[发明专利]油气井用氧化锆陶瓷及其制备方法

说明书

本发明提出了一种油气井用氧化锆陶瓷及其制备方法，按照重量份数计算，包括以下原料：氧化锆60～70份、氧化亿1.5～2.5份、氧化镧0.4～1.2份、氧化钐0.5～1.5份、石墨0.5～1.5份、碳化钼2～4份、粘接剂1～2份与分散剂1～2份。制备方法：1)预处理：将石墨与碳化钼需要先经过稀硝酸浸泡处理，然后固液分离，得到预处理的石墨与碳化钼；2)将各个组分进行球磨获得浆料；3)造粒：将浆料进行喷雾造粒；4)制作包套；5)冷等静压；6)烧结坯料。该陶瓷的摩擦系数低，解决了氧化锆陶瓷材料烧结温度较高和高温下摩擦系数过大易对膨胀管产生损伤的问题。

技术领域

本发明属于陶瓷技术领域，具体涉及一种油气井用氧化锆陶瓷及其制备方法。

背景技术

在油气田钻井、完井、修井作业中，膨胀管技术得到了广泛应用，特别是在补贴套管破漏或腐蚀井段、套变井打通道后补贴加固、封堵射孔层段、封堵高出水层段、加深井和侧钻井完井等方面技术优势明显。膨胀管技术是在液压或机械力的作用下，驱动膨胀芯头在膨胀管内产生纵向移动，通过膨胀芯头膨胀段挤压膨胀管内壁，使膨胀管发生永久塑性变形，从而紧贴在套管内壁或者裸眼井段上。在高含硫气田作业过程中，需要在120℃、高含硫化氢、二氧化碳的环境中进行作业，急需一种耐高温耐磨抗硫膨胀芯头。

目前膨胀管补贴和完井采用的膨胀芯头所用材料多为普通碳钢材料。ZL201110343666.3公开的插接式膨胀头和ZL200920164454.7公开的膨胀管膨胀工具，都采用了高硬度钢材，一体式设计，但不具备抗硫特性。ZL200910131180.6公开的一种氧化锆陶瓷缸套材料及其制备方法和ZL201310440933.8公开的一种氧化锆陶瓷制造工艺，其氧化锆陶瓷材料的烧结温度分别为1550～1600℃和1650～1800℃，氧化锆陶瓷的烧结温度过高，不利于生产和操作；同时，在膨胀管施工过程中，膨胀芯头对膨胀管会产生很大的摩擦力，进而对膨胀管产生损伤，不利于后期生产。

发明内容

本发明提出一种油气井用氧化锆陶瓷，该陶瓷的摩擦系数低，解决了氧化锆陶瓷材料烧结温度较高和高温下摩擦系数过大易对膨胀管产生损伤的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种油气井用氧化锆陶瓷，按照重量份数计算，包括以下原料：

氧化锆60～70份、氧化亿1.5～2.5份、氧化镧0.4～1.2份、氧化钐0.5～1.5份、石墨0.5～1.5份、碳化钼2～4份、粘接剂1～2份与分散剂1～2份；其中，所述石墨与碳化钼需要先经过稀硝酸浸泡处理，然后固液分离。

作为优选，本发明的一些实施例中，所述稀硝酸的浓度为0.5～3mol/L。

作为优选，本发明的一些实施例中，所述粘接剂为甲基纤维素或乙基纤维素。

作为优选，本发明的一些实施例中，所述分散剂为聚丙烯酸盐。

作为优选，本发明的一些实施例中，所述聚丙烯酸盐为聚甲基丙烯酸铵或者聚甲基丙烯酸乙酯。

本发明的另一个目的是提供一种油气井用氧化锆陶瓷的制备方法，包括以下步骤：

1)预处理：将石墨与碳化钼需要先经过稀硝酸浸泡处理，然后固液分离，得到预处理的石墨与碳化钼；

2)球磨粉料：按照配比称取氧化锆、氧化亿、氧化镧与氧化钐，然后与预处理的石墨与碳化钼的混合加入至球磨机中，形成混合粉料，再向混合粉料中分别加入粘接剂与分散剂，然后开机球磨得到浆料；

3)造粒：在造粒喷雾塔中将步骤2)中得到的浆料进行喷雾干燥，去除其中的水分得到造粒粉；