[发明专利]一种石油套管用钢、电阻焊石油套管及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种石油套管用钢，具体地说，涉及一种石油套管用钢及其制造方法，和用该钢种制成的电阻焊石油套管及其制造方法。

背景技术

石油及天然气开采用套管是适用于深井、超深井等油气井完井作业不可缺少的专用管材，在下井及固井过程中，起着保护井眼、加固井璧、隔绝井下油、气、水层及封固各种复杂地层的作用，通常要求其具有高抗挤性能。在产品的研发与实践中，人们逐步认识到控制材质的屈服强度、残余应力、套管外径不圆度以及套管壁厚偏差等是提高套管抗挤毁性能的关键因素。一般而言，随着不圆度以及壁厚不均度的降低、以及套管屈服强度的增加，套管的抗挤性能近似呈线性比例增加。

API标准规定，石油套管分为无缝管和焊接套管两种类型。相对于无缝管而言，焊接套管的最显著特点之一是壁厚尺寸精度好，因此将其用于生产具有高抗挤性能的石油套管具有先天的优越性，同时焊接套管还具有生产效率高、规格范围宽、成本低等优点，因此焊接套管成为生产厂家与油田用户的首选品种，一直受到市场的青睐。

焊接套管的基本生产工艺是：钢管成型-在线焊接-焊缝热处理或整管热处理-管加工-出厂检验等。焊接过程会对套管的抗挤毁性能产生不利的影响。例如高频电阻焊ERW(Electric Resistance Welding)是一种通过高频电流的集肤效应(Skin Effect)和临近效应(Proximity Effect)，利用高频电流或感生高频电流的电阻热将板边对接、边缘加热熔化、并施以挤压而焊合的焊接方法，然而板边的加热熔化过程伴随着氧化与脱碳现象，致使焊接熔合线及其热影响区的微观组织与基体存在差异。因而，一般情况下，焊缝处的屈服强度较母材低50-100MPa，导致焊接套管周向强度分布得不均匀，严重时会导致管体和焊缝处于不同的钢级，降低焊接套管的抗挤性能，通常还需要淬火、高温回火和张力减径等工序使焊缝和管体的强度达到相当的水平。

为了实现多卷连续生产，进一步提高焊接套管的生产效率，在钢管成型之前，通常还需要对板卷与板卷的头尾进行剪切对焊，但是剪切对焊要求钢种的碳当量须低，否则容易造成钢板断带，严重影响生产效率，一般而言，要求材料的碳当量不宜超过0.6，然而普遍用于制造高抗挤套管的CrMo钢如34CrMo4碳当量均已超过0.6。

CN1619005A公开了一种高抗挤毁的石油天然气开采中深井、超深井石油套管，其成分见表1，但这种石油套管为非API钢级无缝管，因此不能满足油田超高抗挤毁的性能要求。

目前抗挤毁焊接套管只有Lone Star Steel Company可以生产，其美国专利US4354882公开了一种用于高压、深井的套管，其成分见表1，主要添加了Cr、Mo、V等化学成分，但其生产抗挤焊接套管的方法包括张力减径工序，因此生产厂家需要具有配套设备，否则无法生产。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种石油套管用钢，其能够制造出满足API要求的电阻焊石油套管，并且还能够适用于剪切对焊工序，提高后续的电阻焊石油套管生产效率。

本发明的第二个目的在于提供一种所述石油套管用钢的制备方法。

本发明的第三个目的在于提供一种电阻焊石油套管，其管体和焊缝处于同一钢级，满足API标准的要求。

本发明的第四个目的在于提供一种所述电阻焊石油套管的制备方法，其省去了张力减径工序，进一步提高了电阻焊石油套管生产效率。

本发明所提供的石油套管用钢，其成分质量百分比为C：0.18-0.31、Si：0.1-0.35、Mn：0.3-1.2、P：≤0.015、S：≤0.005、Mo：0.1-0.4、Ti：0-0.04、Nb：0-0.04、V：0.07-0.16、Cr：0-1.0、Al：0.01-0.05、Ca：0.0005-0.009，余量为Fe和不可避免杂质，并且其碳当量Ceq≤0.6。

本发明所提供的石油套管用钢，其成分质量百分比优选为：C：0.25-0.31、Si：0.1-0.25、Mn：0.8-1.2、P：≤0.015、S：≤0.003、Mo：0.1-0.3、Ti：0.005-0.04、Nb：0.005-0.04、V：0.07-0.14、Cr：0-1.0、Al：0.02-0.05、Ca：0.001-0.003，余量为Fe和不可避免杂质，并且其碳当量Ceq≤0.6。

优选地，钙硫含量的比值Ca/S＞1。

本发明所提供的石油套管用钢可以采用以下方法制造，包括：

(1)钢水经转炉或电炉冶炼，并浇铸制成板坯；