专利名称：高抗挤石油套管及其生产方法
技术领域：
本发明属于高强度石油套管及其生产方法，特别涉及一种具有较高抗挤性能的石油套管及其生产方法，属于石油套管技术领域。
背景技术：
随着钻井深度的增加及钻井技术的进步，石油套管需要承受的外挤载荷比以前更大，在某些情况下，普通的石油套管已难以满足使用要求，而具有较高抗挤性能的“高抗挤套管”用量越来越大。影响套管抗挤性能的因素很多，其中主要因素有材料强度、套管壁厚、残余应力、外径不圆度、壁厚不均度等。对套管生产厂来说，根据自身的设备和工艺条件，确定所要控制的主要因素，以最大限度地提高套管的抗挤性能，是开发高抗挤套管的关键。
目前制约普通石油套管抗挤强度提高的主要技术难点有热处理工艺和矫直方法不合理造成套管残余应力过高；无法确定哪些是需要控制的主要因素，抗挤效果提高不明显；套管几何尺寸精度差等。这些问题导致目前普通套管甚至是高抗挤套管的抗挤性能不稳定，制约了我国高抗挤套管的发展。套管的抗挤性能不仅与套管采用的材料成分有关，也与其生产方法密切相关。研究高抗挤套管及其生产技术，是目前各套管生产厂仍在进行中的课题。
经对现有技术文献的检索发现，中国专利公开号为CN 1391022A，申请号01118711.5，
公开日为2003年1月15日，发明专利名称为特殊连接结构超高强度抗挤毁石油套管及其生产方法，该专利自述为一种特殊连接结构超高强度抗挤毁石油套管，其特征为石油套管钢种除Fe外，其它钢种成分为C 0.20-0.35；Si 0.15-0.55；Mn 0.85-1.25；P＜0.030；S＜0.030；Cr0.80-1.25；Mo 0.20-0.60；Al 0.010-0.050；Cu＜0.20；Ni＜0.20；V 0.08-0.15。石油套管外径Φ152-154mm，内径Φ116-122mm，壁厚15-20mm；壁厚不均度≤15％，外径不圆度≤0.5％，材料的强度≥130000PSI，管体残余应力≤160MPa，套管两端加工有用于连接的螺纹。
其不足之处是该套管采用的钢种为Cr-Mo系钢，生产成本高；该套管外径为Φ152-154mm，适用范围小。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高抗挤石油套管及其生产方法，克服现有技术的缺点和不足，满足油田某些特殊开采条件的需要。通过该方法生产的石油套管，抗挤性能可达到API标准值的1.15倍以上。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案。
改善套管钢种的化学成分，使所述套管钢种的化学成分除Fe外，其它成分为C 0.34-0.39，Si 0.20-0.35，Mn 1.25-1.50，Al 0.06-0.09，S＜0.010，P＜0.015，Cr＜0.20，Ni＜0.20，Cu＜0.20，单位为质量百分数。该钢种为C-Mn系钢，合金元素少，合金含量低，生产工艺简单，因而生产成本低。增加适量的元素Al，同时严格控制S、P杂质的含量，使该钢种淬透性和韧性大大改善。增加C含量，提高了材料的强度。
除了对化学成分严格控制以外，同时对套管的几何尺寸精度也要进行更加严格的规定，须满足如下要求外径公差0～+1.0％，壁厚公差0～15％，外径不圆度≤0.45％，壁厚不均度≤13％。
套管生产时采用淬火后再回火的热处理工艺，淬火温度为860℃±10℃，淬火介质为水，回火温度在500℃以上。套管在进行热处理以后，需经矫直处理，矫直严禁冷矫直，须采用热矫方式，热矫直温度控制在450℃～480℃之间。该方法适用范围广，可用于生产外径从Φ114.3mm～Φ273.1mm的各种规格套管。经该方法生产出的石油套管，其抗挤性能大幅度提高，抗挤强度可达到API规定值的1.15倍以上。
与现有技术相比，本发明有显著进步，具体表现在1)采用C-Mn系钢，强度高，生产工艺简单，成本较低；2)热处理工艺和热矫直温度选择合理，最大限度地降低了套管的残余应力；3)制订了严格的几何精度控制范围，在成本合理的情况下，提高了套管的抗挤性能。
经该方法生产出的石油套管，其抗挤性能大幅度提高，抗挤强度可达到API规定值的1.15倍以上，而生产成本仅增加不到5％。
具体实施例方式
本设计的第一个实施例是110KSI钢级的Φ139.70×7.72mm WSP110T高抗挤套管。
①该套管的钢种成分为C 0.34-0.39，Si 0.20-0.35，Mn 1.25-1.50，Al 0.06-0.09，S＜0.010，P＜0.015，Cr＜0.20，Ni＜0.20，Cu＜0.20②该套管的几何精度控制范围如下
