一種超級13Cr加厚鉆桿的制造方法
【專利摘要】一種超級13Cr加厚鉆桿的制造方法，包括如下步驟：首先下述成分的鋼管進行管端加厚處理，制成帶加厚端的鉆桿，成分重量百分比為：C0.01～0.05％，Si≤0.5％，Mn0.2～1.0％，Cr12～14％，Mo1～3％，Ni4～6％，余Fe和不可避免雜質(zhì)；然后，整體加熱到950～1000℃后空冷，經(jīng)600～650℃回火；兩加厚端分別加工為外螺紋鉆桿接頭和內(nèi)螺紋鉆桿接頭；管端加厚處理為外加厚，包括三次加熱、三次加厚；每次至少進行一道次變形，每次加熱溫度1150～1200℃；第一次外加厚頂鍛壓力為180～220bar；第二次頂鍛壓力180～220bar；第三次頂鍛壓力140～180bar。本發(fā)明鉆桿既可做鉆桿用，也可做油管用，滿足含CO2致密砂巖氣田獲得高產(chǎn)的鉆采作業(yè)要求。
【專利說明】一種超級13Cr加厚鉆桿的制造方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及鉆桿制造領(lǐng)域，特別涉及一種超級13Cr加厚鉆桿的制造方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 用于石油天然氣鉆探的鉆桿是按API SPEC 5DP標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)制造的。其結(jié)構(gòu)是在鉆 桿管體兩端各摩擦對焊一個外螺紋鉆桿接頭和一個內(nèi)螺紋鉆桿接頭。符合API SPEC 標(biāo)準(zhǔn)的鉆桿為低合金鋼材質(zhì)。
[0003] 隨著石油工業(yè)的發(fā)展，鉆桿的服役條件日趨惡劣，API SPEC 5DP標(biāo)準(zhǔn)的低合金鋼 材質(zhì)鉆桿已不能滿足日益苛刻的鉆井作業(yè)要求，迫切需要高合金鉆桿。為此，國外廠商開發(fā) 了錯合金鉆桿與鈦合金鉆桿。
[0004] 鋁合金鉆桿是按照ISO 15546標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的。鋁合金鉆桿是由鋁合金鉆桿管體與一 個低合金鋼制外螺紋接頭和一個低合金鋼制內(nèi)螺紋接頭通過細扣螺紋連接而成的。
[0005] 鈦合金鉆桿的結(jié)構(gòu)與鋁合金鉆桿類似。美國專利6305723提出了一種鈦合金鉆桿 接頭的連接方式，其結(jié)構(gòu)也是由鈦合金鉆桿管體與一個低合金鋼制外螺紋接頭和一個低合 金鋼制內(nèi)螺紋接頭通過細扣螺紋連接而成的。
[0006] 采用鋁合金鉆桿與鈦合金鉆桿的主要目的有兩個：一是利用鋁合金鉆桿與鈦合金 鉆桿比重低的特點鉆探超深井，二是利用鋁合金鉆桿與鈦合金鉆桿可以抵抗硫化物應(yīng)力腐 蝕鉆探含硫井。
[0007] 但對于某些含C02氣田，其地層為致密砂巖，如果采用常規(guī)的鉆桿鉆井、油管完 井的作業(yè)方式（即采用鉆桿在鉆井液中鉆井，鉆井完成后將鉆桿取出，下入油管完井的方 式），由于鉆井液對儲層產(chǎn)生污染，致使產(chǎn)量僅有幾萬立方米/天，加之含有較高的C0 2,必 須采用價格昂貴的超級13Cr系列高合金油管產(chǎn)品，成本太高，無工業(yè)開采價值。如果能夠 采用氮氣鉆井工藝，鉆井時沒有鉆井液對儲層的污染，就可能獲得日產(chǎn)百萬立方米天然氣 的高產(chǎn)量。但采用氮氣鉆井工藝后，不能將鉆桿提出，換成油管完井（因為在氮氣中起鉆將 引起井噴，進而造成井毀人亡的慘劇，因此如需起鉆，必須將氮氣置換為鉆井液），否則又將 污染產(chǎn)層，使產(chǎn)量重回幾萬立方米/天，失去了氮氣鉆井的意義。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的在于提供一種超級13Cr加厚鉆桿的制造方法，既用做鉆桿使用，用 于前期氮氣鉆井作業(yè)，也用做油管使用，用于后期油管完井，從而滿足了含C0 2致密砂巖氣 田獲得高產(chǎn)的鉆采作業(yè)要求。
[0009] 為達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：
[0010] 本發(fā)明的超級13Cr加厚鉆桿制造方法，包括如下步驟：首先下述成分的鋼管 進行管端加厚處理，制成帶加厚端的鉆桿，其成分重量百分比為：C :0. 01?0. 05%，Si : 彡 0· 5%，Μη :0· 2 ?1. 0%，Cr :12 ?14%，Mo :1 ?3%，Ni :4 ?6%，其余為 Fe 和不可 避免的雜質(zhì)；經(jīng)整體加熱到950?1000°C的溫度后，進行空氣冷卻，最后經(jīng)600?650°C回 火，鉆桿管體與加厚端達到llOksi的力學(xué)性能；鉆桿熱處理后兩加厚端分別加工一個外 螺紋鉆桿接頭和一個內(nèi)螺紋鉆桿接頭；其中，管端加厚處理為外加厚，包括三次加熱、三次 加厚；每次至少進行一道次變形，每次加熱溫度為1150?1200°C ;第一次外加厚頂鍛壓力 為180?220bar ;第二次外加厚的頂鍛壓力為180?220bar ;第三次外加厚的頂鍛壓力為 140 ?180bar。
