[发明专利]一种高强度膨胀套管及其制造方法

说明书

本发明公开了一种高强度膨胀套管，其化学元素质量百分比为：C：0.1‑0.2％、Si：0.1‑0.4％、Mn：3‑6％、V：0.05‑0.2％、Ca:0.0005‑0.005％、Ti：0.01‑0.04％、Al：0.01‑0.05％，以及Cr≤0.5％、Mo≤0.5％、Nb≤0.04％的至少其中一种，余量为Fe和其他不可避免的杂质。本发明还公开了一种上述高强度膨胀套管的制造方法，包括步骤：(1)经过冶炼和连铸制得管坯；(2)将管坯穿孔和连轧；(3)热处理：将钢管加热到奥氏体化温度Ac1+30℃至Ac3‑30℃，保温30‑60min后水淬；然后在650‑720℃范围内回火，保温时间50‑80min；然后热定径。

技术领域

本发明涉及一种套管及其制造方法，尤其涉及一种膨胀套管及其制造方法。

背景技术

膨胀套管是一种特殊的石油专用管，除了应具备良好的膨胀性能外，还必须确保膨胀后达到美国石油学会(API)标准相应钢级套管的力学性能，以满足工程应用要求。但是目前现有技术中的膨胀套管的力学性能限制了其扩管率，当扩管率超过20％时，膨胀套管容易出现壁厚不均的问题，导致膨胀套管局部壁厚减薄，从而降低了膨胀套管的整管力学性能，因此获得高延伸率的膨胀套管是目前现有技术中的主要技术难点。此外，由于扩管后膨胀套管壁厚减薄以及包辛格效应使得膨胀套管抗挤毁性能降低，因此还需要提高膨胀套管变形后的屈服强度，以便提高其抗挤毁性能。

现有技术中，专利号为CN101755068B，公开日为2012年7月4日，名称为“变形特性优良的钢管及其制造方法”的中国专利文献公开了一种变形特性优良的钢管，其组织为两相组织，但是该专利并未提出延伸率指标，无法满足膨胀套管对于大变形量的要求。

专利号为CN101144376A，公开日为2008年3月19日，名称为“连续膨胀管”的中国专利文献公开了一种连续膨胀管，但其延伸率仅为25％-30％，无法满足膨胀套管对高延伸率的要求。

鉴于此，期望获得一种高强度膨胀套管，其具有较高的强度和延伸率，从而能够解决现有技术中膨胀套管膨胀后强度低和塑性差的问题，提高膨胀套管在井下使用的耐压能力，满足油田开采领域对于高强度膨胀套管的需求。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种高强度膨胀套管，该膨胀套管具有较高的强度和延伸率，从而能够解决现有技术中膨胀套管膨胀后强度低和塑性差的问题，提高膨胀套管在井下使用的耐压能力，满足油田开采领域对于高强度膨胀套管的需求。

为了实现上述目的，本发明提出了一种高强度膨胀套管，其化学元素质量百分比为：

C：0.1-0.2％、Si：0.1-0.4％、Mn：3-6％、V：0.05-0.2％、Ca:0.0005-0.005％、Ti：0.01-0.04％、Al：0.01-0.05％，以及Cr≤0.5％、Mo≤0.5％、Nb≤0.04％的至少其中一种，余量为Fe和其他不可避免的杂质。

本发明所述的高强度膨胀套管中的各化学元素的设计原理为：

C：C为析出物形成元素，可以提高钢的强度。当C含量低于0.10％时，会使钢的淬透性降低，难以同时保证高强度和高塑性。当C含量高于0.20％时，会抑制铁素体组织的形成，降低塑性，此外，C还会与Cr、Mo形成大量粗化的析出物，并显著加重钢的偏析，导致塑性显著降低。因此，本发明将高强度膨胀套管中的C的质量百分比限定在0.1-0.2％。

Si：Si固溶于铁素体可以提高钢的屈服强度，但Si含量过高会使加工和韧性恶化。Si含量低于0.1％时，会使钢容易氧化。因此，本发明将高强度膨胀套管中的Si的质量百分比限定在0.1-0.4％。