[发明专利]一种高强度低硬度连续油管的制备方法

说明书

技术领域：

本发明属于石油天然气管材技术领域，涉及一种连续油管，尤其是一种高强度低硬度连续油管。

背景技术：

连续油管是一种可用于油气田修井、测井、钻井等方面的可缠绕低碳微合金钢管。具有效率高、作业成本低、作业范围广、占地面积小等一系列优点。

宝鸡石油钢管有限责任公司发明的“大规格低碳微钢合金连续油管”(CN 202300215)其屈服强度379MPa～621MPa，抗拉强度≥455MPa。该产品在国内外油田已经广泛应用。对于浅井而言，上述连续管可满足要求，但是随着井深的增加，采用上述连续管已经不能完全满足作业需要。

特别是，当连续油管在含有硫化氢气体的油气井中应用时，硫化氢介质导致的氢致开裂和应力腐蚀是连续油管失效的一个重要方面。通常情况下，随着管材强度的增加，管材的硬度也随之增加。而根据NACE MR 01-75标准要求，暴露于酸性环境下的低合金钢具有良好抗SSC性能的要求是硬度≤22HRC,且Ni含量小于1％。

“一种高强度高塑韧性连续油管制备方法”(CN 101898295)公布的连续管制备方法中，由于对钢带对接位置缺乏合理处理，其热影响区和焊接残余应力使其成为整盘连续管的一个薄弱环节，特别是在含有硫化氢的酸性环境中使用时，其安全性是无法保证的。此外，对纵向焊缝的热处理效果有限，在高内压条件使用时，存在较大的安全隐患。

发明内容：

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种高强度低硬度连续油管及其制备方法，通过合理的合金设计改善焊缝的组织和性能，开发出屈服强度621-689MPa、硬度≤22HRC的连续管，提高连续管在硫化氢环境中的抵抗氢致开裂和硫化氢应力腐蚀能力，从而提高连续管在更深的井深条件下进行作业的安全性。

本发明采取的技术方案是：

一种高强度低硬度连续油管，所述连续油管的屈服强度621-689MPa、硬度≤22HRC。

按照质量百分比，硫含量控制在0.005％以内，Ni含量小于1％。

所述连续油管单根长度大于61米。

所述连续油管的制备方法，按照如下步骤：

(1)根据拟制造的连续管外径和壁厚，轧制出规定壁厚和宽度的热轧钢卷，并将卷板纵剪为一定尺寸的钢带，将钢带两端斜切成一定角度，合理加工侧边坡口，并将前后两条具有相同厚度或不同厚度的钢带头尾沿一定角度切口精确拼接，焊接引、息弧板后采用搅拌摩擦焊、等离子填丝焊或氩弧焊等方法将其焊接；

(2)清理焊渣后，将焊缝及热影响区加热到两相区后，对焊缝区域进行局部热轧制，热轧制后将其快速冷却；随后将热轧制区域加热到AC3以上，根据板材的受热历程对加热区域进行控制冷却，并进行低温退火；

(3)通过多次对接使钢带长度达到所需长度后，根据最终连续管的外径和壁厚，将钢带侧面刨成I型、V型或X型坡口，采用UOE方法成型，精确控制开口角和挤压量及焊接参数，确保焊接质量；焊接工艺采用高频焊，也可采用氩弧焊、等离子焊或激光焊；

(4)焊接完成后，将焊缝局部加热到AC3以上，并采用挤压辊对其管材采用定径的方式对焊缝施加一定的形变量，随后对其淬火；在淬火完后，采用中频或其他快速加热方式，将整管加热到两相区，热透后对其进行控制冷却；

(5)对全管体进行去应力退火处理，以消除成型过程中产生的残余应力，获得高强度低硬度连续油管。

本发明的有益效果在于：

本发明提供了一种高强度低硬度连续油管解决方案，该方法制造的连续管具有高强度、低硬度的特性，具有良好的抗硫化氢氢致开裂(HIC)和应力腐蚀(SSC)能力,克服了现有技术的缺点。所发明的连续管具有以下特性：

(1)管材强度提高，使作业能力相比“大规格低碳微钢合金连续油管”连续管提高约12.5％。

(2)硬度满足小于22HRC的要求，提高了连续管在硫化氢环境中的抵抗氢致开裂和硫化氢应力腐蚀能力，从而提高了连续管在更深的井深、含硫化氢条 件下的作业的安全性。

(3)增加连续管在含硫化氢的油井中的下入深度和作业安全性。

(4)制造的连续油管耐蚀性符合NACE MR 01-75标准要求。

附图说明：

图1为本发明的连续油管维氏硬度压痕位置图；

图2为本发明的母材轴向试样外观图；

图3为本发明的沿焊缝试样外观图；

图4为本发明的SSCC试样外观图；

其中：1为工件段，2为夹持部位。