專利名稱：：一種膨脹管及其制備方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及石油勘探裝置領域，更具體地說，涉及一種膨脹管及其制備方法。
背景技術：
：隨著石油工業(yè)的發(fā)展，石油的勘探開發(fā)難度也日益增大，膨脹管得到了廣泛的應用。膨脹管是一種具有良好塑性的金屬鋼管，可以廣泛應用于鉆井、完井、固井等針對完善井深結構、降低工作難度的油田現場的各個領域。膨脹管技術是指將膨脹管下入油井內預定位置，然后通過機械或液壓的方法在直徑方向膨脹1030%左右，對石油油井進行補貼。膨脹管施工完成后，膨脹管與井內原始套管成為一體。油井內徑決定著石油開采量和井下施工難度，采用膨脹管對油井進行補貼后，膨脹管本身的壁厚問題導致補貼結束后油井補貼部分的內徑小于井內未補貼的部分，這就客觀決定了補貼后后續(xù)生產工具的下入由井內最小通徑部分決定，即必須使用比補貼前外徑更小的井下工具。因此，膨脹管對石油油井進行補貼后將降低油的產油量和增加井下施工的難度。按照油田通用作業(yè)標準，膨脹管外徑不可超過118mm。因此，為了減小膨脹管施工后對產油量和井下施工難度的影響，需要使用具有較大內通徑的膨脹管，但若提高膨脹管的內通徑，必須減小膨脹管的壁厚。對于一般材質，膨脹管壁厚與管體能夠達到的強度是成正比的，犧牲壁厚勢必會降低管體的的強度。技術中，膨脹管壁厚減小后，膨脹管將無法承受原膨脹管所能承受原工作氣壓的破壞力，從而會對生產帶來巨大的安全隱患?，F有技術中，中國專利文獻200610112983.3公開了一種連續(xù)膨脹管，其材質有以下成分組成c0.050.14%；Si0.300.50%；Mn0.700.90%；P彡0.025%；S彡0.005%；Cr0.570.70%；Mo彡0.25%；Ni0.130.20%；V0.0020.01%；Ti0.015%0.016%；Cu0.020%0.25%；Nb0.005%0.010%；余量鐵。上述膨脹管管材屈強比低，因此存在薄壁厚和高強度之間的矛盾。
發(fā)明內容有鑒于此，本發(fā)明要解決的技術問題在于提供一種膨脹管及其制備方法，提高膨脹管的屈強比，以使膨脹管被膨脹減小壁厚仍能達到高強度。為了解決以上技術問題，本發(fā)明提供一種膨脹管，所述膨脹管包括以下成分0.16wt%0.24wt%的C；0.35wt%0.65wt%的Mn；0.15wt%0.Si；0.60wt%0.80wt%的Ti；1.0wt%5.Ni；余量為Fe和不可避免的雜質。優(yōu)選的，包括2.Owt%5.Owt%的Ni。優(yōu)選的，包括3.Owt%5.Owt%的Ni。優(yōu)選的，所述不可避免的雜質為Owt%0.045wt%的S；Owt%0.04wt%的P。優(yōu)選的，所述不可避免的雜質為Owt%0.03wt%的S；Owt%0.03wt%的P。本發(fā)明還提供一種膨脹管的制備方法，包括根據上述技術方案所述膨脹管的成分鑄造合金板；對所述合金板進行卷板加工，然后焊接制成膨脹管；對所述膨脹管進行退火處理。優(yōu)選的，所述對所述膨脹管進行退火處理的溫度為895°C910°C。優(yōu)選的，所述對所述膨脹管進行退火處理的溫度為895°C900°C。優(yōu)選的，所述退火處理的裝置為高頻感應加熱器。優(yōu)選的，所述對所述合金板進行卷板加工，然后焊接制成膨脹管具體為在焊接過程中對膨脹管的內、外的焊縫毛刺進行清除。從上述的技術方案可以看出，本發(fā)明實施例提供本發(fā)明提供一種膨脹管，其特征在于，所述膨脹管包括以下成分0.16wt%0.C；0.35wt%0.65wt%&Mn；0.15wt%0.Si；0.60wt%0.Ti；1.Owt%5.Owt%的Ni；余量為Fe和不可避免的雜質。本發(fā)明提供的膨脹管管材具有較高的屈服強度，從而解決了膨脹管的薄壁厚、高強度這個矛盾。本發(fā)明還提供一種膨脹管的制備方法，按照本發(fā)明所制備的膨脹管具有更強的抗擠壓與抗剪切的能力，對石油工業(yè)的發(fā)展具有重要意義。