[發明專利]一種用于井下定時移除工具的鋁基可溶合金及其制備方法

有效

• 申請號: 202010960997.0
• 申請日: 2020-09-14
• 公開（公告）號: CN112210698B
• 公開（公告）日: 2021-09-10
• 發明（設計）人: 蔡萌;宋興良;林忠超;李清忠;馬強;孫江;姚飛;王鵬程;劉鈺川;高飛;張平安;鄭冰;黃明
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣股份有限公司;大慶油田有限責任公司
• 主分類號: C22C21/06
• 分類號: C22C21/06;C22C21/16;C22C1/03;C22F1/047;C22F1/057
• 代理公司: 大慶知文知識產權代理有限公司 23115
• 代理人: 陳愛華

本發明涉及采油工程技術領域，具體涉及一種用于井下定時移除工具的鋁基可溶合金及其制備方法。本發明按質量百分比計：Ga：0.80?2.20wt.%；Ti：0.08?0.25wt.%；Cu：0.80?2.85wt.%；Mg：1.80?4.28wt.%：余量為Al；其制備方法，包括如下步驟:（1）按照鋁基可溶合金各個組分的質量份數配比稱取Ga：Ti：Cu：Mg：Al，其中Cu、Ti以中間合金方式加入，稱取AlCu50、AlTi10中間合金，進行熔煉，熔煉成合金液，攪拌后澆鑄于低碳鋼模具中，溫度降低時進行脫模，成鑄態合金棒料。（2）將鑄態合金棒料放入熱處理爐內保溫后小時Q油淬火處理，用無水酒精清潔得到鋁基可溶合金棒料，將鋁基可溶合金棒料放入時效爐加熱，采用空氣自然冷卻。本發明具有配方簡單、強度高、工藝可靠等優點。

技術領域

本發明涉及采油工程技術領域，具體涉及一種用于井下定時移除工具的鋁基可溶合金及其制備方法。

背景技術

我國非常規油氣資源的有效開發必須依靠大規模壓裂等儲層改造技術，其中速鉆橋塞、可溶橋塞、連續油管壓裂是主流技術。分段壓裂中，層段間需設置橋塞或球座等封堵類工具，待施工完成后需將此類封堵工具從井筒鉆除掉或降解、溶解后返排出，實現套管全通徑油、氣的采出。目前，常規橋塞、球座等工具大多使用鋼材、復合材料等制造，存在鉆除耗時長、污染地層等缺點。

發明內容

本發明的目的是提供一種用于井下定時移除工具的鋁基可溶合金及其制備方法，解決常規橋塞、球座等井下封堵類工具需要鉆銑移除的問題，采用該鋁基可溶合金加工制造橋塞、球座等井下封堵工具，可實現施工后免鉆銑，定時移除無殘留易返排，縮短投產周期，降低施工成本，提高作業效率。

實現本發明目的的技術解決方案是：本發明提供了一種用于井下定時移除工具的鋁基可溶合金，所述的鋁基可溶合金按質量百分比：Ga：0.80-2.20wt.%；Ti：0.08-0.25wt.%；Cu：0.80-2.85wt.%；Mg：1.80-4.28wt.%：余量為Al；一種用于井下定時移除工具的鋁基可溶合金的制備方法，包括如下步驟:

（1）按照鋁基可溶合金各個組分的質量份數配比稱取Ga：Ti：Cu：

Mg：Al，其中Cu、Ti以中間合金方式加入，稱取AlCu50、AlTi10中間合金，在保護氣體環境條件下進行熔煉，熔煉成合金液，合金液攪拌后，澆鑄于低碳鋼模具中預熱，待溫度降低到400℃以下時進行脫模，在空氣中冷卻成鑄態合金棒料；

（2）將鑄態合金棒料放入熱處理爐內加熱至550℃下進行保溫，再進行小時Q油淬火處理，處理后使用無水酒精清潔得到鋁基可溶合金棒料，將鋁基可溶合金棒料放入時效爐均勻加熱，時效后采用空氣自然冷卻。

所述的步驟（1）中的Al、Ga、Mg金屬的純度在 99.9%以上。

所述的步驟（1）中的保護氣體為氬氣。

所述的步驟（1）中的合金液在685±5℃下攪拌30-40分鐘。

所述的步驟（1）中低碳鋼模具預熱溫度在360-400℃。

所述的步驟（2）中的時效溫度控制在155-180℃，時效時間24-28小時。

所述的步驟（2）中的保溫時長控制在3-3.5小時。

與現有技術相比，本發明具有以下優點:

1）本發明提供的這種用于制造井下定時移除工具的鋁基可溶合金，具有強度高、硬度高、密度低等優點，在低溫50℃條件下，礦化度3000ppm的水溶液中可快速溶解。

2）采用該鋁基可溶合金加工制造橋塞、球座等井下封堵工具，可實現施工后免鉆銑，定時移除無殘留易返排，縮短投產周期，降低施工成本，提高作業效率。

附圖說明：