【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及高品质连续油管用钢，特别是涉及一种高屈强比高强度高均匀延伸性能连续油管用钢及生产方法，该产品制造的连续油管主要用于油田钻井、修井、完井及集输等作业。
技术介绍
1、连续油管具有连续起下、带压作业、重复使用的特点，作业周期短、成本低、适用范围广。近年来，随着边际油气田的开采，连续油管已广泛应用于修井、钻井、完井、测井等油气开采的各个环节。由于应对的井况日益复杂，也促进了连续油管的材料及制造技术的快速发展，使得近年来连续油管在规格、强度等级、抗疲劳性以及耐蚀性等方面都有很大程度的提高。随着页岩气等非常规油气、深层和海上油气等资源的进一步开发，连续油管具有很大的发展空间。
2、1962年连续油管开始应用于石油工业。与普通油井管相比，连续油管无螺纹连接、安全性高、操作灵活便捷且成本低，在油气作业领域的优势明显。进入21世纪以来，连续油管产品及配套技术得到了快速发展，已被广泛应用于油气田的修井、钻井、完井、洗井等一系列作业，贯穿油气开采的全过程。
3、从应用领域来看，当前连续油管以陆上应用为主，2019年陆上作业的连续油管占据62％市场份额。当前全球油气产业中深层油气资源和页岩气等非常规油气资源所占比重日益增大，以页岩气为代表，2023年全球页岩气产量为0.9万亿m3，2040年预计将增长到1.7万亿m3。
4、与此相关的大位移超深井、水平井、深井等复杂井况的射孔、钻井等，以及页岩气井高压压裂、钻磨桥塞等高难度作业场景中，连续油管的应用更具有不可替代性。另一方面，陆上油气储量的成熟也促使运
5、连续油管材料经过了多年的发展，20世纪60年代采用的是普碳钢，随着80年代钢材材质及管材制造技术的进步，逐渐发展到低碳合金钢、高耐蚀合金和钛合金钢等合金材料，并进一步拓展至玻璃纤维、碳纤维等复合材料。高耐蚀合金材质的连续油管主要应用于高腐蚀性、高温高压等特殊作业领域，但成本高昂。高强度钛合金钢连续油管、玻璃纤维和碳纤维复合连续油管虽具有耐疲劳、耐蚀、质量轻等特点，但存在制造难度高、成本高、维护保养难等问题，难以获得广泛应用。目前使用最广泛的是高强度低合金钢材质的连续油管，兼顾了成本及可制造性，能够满足大部分常规作业需求。
6、随着油气的进一步开采，为满足更深、更长、更严苛的井下作业环境以及井下作业效率提升的需求，连续油管的制造工艺逐渐成熟，相应的规格和强度等级也在不断发展。在20世纪60年代初期，连续油管采用的是管段对焊工艺，先由钢带辊轧直焊缝的管段，再将这些管段对焊至所需长度，原料钢带长度也较短，对焊焊缝数量多，导致使用寿命低，井下失效频发。到了20世纪70年代末，连续油管制造工艺得到改进，原料钢带长度从76m延长到457m，有效减少了对接焊缝数量，20世纪80年代，原料钢带长度进一步延长至914m，对焊焊缝数量减少了近一半，同时淘汰了管段对焊工序，转而采用斜焊工艺，有效提升了连续油管的使用寿命，制造技术迈入一个新的台阶。21世纪以来，连续油管的制造工艺已经相对成熟，现阶段的制造工艺是将钢带按宽度要求裁剪成分条，采用斜焊工艺将钢带分条对接，通过挤压辊配合高频感应焊或激光焊的方式进行连续成型焊接，最后再对焊缝和整管进行热处理。在现有制造工艺基础上，连续油管的直径、长度也一直在向着更大尺寸方向发展，以连续油管应用最为成熟的北美市场为例，2013年以来，50mm以上较大直径的连续油管应用比例显著上升，某油服公司对不同时期应用的连续油管直径统计结果表明。从2009年到2022年，北美市场的连续油管最大长度也从约5800m增长至8500m，20世纪60年代早期，连续油管强度等级仅345mpa(50ksi)，90年代中期发展到620mpa(90ksi)和690mpa(100ksi)，到2000年左右的758mpa(110ksi)，连续油管的强度等级不断上升，2017年已有958mpa(140ksi)强度级别的连续油管，且690mpa(100ksi)以上强度级别的连续油管使用量已接近总使用量的90％。
