[发明专利]一种耐高温氧腐蚀不锈钢、套管及其制造方法

说明书

本发明公开了一种耐高温氧腐蚀不锈钢，其化学元素质量百分比为：C：0.04～0.10％、Si：0.1～0.5％、Mn：0.20～1.0％、Cr：11.0～14.0％、Ni：2.0～5.0％、N≤0.02％、W：0.2～1.0％、V：0.03～0.1％、Al：0.01～0.04％，余量为Fe和其他不可避免的杂质；所述耐高温氧腐蚀不锈钢具有单一的回火马氏体组织，所述耐高温氧腐蚀不锈钢的表面具有钝化膜，所述钝化膜内含有Cr和Ni素。本发明还公开一种耐高温氧腐蚀不锈钢套管。该耐高温氧腐蚀不锈钢套管的屈服强度为90～110ksi钢级，其冲击韧性≥80J，且其耐受500℃以上环境下的O₂和CO₂共存的腐蚀。

技术领域

本发明涉及一种不锈钢、套管及其制造方法，尤其涉及一种耐高温不锈钢、套管及其制造方法。

背景技术

稠油是一种比较粘稠的石油。因其粘度高、密度大、流动阻力大等特点，从油层流入井筒，或从井筒举升到地面都很困难。对于油层中的稠油采取热力开采法，为提高采收率，近年来发展起来一种火烧油层的技术，其原理是向井下注入空气、氧气或富氧气体，依靠自燃或利用井下点火装置点火燃烧，使其与油藏中的有机燃料(原油)反应，借助生成的热开采未燃烧的稠油。这一技术的应用对井下管件提出了很高的要求，其中包括油套管要承受在高温氧气、CO₂等环境下的腐蚀，套管管柱在高温条件下的强度要能够满足固井的要求等。

一般火驱工艺中，油管可以采用隔热油管的方式来解决，然而存在套管使用周期长且无法替换，对产品的要求更高的问题。因此，如何解决高温的氧气和CO₂共存环境下的腐蚀问题是本领域内所要解决的主要技术难点。在锅炉、石化和核电领域通常采用奥氏体不锈钢或者镍基合金来解决氧化腐蚀的问题，但对于石油开采领域来说，这种方案的经济性是油田无法接受的。

公开号为CN101655002，公开日为2010年2月24日，名称为“火烧驱油法开采稠油用油层段石油套管及其生产方法”的中国专利文献公开了一种火烧驱油法开采稠油用油层段石油套管及其生产方法。在该专利文献所公开的技术方案中的套管具有良好的耐持久和蠕变等高温性能，但耐腐蚀性能仅能满足150℃条件下的单一CO₂环境下的需要，却不能满足高温条件下CO₂和O₂共存环境下的耐腐蚀要求。

公开号为CN101871080A，公开日为2010年10月27日，名称为“稠油热采井用套管及生产方法”的中国专利文献公开了一种稠油热采井用套管及制造方法及生产方法，其油热采井用套管的成分以质量％计，具体有：C：0.25～0.29，Si：0.17～0.32，Mn：0.90～1.00，P≤0.015，S≤0.003，Cu≤0.10，Mo：0.35～0.40，Cr：0.95～1.05，V：≤0.05、Ni≤0.20，0.015≤Al≤0.040，0.010≤Ti≤0.025，0.0005≤B≤0.0012，余量为Fe及不可避免的杂质。在该专利文献所公开的技术方案中，套管为低合金钢，只在350℃条件下机械性能满足热采井的使用要求，但耐腐蚀性能和更高温条件下的机械性能不能够满足火驱开采的技术要求。

公开号为CN101748330A，公开日为2010年6月23日，名称为“一种耐热套管用钢及其制造方法”的中国专利文献公开而一种耐热套管用钢，其质量百分比为：C：0.2-0.30％，Si：0.10-0.3％，Mn：0.4-1.0％，Cr：0.5-1.5％，W：0.1-0.5％，其它为Fe和不可避免的杂质。然而，该专利文献所公开的及技术方案中，其强度可以满足350℃蒸汽驱用稠油开采对套管强度的要求，但无法满足500℃火驱对耐腐蚀性能和机械性能的要求。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种耐高温氧腐蚀不锈钢，该耐高温氧腐蚀不锈钢满足500℃以上有CO₂和O₂的环境下机械性能和腐蚀性能要求。

为了实现上述目的，本发明提出了一种耐高温氧腐蚀不锈钢，其化学元素质量百分比为：