功≥60J橫向全尺寸夏比沖擊功≥40J。
本發明的效果是該石油套管以及生產方法使套管的抗外擠變形的能力達到高抗擠毀套管的水平，通過控制管體的幾何尺寸保證公端有效螺紋的長度，合理優化螺紋參數和嚴格控制接箍螺紋的磷化層厚度及逐支修磨公、母端螺紋的起始扣和黑皮扣毛刺，以使套管螺紋具有較好的抗粘結性能和密封性能。最大下井深度達到6300米，最小下井深度5860米，使用效果很好。
本發明的目的是這樣實現的首先(1)配料熔煉 采用海棉鐵和廢鋼做煉鋼原料，用電弧爐熔化成鋼水。經爐外精煉和真空脫氣后，獲得石油套管成份為C＝0.20～0.30、Si＝0.15～0.40、Mn＝0.30～1.20、P≤0.015、S≤0.012、Ni≤0.80、Cr＝0.50～1.50、Mo＝0.40～1.20、Cu≤0.20、V＝0～0.15、余量為Fe；(2)連鑄連軋 連鑄成圓坯，將冷卻后的連鑄坯在環形加熱爐內加熱，爐溫為1250～1320℃，熱定心溫度1200～1250℃，熱穿孔溫度1210～1230℃，連軋，定徑，冷卻，鋸切；(3)熱處理、矯直、探傷 在850～950℃淬火，在550～640℃回火，在500～620℃熱定徑，在450℃～550℃熱矯直，最后探傷。經熱處理后，所述套管的力學性能達到的指標如下屈服強度966～1103Mpa抗拉強度≥1034Mpa沖擊韌性縱向全尺寸夏比沖擊功≥60J橫向全尺寸夏比沖擊功≥40J套管整體性能(以φ127.00×9.50mm LC為例)管體抗擠毀強度≥118.5Mpa滑脫強度≥2750KN內屈服強度≥110Mpa通過采用特殊的熱處理(850℃～950℃淬火+550℃～650℃回火)及矯直工藝(熱矯直，矯直溫度控制在450℃以上)，使所述套管的抗外擠變形的能力達到高抗擠毀套管的水平，通過控制管體的幾何尺寸保證公端有效螺紋的長度，合理優化螺紋參數和嚴格控制接箍螺紋的磷化層厚度及逐支修磨公、母端螺紋的起始扣和黑皮扣毛刺，以使套管螺紋具有較好的抗粘結性能和密封性能。
實施例按上述成份和方法生產出石油套管TP140V(φ127.00×9.50mm LC)，其化學成分及加工工藝參數如下所述套管的化學成份(重量％)為C 0.28％，Si 0.28％，Mn 0.90％，Cr1.05％，Mo 0.60％，Ni 0.07％，Cu 0.11％，P 0.010％，S 0.007％，V 0～0.15，余量為Fe.
采用海棉鐵和廢鋼做煉鋼原料，用電弧爐熔化成鋼水，經爐外精煉和真空脫氣后，獲得如上所述化學成份，連鑄成圓坯，將冷卻后的連鑄坯在環形加熱爐內加熱，爐溫為1285℃，熱定心為1250℃，熱穿孔為1230℃，連軋，定徑，冷卻，鋸切，矯直，探傷；熱處理在920℃淬火(水淬)，在620℃回火；在605℃熱定徑，在540℃熱矯直，最后探傷。
經熱處理后，所述套管的力學性能達到的指標如下屈服強度(σt0.65)1060pa抗拉強度(σb)1121Mpa 延伸率20.5％按前述管加工工藝加工后的套管的整體使用性能達到的指標如下管體抗擠毀強度145Mpa，滑脫強度3635KN，內屈服強度120M。
所述套管已在塔里木油田公司成功下井3口，最大下井深度達到6300米，最小下井深度5860米，使用效果很好。
權利要求
1.一種石油天然氣開采中深井、超深井石油套管，其特征是所述石油套管成份為C＝0.20～0.30、Si＝0.15～0.40、Mn＝0.30～1.20、P≤0.015、S≤0.012、Ni≤0.80、Cr＝0.50～1.50、Mo＝0.40～1.20、Cu≤0.20、V＝0～0.15、余量為Fe。
2.一種石油天然氣開采中深井、超深井石油套管的生產方法，該方法包括以下步驟(1)配料熔煉 采用海棉鐵和廢鋼做煉鋼原料，用電弧爐熔化成鋼水。經爐外精煉和真空脫氣后，獲得石油套管成份為C＝0.20～0.30、Si＝0.15～0.40、Mn＝0.30～1.20、P≤0.015、S≤0.012、Ni≤0.80、Cr＝0.50～1.50、Mo＝0.40～1.20、Cu≤0.20、V＝0～0.15、余量為Fe；(2)連鑄連軋 連鑄成圓坯，將冷卻后的連鑄坯在環形加熱爐內加熱，爐溫為1250～1320℃，熱定心溫度1200～1250℃，熱穿孔溫度1210～1230℃，連軋，定徑，冷卻，鋸切；(3)熱處理、矯直、探傷 在850～950℃淬火，在550～640℃回火，在500～620℃熱定徑，在450℃～550℃熱矯直，最后探傷。
3.根據權利要求1或2所述的石油套管以及生產方法，其特征是所述石油天然氣開采中深井、超深井專用石油套管在井深超過4000米時，其管體抗擠毀強度≥118.5Mpa屈服強度996～1103Mpa抗拉強度≥1034Mpa沖擊韌性縱向全尺寸夏比沖擊功≥60J橫向全尺寸夏比沖擊功≥40J。
全文摘要
本發明提供一種石油天然氣開采中深井、超深井石油套管，其中所述石油套管成分為C＝0.20～0.30、Si＝0.15～0.40、Mn＝0.30～1.20、P≤0.015、S≤0.012、Ni≤0.80、Cr＝0.50～1.50、Mo＝0.40～1.20、Cu≤0.20、V＝0～0.15、余量為Fe。還提供一種石油天然氣開采中深井、超深井專用石油套管的生產方法，該方法包括以下步驟配料熔煉、連鑄連軋、熱處理、矯直、探傷。有益效果使套管的抗外擠變形的能力達到高抗擠毀套管的水平，通過控制管體的幾何尺寸保證公端有效螺紋的長度，合理優化螺紋參數和嚴格控制接箍螺紋的磷化層厚度及逐支修磨公、母端螺紋的起始扣和黑皮扣毛刺，使套管螺紋具有較好的抗粘結性能和密封性能。最大下井深度達6300米，最小下井深度5860米，使用效果很好。
文檔編號E21B17/01GK1619005SQ20031010707
公開日2005年5月25日 申請日期2003年11月21日 優先權日2003年11月21日
發明者盧小慶, 邱鋒, 李玉柱, 宋延鵬, 李勤, 肖功業, 孫宇 申請人:天津鋼管有限責任公司