专利名称：稠油热采井用套管及生产方法
技术领域：
本发明涉及冶金行业无缝钢管的生产，特别是涉及一种稠油热采井用套管及生产 方法。
背景技术：
世界稠油资源相当丰富，已探明有3000亿吨以上的储量，而可供开采的稀油资源 仅剩下1700亿吨，稠油将是21世纪的重要能源。我国的胜利、辽河、新疆及中原油田有丰富 的稠油资源，由于稠油粘度大，所以采油难度很大。稠油油藏一般采用热力开采，我国主要 为蒸汽吞吐法，利用注入蒸汽的热量使稠油温度升高，易于流动，便于开采。开采过程中，套 管被固定在井筒中处于约束状态，不能自由膨胀和收缩，在注入高温高压蒸汽阶段(350°C， 20MPa)，套管由于受热膨胀和受约束而承受很大的压应力。停注采油时，由于降温收缩松弛 而承受很大的拉应力，套管反复承受高的拉_压应力而极易损坏，主要形式有变形、錯位、 螺紋接頭泄漏、脫扣等，稠油开采过程中造成的套损比率要远高于稀油开采过程中的套损 率。根据各大稠油油田套损率调查结果表明，稠油热采井的套损率平均为30%以上，局部区 块达到70%，列油田套管损坏率之首。因此，开发适合于稠油热采用的专用套管系列，从而 降低目前稠油热采过程中套损率高的问题，具有非常重大的经济意义。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术存在的问题，通过对稠油热采用的专用套管材料的 高温特性(如热膨胀系数、高温强度、蠕变、蠕变稳定性、热应变疲劳等)和抗挤毁性能，以 及螺纹的密封和连接性能研究，提供一种适合于稠油热采用的稠油热采井用套管及生产方 法。本发明的技术方案是一种稠油热采井用套管，成分以质量％计，具体有C: 0. 25 0. 29, Si 0. 17 0. 32,MnO. 90 1. 00, P 彡 0. 015, S 彡 0. 003, Cu 彡 0. 10,Mo 0. 35 0. 40、Cr 0. 95 1. 05、V 彡 0. 05、Ni 彡 0. 20、Al 0. 015 0. 040、Ti 0. 010 0. 025、B 0. 0005 0. 0012，其余部分为Fe及不可避免的杂质。不可避免的杂质包括Sb、Bi、Pb、As、Sn、Pb、Sb、Bi、0、H，其中=Sb( 0. 008%, Bi 彡 0. 001%, Pb 彡 0. 001%,As+Sn+Pb+Sb+Bi ^ 0. 035%, 0 ^ 30ppm、H 彡 2ppm。在上述成分中，C含量控制在0.25 0.29，目的是保证强度；Mn含量控制在 0. 90 1. 00，起固溶强化作用，可提高钢的强度；添加适量Cr、Mo，起固溶强化、析出强化作 用，保证高温回火强度，同时可提供淬透性；Al、Ti在冶炼过程中添加作脱氧剂，并可细化 晶粒；B可提供淬透性。本发明提供还提供了一种稠油热采井用套管的生产方法，它包括钢坯冶炼工艺流 程和制管工艺流程，其具体生产方法如下A、钢坯冶炼工艺流程电炉冶炼+炉外精炼+真空脱气+弧形连铸。
钢坯冶炼配料50%优质生铁+45%优质废钢+5%海绵铁。在冶炼过程添加适 量铝丝、硅钙丝以及碳粉以去钢水中杂质及夹杂物变性，并进行真空脱气，在浇注时吹氩保 护，提高钢的纯净度。铝丝的添加量为2. 5 3. Okg/t钢、硅钙丝的添加量为1. 0 1. 3kg/t钢、碳粉的 添加量为0. 3 0. 4kg/t钢。B、制管工艺流程钢管轧制工艺流程为管坯锯切一上料一环形炉加热一锥形穿孔一吹氮喷硼砂一限动芯棒连轧一在线脱管一再加热炉加热一高压水除鳞一定减径一冷床冷却一切头尾、分 段锯一矫直一吸灰一探伤一人工检验一称重一喷标一入库。热处理和螺纹加工流程为管料库一淬火加热一高压水除鳞一水淬火一回火加热 —定径一冷却一矫直一冷却一清除氧化铁皮一管端内表面检查一管端探伤一管体探伤一 人工外表面检查一水压试验一收集入库一管端螺纹加工一拧接接箍一通径一另一管端螺 纹加工一上保护环一测长称重一喷印涂漆一检验一入库。钢坯在环形炉加热分预热、加热、均热过程，总加热时间控制在150 180min， 合理分配各段的时间，以防止加热不均及出现加热缺陷。其中随炉温预热25 30min、 850士50°C，加热 110 130min、1260士20°C，均热 15 20min。