[发明专利]一种全可溶卡瓦齿材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种全可溶卡瓦齿材料及其制备方法和应用，所述制备方法包括以下步骤：S1：准备镁铝合金的挤压毛坯；S2：将所述挤压毛坯在370℃±5℃条件下保温1.5‑2h；S3：在所述挤压毛坯上加入润滑剂后置入锻造室中，进行多面反复锻造；S4：待锻造件变形量达到5‑40％时结束锻造，并将所述锻造件置入真空炉中，在320±5℃条件下保温0.5‑1h；S5：对所述锻造件进行固溶处理后进行人工时效，得到的终锻毛坯即为所述全可溶卡瓦齿材料。本发明的全可溶卡瓦齿材料性能能够达到卡瓦齿要求的性能，且具有全可溶的特性，实际应用时能够不在套管内遗留杂质，不影响后续施工，简化了施工流程。

技术领域

本发明涉及石油工业井下工具技术领域，特别涉及一种全可溶卡瓦齿材料及其制备方法和应用。

背景技术

在油气开发过程中需要应用种类繁多的井下工具，其中部分工具需要可解封的锚定结构，典型案例包括：分段压裂施工、分层注采等特种作业中所需的封井下工具；油气井压裂施工作业中，对井筒进行临时封堵的桥塞工具。传统锚定结构中的卡瓦采用硬化表面齿或镶硬质合金齿、镶陶瓷齿等工艺制备，卡瓦齿能够嵌入套管壁致使工具不能移动，需解封时再利用特殊设计的结构溶解松动解卡。这种传统的卡瓦不仅会破坏套管壁，造成套管变形损伤，还可能遗留卡瓦齿的碎块在井内，造成反排物体积增加和质量增加，增加了后续井内施工的难度，成为了安全隐患，甚至需要下管柱钻磨清理套管。

发明内容

针对上述问题，本发明旨在提供一种全可溶卡瓦齿材料及其制备方法和应用。

本发明的技术方案如下：

一方面，提供一种全可溶卡瓦齿材料的制备方法，包括以下步骤：

S1：准备镁铝合金的挤压毛坯；

S2：将所述挤压毛坯在370℃±5℃条件下保温1.5-2h；

S3：在所述挤压毛坯上加入润滑剂后置入锻造室中，进行多面反复锻造；

S4：待锻造件变形量达到5-40％时结束锻造，并将所述锻造件置入真空炉中，在320±5℃条件下保温0.5-1h；

S5：对所述锻造件进行固溶处理后进行人工时效，得到的终锻毛坯即为所述全可溶卡瓦齿材料。

作为优选，所述镁铝合金挤压毛坯包括以质量百分比计的如下元素：Mg 80-90％、Al5-15％、Ni 1-3％、Zn 0.1-0.3％、Cr 0.5-1.5％、Be 1-2％、Cu微量、Li微量、Y 1-3％、Gd1-3％、Zr 0.4-1％；所述微量的含义为大于0且小于0.1％。

作为优选，所述润滑剂采用石墨润滑剂。

作为优选，所述石墨润滑剂包括以质量百分比计的如下组分：晶化石墨6-10％、氮化硼0.8-1.2％、硅酸钠0.1-0.3％，余量为矿物油。

作为优选，进行人工时效时进行完全时效。

另一方面，还提供一种全可溶卡瓦齿材料，采用上述任意一项所述的全可溶卡瓦齿材料的制备方法制备而成。

另一方面，还提供一种所述全可溶卡瓦齿材料在井下工具领域中的应用。一种全可溶卡瓦，包括采用所述全可溶卡瓦齿材料制作而成卡瓦本体和卡瓦齿，所述卡瓦本体的外表面设有卡瓦孔，所述卡瓦齿设置在所述卡瓦孔内，所述卡瓦本体设有内圆锥面，所述内圆锥面上设有多个沿内圆锥面径向均匀分布的应力槽。

作为优选，所述内圆锥面与所述卡瓦本体的中轴线呈13-18°。

作为优选，所述卡瓦孔与所述卡瓦本体的中轴线呈60-90°。

本发明的有益效果是：