套管外径139.82～140.46mm，壁厚7.76～8.42mm，壁厚不均度＜13％，外径不圆度＜0.45％③该套管的热处理工艺为采用淬火+回火工艺，淬火采用水淬工艺，淬火温度为860℃±10℃，回火温度为500℃±10℃。
经热处理，材料的机械性能可以达到如下技术指标屈服强度834-1062Mpa；抗拉强度≥948Mpa；延伸率≥15％；冲击功≥26J(10×5L)；精粒度不低于6级。
④该套管的矫直方法为套管在低温回火炉中保温45分钟后，再进行热矫直处理，热矫直温度450～480℃。
经该方法生产的WSP110T高抗挤套管，其挤毁强度可达62.95MPa，而API规定值为51.6Mpa，抗挤强度提高了22％。
本设计的第二个实施例是95KSI钢级的Φ114.30×6.35mm WSP95T高抗挤套管。
①该套管的钢种成分为C 0.34-0.39，Si 0.20-0.35，Mn 1.25-1.50，Al 0.06-0.09，S＜0.010，P＜0.015，Cr＜0.20，Ni＜0.20，Cu＜0.20。
②该套管的几何精度控制范围如下套管外径114.42～114.86mm，壁厚6.39～6.88mm，壁厚不均度＜13％，外径不圆度＜0.45％。
③该套管的热处理工艺为采用淬火+回火工艺，淬火采用水淬工艺，淬火温度为860℃±10℃，回火温度为540℃±10℃。
经热处理，材料的机械性能可以达到如下技术指标屈服强度721-834Mpa；抗拉强度≥796Mpa；延伸率≥16％；冲击功≥20J(10×5L)；精粒度不低于6级。
④该套管的矫直方法为套管在低温回火炉中保温45分钟后，再进行热矫直处理，热矫直温度450～480℃。
经该方法生产的WSP95T高抗挤套管，其挤毁强度可达60.8MPa，而API规定值为48.5MPa。抗挤强度提高了26％。
检索的相关专利文献<申请号>01118711.5<发明名称>特殊连接结构超高强度抗挤毁石油套管及其生产方法<申请人>天津钢管公司<发明人>严泽生；邱峰；王京；付继承；张传友等<文摘>一种特殊连接结构超高强度抗挤毁石油套管，钢种成份为C0.20-0.35，Si 0.15-0.55，Mn 0.85-1.25，P≤0.030，S≤0.030，Cr 0.80-1.25，Mo 0.20-0.60，Al 0.010-0.050，Cu≤0.20，Ni≤0.20，V 0.08-0.15。外径Φ152-154mm，内径Φ116-122mm，壁厚15-20mm，材料强度＞130000KSI，管体残余应力≤160MPa。
权利要求
1.一种高抗挤石油套管，其特征在于用于该套管的钢种成分除Fe元素外，其它成分为C 0.34-0.39，Si 0.20-0.35，Mn 1.25-1.50，Al 0.06-0.09，S＜0.010，P＜0.015，Cr＜0.20，Ni＜0.20，Cu＜0.20，单位为质量百分数。
2.根据权利要求1所述的高抗挤石油套管，其特征在于，套管的几何尺寸为外径公差0～+1.0％，壁厚公差0～15％，外径不圆度≤0.50％，壁厚不均度≤15％。
3.一种高抗挤石油套管的生产方法，其特征在于套管采用淬火后再回火的热处理工艺，所用的淬火介质为水，淬火温度为860℃±10℃，回火温度在500℃以上。
4.根据权利要求3所述的高抗挤石油套管的生产方法，其特征在于套管在热处理后，再经矫直处理，矫直采用热矫方式，热矫直温度在450℃～480℃之间。
全文摘要
一种具有较高抗挤性能的石油套管及其生产方法，属于石油套管技术领域。用于该套管的钢种成分为C 0.34－0.39，Si 0.20－0.35，Mn 1.25－1.50，Al 0.06－0.09，S＜0.010，P＜0.015，Cr＜0.20，Ni＜0.20，Cu＜0.20，单位为质量百分数。该套管采用淬火后再回火的热处理工艺，淬火介质为水，淬火温度为860℃±10℃，回火温度在500℃以上。套管热处理后，需经矫直处理，矫直采用热矫方式，热矫直温度在450℃～480℃之间。采用该方法生产的高抗挤套管，其抗挤性能比API标准值提高15％以上，与普通套管相比，生产成本增加量不超过5％。
文档编号C21D6/00GK1664147SQ20051003847
公开日2005年9月7日 申请日期2005年3月15日 优先权日2005年3月15日
发明者高连新, 张毅, 黄淳, 朴龙华 申请人:无锡西姆莱斯石油专用管制造有限公司