具體實施例方式下面將對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。本發(fā)明實施例公開了一種膨脹管，所述膨脹管包括以下成分<formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula>C在鋼中形成碳化物，有助于提高鋼的淬火性和強度，此外，它還作為一種奧氏體形成元素，抑制δ鐵素體的形成，但是，C的含量過多會使鋼的淬裂感受性增大，從而韌性降低。因此，本發(fā)明中C的含量為0.16wt%0.24wt%。本發(fā)明提供的膨脹管中，其合金材料的C的優(yōu)選含量為0.18wt%0.20wt%。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula>Mn是脫氧和脫硫所需元素，對鋼具有很大的強化作用，能夠提高鋼的強度、硬度和耐磨性，改善鋼的淬火性能，但Mn的含量過多會作為主要的奧氏體化元素，降低鋼的韌性及強度。因此，本發(fā)明中Mn的含量為0.35wt%0.65wt%。本發(fā)明提供的膨脹管中，其合金材料的Mn的優(yōu)選含量為0.40wt%0.55wt%。0.15wt%0.30wt%的SiSi是脫氧所需元素，可以強化鐵素體，提高鋼的強度和硬度；降低鋼的臨界冷卻速度，提高鋼的淬透性；提高鋼的氧化性腐蝕介質中的耐蝕性，提高鋼的耐熱性。Si的含量過多會造成鋼的韌性降低。因此，本發(fā)明中Si的含量為0.15wt%0.30wt%。本發(fā)明提供的膨脹管中，其合金材料的Si的優(yōu)選含量為0.20wt%0.25wt%。0.60wt%0.80wt%的Ti鈦是鋼中強脫氧劑。添加適量的鈦能使鋼的內部組織致密，細化晶粒，降低時效敏感性和冷脆性，改善焊接性能。因此，本發(fā)明中Ti的含量為0.60wt%0.80wt%。本發(fā)明提供的膨脹管中，其合金材料的Ti的優(yōu)選含量為0.60wt%0.70wt%。1.Owt%5.Owt%的Ni鎳能提高鋼的強度，而又保持良好的塑性和韌性。鎳對酸堿有較高的耐腐蝕能力，在高溫下有防銹和耐熱能力，但M含量過多會影響鋼的延展性。因此，本發(fā)明中M的含量為1.0wt%5.0wt%。本發(fā)明提供的膨脹管中，其合金材料的Ni的優(yōu)選含量為2.Owt%5.Owt%，更優(yōu)選為3.Owt%5.Owt%。不可避免的雜質優(yōu)選為S和P硫在通常情況下為有害元素，S使鋼產生熱脆性，降低鋼的延展性和韌性，在鍛造和軋制時造成裂紋。硫對焊接性能也不利，降低耐腐蝕性。本發(fā)明中S的含量優(yōu)選為Owt%0.045wt%，更優(yōu)選為Owt%0.03wt%。在一般情況下，磷是鋼中有害元素，P增加鋼的冷脆性，使焊接性能變壞，降低塑性，使冷彎性能變壞。本發(fā)明中P的含量優(yōu)選為Owt%0.045wt%，更優(yōu)選為Owt%0.03wt%o本發(fā)明還提供一種膨脹管的制備方法，包括根據上述技術方案所述膨脹管的成分鑄造合金板；對所述合金板進行卷板加工，然后焊接制成膨脹管；對所述膨脹管進行退火處理。按照本發(fā)明，所述對所述膨脹管進行退火處理的溫度優(yōu)選為895°C910°C，更優(yōu)選為895°C900°C。所述退火處理的裝置優(yōu)選為高頻感應加熱器，但不僅限于此。按照本發(fā)明，所述對所述合金板進行卷板加工，然后焊接制成膨脹管優(yōu)選為在焊接過程中對膨脹管的內、外的焊縫毛刺進行清除。為了進一步了解本發(fā)明，下面結合實施例對本發(fā)明提供的膨脹管進行描述。實施例11)鑄造如表1所述膨脹管的成分鑄造合金板；表1實施例1中膨脹管成分(wt%)<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>2)對步驟1)中制得的合金板進行卷板加工，然后焊接制成膨脹管；3)將制得的膨脹管放入升溫至900°C的高頻感應路中進行退火處理，保溫2.5小時，在空氣中冷卻。