[发明专利]一种可降解镁合金井下工具底座材料及其制备方法

说明书

本发明属于可降解镁合金材料制备领域，用于油气田开发，具体公布了一种可降解镁合金井下工具底座材料及其制备方法。按照设计配方比例称取Zn、Zr、Si、Mg金属进行按工艺制备，得到的铸锭加工成圆柱状后的目标合金材料，然后由该材料进行加工成指定结构形态。按照本发明配方以及工艺制得的镁合金，结晶形态良好、力学强度高、在含电解质的溶液中可以溶解，利用可溶镁合金制造压裂施工用工具，工具在完成工作任务后自行在井下消融，然后混在液体中通过管道反排出，能完全降解，不存在易卡涩、堵塞通道问题，从而省去钻磨回收工序，降低工程难度，提高施工效率。

技术领域

本发明属于可降解镁合金材料制备领域，具体为一种可降解镁合金井下工具底座材料及其制备方法。

背景技术

中国低渗透油气资源丰富，具有很大的勘探开发潜力。近几十年来，在低渗透砂岩、海相碳酸盐岩、火山岩勘探方面取得了很大的发现，形成了国际一流的开发配套技术。低渗透油气田开发成熟技术有注水、压裂、注气等。

未来油气产量的稳产、增产将更多地依赖于这些低渗透非常规油气资源。油气资源大多分布于不同深度的地层中，采用多层多段压裂技术可实现同时对多个地层的改造来提高单井产能，从而提高施工效率。

开发这些非常规油气资源必须依靠水力压裂、酸压等储层改造工艺技术，其中采用井下工具进行的多层多段压裂是目前普遍使用的一项技术。

多层多段压裂中，层段间需使用封隔工具（如压裂球、桥塞）分隔后逐层进行压裂改造，待所有层段施工完成后再将封隔工具返排出井筒，以便打通井道实现油、气的开采。

目前，常用封隔工具大多由钢材制得，存在钻铣困难、耗时长、钻后粉末、碎块不易返排等缺点。

作为第一代的钢铁材料因为比重大，存在返排困难；第二代复合材料，尽管解决了比重大的问题，但是因为不能完全降解，存在易卡涩，堵塞通道问题，而且原材料生产与加工需依赖进口，费用昂贵；在井下开采过程中并不能完全降解，存在易卡涩的特点。

而本申请旨在提供第三代可降解材料，可广泛用于石油开采领域，具有超越第二代材料性能，能完全降解，不存在易卡涩，堵塞通道问题，并能够降低生产成本，主要用在井下工具的底座材料加工零件装配上。

发明内容

本发明的目的是针对以上问题，提供一种可降解镁合金井下工具底座材料及其制备方法，利用可溶镁合金制造压裂施工用工具，工具在完成工作任务后自行在井下消融，然后混在液体中通过管道反排出，能完全降解，不存在易卡涩、堵塞通道问题，从而省去钻磨回收工序，降低工程难度，提高施工效率。

为实现以上目的，本发明采用的技术方案是：一种可降解镁合金井下工具底座材料，所述可降解镁合金井下工具底座材料组成成分以及各成分的质量分数含量如下：

锌（Zn）：5%-10%；

锆（Zr）：0.01%-0.75%；

硅（Si）：0.005-0.6%；

余量为镁（Mg），以上各组分质量分数之和为100%。

一种优选的情况下，所述可降解镁合金井下工具底座材料组成成分以及各成分的质量分数含量为：

锌（Zn）：6.5%-8%；

锆（Zr）：0.01%-0.45%；

硅（Si）：0.005-0.4%；

余量为镁（Mg），以上各组分质量分数之和为100%。

优选的，所述可降解镁合金井下工具底座材料用于生产油气田开采过程中的压裂施工用可消融工具底座。