專利名稱：火燒驅(qū)油法開采稠油用油層段石油套管及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及 一 種石油套管生產(chǎn)方法，特別是--種火燒驅(qū)油法開采稠 油用油層段石油套管及其生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
稠油是一種粘度高流動性差的重質(zhì)原油，采用常規(guī)的方法難以開采。 溫度敏感性強是稠油的一大特點，人們利用該特點對稠油進行熱采，就是 采取升高原油儲層的溫度的熱采方法，提高原油的流動性，從而便于從地 層中采出原油。
稠油熱采的方法有多種，其中采用特殊方法點燃地層中的稠油，升高' 儲層溫度，降低稠油的粘度，提高其流動性，從而達(dá)到從地層中采出稠油 的方法叫火燒油層驅(qū)油的稠油熱采法。該方法的具體實施措施是通過在 原油儲層中放入電爐加熱油層，再通過注氣井向原油儲層中注入壓縮空氣, 當(dāng)電爐將儲層的溫度加熱到原油的燃燒點以上溫度時，在注入的壓縮空氣 的作用下，地層中的原油被點燃，并逐漸升高周圍原油的溫度，在壓縮空 氣的驅(qū)動下，燃燒產(chǎn)生的熱量將其前部的原油升高并向生產(chǎn)井推進，并從 生產(chǎn)井中流出或采出。
在正常燃燒油層和采油的過程中，注氣井油層段的套管的溫度要達(dá)到 550t左右，油層段以上套管的溫度也要達(dá)到3501C附近，原油燃燒產(chǎn)生的 C02等氣體與原油、水蒸汽等從生產(chǎn)井中流出，并對生產(chǎn)井的油管和套管產(chǎn) 生腐蝕作用。與此同時,從生產(chǎn)中采出的混合液體的溫度也達(dá)到200'C以上。 由此可見，火燒油層驅(qū)油法開采稠油對注氣井和生產(chǎn)中的套管要求苛刻， 注氣井油層段套管要耐550"高溫，油層段以上的套管要耐350t:高溫，而
4且這兩部分的套管還要耐氧化腐蝕;生產(chǎn)井的套管要耐C02腐蝕?，F(xiàn)有的API 套管由于其耐熱能力差，不適合稠油熱采井使用。現(xiàn)有的普通稠油熱采井 套管主要是針對注蒸汽熱采井使用的，使用溫度-般在350i:左右，而且抗 氧化能力和抗腐蝕能力均較差，因此，也不適合火燒驅(qū)油法開采稠油，必 須有針對性的設(shè)計開發(fā)專用套管。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的H的是從套管的鋼種、性能指 標(biāo)及具體生產(chǎn)工藝上提供-一種火燒驅(qū)油法開采稠油用油層段石油套管及其 生產(chǎn)方法，議緣皿55CTC環(huán)境溫度下其材料的屈服強度不低于550MPa， 650'CIO萬小時的持久強度不低于65MPa。該套管還具有良好的抗C(^腐蝕 性能，在150'C C02分壓1.5MPa流速1.5邁/s環(huán)境條件下，其平均腐蝕速率 低于0.5mm/年。該石油套管為非API鋼級石油套管。 -
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是提供一 種火燒驅(qū)油法 開采稠油用油層段石油套管，其中該石油套管的化學(xué)成份按連:量％為C: 0.06 0.14， Si: 0. 20 0. 50, Mm 0.20 0. 70, 0《P《0.015, 0《S《0.00, Cr: 8.0 10, Mo: 0.80 1.20 , 0《A1《0.01S， 0《Cu《0.15, 0《Mi《 0.40,余量為Fe。
該套管的力學(xué)性能達(dá)到屈服強度=700-900MPa,抗拉強度》800MPa, 縱向全尺寸夏比沖擊功》80J,橫向全尺寸夏比沖擊功》60J,硬度(HRC) 《26，材料的晶粒度》6.0級，該套管金相組織為回火索氏體或馬氏體； 該套管在550'C環(huán)境溫度下其材料的屈服強度不低于500Pa, 650t)10萬小 時的持久強度不低于65MPa;該套管在150^ (%分壓1. 5MPa流速1.5m/s 環(huán)境條件下，其平均腐蝕速率低于0. 5咖/年。
