专利名称：特殊连接结构超高强度抗挤毁石油套管及其生产方法
技术领域：
本发明属于高强度石油套管及其生产方法，特别涉及一种特殊连接结构超高强度抗挤毁石油套管及其生产方法。
目前有些油田如中原油田有着特殊的地质条件，绝大多数的油井需穿过岩盐层。而岩盐层极易蠕动、融化、崩塌等地质现象形成了对油套管的外挤力，从而导致普通套管被挤毁，造成油井报废。一般API石油套管及API规格的非标钢级高抗挤毁套管地抗外挤能力低于130Pa，不能适应油井特殊地质情况要求。
本发明的目的是提供一种特殊连接结构超高强度抗挤毁石油套管及其生产方法，克服现有技术的缺点和不足。适应油井特殊地质情况要求，适应盐岩层高抗挤毁条件的、抗外挤强度达到167Mpa的石油套管，以及与之配套的转换连接件的结构。
本发明的目的是这样实现的
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，其他钢种成分为C0.20-0.35；Si0.15-0.55；Mn0.85-1.25；P＜0.030；S＜0.030；Cr0.80-1.25；Mo0.20-0.60；Al0.010-0.050；Cu＜0.20；Ni＜0.20；V0.08-0.15，石油套管外径Φ152～154mm，内径Φ116～122mm，壁厚15～20mm，壁厚不均匀度≤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，
力学性能及金相
屈服强度896～1150Mpa
抗拉强度≥1070Mpa
延伸率≥12％
冲击功管体0℃横向全尺寸≥33J；
接箍0℃横向全尺寸≥35J。
晶粒度应不低于6级；
偏梯型螺纹扣型符合API SPEC 5CT的要求
几何尺寸精度
外径D＝152.4mm 允许偏差0～+1.0％D
壁厚 t＝16.90mm 允许偏差-10％～+15％t
接箍D＝177.8mm 允许偏差0～+1.0％D
紧密距 执行API STD 5B。
螺纹公差 执行API STD 5B。
重量平端管单重56.47kg/m，允许偏差执行API SPEC 5CT。
特殊连接结构超高强度抗挤毁石油套管生产方法为，钢采用电弧炉方法冶
炼，钢管采用热轧方法制造，并经淬火加回火热处理，回火后不允许冷矫直，矫
直温度应不低于400℃；热处理工艺采用油淬或水淬工艺，经淬火
加回火处理，使材料的机械性能达到如下指标
屈服强度896～1150Mpa；
抗拉强度≥970Mpa．
延伸率≥12％。
冲击功(CVN)管体0℃横向全尺寸≥33J；接箍0℃横向全尺寸≥
35J。
晶粒度不低于6级。
残余应力的控制材料在低温回火炉保温段的时间足够长25～40分钟，以保
证淬火形成的残余应力彻底消除
采用热矫直工艺，严禁冷矫直。热矫直温度不低于400摄氏度。
本发明的优点是这种石油套管适应油井特殊地质情况要求，特别适合含有岩盐层、泥岩层、高压注水井等高地层压力的油井。
但本发明的超高抗挤毁强度石油套管的抗外挤毁能力不低于167MPa。从而解决了以往需要采用高成本的双层组合套管抵御地层高压的情况。
这种套管通过控制外径、壁厚及内径，并配合强度高达130000PSI的管体和接箍材料，极低的残余应力，使抗抗挤毁强度超过167Mpa，特别适用于石油油井异常高地压情况下的使用，从而大大提高油井的使用寿命。
下面说明实施例
本发明的技术关键点是外径Φ152～154mm，内径Φ116～122mm，壁厚15～20mm，壁厚不均匀度≤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。
本发明的一个实施例子是130KSI钢级的Φ152.4mm×16.90mm TP130TF超高抗挤毁套管。
钢种成分本发明的技术指标如下规格φ152.4*16.90mm钢级TP130TT石油套管。力学性能及金相屈服强度896～1150Mpa抗拉强度≥1070Mpa
延伸率≥12％
冲击功管体0℃横向全尺寸≥33J；
接箍0℃横向全尺寸≥35J。
晶粒度应不低于6级；
偏梯型螺纹扣型符合API SPEC 5CT的要求
几何尺寸精度高外径允许偏差0～+1.0％D
壁厚允许偏差-10％～+15％t
使用性能
压馈(抗挤毁)抗挤毁强度管体及带螺纹连接的管串均不小于167Mpa。
接箍采用130KSI钢级材料。
射孔性能满足使用要求。
本案描述的超高抗挤毁石油套管的生产工艺，主要包括6”套管管体的生产与参数控制，7”接箍的生产与参数控制，变扣接箍的生产与参数控制，转换套管的生产与参数控制等。通过这些参数的确定与控制，从而获得抗挤毁强度大于160Mpa，最小内径大于118.4mm，材料屈服强度大于130KSI的、适用于油井下岩盐层、泥岩层等高地层压力段的特殊钢级与规格的套管。
本案涉及的生产工艺中套管及接箍材料的成分为29CrMo44V，套管管体外径Φ152.4mm，壁厚16.90mm；接箍外径Φ177.8mm。通过冶炼、轧制、调质处理、螺纹加工、低残余应力处理等手段，使材料的屈服强度大于130KSI，外径不圆度小于0.5％，壁厚不均匀度小于14％，残余应力低于160MPa，从而获得抗挤毁大于160Mpa的套管。
