[发明专利]射孔枪用无缝钢管

说明书

技术领域

本发明涉及一种射孔枪用无缝钢管，主要用于制作温度≤200℃、压力≤200MPa的油气井下使用的射孔枪枪体，属于无缝钢管技术领域。

背景技术

目前，随着油气勘探领域的不断深入，深井、超深井的应用不断增多。如在四川盆地、塔里木等一些勘探区域的探井井深超过7000m，最深达到8000m，地层压力、温度均超高。如何保证射孔枪在超高温超高压条件下不发生变形、破裂甚至断裂失效，射孔枪枪体材料的承载能力非常关键。

目前，国外对深井、超深井的开发工作已持续很多年，如斯伦贝谢公司已开发有适合于5in套管作业的86型超高压射孔器材，挤毁压力达到了25000psi(172MPa)，能够完成超高温超高压长时间井下停留的射孔作业。国内对超深井射孔器材展开的研究不多，材质的选用上也集中于32CrMo4、35CrMo等常规低合金钢种，主要是通过增加射孔枪管的壁厚以提升钢管的抗挤强度。由于增加了壁厚，一方面增加了射孔枪的重量，另一方面也增加了射孔枪的加工、弹架的安装、射孔等方面的难度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种射孔枪用无缝钢管，它不仅能够提高管体的抗挤强度，达到抗200MPa压力的能力，可以在200℃环境下使用，并且提高了管体的冲击韧性，保证了管体射孔不开裂。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种射孔枪用无缝钢管，它的组份和各组份的质量百分比如下：

C:0.22％～0.3％；Si:0.2％～0.4％；Mn:0.4％～1.0％；P：0＜P≤0.012％，S：0＜S≤0.005％，Cr:0.3％～0.9％；Nb：0.02％～0.1％；Mo:0.4％～1％；V：0.02％～0.1％；Al:0.01％～0.04％，其余为Fe和不可避免的杂质，总计100％。

本发明还提供了一种射孔枪用无缝钢管的制备工艺，该工艺的步骤如下：

(a)按照各组份和各组份的质量百分比配比，经过冶炼和连续铸造后得到管坯；

(b)在CPE机组上进行无缝钢管的轧制，步骤如下：

(b1)管坯在环形炉中加热到1280℃～1290℃；

(b2)再经过穿孔、CPE顶管、再加热和张力减径成最终尺寸要求后得到钢管半成品；

(c)钢管半成品再在900℃～920℃温度下进行水淬后，在645℃～655℃温度下进行回火，经过后处理后得到成品。

进一步，在所述的步骤(a)中，采用废钢、生铁和配料首先在电炉里初炼，接着经过炉外精炼，再进行钙处理，然后真空脱气处理，紧接着弧形连铸，再经过管坯冷却和精整后得到管坯；其中，在此过程中确保满足各组份和各组份的质量百分比要求。

采用了上述技术方案后，本发明配比中的各组份作用如下：碳(C)：作为钢种最经济、最基本的强化元素，通过固溶强化与析出强化提升管体强度，但碳含量增加对冲击韧性有负面影响，所以本发明含碳量控制在0.22％～0.30％；锰(Mn)：通过固溶强化提高钢的强度，并提高钢的淬透性，通过扩大γ相区，降低钢的γ-α相变温度，有助于获得更细小的相变产物，达到提高钢的冲击韧性目的，本发明锰含量控制在0.40％～1.00％；铬(Cr)：铬可以提高钢的淬透性、以及高温机械性能，并具有抗氧化性、耐腐蚀性，但同时降低钢的塑性和韧性。本发明铬含量控制在0.30％～0.90％；钼(Mo)：钼能使钢的晶粒细化，提高淬透性和热强性能，在高温时保持足够的强度和抗蠕变能力，还可以抑制由于Ⅱ类回火脆性。在较高回火温度下，形成弥散分布的特殊碳化物，有二次硬化作用。本发明钼含量控制在0.40％～1.00％；铌(Nb)：铌与碳、氮、氧等都有极强的结合力，并与之形成相应的极为稳定的化合物，细化晶粒，降低钢的过热敏感性与回火脆性，另外能提高钢的热强性，本发明铌含量控制在0.02％～0.10％；钒(V)：强碳化物及氮化物形成元素，在α铁中无限固溶，固溶于奥氏体中提高钢的淬透性，并通过细小的碳化物颗粒的弥散分布，达到细化晶粒的目的，本发明钒含量控制在0.02％～0.10％。综上所述，通过提升管体的抗挤强度达到抗最高200MPa压力的能力，通过添加Mo等耐高温合金元素可以在最高200℃环境下使用，管体射孔后膨胀≤4.5mm，同时管体横向半尺寸冲击韧性(0℃)达到45J以上，可以保证管体射孔不开裂。

具体实施方式

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例，对本发明作进一步详细的说明。

实施例一

一种射孔枪用无缝钢管，它的组份和各组份的质量百分比如下：