對110鋼級(屈服強度達到758MPa抗擠抗硫套管、P110石油套管常規套管和高抗硫套管進行了材料性能試驗和擠毀試驗,并進行了性能對比分析。結果表明:通過降低S元素的含量、調整合金元素的配比以及增加幾何尺寸精度,可以生產出具有高抗擠毀性能的抗硫套管。高抗硫套管的加工過程中,提高幾何尺寸精度并降低殘余應力可以改善高抗硫套管的抗擠毀性能,進而保證高抗硫套管在使用中的安全性。 針對鉆井過程中發生的高抗擠毀套管變形情況,本文從客觀因素分析、材質理化性能檢驗、實物試驗等方法,對套管變形的形成原因進行了診斷,探討了提升抗擠毀套管采購質量的措施。充分了解油田實際工況的基礎上,開發了SEW-110T高抗擠套管,通過力學性能測試、拉伸至失效、靜水壓至失效及外壓至失效等手段測試了SEW-110T套管的性能。結果表明,SEW-110T套管的母材及P110石油套管焊縫區組織在具有高強度的同時,具有較高的韌性和塑性,因此表現出良好的抗拉伸、抗內壓、抗擠毀性能。 結合BG110T和BG110TT套管的研制開發,系統研究了軋管熱處理工藝對套管殘余應力、壁厚公差、屈服強度以及臨界抗擠壓力的影響。研究結果表明,孔型設計采用壁厚正公差,采用多機架均整及嚴格控制回火溫度與矯直溫度,可使套管屈服強度提高,殘余應力降低,從而有效地提高了套管的抗擠毀性能。當殘余應力控制在100MPa以內,壁厚公差控制在+8%左右時,套管的臨界抗擠壓力可達到API標準值的1.6倍。超深井用石油套管的成分設計、熱變形、熱矯直、熱處理工藝及相關基礎研究,為企業開發高強高韌的V150油套管提供技術支撐。根據超深井用V150油套管用鋼的目標性能要求,利用人工神經網絡技術開展了合金成分設計,確定了高強高韌V150鋼的成分范圍。為了調節塑料模具鋼3Cr2Mo組織,以實現在線預硬化,使用Gleeble1500熱模擬試驗機、P110石油套管光學顯微鏡以及透射電子顯微鏡等研究3Cr2Mo鋼變形及未變形奧氏體的連續冷卻相變行為及相變組織.實驗結果表明,3Cr2Mo鋼奧氏體穩定性較高,所研究的實驗條件下,連續冷卻過程中沒有出現先共析鐵素體和珠光體,而是發生貝氏體和馬氏體相變.熱變形使奧氏體發生了機械穩定化,貝氏體相變推遲到較低溫度下才完成.隨著冷卻速度的降低,貝氏體的形態由常規板條狀變成粒狀,最終可獲得粒狀貝氏體組織. 對實驗鋼的熱變形行為進行了全面而系統的研究,補償了應變、摩擦以及變形熱對流變應力的影響,基于2種不同模型構建了本構方程,繪制出了實驗鋼的熱加工圖。系統研究實驗鋼在連續冷卻過程中的相變行為,測定了實驗鋼的CCT圖,綜合利用CCT圖、溫度場模擬、微觀組織觀察,分析了不同冷卻方案的組織轉變。研究了預硬型塑料模具鋼連續緩慢冷卻轉變組織及多次淬火對連續緩慢冷卻組織的影響。結果發現:隨淬火次數的增加,奧氏體轉變初始溫度變化不大,但是終了溫度逐漸降低。奧氏體化次數對隨后的馬氏體轉變并沒有多大影響,但對隨后的貝氏體轉變有較大影響。P110石油套管多次淬火條件下比未淬火時貝氏體轉變溫度范圍縮小,轉變初始溫度降低,組織內粒狀貝氏體減少,而較低的轉變起始溫度使得轉變產生的組織更多的體現為板條狀特征。多次淬火未能細化原奧氏體組織,但晶粒變得更加均勻。 系統研究了高強高韌油套管用鋼的熱處理工藝和強韌化機理,獲得0℃橫向沖擊功達到130J調質工藝。運用ANSYS/LS-DYA N軟件建立三維有限元模型,實現無縫鋼管熱矯直過程的三維動態模擬。研究常規淬火+充分回火、常規淬火+不充分回火、亞溫淬火+回P110石油套管.