同時還提供一種所述火燒驅(qū)油法開采稠油用油層段石油套管的生產(chǎn)方 法，該方法包括以下步驟① 煉鋼原料采用鐵水、廢鋼和海綿鐵做煉鋼原料；
② 煉鋼用電弧爐將煉鋼原料熔化成鋼水，經(jīng)爐外精煉和真空脫氣后， 獲得如上所述化學(xué)成份；
③ 經(jīng)上述工藝冶煉的鋼水，經(jīng)模鑄、鍛造、退火和外扒皮后得到所需 規(guī)格的實心管坯，模鑄澆注過程采用Ar氣保護，鍛造始鍛溫度《126(TC, 終鍛溫度》800'C,鍛造比確保大于3;
④ 將冷卻后的鍛造管坯在環(huán)形加熱爐內(nèi)加熱，爐溫溫度為1250 1290 *€,熱定心溫度為1200 1220"€,熱穿孔溫度為1220 1250。C, PQF三輥 連軋，定徑，冷卻，鋸切，矯直，探傷；
⑤ 材料熱處理在1040 1080'C溫度下在有保護氣氛的光亮爐中正火, 在730 76(TC溫度下回火；在溫度為550*0 600'C熱矯直，最后探傷；
⑥ 接頭螺紋加工將符合上述要求的管體，在數(shù)控車絲機上加工成蟪 紋，包括接箍螺紋和管端螺紋，并對接箍螺紋的內(nèi)表面進行鍍銅處理。
本發(fā)明的效果是根據(jù)該鋼種和生產(chǎn)工藝生產(chǎn)出的套管，其材料 在5501C環(huán)境溫度下的屈服強度達(dá)到580MPa以上，650'C10萬小時 的持久強度達(dá)到70MPa以上。在150*C 002分壓1. 5MPa流速i. 5屈/s環(huán)境條 件下，其平均腐蝕速率低于0. 32咖/年。完全滿足火燒驅(qū)油法開采稠油的注 氣井和生產(chǎn)井的最內(nèi)層套管柱的油層段套管使用要求。
具體實施例方式
結(jié)合實施例對本發(fā)明的石油天然氣開采工業(yè)用火燒驅(qū)油法開采稠油 用油層段石油套管及其生產(chǎn)方法加以說明。
本發(fā)明的火燒驅(qū)油法開采稠油用油層段石油套管的化學(xué)成份按重量 %為C: 0.06 0.14, Si: 0.20 0.50, Mn: 0.20 0.70, 0《P《0.015, 0《S《0.010, Cr: 8.0 10, Mo: 0.80 1.20, 0《A1《0.015, 0《Cu《 0.15, 0《Ni《0.40,余量為Fe。
6該套管的力學(xué)性能達(dá)到屈服強度=700-900MPa,抗拉強度》800MPa, 縱向全尺寸夏比沖擊功》80J，橫向全尺寸夏比沖擊功》60J，硬度(HRC) 《26,材料的晶粒度》6.0級，該套管金相組織為回火索氏體或馬氏體；
該套管在5501C環(huán)境溫度下其材料的屈服強度不低于500Pa, 65(TCm 萬小時的持久強度不低于65MPa;該套管在150"C C02分壓1. 5MPa流速 L5m/s環(huán)境條件下，其平均腐蝕速率低于0. 5mm/年。
本發(fā)明的火燒驅(qū)油法開采稠油用油層段石油套管的生產(chǎn)方法包括以
(D煉鋼原料采用鐵水、廢鋼和海綿鐵做煉鋼原料；
② 煉鋼用電弧爐將煉鋼原料熔化成鋼水，經(jīng)爐外精煉和真空脫氣后， 獲得如上所述化學(xué)成份；
③ 經(jīng)上述工藝冶煉的鋼水，經(jīng)模鑄、鍛造、退火和外扒皮后得到所潘規(guī) 格的實心管坯，模鑄的澆注過程采用Ar氣保護，鍛造的始鍛溫度《12601、， 終鍛溫度》800'C,鍛造比確保大于3;
④ 將步驟③的鍛造管坯經(jīng)怎樣的溫度冷卻，冷卻后的鍛造管坯在環(huán)形加 熱爐內(nèi)加熱，爐溫為1250 12901C，熱定心溫度為1200 122(TC，熱穿孔 溫度為1220 1250°C,接著進入PQF三輥連軋，定徑，冷卻，鋸切，矯直， 探傷；
⑤ 將經(jīng)過步驟④生成出來的管材進行熱處理，具體熱處理制度是在 10幼 1080'C溫度下并有保護氣氛的光亮爐中正火,在730 76(TC溫度下 回火；在5501C 600'C熱矯直，最后探傷；其中的保護氣氛為N2,同時加 入微量的H2。
⑥ 將經(jīng)過步驟④生成出來的管體，在數(shù)控車絲機上加工成螺紋，包括接 箍螺紋和管端螺紋，并對接箍螺紋的內(nèi)表面迸行鍍銅處理。
本發(fā)明的石油天然氣開采工業(yè)用火燒驅(qū)油法開采稠油用油層段石油套管是這樣實現(xiàn):該石油套管的成份按重量％為0.0. 06 0. i4, Si: 0. 20
