[发明专利]钢材和扩管用油井钢管

说明书

一种钢材，其化学组成以质量％计为：C：0.6～1.8％、Si：0.05～1.00％、Mn：超过25.0％且45.0％以下、Al：0.003～0.06％、P：0.03％以下、S：0.03％以下、Cu：0.5～3.0％、N：0.10％以下、V：0～2.0％、Cr：0～3.0％、Mo：0～3.0％、Ni：0～1.5％、Nb：0～0.5％、Ta：0～0.5％、Ti：0～0.5％、Zr：0～0.5％、Ca：0～0.005％、Mg：0～0.005％、REM：0～0.01％、B：0～0.015％、余量：Fe和杂质，满足[0.6<C‑0.18V<1.44]，金相组织由奥氏体单相构成，屈服强度为241MPa以上，均匀伸长率为40％以上。

技术领域

本发明涉及钢材和扩管用油井钢管，特别是涉及具备高扩管性、且包含硫化氢(H₂S)的油井和天然气井环境等中使用的抗硫化物应力裂纹性优异的钢材和使用其的扩管用油井钢管。

背景技术

油井和天然气井(以下，将油井和天然气井简单统称为“油井”)的采掘中，一般采用如下方法：采掘孔达到直至规定深度后，插入壳体并埋设，从而防止坑井壁的崩落。而且，进一步重复边采掘边依次插入外径更小的壳体的作业。因此，以往在需要采掘直至高深度的情况下，插入壳体的次数增加，因此地层表层部中的油井的外径方向的采掘面积变宽，采掘费用和工期巨大，在经济上是不利的。因此近年来提出了如下工艺：通过将插入至油井的壳体在油井内进行扩管，从而能够降低地层表层部中的采掘面积，大幅缩短采掘工期(例如参照专利文献1)。

含有H₂S的原油、天然气等的油井中，湿润硫化氢环境下的钢的硫化物应力裂纹(以下，称为“SSC”)成为问题，因此需要抗SSC性优异的壳体用钢管。上述工艺中，壳体在保持受到用于扩管的加工不变的状态下，被暴露于腐蚀环境而不实施热处理等。因此，壳体中使用的材料需要扩管性优异、且冷加工后的耐腐蚀性优异。例如，专利文献1～3中提出了，扩管性能和耐腐蚀性优异的材料。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008-202128号公报

专利文献2：日本特开2002-266055号公报

专利文献3：日本特开2006-9078号公报

发明内容

发明要解决的问题

为了确保用于上述工序而必不可少的钢管的扩管性，要求高的均匀伸长率。专利文献1和2中公开了抗SSC性优异的钢管，但是对于均匀伸长率没有进行研究，尚存改善的余地。另外，专利文献3中公开了均匀伸长率的值，但为21％以下的结果，此外，关于抗SSC性没有进行研究。为了进一步增加在油井内扩管的钢管的应用机会，例如需要具有40％以上的均匀伸长率、且确保扩管后的抗SSC性。

本发明的目的在于，提供：具有高扩管性、且冷加工后的抗SSC性优异、而且经济性高的钢材和使用其的扩管用油井钢管。

用于解决问题的方案

发明人等对满足上述条件的钢材的化学组成进行了研究，结果获得以下的见解。

(A)为了确保高的抗SSC性和均匀伸长率，有效的是，含有作为奥氏体稳定化元素的Mn和C，特别有效的是，含有大量的Mn。奥氏体组织具有对于SSC的高抵抗性，但如果适当选择C和Mn的含量，则奥氏体组织对冷加工也稳定，不易产生加工诱发马氏体相变。而且，因此可以抑制在BCC(体心立方)组织存在的情况下容易发生的SSC的产生。

(B)Mn存在在湿润硫化氢环境中引起耐整面腐蚀性的恶化的问题。然而，耐整面腐蚀性的恶化可以通过在钢材中含有Cu来改善。