[發(fā)明專(zhuān)利]一種可溶鎂合金復(fù)合材料壓裂球及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710381832.6
• 申請(qǐng)日: 2017-05-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107099712B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-01-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 于思榮;紀(jì)志康;熊偉;劉恩洋;姜倩;趙嚴(yán)
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)石油大學(xué)（華東）
• 主分類(lèi)號(hào): C22C23/02
• 分類(lèi)號(hào): C22C23/02;C22C32/00;C22C1/10;C22C1/06;C25D11/30;C09K8/62;C09K8/70
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本發(fā)明公開(kāi)一種可溶鎂合金復(fù)合材料壓裂球及其制備方法，屬于非常規(guī)油氣裝備制造領(lǐng)域，該壓裂球包括下述質(zhì)量百分比組成：Al：3％?7％；Zn：0.5％?3％；Fe：0.5％?3％；Cu：0.5％?3％；Ni：0.5％?3％；漂珠：4％?8％；余量為Mg。其制備過(guò)程為：用電阻坩堝爐熔化鎂合金，將溫度控制到550?580℃，在機(jī)械攪拌條件下加入一定比例預(yù)熱的漂珠，再升溫至700?730℃，攪拌均勻，保溫靜置一定時(shí)間后澆注到具有球形內(nèi)腔的石墨模具中，冷卻凝固后得到漂珠/鎂合金可溶復(fù)合材料壓裂球毛坯；采用普通車(chē)床及硬質(zhì)合金刀具對(duì)壓裂球毛坯進(jìn)行切削加工，獲得要求尺寸的可溶壓裂球；采用微弧氧化法在可溶壓裂球表面制備一層防護(hù)陶瓷膜。該壓裂球輕質(zhì)、耐壓、溶解速度快，制備工藝簡(jiǎn)單，成本低，適合工業(yè)化生產(chǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于非常規(guī)油氣裝備制造領(lǐng)域，涉及一種以鎂合金為基體、以漂珠為增強(qiáng)體的可溶復(fù)合材料壓裂球及其制備方法，其目的是獲得一種輕質(zhì)耐壓且能在電解質(zhì)溶液中快速溶解的鎂合金復(fù)合材料壓裂球，可用于非常規(guī)油氣開(kāi)采時(shí)多級(jí)投球滑套分段壓裂技術(shù)中使用的可溶解壓裂球。為頁(yè)巖氣、致密油氣等開(kāi)采提供有力的技術(shù)支撐。

背景技術(shù)

近年來(lái)，隨著常規(guī)油氣資源的快速消耗及開(kāi)發(fā)難度的增加，非常規(guī)油氣資源的勘探開(kāi)發(fā)呈現(xiàn)快速上升的趨勢(shì)。我國(guó)主力油田均面臨著低滲透、超低滲透的開(kāi)發(fā)難題，迫切需要在頁(yè)巖氣、致密油氣等非常規(guī)油氣資源開(kāi)發(fā)方面尋求技術(shù)突破。對(duì)低滲透油氣藏進(jìn)行壓裂改造是油氣田增加產(chǎn)量的有效技術(shù)措施。多級(jí)投球滑套壓裂是目前應(yīng)用比較廣泛的增產(chǎn)改造技術(shù)，其原理是根據(jù)地質(zhì)和工藝要求采用封隔器把油氣井裸眼段分為若干段，在需要改造的位置下入投球滑套，在壓裂施工時(shí)向井中投入壓裂球，通過(guò)打壓開(kāi)啟滑套，使滑套下行，打通管柱和地層間的連接通道，實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)產(chǎn)層的分級(jí)壓裂。因此，投球壓裂技術(shù)的關(guān)鍵在于壓裂球能否對(duì)井眼實(shí)現(xiàn)有效的封堵，而壓裂球的承壓能力決定了壓裂作業(yè)的成功與否。壓裂施工完成后，傳統(tǒng)的工序是將壓裂球返排至地面，但有時(shí)存在由于地層壓力不足或壓裂球變形等導(dǎo)致的壓裂球卡死在通道內(nèi)的情況，此時(shí)需要下鉆磨銑壓裂球和球座，這樣必然增加壓裂作業(yè)的難度和成本，延誤作業(yè)時(shí)間。因此，使壓裂球具備可溶解功能成為解決這個(gè)問(wèn)題的有效方法之一。為適應(yīng)投球滑套分段壓裂的需要，可分解壓裂球需同時(shí)具備兩方面功能：一是在地層水等電解質(zhì)液體中可自行溶解，二是在地層較高溫度下具有足夠大的抗壓強(qiáng)度。

2011年貝克休斯公司公布了一種由可控電解金屬納米結(jié)構(gòu)材料制造的可分解壓裂球。美國(guó)Magnum石油工具公司也報(bào)道了一種新型可分解壓裂球MagnumFastball。PhenomInnovations公司開(kāi)發(fā)的完全可降解的Wraith壓裂球是一種鋁基的壓裂球，能在超過(guò)100°F的環(huán)境下，在任何一種水溶液(水基鉆井液、鹽水、淡水、廢水)中完全降解，降解速率可根據(jù)不同條件預(yù)先設(shè)定，能減少后續(xù)完井作業(yè)的步驟、節(jié)約作業(yè)成本。2014年，Terves公司推出了第二代TervAlloy可分解壓裂球。新一代的壓裂球由TervAlloy^TM鎂鋁納米復(fù)合材料制成，通過(guò)控制流體(例如電解質(zhì))、電激勵(lì)或熱激勵(lì)進(jìn)行分解。TervAlloy^TM納米復(fù)合壓裂球強(qiáng)度更高，且強(qiáng)度保持時(shí)間更長(zhǎng)，以保證長(zhǎng)時(shí)間壓裂作業(yè)的實(shí)施，儲(chǔ)存與處理更方便，不易發(fā)生過(guò)早退化，已在超過(guò)75000級(jí)的壓裂作業(yè)中得以成功應(yīng)用。這類(lèi)壓裂球的化學(xué)成分及制備技術(shù)被國(guó)外壟斷，產(chǎn)品需要進(jìn)口，成本比較高。因此，研發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的可溶解壓裂球?qū)Υ龠M(jìn)我國(guó)石油裝備制造業(yè)的發(fā)展、增加油氣產(chǎn)量、降低油氣生產(chǎn)成本均具有重要意義。