0.50, Mn: 0.20 0.70, P《0.015, S《0.010, Cr: 8.0 10， Mo: 0.80
1.20, A歸.015, Cu《0.15， Ni《0.40,余量為Fe。
上述鋼種的套管經(jīng)過本發(fā)明的生產(chǎn)方法生產(chǎn)以后，其各項性能達(dá)到以 下要求
屈服強度為700 900膨a,抗拉強度》800MPa,縱向全尺寸夏比沖擊功 》80J，橫向全尺寸夏比沖擊功》60J，硬度(服C)《26。材料的晶粒度》 6.0級，成品管組織為回火索氏體或馬氏體。該套管材料在550'C環(huán)境溫度 下其材料的屈服強度不低于500Pa, 650。C10萬小時的持久強度不低于 65膨a。該套管還具有良好的抗C02腐蝕性能，在15(TC C02分壓1.5MPa流 速1.5m/s環(huán)境條件下，其平均腐蝕速率低于0. 5mn/年。該套管適合作為火 燒驅(qū)油法開采稠油的注氣井和生產(chǎn)井的最內(nèi)層套管柱的油層段套管使用。 本發(fā)明的石油套管的生產(chǎn)方法，該方法包括以下步驟-①煉鋼原料采用鐵水、廢鋼和海綿鐵做煉鋼原料；②煉鋼用電弧爐 將煉鋼原料熔化成鋼水，經(jīng)爐外精煉和真空脫氣后，獲得如上所述化學(xué)成 份；③經(jīng)上述工藝冶煉的鋼水，經(jīng)模鑄、鍛造、退火和外扒皮后得到所需 規(guī)格的實心管坯，模鑄澆注過程采用Ar氣保護，鍛造始鍛溫度《12601C，
終鍛溫度》80(TC,鍛造比確保大于3; 將冷卻后的鍛造管坯在環(huán)形加熱 爐內(nèi)加熱，爐溫溫度為1250 1290'C,熱定心溫度為1200 1220'C,熱穿 孔溫度為1220 1250"C, PQF三輥連軋，定徑，冷卻，鋸切，矯直，探傷; ⑤材料熱處理在1040 1080t:溫度下在有保護氣氛的光亮爐中正火,在 730 7601C溫度下回火；在550r 600'C熱矯直，最后探傷。⑥接頭螺紋 加工將符合上述要求的管體，在數(shù)控車絲機上加工成螺紋，包括接箍螺 紋和管端螺紋，并對接箍螺紋的內(nèi)表面進行鍍銅處理。 熱處理，所述套管的力學(xué)性能達(dá)到的指標(biāo)如下屈服強度700 900 Mpa 抗拉強度》800 Mpa 延伸率》13%
沖擊韌性縱向全尺寸夏比沖擊功》80J 橫向全尺寸夏比沖擊功》60 J 套管的使用性能滿足以下要求-
套管整體使用性能，以氽177.80X9.19咖API偏梯扣(BC)為例 管體抗擠毀強度》40Mpa 接頭強度》3170KN 管體內(nèi)屈服強度》56地a 管體屈服強度》3030腿。 實施例-
按所述成份和方法生產(chǎn)出石油套管TP90H-9Cr(4> 177.80X9. 19mm),其 化學(xué)成分及加工工藝參數(shù)如下-
所述套管的成份按重量M為C: 0.10， Si: 0.40, Mn: 0.55， P: 0.009, S《0.006, Cr: 9.20, Mo: 0.95 , Al- 0.010, Cu: 0.06, Ni: 0.03,余量 為Fe。
采用鐵水、廢鋼和海綿鐵做煉鋼原料,用電弧爐將煉鋼原料熔化成鋼水， 經(jīng)爐外精煉和真空脫氣后，獲得如上所述化學(xué)成份；經(jīng)模鑄、鍛造、退火 和外扒皮后得到所需規(guī)格的實心管坯，模鑄澆注過程采用Ar氣保護，經(jīng)鍛 造后進行熱定心、熱穿孔、PQF三輥連軋，定徑，冷卻，鋸切，嬌直，探傷; 在1040 108(TC溫度下在有保護氣氛的光亮爐中正火,在730 7601C溫度 下回火；在550"C 6(K)1C熱矯直，最后探傷。將符合上述要求的管體，在 數(shù)控車絲機上加工成螺紋，包括接箍螺紋和管端螺紋，并對接維螺紋的內(nèi) 表面進行鍍銅處理。
9熱處理，所述套管的力學(xué)性能達(dá)到的指標(biāo)如下-
屈服強度815 Mpa 抗拉強度909 Mpa 延伸率23%
沖擊韌性縱向全尺寸夏比沖擊功145J
橫向全尺寸夏比沖擊功101J 套管的使用性能滿足以下要求-
