[发明专利]油井用不锈钢、油井用不锈钢管及油井用不锈钢的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及油井用不锈钢及油井用不锈钢管。更详细地讲，涉及在高温的油井环境、气井环境(以下称作高温环境)下使用的油井用不锈钢及油井用不锈钢管。

背景技术

最近，对深层的油井、气井的开发不断推进(以下，在本说明书中，将油井和气井统一简称作“油井”。另外，在本说明书中，“油井用不锈钢”包含油井用的不锈钢和气井用的不锈钢。“油井用不锈钢管”包含油井用的不锈钢管和气井用的不锈钢管。)。深层油井具有高温环境。“高温环境”均含有作为腐蚀性气体的二氧化碳或者二氧化碳及硫化氢气体。在本说明书中，“高温”是指150℃以上的温度。在深层油井的高温环境下使用的油井管要求满足以下3个条件。

(1)高强度。具体地讲，0.2％残余塑性变形时的应力为758MPa以上(110ksi级以上)。由于深层油井的井深度较深，因此，利用的钢管的长度和重量增加。因此，要求高强度。

(2)具有优良的耐腐蚀性。具体地讲，高温环境下的腐蚀速度小于0.1g/(m²·hr)。并且，在被施加应力的状态下也难以破裂。即，具有优良的耐应力腐蚀裂纹性。之后，将应力腐蚀裂纹(Stress Corrosion Cracking)也称作SCC。在本说明书中，在高温环境下耐腐蚀性优良的意思是指腐蚀速度较小，且耐SCC性优良。

在常温下具有优良的耐硫化物应力腐蚀裂纹性。在将油井用不锈钢管用于生产井的情况下，自高温环境的油井生产出的流体(石油或者气体)在不锈钢管内流动。在自油井生产流体因某种原因停止时，地表附近的不锈钢管内的流体温度会降低至常温。此时，在与常温流体接触的不锈钢管中有可能发生硫化物应力腐蚀裂纹(Sulfide Stress Corrosion cracking：以下也称作SSC)。因而，油井用不锈钢管不仅要求高温下的耐SCC性，也要求常温下的耐SSC性。

在日本特开2005-336595号公报(以下称作专利文献1)、日本特开2006-16637号公报(以下称作专利文献2)及日本特开2007-332442号公报(以下称作专利文献3)中，提出了一种以在高温环境下使用为目的的不锈钢。对于改善高温环境下的耐腐蚀性，铬(Cr)是很有效的。因此，在专利文献1～3中公开的不锈钢含有大量的Cr。

专利文献1所公开的不锈钢管含有比以往的马氏体系不锈钢(Cr含有量为13％)多的15.5％～18％的Cr。并且，不锈钢管的化学组成满足下式：Cr+Mo+0.3Si-43.5C-0.4Mn-Ni-0.3Cu-9N≥11.5。通过满足该式，组织成为铁素体相和马氏体相的二相组织。结果，热加工性提高。并且，不锈钢管的化学组成作为必需元素含有Ni和Mo，作为选择元素含有Cu。因此，不锈钢管的耐腐蚀性提高。

专利文献2所公开的不锈钢管的Cr含有量为15.5％～18.5％。并且，专利文献2的不锈钢作为必需元素含有用于提高耐腐蚀性的Ni。另外，在专利文献2的不锈钢中，Mo、Cu是选择元素。

专利文献3所公开的不锈钢管含有14％～18％的Cr。专利文献3的不锈钢管还含有Ni、Mo、Cu。因此，不锈钢管具有耐腐蚀性。并且，专利文献3的不锈钢管的组织含有马氏体相和体积分数为3％～15％的奥氏体相。因此，不锈钢管具有韧性。

如上所述，专利文献1～3所公开的不锈钢含有多于13％的Cr。并且，作为必需元素或者选择元素含有Ni、Mo、Cu等的合金元素。因此，高温环境下的腐蚀速度降低。例如在专利文献1的实施例中，能够证实高温环境下的腐蚀速度降低(参照专利文献1中的表2)。

发明内容

但是，专利文献1～3所公开的不锈钢管在高温环境下被施加应力的情况下，存在产生裂纹的情况。即，存在高温环境下产生应力腐蚀裂纹的情况。因此，上述专利文献1～3所公开的不锈钢存在不满足上述(1)～(3)的条件的情况。

本发明的目的在于提供具有以下特性的油井用不锈钢：

·以0.2％残余塑性变形时的应力计，具有758MPa以上的高强度；

·在高温环境下具有优良的耐腐蚀性；并且

·在常温下具有优良的耐SSC性。

本发明人基于研究的结果，发现满足以下项目(A)～(C)的不锈钢满足上述(1)～(3)的条件。

(A)使Cr含有量按质量％计多于16.0％。并且，以满足下式(1)的方式含有Cr、Ni、Cu、Mo。

Cr+Cu+Ni+Mo≥25.5    (1)

式中的元素符号代入对应元素的含有量(质量％)。