[0011] 此前現(xiàn)有所有低合金鉆桿的加厚溫度均為1150?1250°C，而本發(fā)明的超級13Cr 鉆桿的加厚溫度為1150?1200°C。為之所以采用這樣較低的加厚溫度與較窄的溫度范圍， 是因為超級13Cr材質(zhì)作為高合金鋼變形抗力大，必須采用1150°C以上的加厚溫度，但超過 1200°C會產(chǎn)生高溫鐵素體使鋼的性能變差。
[0012] 由于超級13Cr材質(zhì)作為高合金鋼變形抗力大，尤其是將工具接頭直接加厚出來 如此大的變形量，一般會考慮采用較大的頂鍛壓力，與此同時此前的加厚過程都包括內(nèi)加 厚步驟，而由于高溫鐵素體的原因加厚溫度不能大幅提高致使高溫塑性提高有限，因此在 內(nèi)加厚時鋼管的加厚端易抱緊沖頭，當(dāng)沖頭退回時，易發(fā)生管子拉斷現(xiàn)象。相反地，如果采 用較小的頂鍛壓力，由于超級13Cr材質(zhì)變形抗力大，則無法滿足工具接頭的加厚尺寸要 求。這就是此前高合金鉆桿無法進行加厚的原因所在。而本發(fā)明創(chuàng)造性地將大頂鍛壓力與 外加厚相結(jié)合，成功地完成了超級13Cr高合金鉆桿工具接頭大變形量的加厚工作。
[0013] 在本發(fā)明之前，所有高合金鉆桿，包括鋁合金鉆桿與鈦合金鉆桿均是通過細扣螺 紋將鋼制接頭與鋁合金或鈦合金管體連接。這種連接方法存在兩個問題：一是在用做鉆桿 使用時，細扣螺紋連接強度低，鉆桿容易在此連接處斷裂；二是在用做油管使用時，鋼制接 頭與鋁合金或鈦合金管體存在電偶腐蝕，鋼制接頭很容易產(chǎn)生嚴(yán)重腐蝕。
[0014] 之所以此前的高合金鉆桿均采用細扣連接的方法，是因為高合金材質(zhì)變形抗力 大，采用傳統(tǒng)的加厚工藝難以變形，更無法完成工具接頭如此大的加厚變形量。
[0015] 而本發(fā)明首次采用低加熱溫度、大頂鍛壓力與外加厚相結(jié)合的嶄新工藝將接頭生 產(chǎn)出來，克服了此前高合金鉆桿細扣連接的缺點。在用做鉆桿使用時，由于接頭與管體實際 是同一根管子，不存在細扣螺紋連接，不會在細扣連接處斷裂；在用做油管使用時，由于接 頭與管體是同一根管子，材質(zhì)完全等同，不存在電偶腐蝕，不會在接頭部位產(chǎn)生嚴(yán)重腐蝕。
[0016] 本發(fā)明的有益效果是：
[0017] 本發(fā)明通過對管端外加厚工藝及加厚端分別加工為外螺紋鉆桿接頭和內(nèi)螺紋鉆 桿接頭，使獲得的超級13Cr高合金鉆桿既用做鉆桿使用，用于前期氮氣鉆井作業(yè)，也用做 油管使用，用于后期油管完井，從而滿足了含C0 2致密砂巖氣田的獲得高產(chǎn)的鉆采作業(yè)要 求。

【具體實施方式】
[0018] 下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進一步說明。
[0019] 本發(fā)明實施例的化學(xué)成分如表1所示，其余為Fe。
[0020] 選取Φ 101. 6mm鉆桿進行管端加厚處理，加厚溫度1150?1200°C，第一次外加厚 步驟頂鍛壓力為200bar，第二次外加厚步驟的頂鍛壓力為200bar，第三次外加厚步驟的頂 鍛壓力為160bar，制成帶加厚端的鉆桿，經(jīng)整體加熱到950?1000°C的溫度后，進行空氣冷 卻，最后經(jīng)600?650°C回火，鉆桿管體與加厚端達到llOksi的力學(xué)性能；鉆桿熱處理后兩
【權(quán)利要求】
1. 一種超級13Cr加厚鉆桿的制造方法，包括如下步驟：首先下述成分的鋼管進行管 端加厚處理，制成帶加厚端的鉆桿，其成分重量百分比為：C :0.01?0.05%，Si彡0.5%， Μη :0· 2?L 0%，Cr :12?14%，Mo :1?3%，Ni :4?6%，其余為Fe和不可避免的雜 質(zhì)；然后，經(jīng)整體加熱到950?1000°C的溫度后，進行空氣冷卻，最后經(jīng)600?650°C回火， 鉆桿管體與加厚端達到llOksi的力學(xué)性能；鉆桿熱處理后兩加厚端分別加工一個外螺紋 鉆桿接頭和一個內(nèi)螺紋鉆桿接頭；其中，鋼管管端加厚處理為外加厚，包括三次加熱、三次 加厚；每次至少進行一道次變形，每次加熱溫度為1150?1200°C ;第一次外加厚頂鍛壓力 為180?220bar ;第二次外加厚的頂鍛壓力為180?220bar ;第三次外加厚的頂鍛壓力為 140 ?180bar。
【文檔編號】E21B17/00GK104099527SQ201310119899
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2013年4月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月8日
【發(fā)明者】趙鵬, 宋延鵬, 張建偉, 王鳴華, 張春霞 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司