[发明专利]一种110KSI热采套管及其制造方法

说明书

本发明提供一种110KSI热采套管及其制造方法，以重量百分比计，其成分如下：C 0.23‑0.28％，Si 0.15‑0.34％，Mn 0.40‑0.60％，Cr 0.90‑1.20％，Mo 0.30‑0.60％，V 0.01‑0.05％，Nb 0.01‑0.05％，Ti 0.01‑0.05％，余量为Fe和不可避免的杂质元素，且以下杂质元素的含量需控制在下述含量范围内：S≤0.010％，P≤0.015％，N≤0.008％，H≤0.0002％，O≤0.002％。本发明采用Cr‑Mo基低合金和Nb+V+Ti微合金成分设计，配合先进的热处理技术，开发的110KSI钢级热采套管的常规力学性能和350℃条件下的使用强度均满足设计要求。

技术领域

本发明属于热采套管技术领域，具体为一种110KSI热采套管及其制造方法。

背景技术

稠油井注蒸汽开采时，需要向井中注入温度在300-350℃的热蒸汽，此时套管由于受到约束而无法受热膨胀，从而受到较大的压应力作用，而在停注采油的过程中，由于金属材料的松弛和蠕变作用，套管又受到较大的拉应力作用。如此，套管便周期性地承受如此高的拉-压应力作用，会造成套管断裂(或螺纹连接滑脱)、变形，这是热采井套管损坏的主要原因。而且，在稠油热采井工况环境下，随着注入的热蒸汽温度的升高，普通的钢套管力学性能会随着温度的上升严重下降，不能满足高温环境下的使用要求。为了确保热采套管高温环境下使用时的强度，通常在热采套管的成分设计时，需要添加Nb、V、Ti、W等贵重金属，生产成本高，目前行业认可的110KSI热采套管主要采用含Cr-Mo-W系+微合金化低合金钢生产，其中使用了W等贵重金属，生产成本较高。

中国专利CN110760754A公开了一种110KSI耐热石油套管及制造方法，其化学成分质量百分比为：C 0.24％～0.28％、Si 0.15％～0.35％、Mn 0.80％～1.00％、P≤0.012％、S≤0.0020％、Cr 0.80％～1.50％、Ni≤0.08％、Cu≤0.20％、Mo 0.270％～0.340％以及余量的Fe和杂质元素。该专利所述110KSI无缝石油套管在300℃下，高温力学性能下降率低，高温屈服强度满足API5CT标准对于110KSI的要求。可以看出，虽然该专利未使用贵金属，降低了生产成本，但是该专利所制造的石油套管是在300℃下进行的高温力学性能测试，即使300℃下的高温屈服强度满足要求，亦不能满足工况环境最高350℃的使用要求。

发明内容

本发明针对现有技术中以不含贵金属的成分设计所制造的热采套管不能满足300℃以上(如350℃)的实际工况需求的技术问题，而提出一种110KSI热采套管及其制造方法，采用Cr-Mo基低合金和Nb+V+Ti的微合金成分设计，配合先进的热处理技术，开发的110KSI钢级热采套管的常规力学性能和350℃条件下的使用强度均满足设计要求。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种110KSI热采套管，以重量百分比计，其成分如下：C 0.23-0.28％，Si 0.15-0.34％，Mn 0.40-0.60％，Cr 0.90-1.20％，Mo 0.30-0.60％，V 0.01-0.05％，Nb0.01-0.05％，Ti 0.01-0.05％，余量为Fe和不可避免的杂质元素，且以下杂质元素的含量需控制在下述含量范围内：S≤0.010％，P≤0.015％，N≤0.008％，H≤0.0002％，O≤0.002％。

如上所述的110KSI热采套管，优选地，所述110KSI热采套管的晶粒度为8.0-9.0级；室温下，屈服强度为800-870MPa，抗拉强度为880-950MPa，冲击韧性为126-130J；350℃下，屈服强度为730-800MPa，抗拉强度为830-900MPa。

如上所述110KSI热采套管的制造方法，以具有所述成分的管坯作为原料，所述制造方法包括：采用CPE顶管法将管坯制成所需规格的管材的成管步骤，以及管材的调质处理步骤。