[发明专利]155ksi钢级高强韧性套管钢、套管及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高强韧性套管钢、套管及其制备方法，具体涉及一种155ksi钢级高强韧性套管钢、套管及其制备方法。

背景技术

随着石油资源日益匮乏，而油气需求量日益旺盛，为了获得更多的石油资源，对地质条件复杂、开采难度大的油田的开发加大；随着油井深度增加，井内温度和压力相应提高，固井完井用套管服役的地质环境发生了显著变化，对套管的综合力学性能、使用性能和寿命提出了更高要求，为了确保油井的运行安全，必须采用V155钢级的套管，还要兼具高韧性，对强韧性匹配提出了极高的要求，现有美国API标准的高钢级套管难以胜任；因此对非API标准的高强韧性套管V155的需求越来越旺盛。

一般情况下，金属材料难以兼顾高强度和高韧性，高强韧性套管，特别是155ksi及以上钢级套管的强度很高，韧性要求相应提高，因此，生产高强韧性套管极富挑战性，技术含量和附加值最高，同时又有高风险。全世界生产石油钢管的企业大都是技术最先进、最富盛誉的钢铁企业，其中只有少数企业能生产出性能稳定、强韧度匹配良好的高钢级套管。目前，国内只有几家企业能生产V150套管，但韧性不稳定，未见生产高强韧性套管V155的相关报道，仍需大量进口来满足石油开釆的需要。如何通过微合金化结合冶炼、轧制工艺及适当的调质工艺，开发出高强韧性的V155套管，满足国内外超深油气井及地质复杂油气田的需要，对保证油气开釆的稳定性和安全性，促进钢铁和石油2个领域又好又快发展有重要的现实意义。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种155ksi钢级高强韧性套管钢。

155ksi钢级高强韧性套管钢，其化学成分按重量百分比：C 0.23～0.27％、Si 0.20～0.35％、Mn 0.45～0.60％、Cr 0.95～1.10％、Mo 0.75～0.85％、Nb 0.03～0.05％、V 0.07～0.12％、Al0.015～0.045％，其余为Fe、残余元素、杂质和五害元素；

其中，残余元素中：Cu≤0.20％、Ni≤0.20％、Ti≤0.04％；杂质中：P≤0.010％、S≤0.003％、O≤0.0020％、N≤0.0080％；五害元素中：As≤0.020％，Sn≤0.010％，且As+Sn+Pb+Sb+Bi≤0.025％。

进一步的，为了得到更优的技术方案，上述所述155ksi钢级高强韧性套管钢的化学成分按重量百分比：C 0.24％、Si 0.20％、Mn 0.5％、Cr1.03％、Mo0.81％、Nb 0.036％、V 0.084％、Al 0.022％，其余为Fe、残余元素、杂质和五害元素；其中，残余元素中：Cu 0.06％、Ni 0.04％、Ti 0.016％；杂质中：P 0.006％、S 0.002％、O 0.0014％、N 0.0057％；五害元素中：As 0.007％，Sn 0.002％，且As+Sn+Pb+Sb+Bi 0.014％；

或其化学成分按重量百分比：C 0.24％、Si 0.24％、Mn 0.48％、Cr0.97％、Mo0.78％、Nb 0.040％、V 0.078％、Al 0.028％，其余为Fe、残余元素、杂质和五害元素；其中，残余元素中：Cu 0.05％、Ni 0.04％、Ti 0.021％；杂质中：P 0.007％、S 0.003％、O 0.0015％、N 0.0060％；五害元素中：As 0.007％，Sn 0.003％，且As+Sn+Pb+Sb+Bi 0.015％；

或其化学成分按重量百分比：C 0.26％、Si 0.25％、Mn 0.56％、Cr1.08％、Mo0.84％、Nb 0.046％、V 0.091％、Al 0.025％，其余为Fe、残余元素、杂质和五害元素；其中，残余元素中：Cu 0.05％、Ni 0.08％、Ti 0.018％；杂质中：P 0.008％、S 0.002％、O 0.0018％、N 0.0066％；五害元素中：As 0.008％，Sn 0.004％，且As+Sn+Pb+Sb+Bi 0.017％。

上述所述套管钢的屈服强度：1069～1275MPa；抗拉强度≥1138MPa；0℃横向10×10mm“V”型冲击功≥60J；0℃纵向10×10mm“V”型冲击功≥80J；横纵向冲击韧度比≥0.75；延伸率≥16％；允许硬度变化HRC≤3.0。

本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种155ksi钢级高强韧性套管钢的制备方法。

上述所述的155ksi钢级高强韧性套管钢的制备方法，包括以下步骤：