7、国外大型的连续油管制造商多集中在北美，主要有tenaris、nov quality tubing和globaltubing，国内主要的连续油管制造商有宝鸡石油钢管有限责任公司、杰森能源技术有限公司、信达科创(唐山)石油设备有限公司。当前生产的连续油管材质主要为低合金钢和高耐蚀合金两大类，强度等级主要集中在752mpa(110ksi)及以下。
8、中国专利cn101353765a公布了“一种ct80连续油管用钢及其制造方法和应用”，该申请采用低c、高cr的成分设计保证该钢种具有良好的抗腐蚀性能，通过加入微量nb并配以少量合金元素细化晶粒，提高强度，结合控轧控冷工艺，获得铁素体+珠光体和少量贝氏体组织，从而获得良好塑性的同时不损失强度。
9、中国专利cn101168823a公布了“一种高塑性连续油管用钢及其制造方法”，该专利通过炼钢工艺控制及夹杂物变性处理，以及控轧控冷工艺控制，主要是生产ct70连续油管用钢的生产，生产出铁素体软相和珠光体、贝氏体硬相相结合的连续油管用钢。
10、随着油气作业的发展及钻井完井等技术的进步，对深井、高压井、水平井的开采力度不断加大，目前已有深度超过7000m的直井以及长度超过3000m的水平井，在这种作业环境下常规ct70～ct110等级的连续油管难以满足服役要求，并且连续油管的使用寿命和油井作业效率的提高也依赖其强度的进一步提升，所以更高强度是当前连续油管重要的产品发展方向。
11、中国专利cn102953017a公布的“一种低屈强比高强度连续油管用钢及其制造方法”，包括c0.02～0.15％，si0.01～0.09％、mn0.7～2.0％、p≤0.015％、s≤0.005％、cr0.10～0.29％、nb0.010～0.040％，ti0.01～0.03％、mo0.10～0.40％、cu0.20～0.60％、ni0.10～0.50％、ca0.0010～0.0050％、al0.01～0.05％、n≤0.008％，余量为fe及不可避免的杂质。该连续油管用钢不但强度级别较低，而且其合金加入较多，合金成本较高，不适宜推广和使用。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是根据当前连续油管的实际需求和发展趋势，提供一种高屈强比高强度高均匀延伸性能连续油管用钢及生产方法，用以解决现有连续油管强度不足的问题；通过提高连续油管用钢的强韧性，纯净钢水，有效地提高连续油管的使用寿命和油井作业效率；在控制合金成本基础上，实现低成本高效率连续生产；以适应于国内外钻井领域连续油本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.高屈强比高强度高均匀延伸性能连续油管用钢，其特征在于，钢中化学成分按重量百分比计为：C 0.04％～0.06％、Si 0.07％～0.17％、Mn 2.0％～2.2％、P≤0.0008％、S≤0.0001％、Al 0.02％～0.05％、Cr 0.40％～0.50％、Nb 0.045％～0.065％、Ti 0.06％～0.10％、Mo 0.40％～0.50％、Cu 0.60％～0.80％、Ni 0.50％～0.80％、N≤0.0035％、O≤0.0020％、B 0.0010％～0.0015％、Mg 0.0005％～0.0020％，其中Ni：Cu＝1：(0.8～1.5)；其余为Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的高屈强比高强度高均匀延伸性能连续油管用钢，其特征在于，钢的屈服强度Rp0.2≥850MPa，Rm≥900MPa，A50≥24％，HRC≤30，屈强比Rp0.2/Rm≥0.93，均匀延伸率Ag≥20％。
3.根据权利要求1所述的高屈强比高强度高均匀延伸性能连续油管用钢，其特征在于，钢的金相组织为针状铁素体+贝氏体+马氏体。
5.根据权利要求4其中任意一项所述的高屈强比高强度高均匀延伸性能连续油管用钢的生产方法，其特征在于，所述的铁水预处理包括：按1：(3.0～4.0)的质量比添加镁粉与石灰粉，使入炉铁水S≤0.003％、铁水温度≥1300℃。
