[发明专利]低成本含稀土抗H2S腐蚀石油套管材料及其生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及黑色金属冶炼及金属压力加工领域，具体地说，涉及一种低成本含稀土抗H₂S腐蚀石油套管材料及其生产方法。

背景技术

世界油气田中大约1/3含有硫化氢气体。如美国的巴罗马油田、加拿大的平切尔湾油田。普通套管在用于含硫化氢的油气资源开采时，套管在使用应力和硫化氢气体的作用下，往往会在受力远低于其本身屈服强度时突然发生脆断（这种现象称为硫化氢应力腐蚀）。轻者造成套管柱或整口井报废，重者会造成井喷，使硫化氢随油气一同外溢，造成整台钻机及周围生态环境的巨大破坏。因此，开采含硫化氢的油气资源就必须使用抗硫化氢套管。我国也有许多油田如四川、长庆、新疆等地油田的油气层中都含有硫化氢。其中尤以四川油田为例，它是世界上腐蚀最严重的油气田之一。由于各地油田的情况不同，对套管的强度和耐H₂S腐蚀程度的要求也不同，有一些油田地质条件较好，油层较浅，所要求套管强度较低但含有一定浓度的H₂S气体，因此采用抗拉性能较低并具有一定的抗H₂S腐蚀性能的钢种即可满足使用要求，这样既可以满足油田套管的服役条件，又可以降低石油开采的生产成本。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种低成本含稀土抗H₂S腐蚀石油套管材料，使该材料的耐蚀性能较好。

本发明的技术方案如下：

一种低成本含稀土抗H₂S腐蚀石油套管材料，其化学成分的质量百分含量包括：C0.18～0.23%、Si0.15～0.35%、Mn0.50～0.70%、P≤0.015%、S≤0.005%、Al0.010～0.030%、Cr0.80～1.00%、Mo0.20～0.30%、Ca0.0015～0.0020%、La≤0.03%，其余为基体Fe和杂质元素。

进一步：所述低成本含稀土抗H₂S腐蚀石油套管材料的化学成分的质量百分含量包括：C0.22%、Si0.35%、Mn0.70%、P0.010%、S0.002%、Al0.019%、Cr0.90%、Mo0.30%、Ca0.0020%、La0.002%；或者，C0.19%、Si0.23%、Mn0.57%、P0.008%、S0.004%、Al0.010%、Cr0.93%、Mo0.25%、Ca0.0016%、La0.001%；或者，C0.18%、Si0.22%、Mn0.55%、P0.015%、S0.005%、Al0.015%、Cr1.00%、Mo0.27%、Ca0.0015%、La0.003%；或者，C0.23%、Si0.15%、Mn0.50%、P0.007%、S0.005%、Al0.030%、Cr0.80%、Mo0.20%、Ca0.0018%、La0.003%。

本发明所要解决的另一技术问题是提供一种低成本含稀土抗H₂S腐蚀石油套管的生产方法，使生产的低成本含稀土抗H₂S腐蚀石油套管具有较好的耐蚀性能。

本发明的另一技术方案如下：

一种低成本含稀土抗H₂S腐蚀石油套管的生产方法，包括：炼钢生产、套管的轧制和轧态套管热处理，生产得到的所述低成本含稀土抗H₂S腐蚀石油套管的化学成分的质量百分含量包括：C0.18～0.23%、Si0.15～0.35%、Mn0.50～0.70%、P≤0.015%、S≤0.005%、Al0.010～0.030%、Cr0.80～1.00%、Mo0.20～0.30%、Ca0.0015～0.0020%、La≤0.03%，其余为基体Fe和杂质元素。

进一步，所述炼钢生产包括：铁水预处理、顶底复吹转炉冶炼、LF炉精炼、VD炉真空处理和圆坯连铸。

进一步：所述铁水预处理以高炉铁水为原料；所述顶底复吹转炉冶炼的出钢温度为1630～1670℃，出钢钢水中碳的质量百分含量为0.06～0.18%、磷的质量百分含量为0.004～0.011%、硫的质量百分含量为0.007～0.023%；所述LF炉精炼前按照成分设计加入Cr、Mo合金，其中，每吨所述转炉冶炼的出钢钢水中加入中碳铬铁13.1千克，每吨所述转炉冶炼的出钢钢水中加入钼铁4.6千克，所述LF炉精炼时每100吨LF炉精炼钢水添加铁钙线300米，同时添加La稀土包芯线200米；所述VD炉真空处理的真空度＜0.07Kpa，深真空时间＞13分钟；所述圆坯连铸的过热度为20～30℃，连铸拉速为1.01～1.08m/min。