轧管采用锥形辊穿孔、多机架纵轧方式，各工序合理分配变形量，有效地避免了裂 纹等缺陷。成品钢管进行调质热处理。淬火温度920士 10°C，保温时间40士5min，水淬；回火 温度600士5°C，保温时间64士5min。本发明提供的稠油热采井用套管有如下特点1、本发明选择采用中低碳Cr-Mo系列耐热钢种，通过添加B、Ti、Al等表面活性元 素，强化晶界，提高材料的热强度和弹性模量，使强度不随温度升高过早下降，确保套管在 注采过程中屈服强度的下降幅度能满足热采要求。2、采用本发明生产的稠油热采井用套管强韧性配合好，高温强度稳定性好，其各 项指标均大大高于要求值。以下结合具体实施方式
对本发明作进一步描述。
具体实施例方式实施例一种稠油热采井用套管，成分以质量％计，具体有C 0. 25 0. 29、Si 0. 17 0. 32,MnO. 90 1. 00,P 彡 0. 015, S 彡 0. 003,Cu 彡 0. 10,Mo 0. 35 0. 40,Cr 0. 95 1. 05,V ^ 0. 05,Ni ^ 0. 20,Al 0. 015 0. 040,Ti 0. 010 0. 025,B 0. 0005 0. 0012，其余部分为Fe及不可避免的杂质。不可避免的杂质包括Sb、Bi、Pb、As、Sn、Pb、Sb、Bi、0、H，其中=Sb( 0. 008%, Bi 彡 0. 001%, Pb 彡 0. 001%,As+Sn+Pb+Sb+Bi ^ 0. 035%, 0 ^ 30ppm、H 彡 2ppm。在上述成分中，C含量控制在0.25 0.29，目的是保证强度；Mn含量控制在 0. 90 1. 00，起固溶强化作用，可提高钢的强度；添加适量Cr、Mo，起固溶强化、析出强化作 用，保证高温回火强度，同时可提供淬透性；Al、Ti在冶炼过程中添加作脱氧剂，并可细化 晶粒；B可提供淬透性。
本发明提供还提供了一种稠油热采井用套管的生产方法，它包括钢坯冶炼工艺流 程和制管工艺流程，其具体生产方法如下A、钢坯冶炼工艺流程电炉冶炼+炉外精炼+真空脱气+弧形连铸。钢坯冶炼配料50%优质生铁+45%优质废钢+5%海绵铁。在冶炼过程添加适 量铝丝、硅钙丝以及碳粉以去钢水中杂质及夹杂物变性，并进行真空脱气，在浇注时吹氩保 护，提高钢的纯净度。铝丝的添加量为2. 5 3. Okg/t钢、硅钙丝的添加量为1. 0 1. 3kg/t钢、碳粉的 添加量为0. 3 0. 4kg/t钢。
B、制管工艺流程钢管轧制工艺流程为管坯锯切一上料一环形炉加热一锥形穿孔一吹氮喷硼砂一 限动芯棒连轧一在线脱管一再加热炉加热一高压水除鳞一定减径一冷床冷却一切头尾、分 段锯一矫直一吸灰一探伤一人工检验一称重一喷标一入库。热处理和螺纹加工流程为管料库一淬火加热一高压水除鳞一水淬火一回火加热 —定径一冷却一矫直一冷却一清除氧化铁皮一管端内表面检查一管端探伤一管体探伤一 人工外表面检查一水压试验一收集入库一管端螺纹加工一拧接接箍一通径一另一管端螺 纹加工一上保护环一测长称重一喷印涂漆一检验一入库。钢坯在环形炉加热分预热、加热、均热过程，总加热时间控制在150 180min， 合理分配各段的时间，以防止加热不均及出现加热缺陷。其中随炉温预热25 30min、 850士50°C，加热 110 130min、1260士20°C，均热 15 20min。轧管采用锥形辊穿孔、多机架纵轧方式，各工序合理分配变形量，有效地避免了裂 纹等缺陷。成品钢管进行调质热处理。工艺淬火温度920士 10°C，保温时间40士5min，水 淬；回火温度600士5°C，保温时间64士5min。衡阳华菱钢管有限公司根据本发明提供的方法生产稠油热采井用套管，规格为 Φ 177. 8X9. 19mm。稠油热采井用套管尺寸精度要求见表1。表1稠油热采井用套管的尺寸精度要求 稠油热采井用套管力学性能要求见表2。表2稠油热采井用套管的力学性能要求 生产出来的稠油热采井用套管随机取样进行分析，结果如下其具体化学成分见 表3，其余部分为Fe及不可避免的杂质。表3化学成分 生产出来的稠油热采井用套管尺寸及力学性能见表4。表4尺寸及力学性能 对照表1、表2和表4，本发明提供的稠油热采井用套管强韧性配合好，高温强度稳 定性好，其各项指标均大大高于要求值。