實施例21)鑄造如表2所述膨脹管的成分鑄造合金板；表2實施例2中膨脹管成分(wt%)_C_Mn_Si_Ti_Ni_S_P_Fe0.200.450.200.60_LO_(102_002_余量2)對步驟1)中制得的合金板進行卷板加工，然后焊接制成膨脹管；3)將制得的膨脹管放入升溫至900°C的高頻感應路中進行退火處理，保溫2.5小時，在空氣中冷卻。實施例31)鑄造如表3所述膨脹管的成分鑄造合金板；表3實施例3中膨脹管成分(wt%)<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>2)對步驟1)中制得的合金板進行卷板加工，然后焊接制成膨脹管；3)將制得的膨脹管放入升溫至900°C的高頻感應路中進行退火處理，保溫2.5小時，在空氣中冷卻。比較例11)鑄造如表4所述膨脹管的成分鑄造合金板；表4實施例4中膨脹管成分(wt%)_C_Mn_Si_Ti_S_P_Fe0.20_045_020_060_002_002__余量2)對步驟1)中制得的合金板進行卷板加工，然后焊接制成膨脹管；3)將制得的膨脹管放入升溫至900°C的高頻感應路中進行退火處理，保溫2.5小時，在空氣中冷卻。性能試驗取比較例1和實施例13所述低膨脹管，編號依次為a、b、c、d，上述膨脹管的樣本在徑向膨脹和塑性變形前后具有以下的抗拉特性，結果如表5表5本發(fā)明提供的膨脹管抗拉測試結果<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>上述強度性能測試試驗結果表明，本發(fā)明提供的膨脹管具有高屈強比的特點，解決了膨脹管的薄壁厚與高強度之間的矛盾。對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業(yè)技術人員能夠實現或使用本發(fā)明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業(yè)技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。權利要求一種膨脹管，其特征在于，包括以下成分0.16wt％～0.24wt％的C；0.35wt％～0.65wt％的Mn；0.15wt％～0.30wt％的Si；0.60wt％～0.80wt％的Ti；1.0wt％～5.0wt％的Ni；余量為Fe和不可避免的雜質。2.根據權利要求1所述的膨脹管，其特征在于，包括`2.0wt%5.Ni。3.根據權利要求2所述的膨脹管，其特征在于，包括`3.0wt%5.Ni。4.根據權利要求13任一項所述的膨脹管，其特征在于，所述不可避免的雜質為Owt0.045wt%^S；Owt%0.P。5.根據權利要求4所述的膨脹管，其特征在于，所述不可避免的雜質為0wt%0.S；Owt%0.P。6.一種膨脹管的制備方法，其特征在于，包括根據權利要求1至5任一項所述膨脹管的成分鑄造合金板；對所述合金板進行卷板加工，然后焊接制成膨脹管；對所述膨脹管進行退火處理。7.根據權利要去6所述的制備方法，其特征在于，所述對所述膨脹管進行退火處理的溫度為895°C910°C。8.根據權利要去7所述的制備方法，其特征在于，所述對所述膨脹管進行退火處理的溫度為895°C900°C。9.根據權利要求8所述的制備方法，其特征在于，所述退火處理的裝置為高頻感應加熱裝置。全文摘要本發(fā)明實施例提供一種膨脹管，其特征在于，包括以下成分16wt％～0.24wt％的C；0.35wt％～0.65wt％的Mn；0.15wt％～0.30wt％的Si；0.60wt％～0.80wt％的Ti；1.0wt％～5.0wt％的Ni；余量為Fe和不可避免的雜質。本發(fā)明提供的膨脹管管材具有較高的屈服強度，從而解決了膨脹管的薄壁厚、高強度這個矛盾。本發(fā)明還提供一種膨脹管的制備方法，按照本發(fā)明所制備的膨脹管具有更強的抗擠壓與抗剪切的能力，對石油工業(yè)的發(fā)展具有重要意義。文檔編號C21D9/08GK101812638SQ201010034480公開日2010年8月25日申請日期2010年1月21日優(yōu)先權日2010年1月21日發(fā)明者譚延君申請人:華鼎鴻基石油工程技術(北京)有限公司;譚延君