[发明专利]110ksi级抗CO2、H2S腐蚀油井管及制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种低合金钢，特别是抗SSC(硫化氢应力腐蚀开裂)性能优异的758MPa(110ksi)钢级抗二氧化碳和硫化氢腐蚀油井管。

背景技术

CO₂和H₂S腐蚀是长期以来制约油气田发展的一个重大问题，多数油田在CO₂和H₂S腐蚀环境中使用的还是一般碳钢管或单纯的抗硫油井管，导致了油田多起严重的腐蚀事故，造成的经济损失和为此采取的防护措施已严重影响了油田的经济效益。

目前大部分油田普遍存在严重的CO₂和H₂S腐蚀问题。而且每年因CO₂和H₂S腐蚀所产生的事故给油田带来经济损失高达亿元以上。从材料的防腐学角度看，在高CO₂和H₂S含量、氯离子、产出水量、铁离子含量、低PH值以及井中高温、高压和流体冲刷形成的强腐蚀环境中，要保证油田安全、高效地生产，最有效的办法是使用价格昂贵的超级13Cr不锈钢管材。但是由于我国多数油田属贫矿低渗透油田，油井的开采寿命大多在10年以下，使用价格昂贵的高铬不锈钢油管，油田无法接受，经济性较差。此外，高Cr不锈钢在这种高氯离子的环境中仍然存在较为严重的CO₂局部腐蚀。因此大多数油田目前只好使用一般的普碳钢管材和低合金抗硫管，从而导致了油田多起严重的CO₂和H₂S腐蚀事故。

现有用于制造抗CO₂、H₂S腐蚀低钢级油套管用合金钢，如专利号为JP 2001059136，其主要通过加入较多含量的Cr和适量的B并通过调质热处理后，材料的抗H₂S应力腐蚀开裂性能满足NACE TM0177—96方法中规定的N80钢级的要求；但是该钢因没有加入Mo、Cu、Nb等强化和耐局部腐蚀元素，钢的强度低、抗CO₂局部腐蚀性能较差。而专利JP2000063994钢中Cr含量较高，因Cr加入量过高后钢的强度明显降低，该钢种只能生产95ksi以下的钢级产品；中国专利号为02137308.6，则主要是通过加入3％左右Cr和微量稀土元素Ce后可以制造80～95钢级抗CO₂、H₂S腐蚀油套管。但是该专利中因没有加入复合加入Nb、V等微合金化元素，钢强度低，无法制造758MPa(110ksi)钢级产品。

上述专利产品均因强度低，导致热处理回火温度布告，抗硫化氢应力腐蚀开裂性能较差，应力加载时只能按80％名义屈服强度加载，因此产品不能用于高含硫化氢腐蚀环境的油气井。

发明内容

有鉴于现有P110钢级常规油套管钢在含有二氧化碳、氯离子、硫化氢等复合酸性腐蚀环境条件下耐蚀性很差，经常给油田带来以CO₂或H₂S为主的腐蚀事故。而C110等低合金抗硫油管又不具有抗CO₂腐蚀性能而且其抗SSC性能一般，在高硫化氢分压井矿下无法满足使用要求。

本发明目的在于提供一种758MPa(110ksi)级抗CO₂、H₂S腐蚀油井管及制造方法，其抗硫化氢应力腐蚀开裂性能优异，抗CO₂腐蚀性能相当良好。

为达到上述目的，本发明的技术方案是，

758MPa(110ksi)级抗CO₂、H₂S腐蚀油井管，其成分质量百分比为：

C：0.20～0.35

Si：0.10～1.0

Mn：0.10～1.0

Cr：1.0～2.5

Mo：0.1～1.0

Ni：0.10～1.0

Nb：0.01～0.1

Cu：0.10～1.0

Al：0.01～0.10

其余为Fe和不可避免杂质。

本发明的油井管还包含V0.01～0.1。