6.根据权利要求4其中任意一项所述的高屈强比高强度高均匀延伸性能连续油管用钢的生产方法，其特征在于，所述的BOF复吹转炉冶炼包括：顶底复吹加双渣法冶炼，第一次造渣，转炉前期加入铁矿石、石灰石、萤石造前渣，当吹炼时间5～8分钟，熔池温度1520～1540℃时倒渣操作，然后进行二次造渣，加入白云石、铁矿石和石灰造后渣，继续吹炼至1560～1590℃出钢，控制终渣碱度为2.6～2.8、FeO含量为6wt％～10wt％；在出钢过程中加铝粒脱氧并加入预熔渣和石灰进行渣洗；第二次滑板挡渣出钢后控制渣层厚度35～40mm。
7.根据权利要求4其中任意一项所述的高屈强比高强度高均匀延伸性能连续油管用钢的生产方法，其特征在于，所述的LF精炼包括：在精炼过程中加入预熔渣和石灰造白渣，并加入铝脱氧，保持白渣时间15～20min，使钢中S≤0.0001％、O≤0.0010％；然后进行扒渣操作，控制渣层厚度35～40mm，然后加入预熔渣和石灰再次造渣，控制炉渣碱度R＝1.5～2.0；出站前加入镁铁线进行镁处理，并保持软吹时间15～18min；控制钢水温度1660～1680℃。
8.根据权利要求4其中任意一项所述的高屈强比高强度高均匀延伸性能连续油管用钢的生产方法，其特征在于，所述RH精炼包括：钢水进站后抽真空至6000～7000Pa开始吹氧脱碳，真空度在60～70Pa时，增加氩气搅拌，保持时间20～30min定氧，目标氧控制在300～400ppm之间，加入铝线脱氧，循环时间10～20min，控制破空后氧含量在10～20ppm之间、碳含量0.04～0.06％；此时，在钢中加入B线，保证软吹+镇静时间达到15～20min。
9.根据权利要求4其中任意一项所述的高屈强比高强度高均匀延伸性能连续油管用钢的生产方法，其特征在于，所述连铸，中包过热度控制在5～15℃。
10.根据权利要求4其中任意一项所述的高屈强比高强度高均匀延伸性能连续油管用钢的生产方法，其特征在于，所述的酸洗工序中：钢卷进酸洗槽温度为0～10℃，酸洗温度为80～100℃，酸洗时间为180～300s。
...【技术特征摘要】
1.高屈强比高强度高均匀延伸性能连续油管用钢，其特征在于，钢中化学成分按重量百分比计为：c 0.04％～0.06％、si 0.07％～0.17％、mn 2.0％～2.2％、p≤0.0008％、s≤0.0001％、al 0.02％～0.05％、cr 0.40％～0.50％、nb 0.045％～0.065％、ti 0.06％～0.10％、mo 0.40％～0.50％、cu 0.60％～0.80％、ni 0.50％～0.80％、n≤0.0035％、o≤0.0020％、b 0.0010％～0.0015％、mg 0.0005％～0.0020％，其中ni：cu＝1：(0.8～1.5)；其余为fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的高屈强比高强度高均匀延伸性能连续油管用钢，其特征在于，钢的屈服强度rp0.2≥850mpa，rm≥900mpa，a50≥24％，hrc≤30，屈强比rp0.2/rm≥0.93，均匀延伸率ag≥20％。
3.根据权利要求1所述的高屈强比高强度高均匀延伸性能连续油管用钢，其特征在于，钢的金相组织为针状铁素体+贝氏体+马氏体。
4.如权利要求1-3其中任意一项所述的高屈强比高强度高均匀延伸性能连续油管用钢的生产方法，生产流程包括铁水预处理、bof复吹转炉冶炼、lf精炼、rh精炼、连铸、板坯再加热、控制轧制、控制冷却、卷取、酸洗和涂油；其特征在于，具体方法包括：
5.根据权利要求4其中任意一项所述的高屈强比高强度高均匀延伸性能连续油管用钢的生产方法，其特征在于，所述的铁水预处理包括：按1：(3.0～4.0)的质量比添加镁粉与石灰粉，使入炉铁水s≤0.003％、铁水温度≥1300℃。
6.根据权利要求4其中任意一项所述的高屈强比高强度高均匀延伸性能连续油管用钢的生产方法，其特征在于，所述的bof复吹转炉冶炼包括：顶底复吹加双渣法冶炼，第一次造渣，转...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘志璞，吴刚，韩宇，宮震，王全洲，左远鸿，
申请(专利权)人：本钢板材股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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