[发明专利]油井用高强度不锈钢和油井用高强度不锈钢管

说明书

技术领域

本发明涉及油井用不锈钢和油井用不锈钢管，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）中使用的油井用不锈钢和油井用不锈钢管。

背景技术

在本说明书中，将油井和气井统称作“油井”。因而，在本说明书中，“油井用不锈钢”包含油井用不锈钢和气井用不锈钢。另外，“油井用不锈钢管”包含油井用不锈钢管和气井用不锈钢管。另外，在本说明书中，“高温”是指150℃以上的温度的意思。另外，在本说明书中，与元素相关的“％”在没有特别通知的情况下是指“质量％”的意思。

近来，对深层油井进行了开发。深层油井具有高温环境。高温环境含有二氧化碳、或者二氧化碳和硫化氢气体。这些气体是腐蚀性气体。

以往的油井环境含有二氧化碳（CO₂）、氯离子（Cl^-）。因此，在以往的油井环境中，使用耐二氧化碳腐蚀性优良的、含有13％的Cr的马氏体类不锈钢（以下称作13％Cr钢）。

但是，在上述深层油井中使用的油井用钢要求比13％Cr钢高的强度和高的耐腐蚀性。双相不锈钢具有较高的Cr含有率，具有比13％Cr钢高的强度和高的耐腐蚀性。双相不锈钢例如是含有22％的Cr的22％Cr钢、含有25％的Cr的25％Cr钢。但是，双相不锈钢昂贵。

日本特开2002－4009号公报（专利文献1）、日本特开2005－336595号公报（专利文献2）、日本特开2006－16637号公报（专利文献3）、日本特开2007－332442号公报（专利文献4）、日本特开2006－307287号公报（专利文献5）、日本特开2007－169776号公报（专利文献6）和日本特开2007－332431号公报（专利文献7）提出了具有比13％Cr钢高的强度和高的耐腐蚀性、与上述双相不锈钢不同的其他钢。这些文献所公开的不锈钢含有15％～18％的Cr。

具体地讲，专利文献1（日本特开2002－4009号公报）提出了具有860MPa以上的屈服强度、且在150℃的环境下具有耐二氧化碳腐蚀性的油井用高强度马氏体类不锈钢。该文献的不锈钢具有含有Cr：11.0％～17.0％和Ni：2.0％～7.0％、并且满足Cr＋Mo＋0.3Si－40C－10N－Ni－0.3Mn≤10的化学组成。该文献的马氏体类不锈钢还具有含有10％以下的残留奥氏体的回火马氏体组织。

专利文献2（日本特开2005－336595号公报）提出了具有高强度、在230℃的环境下具有耐二氧化碳腐蚀性的不锈钢管。该文献的不锈钢管的化学组成含有Cr：15.5％～18％、Ni：1.5％～5％、Mo：1％～3.5％，满足Cr＋0.65Ni＋0.6Mo＋0.55Cu－20C≥19.5，满足Cr＋Mo＋0.3Si－43.5C－0.4Mn－Ni－0.3Cu－9N≥11.5。该文献的不锈钢管的组织含有10％～60％的铁素体相和30％以下的奥氏体相，剩余部分是马氏体相。

专利文献3（日本特开2006－16637号公报）提出了具有高强度、在超过170℃的环境下具有耐二氧化碳腐蚀性的不锈钢管。该文献的不锈钢管的化学组成按质量％计含有Cr：15.5％～18.5％、Ni：1.5％～5％，满足Cr＋0.65Ni＋0.6Mo＋0.55Cu－20C≥18.0，满足Cr＋Mo＋0.3Si－43.5C－0.4Mn－Ni－0.3Cu－9N≥11.5。该文献的不锈钢管的组织既可以含有奥氏体相，也可以不含有奥氏体相。

专利文献4（日本特开2007－332442号公报）提出了具有965MPa以上的高强度、在超过170℃的环境下具有耐二氧化碳腐蚀性的不锈钢管。该文献的不锈钢管的化学组成按质量％计含有Cr：14.0％～18.0％、Ni：5.0％～8.0％、Mo：1.5％～3.5％、Cu：0.5％～3.5％，满足Cr＋2Ni＋1.1Mo＋0.7Cu≤32.5。该文献的不锈钢管的组织含有3％～15％的奥氏体相，剩余部分是马氏体相。

专利文献5（日本特开2006－307287号公报）、专利文献6（日本特开2007－169776号公报）和专利文献7（日本特开2007－332431号公报）公开了按质量％计含有多于15％的Cr的不锈钢管。这些文献的不锈钢管在埋设于油井中之后扩管。为了提高扩管性，这些文献的不锈钢的奥氏体比率较高。具体地讲这些文献的不锈钢的奥氏体比率大于20％。或者，奥氏体相对于回火马氏体的比率为0.25以上。这些文献的不锈钢的屈服强度在大多情况下为750MPa以下。