[发明专利]一种可降解镁合金井下工具桥塞材料及其制备方法

说明书

本发明涉及可降解镁合金材料制备技术领域，更具体地，涉及一种可降解镁合金井下工具桥塞材料及其制备方法。按照发明配方比例称取Zn、Mn、Al、Mg、Cu、Ni、Sb金属或金属合金进行标准工艺制备，得到的铸锭加工成目标合金材料，然后由该材料加工成指定结构形态；为满足客户对于材料在不同地点使用所要求的力学性能和腐蚀速率，本发明材料还可以通过挤压变形实现目标产品结构形态。按照所述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井下工具桥塞材料施工用工具，工具在完成工作任务后能完全降解，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

本发明涉及可降解镁合金材料制备技术领域，更具体地，本发明涉及一种可降解镁合金井下工具桥塞材料及其制备方法。

背景技术

低、中渗透压力的石油油田或采油油井因受井下渗透压力低，造成自然产能低下，以及高渗透压力的石油油田或采油油井在采油后期由于渗透压力减低以及出油通道窄小或堵塞不通，造成石油开采效率低下、产量低甚至不出油，迫使石油开产企业采用各类先进、高新技术及其他方法来提高开采效率、提高出油量。其中井下压裂技术就是其中一项先进技术，压裂技术作业中必须用到封堵材料及耗品，属于被设计为执行临时性功能或仅是暂时性需要的石油构件，如封堵用的压裂球及靶镖等关键作业材料及耗品，必须通过井上工具运送到井下预定部位，进行分段、分层封堵与压裂，直到井下作业完成。井下作业完成后要将这些封堵材料及耗品从井下到井上进行打通，以便使石油及油气顺畅地从井道喷出，实现开采。常规技术是采用磨铣作业，以去除封堵材料及耗品，如封堵用的压裂球及靶镖等，其碎屑因材料种类及密度不同，将给返排作业带来技术上的难度或困难。

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。

此前，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桥塞材料加工零件装配上。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的第一个方面提供了一种可降解镁合金井下工具桥塞材料，所述可降解镁合金井下工具桥塞材料的组成成分及其重量百分比含量为：

锌(Zn)：0.45％-0.9％；

铜(Cu)：0.1％-0.5％；

锰(Mn)：0.2％-0.5％；

镍(Ni)：0.1％-0.5％；

铝(Al)：8％-9.5％；

锑(Sb)：0.1％-0.5％；

余量为镁(Mg)以及不可避免的杂质，以上各组分重量百分比之和为100％。

作为一种优选的技术方案，所述可降解镁合金井下工具桥塞材料的组成成分及其重量百分比含量为：