套管整體使用性能，以4)177. 80X9.19咖API偏梯扣(BC)為例: 管體抗擠毀強度63Mpa 接頭強度3211認(rèn) 管體內(nèi)屈服強度》56Mpa 管體屈服強度》3075KN
所述套管已成功下井36口，部分井已開始采油，使用效果很好。
權(quán)利要求
1、一種火燒驅(qū)油法開采稠油用油層段石油套管，其特征是該石油套管的化學(xué)成份按重量％為C0.06～0.14，Si0.20～0.50，Mn0.20～0.70，0≤P≤0.015，0≤S≤0.010，Cr8.0～10，Mo0.80～1.20，0≤Al≤0.015，0≤Cu≤0.15，0≤Ni≤0.40，余量為Fe。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的火燒驅(qū)油法開采稠油用油層段石油套管，其 特征是該套管的力學(xué)性能達(dá)到屈服強度=700-900MPa,抗拉強度》 800MPa,縱向全尺寸夏比沖擊功》80J,橫向全尺寸夏比沖擊功》60J,硬 度(HRC)《26，材料的晶粒度》6.0級，該套管金相組織為回火索氏體或 馬氏體；該套管在550-C環(huán)境溫度下其材料的屈服強度不低于500Pa， 65(TC10 萬小時的持久強度不低于65MPa;該套管在ISO" COz分壓1.5MPa流速1. 5m/s環(huán)境條件下，其平均腐蝕 速率低于0.5mm/年。
3、 一種火燒驅(qū)油法開采稠油用油層段石油套管的生產(chǎn)方法，該方法包 括以下步驟① 煉鋼原料采用鐵水、廢鋼和海綿鐵做煉鋼原料；② 煉鋼用電弧爐將煉鋼原料熔化成鋼水，經(jīng)爐外精煉和真空脫氣后, 獲得如上所述化學(xué)成份；③ 經(jīng)上述工藝冶煉的鋼水，經(jīng)模鑄、鍛造、退火和外扒皮后得到所需規(guī) 格的實心管坯，模鑄的澆注過程采用Ar氣保護，鍛造的始鍛溫度《1260'C,終鍛溫度^80or:,鍛造比確保大于3;④ 將步驟③的鍛造管坯經(jīng)怎樣的溫度冷卻,冷卻后的鍛造管坯在環(huán)形加 熱爐內(nèi)加熱，爐溫為1250 12恥"C,熱定心溫度為1200 12201C，熱穿孔 溫度為1220 1250C接著進入PQF三輥連軋，定徑，冷卻，鋸切，矯直，探傷； 將經(jīng)過歩驟 生成出來的管材進行熱處理，具體熱處理制度是在 1040 108(TC溫度下并有保護氣氛的光亮爐中正火,在730 760"C溫度下 回火；在55(rC 600。C熱矯直，最后探傷；⑥將經(jīng)過歩驟④生成出來的管體，在數(shù)控車絲機上加工成蟝紋，包括接 箍螺紋和管端螺紋，并對接箍螺紋的內(nèi)表面進行鍍銅處理。
4、根據(jù)權(quán)利要求3所述的生產(chǎn)方法，其特征是步驟⑤中的保護氣氛 為％,同時加入微量的H2。
全文摘要
本發(fā)明提供一種火燒驅(qū)油法開采稠油用油層段石油套管，該石油套管的化學(xué)成份按重量％為C0.06～0.14，Si0.20～0.50，Mn0.20～0.70，0≤P≤0.015，0≤S≤0.010，Cr8.0～10，Mo0.80～1.20，0≤Al≤0.015，0≤Cu≤0.15，0≤Ni≤0.40，余量為Fe。同時還提供一種火燒驅(qū)油法開采稠油用油層段石油套管的生產(chǎn)方法。本發(fā)明的效果是根據(jù)該鋼種和生產(chǎn)工藝生產(chǎn)出的套管，其材料在550℃環(huán)境溫度下的屈服強度達(dá)到580MPa以上，650℃10萬小時的持久強度達(dá)到70MPa以上。在150℃ CO₂分壓1.5MPa流速1.5m/s環(huán)境條件下，其平均腐蝕速率低于0.32mm/年。完全滿足火燒驅(qū)油法開采稠油的注氣井和生產(chǎn)井的最內(nèi)層套管柱的油層段套管使用要求。
文檔編號E21B17/00GK101655002SQ200910070449
公開日2010年2月24日 申請日期2009年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月16日
發(fā)明者盧小慶, 周敬輝, 孫開明, 立 扈, 勤 李, 毅 李, 李恒政, 楊志毅, 正 王, 飛 王, 艾學(xué)政, 鐘守明, 峰 顏 申請人:天津鋼管集團股份有限公司