制造方法
钢采用电弧炉方法冶炼，钢管采用热轧方法制造，并经淬火+回火热处理，回火后不允许冷矫直，矫直温度应不低于400℃。
4)热处理工艺
采用油淬或水淬工艺，经淬火+回火处理，使材料的机械性能达到如下指标
屈服强度896～1150Mpa；
抗拉强度≥970Mpa；
延伸率≥12％。
冲击功(CVN)
管体0℃横向全尺寸≥33J；
接箍0℃横向全尺寸≥35J。
晶粒度不低于6级。
5)残余应力的控制
材料在低温回火炉保温段的时间足够长(25～40分钟)，以保证淬火形成的残余应力彻底消除。
采用热矫直工艺，严禁冷矫直。热矫直温度不低于400摄氏度。
6)射孔性能的保证
通过保证冲击功≥33J，来保证套管在油层射孔时不开裂。
7)互换性的保证
本案描述的石油套管的转换套管连接件，主要应用于油井下岩盐层、泥岩层等高地层压力段的特殊钢级与规格的套管与其它地层套管之间的连接的过渡转换。
本转换套管由三部分组成，包括(1)上部转换结构(由API 5CT标准Φ139.7mm P110套管构成，其中一端加工有API STD 5B标准BTC扣，带标准API接箍的一端加工有API标准LTC扣)；(2)带7”变扣接箍(一端为6”偏梯扣螺纹、另一端为5-1/2”API标准偏梯扣螺纹)的6”套管；(3)下部转换套管(一端为带7”偏梯扣接箍的5-1/2”API标准套管，另一端为API STD 5B LTC扣)。具体结构见附图
。
本发明的技术要点如下
1)几何精度的控制
外径、壁厚及允许偏差管体D＝152.4mm允许偏差0～+1.0％D
t＝16.90mm允许偏差-10％～+15％t
接箍D＝177.8mm允许偏差0～+1.0％D
螺纹尺寸及允许偏差
螺纹扣型偏梯扣
螺纹加工尺寸、管体与接箍的配合尺寸按附图进行。
紧密距 执行API STD 5B。
螺纹公差 执行API STD 5B。
重量平端管单重56.47kg/m，每支钢管重量及批量交货重量允许偏差执行
API SPEC 5CT。
权利要求
1、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，其他钢种成分为C 0.20-0.35；Si 0.15-0.55；Mn 0.85-1.25；P＜0.030；S＜0.030；Cr 0.80-1.25；Mo 0.20-0.60；Al0.010-0.050；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，壁厚不均匀度≤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，力学性能及金相屈服强度896～1150Mpa抗拉强度≥1070Mpa延伸率≥12％冲击功管体0℃横向全尺寸≥33J；接箍0℃横向全尺寸≥35J，晶粒度应不低于6级；偏梯型螺纹扣型符合API SPEC 5CT的要求几何尺寸精度外径允许偏差0～+1.0％D
2、根据权利要求1所述的特殊连接结构超高强度抗挤毁石油套管，其特征为几何精度为外径D＝152.4mm 允许偏差0～+1.0％D
壁厚 t＝16.90mm 允许偏差-10％～+15％t
接箍D＝177.8mm 允许偏差0～+1.0％D
紧密距 执行API STD 5B。
螺纹公差 执行API STD 5B。
重量平端管单重56.47kg/m，允许偏差执行API SPEC 5CT。
3、根据权利要求1所述的特殊连接结构超高强度抗挤毁石油套管生产方法为，钢采用电弧炉方法冶炼，钢管采用热轧方法制造，并经淬火加回火热处理，回火后不允许冷矫直，矫直温度应不低于400℃；热处理工艺采用油淬或水淬工艺，经淬火加回火处理，使材料的机械性能达到如下指标屈服强度896～1150Mpa；抗拉强度≥970Mpa；延伸率≥12％。冲击功(CVN)管体0℃横向全尺寸≥33J；接箍0℃横向全尺寸≥35J。晶粒度不低于6级。
残余应力的控制材料在低温回火炉保温段的时间足够长25～40分钟，
采用热矫直工艺，严禁冷矫直，热矫直温度不低于400摄氏度。
全文摘要
一种特殊连接结构超高强度抗挤毁石油套管，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；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，材料的强度≥130000PSI，管体残余应力≤160MPa，他适应油井特殊地质要求，如岩盐层、泥岩层、高压注水井等高地层压力的油井。其超高抗挤毁强度石油套管的抗外挤毁能力不低于167MPa。可抵御地层高压。
文档编号C22C38/46GK1391022SQ0111871
公开日2003年1月15日 申请日期2001年6月7日 优先权日2001年6月7日
发明者严泽生, 邱锋, 王京, 付继承, 张传友, 徐志谦, 白仁昭, 张旦天, 刘金海, 姜桂连, 郑贵英, 孙宇, 宋建波, 胡秉仁, 关大新, 朱振廷, 刘一江, 宋明, 李铁成, 张建设 申请人:天津钢管公司