[發明專利]一種用于井下施工用的可溶解金屬材料

有效

• 申請號: 201410330982.0
• 申請日: 2014-07-09
• 公開（公告）號: CN104096833B
• 公開（公告）日: 2017-01-04
• 發明（設計）人: 徐梓辰
• 申請（專利權）人: 徐梓辰
• 主分類號: B22F1/00
• 分類號: B22F1/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種可溶解的油氣井井下施工材料，特別是一種利用納米金屬線編織而成的網狀骨架及其填充結構。

背景技術

目前，在石油工程技術領域，油氣井井下施工的部分組件在發揮其作用后不但會成為累贅而且會在某些程度上影響施工的進行。例如壓裂管柱的扶正器在施工時起著至關重要的定位作用，施工后有可能被壓裂砂填埋而造成管柱無法起出。故急需發明一種可以在井下施工過后的施工工具可以自行溶解的金屬材料。

發明內容

本發明的目的是為了解決上述問題，設計了一種用于井下施工用的可溶解金屬材料，該金屬材料可用于制作壓裂管柱扶正器、多級壓裂中用于打開滑套的金屬球、封隔器本體、射孔槍等等，應用前景廣泛。

實現上述目的本發明的技術方案為，該用于井下施工用的可溶解金屬材料，包括網狀金屬骨架、填充材料，網狀金屬骨架是由納米鎂或者納米鎂合金或者納米鎂和納米鎂合金的混合物制成的金屬線材料組成的空間網格狀結構，充填材料包括納米鎂粉、納米石墨顆粒或者其他金屬活性小于鎂的金屬粉，充填材料以粉狀或者納米短金屬線的形式或者兩者的相結合的形式填充在空間網格狀結構中。并且需要在隔絕氧氣的條件下加熱至400-700度，加壓至5兆帕-50兆帕進行壓制。

進一步的，納米鎂合金線的直徑小于5微米。

進一步的，填充材料還可以為納米鋅粉、納米鐵粉、納米鎳粉或者納錳粉。

進一步的，網狀金屬骨架在施工后依靠鉆井井液中的離子即可使其緩慢溶解，或者注入高濃度酸性電解液加速其溶解，高濃度酸性電解液氯離子含量5g/L-20g/L，加快骨架本體金屬腐蝕的速率，骨架逐漸溶解，溶解過程中的化學反應式為：

Mg+2H₂O＝Mg(OH)₂+H₂，

Mg+2Cl^-＝MgCl₂+2e，

Mg(OH)₂+2Cl^-＝MgCl₂+2OH^-。

進一步的，網狀金屬骨架的孔隙度控制在5％-40％，滲透率控制在10毫達西以上。

進一步的，網狀金屬骨架整體呈圓柱體，網狀金屬骨架滲透率由圓柱體外部向內部逐漸增大，以便表皮溶解速度慢，內部溶解速度快，以保證施工時金屬材料不會溶解，而施工結束后，該材料的溶解越來越快。

進一步的，網狀金屬骨架中可混入高強度碳纖維以增加材料本體的強度。使用前必須隔絕空氣密封儲存

鎂及鎂合金具有密度低、強度高、承受動載靜載的能力強、彈性模量和泊松比與其他施工材料相近，同時鎂及鎂合金的化學穩定性差，易被腐蝕，尤其在氯離子環境下有著很強的腐蝕表現，故用該網狀金屬骨架制作而成的可在井下自行溶解。

附圖說明

圖1是本發明網狀金屬骨架的結構示意圖；

圖2是本發明網狀金屬骨架的局部放大圖；

圖中，1、網狀金屬骨架；2、金屬線；3、充填材料。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明進行具體描述，如圖1和圖2所示，一種利用納米金屬線編織而成的網狀骨架，包括網狀金屬骨架1，所述網狀金屬骨架的本體是用納米金屬線2編織而成的空間網狀結構，所述空間網狀結構的空隙中填充有充填材料3；所述納米金屬線2為納米鎂金屬線或納米鎂合金金屬線；所述充填材料3以粉狀物或短金屬線狀物或二者相結合的混合物；所述充填材料3為納米鋅、納米鐵或納米鎳或者納錳，利用其自身的腐蝕特性，可在不需要時自行消除。

在本實施方案中，將含有該金屬部件的井下施工工具下入油氣井中施工，施工后依靠鉆井井液中的離子即可使金屬慢慢溶解，或注入高濃度酸性電解液加速其溶解，如打入含有5g/L-20g/L的氯離子含量的酸性電解液，加快骨架本體金屬腐蝕的速率，骨架逐漸溶解。

上述技術方案僅體現了本發明技術方案的優選技術方案，本技術領域的技術人員對其中某些部分所可能做出的一些變動均體現了本發明的原理，屬于本發明的保護范圍之內。