[发明专利]一种高抗挤SEW石油套管及其制造方法

说明书

技术领域

本发明属于高强度石油套管制造技术领域，具体涉及一种高抗挤SEW(hot stretch-reducing electric welding，热张力减径电阻焊)石油套管及其制造方法。

背景技术

随着深井、超深井及高压油气井的增多，套管挤毁问题越来越引起人们的关注。各油田在深井、超深井或需要隔离岩盐层、软泥层等复杂地层的油气井中，地层运动产生的地应力会使套管挤毁变形。因此，需要考虑采用高抗挤套管。影响套管抗挤强度的因素很多，如外径与壁厚比值、材料屈服强度、外径椭圆度、壁厚不均度、残余应力等。

发明内容

本发明解决的技术问题：提供一种高抗挤SEW石油套管及其制造方法，满足油田对更高强度抗挤毁性能套管的需求，并大幅降低生产成本。

本发明采用的技术方案：

(1)采用C-Mn钢为原料，不含合金元素，因此生产成本低。其化学成分的重量百分比为：C：0.24～0.33；Si：0.19～0.28；Mn：1.10～1.30；P：≤0.020；S：≤0.008；余量为Fe和不可避免的杂质。其中，

C：为了提高可焊性及减少淬火开裂的敏感性，C的重量百分比含量不宜大于0.34，但是C含量太低将有损材料的强度，故宜采用的C含量为0.25～0.33％。

Si：固溶于铁素体以提高钢的屈服强度，但同时要损失塑性和韧性，故宜采用的Si含量为0.19～0.28％。

Mn：主要固溶于铁素体起强化作用，用来提高钢的淬透性，但含量太高时偏析严重，有损抗挤性能，故宜采用的Mn含量为1.10～1.30％。

P：磷是钢中有害元素，增加钢的冷脆性，影响钢的焊接性能，降低塑性，使冷弯性能变差，因此应严格控制P含量≤0.020％。

S：硫是钢中有害元素，增加钢的热脆性，降低钢的延展性、韧性和耐腐蚀性，对焊接性能也不利，因此必须严格控制S含量≤0.008％。

(2)制造方法：

1)按照所述原料化学成分配比采用转炉冶炼钢水，钢水经炉外精炼和真空脱气后，经TMCP工艺轧制成卷板；

2)卷板通过冷弯成型工艺成型为直缝管状，并采用HFW焊接工艺对管状上的直缝进行焊接制成焊管，焊后即时进行内外毛刺剔除工序；

3)采用中频感应加热方式对焊管进行整体加热至950～1050℃，然后以0.3～1.0m/s的速度进入热张力减径机组进行热轧减径，以消除焊缝同母材组织及力学性能的差异，同时可改变钢管管径与壁厚，得到所需要的钢管规格；

4)对热张力减径管进行全管体调质热处理，淬火采用水淬工艺，淬火温度为900℃±10℃，回火温度为550℃±30℃；

5)对经过全管体调质热处理后的管坯进行热矫直处理，热矫直温度为490℃～510℃；

6)对经过热矫直处理后的管坯进行探伤后进入后处理工序。

(3)所述套管的几何尺寸为：外径公差-0.25％D～+0.75％D；壁厚公差-5％t～+5％t；外径不圆度≤0.35％；壁厚不均度≤1％。

本发明具有的优点和效果：

1)本发明采用TMCP卷板为原材料，壁厚均匀，性能稳定；卷板经排辊冷弯成型并采用高频焊接为钢管，外径控制精确，不圆度小；壁厚均匀，有利于套管抗挤毁性能的提高。

2)本发明通过对焊管进行热轧和张力减径，并通过调质处理，消除了焊缝同母材的组织及力学性能的差异，消除了焊接残余应力，大幅提升了管坯的抗挤毁及抗腐蚀性能。

3)本发明比同规格、同重量的无缝钢管长5～10％，可降低万米进尺套管钢材用量5～10％，所以即便是在相同价格下，本发明无形中为用户节约了5～10％的采购成本。

4)本发明采用C-Mn钢为原料，未添加其它合金元素，因此生产工艺简单、生产成本低，具有重大的经济和社会效益。

5)本发明抗挤性能大幅提高，经试验抗挤强度较API标准高出30％以上，较无缝钢管高出10％以上，生产成本较无缝钢管降低了5～10％。

附图说明

图1a原始管焊缝试样组织效果图，

图1b热张力减径管焊缝试样组织效果图，

图1c热张力减径+调质处理管焊缝试样组织效果图，

图2a原始管焊缝沟槽腐蚀形貌，

图2b热张力减径管焊缝沟槽腐蚀形貌，

图2c热张力减径+调质处理管焊缝沟槽腐蚀形貌。

具体实施方式