权利要求
一种稠油热采井用套管，其特征是成分以质量％计，具体有C0.25～0.29、Si0.17～0.32、Mn0.90～1.00、P≤0.015、S≤0.003、Cu≤0.10、Mo0.35～0.40、Cr0.95～1.05、V≤0.05、Ni≤0.20、Al0.015～0.040、Ti0.010～0.025、B0.0005～0.0012，其余部分为Fe及不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的一种稠油热采井用套管，其特征是不可避免的杂质包括 Sb、Bi、Pb、As、Sn、Pb、Sb、Bi、0、H，其中Sb ≤ 0. 008%, Bi ≤ 0. 001%, Pb ≤ 0. 001%, As+Sn+Pb+Sb+Bi ≤^ 0. 035%, 0 ≤ 30ppm、H ≤2ppm。
3.一种稠油热采井用套管的生产方法，其特征是它包括钢坯冶炼工艺流程和制管工 艺流程，其具体生产方法如下A、钢坯冶炼工艺流程电炉冶炼+炉外精炼+真空脱气+弧形连铸；钢坯冶炼配料50%优质生铁+45%优质废钢+5%海绵铁，在冶炼过程添加适量铝丝、 硅钙丝以及碳粉以去钢水中杂质及夹杂物变性，并进行真空脱气，在浇注时吹氩保护，提高 钢的纯净度；B、制管工艺流程钢管轧制工艺流程为管坯锯切一上料一环形炉加热一锥形穿孔一吹氮喷硼砂一限动 芯棒连轧一在线脱管一再加热炉加热一高压水除鳞一定减径一冷床冷却一切头尾、分段锯 —矫直一吸灰一探伤一人工检验一称重一喷标一入库；热处理和螺纹加工流程为管料库一淬火加热一高压水除鳞一水淬火一回火加热一定 径一冷却一矫直一冷却一清除氧化铁皮一管端内表面检查一管端探伤一管体探伤一人工 外表面检查一水压试验一收集入库一管端螺纹加工一拧接接箍一通径一另一管端螺纹加 工一上保护环一测长称重一喷印涂漆一检验一入库；轧管采用锥形辊穿孔、多机架纵轧方式，各工序合理分配变形量。
4.根据权利要求3所述的一种稠油热采井用套管的生产方法，其特征是钢坯冶炼配 料时，铝丝的添加量为2. 5 3. Okg/t钢、硅钙丝的添加量为1. 0 1. 3kg/t钢、碳粉的添 加量为0. 3 0. 4kg/t钢。
5.根据权利要求3或4所述的一种稠油热采井用套管的生产方法，其特征是钢坯 在环形炉加热分预热、加热、均热过程，总加热时间控制在150 180min，合理分配各段的 时间，以防止加热不均及出现加热缺陷，其中随炉温预热25 30min、850士50°C，加热 110 130min、1260士20°C，均热 15 20min。
6.根据权利要求3或4所述的一种稠油热采井用套管的生产方法，其特征是成品钢 管进行调质热处理，淬火温度920士 10°C，保温时间40士5min，水淬；回火温度600士5°C， 保温时间64士 5min。
7.根据权利要求5所述的一种稠油热采井用套管的生产方法，其特征是成品钢管进 行调质热处理，淬火温度920士 10°C，保温时间40士5min，水淬；回火温度600士5°C，保温 时间 64 士 5min。
全文摘要
本发明涉及冶金行业无缝钢管的生产，具体涉及一种稠油热采井用套管及制造方法及生产方法。油热采井用套管的成分以质量％计，具体有C0.25～0.29、Si0.17～0.32、Mn0.90～1.00、P≤0.015、S≤0.003、Cu≤0.10、Mo0.35～0.40、Cr0.95～1.05、V≤0.05、Ni≤0.20、Al0.015～0.040、Ti0.010～0.025、B0.0005～0.0012，其余部分为Fe及不可避免的杂质。其生产方法包括钢坯冶炼和制管，钢坯冶炼包括电炉冶炼+炉外精炼+真空脱气+弧形连铸；制管工艺包括钢管轧制、热处理和螺纹加工。轧管采用锥形辊穿孔、多机架纵轧方式，各工序合理分配变形量，有效地避免了裂纹等缺陷。
文档编号C21C7/10GK101871080SQ20101018546
公开日2010年10月27日 申请日期2010年5月26日 优先权日2010年5月26日
发明者周梦雄, 方剑, 李志卫, 谢凯意, 邹喜洋 申请人:衡阳华菱钢管有限公司