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(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)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(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
新疆塔里木油田是中國西氣東輸?shù)钠瘘c，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(nèi))、地質(zhì)條件復(fù)雜(大多為山前構(gòu)造，地層傾角達(dá)到30-50°，局部地區(qū)達(dá)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(fù)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(fù)雜、可鉆性差，鉆壓大、鉆井周期長，鉆桿對套管內(nèi)壁的磨損也較嚴(yán)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(chǎn)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(wěn)定性。同時，由于地層復(fù)雜，井內(nèi)可能存在腐蝕性介質(zhì)(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(fā)明內(nèi)容
為了解決上述技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的是開發(fā)出一種井深超過4000米的石油或天然氣勘探或開發(fā)井的技術(shù)或油層超高強度石油套管及其生產(chǎn)方法，以滿足油田勘探開發(fā)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(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)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(chǎn)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(jīng)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(huán)形加熱爐內(nèi)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(fā)明的效果是該石油套管以及生產(chǎn)方法使套管的抗外擠變形的能力達(dá)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(yōu)化螺紋參數(shù)和嚴(yán)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(jié)性能和密封性能。最大下井深度達(dá)到6300米，最小下井深度5860米，使用效果很好。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)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(jīng)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(huán)形加熱爐內(nèi)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(jīng)熱處理后，所述套管的力學(xué)性能達(dá)到的指標(biāo)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(nèi)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(dá)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(yōu)化螺紋參數(shù)和嚴(yán)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(jié)性能和密封性能。
實施例按上述成份和方法生產(chǎn)出石油套管TP140V(φ127.00×9.50mm LC)，其化學(xué)成分及加工工藝參數(shù)如下所述套管的化學(xué)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(jīng)爐外精煉和真空脫氣后，獲得如上所述化學(xué)成份，連鑄成圓坯，將冷卻后的連鑄坯在環(huán)形加熱爐內(nèi)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(jīng)熱處理后，所述套管的力學(xué)性能達(dá)到的指標(biāo)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(dá)到的指標(biāo)如下管體抗擠毀強度145Mpa，滑脫強度3635KN，內(nèi)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(dá)到6300米，最小下井深度5860米，使用效果很好。
權(quán)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(chǎn)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(jīng)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(huán)形加熱爐內(nèi)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(jù)權(quán)利要求1或2所述的石油套管以及生產(chǎn)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(fā)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(chǎn)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(dá)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(yōu)化螺紋參數(shù)和嚴(yán)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(jié)性能和密封性能。最大下井深度達(dá)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(yōu)先權(quán)日2003年11月21日
發(fā)明者盧小慶, 邱鋒, 李玉柱, 宋延鵬, 李勤, 肖功業(yè), 孫宇 申請人:天津鋼管有限責(zé)任公司