[发明专利]一种用于高温高压井耐CO2+Cl-腐蚀的高强15Cr油管

说明书

技术领域

本发明属于石油管材技术领域，具体涉及一种用于高温高压井耐CO₂+Cl^-腐蚀的高强15Cr油管。

背景技术

随着世界对油气资源需求的日益增长，促使油气田的开发逐渐向纵深发展。一些7600m甚至更深的油气井变得很常见，从而不断涌现超深超高压井。高压高温、超高压高温井的不断涌现致使勘探开发难度逐渐增大，钻完井问题明显增多，其面临的完井问题包括了油井的设计、工艺、工具、设备、井控、储层改造、安全及材质选择等一系列问题，其核心是完井管柱的材质选择问题。由于高压高温、超高压高温井一般含有CO₂、H₂S和Cl^-，苛刻的井底温度、压力及腐蚀工况条件迫切需要使用高强度的耐蚀石油管材。根据温度、压力、流速和气流中腐蚀性气体组分（H₂S和CO₂），完井管柱材质选择范围可以从碳钢和低合金钢到不锈钢和镍基合金等。13Cr马氏体不锈钢和超级13Cr马氏体不锈钢使用的温度极限分别为150℃和170℃，且其抗硫化物应力开裂（SSC）或应力腐蚀开裂（SCC）性能极差；双相不锈钢、镍基合金管材在高压高温CO₂+H₂S+Cl^-环境中具有良好的抗均匀腐蚀、局部腐蚀和SCC能力，但由于双相不锈钢和镍基合金管材主要靠冷加工（轧制或拉拔）来提高强度，在高温条件下，其强度衰减较为严重，如从室温到200℃，奥氏体-铁素体基的22Cr双相不锈钢的屈服强度下降约200MPa（室温屈服强度为125Ksi钢级），约为马氏体不锈钢的2倍。同时，在高压高温、超高压高温井选用双相不锈钢和镍基合金油管材质，一次性投资太大，其成本约为马氏体不锈钢油管材质的5倍，建井成本过高。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种用于高温高压井耐CO₂+Cl^-腐蚀的高强15Cr油管，用于高温高压、高含CO₂+Cl^-油气井使用，以克服现有高温高压油气井完井及生产过程中存在的高含CO₂+Cl^-腐蚀，解决为避免油管腐蚀而必须采用双相不锈钢或镍基合金油管材质所带来的建井成本过高问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种用于高温高压井耐CO₂+Cl^-腐蚀的高强15Cr油管，包括有以下组分，按重量百分比：

碳≤0.03wt%，硅0.2～0.5wt%，锰0.2～0.6wt%，磷≤ 0.02wt%，硫≤0.005wt%，铬14.5～15.3wt%，钼1.7～2.4wt%，铜0.6～1.0wt%，镍6.1～6.9wt%，钨0.4～0.7wt %，钛0.002～0.007wt%，硼0.001～0.005wt%，铌：0.04～0.09wt%，钒0.03～0.07wt%；氮0.01～0.1%；氧≤0.001 wt %；氢≤0.000005wt%，受控制成分为：砷≤0.03wt%、锡≤0.03wt%、锑≤0.03wt%，余量为铁。

与现有普通API 13Cr技术相比，本发明的优点是：

1）采用超低碳设计，即将碳含量减少到0.03wt.％左右以抑制基体中的Cr元素析出成铬的碳化物；