一種用于井下施工用的可溶解金屬材料的制作方法
【專利摘要】一種用于井下施工用的可溶解金屬材料，包括網(wǎng)狀金屬骨架、填充材料，網(wǎng)狀金屬骨架是由納米鎂線或者納米鎂合金線或者納米鎂和納米鎂合金的混合物制成的金屬線材料組成的空間網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu)，充填材料包括納米鋅、納米鐵或者納米鎳，充填材料以粉狀或者納米短金屬線的形式或者兩者的相結(jié)合的形式填充在空間網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu)中。由本金屬材料做成的油氣井井下施工的部分組件在發(fā)揮其作用后可以自行溶解。
【專利說(shuō)明】-種用于井下施工用的可溶解金屬材料

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種可溶解的油氣井井下施工材料，特別是一種利用納米金屬線編織 而成的網(wǎng)狀骨架及其填充結(jié)構(gòu)。

【背景技術(shù)】
[0002] 目前，在石油工程【技術(shù)領(lǐng)域】，油氣井井下施工的部分組件在發(fā)揮其作用后不但會(huì) 成為累贅而且會(huì)在某些程度上影響施工的進(jìn)行。例如壓裂管柱的扶正器在施工時(shí)起著至關(guān) 重要的定位作用，施工后有可能被壓裂砂填埋而造成管柱無(wú)法起出。故急需發(fā)明一種可以 在井下施工過(guò)后的施工工具可以自行溶解的金屬材料。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是為了解決上述問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一種用于井下施工用的可溶解金屬材 料，該金屬材料可用于制作壓裂管柱扶正器、多級(jí)壓裂中用于打開(kāi)滑套的金屬球、封隔器本 體、射孔槍等等，應(yīng)用前景廣泛。
[0004] 實(shí)現(xiàn)上述目的本發(fā)明的技術(shù)方案為，該用于井下施工用的可溶解金屬材料，包括 網(wǎng)狀金屬骨架、填充材料，網(wǎng)狀金屬骨架是由納米鎂或者納米鎂合金或者納米鎂和納米鎂 合金的混合物制成的金屬線材料組成的空間網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu)，充填材料包括納米鎂粉、納米石 墨顆?；蛘咂渌饘倩钚孕∮阪V的金屬粉，充填材料以粉狀或者納米短金屬線的形式或者 兩者的相結(jié)合的形式填充在空間網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu)中。
[0005] 進(jìn)一步的，制作時(shí)應(yīng)當(dāng)在隔絕空氣、在400度以上熔點(diǎn)以下、5個(gè)兆帕以上的條件 下壓鑄而成。進(jìn)一步的，納米鎂合金線的直徑小于5微米。
[0006] 進(jìn)一步的，填充材料還可以為納米鋅粉、納米鐵粉、納米鎳粉或者納猛粉。
[0007] 進(jìn)一步的，網(wǎng)狀金屬骨架在施工后依靠鉆井井液中的離子即可使其緩慢溶解，或 者注入高濃度酸性電解液加速其溶解，高濃度酸性電解液氯離子含量5g/L_20g/L，加快骨 架本體金屬腐蝕的速率，骨架逐漸溶解，溶解過(guò)程中的化學(xué)反應(yīng)式為：
[0008] Mg+2H20 = Mg(0H)2+H2,
[0009] Mg+2C1- = MgCl2+2e，
[0010] Mg(0H)2+2Cl- = MgCl2+20H-?
[0011] 進(jìn)一步的，網(wǎng)狀金屬骨架的孔隙度控制在5% -40%，滲透率控制在10毫達(dá)西以 上。
[0012] 進(jìn)一步的，網(wǎng)狀金屬骨架整體呈圓柱體，網(wǎng)狀金屬骨架滲透率由圓柱體外部向內(nèi) 部逐漸增大，以便表皮溶解速度慢，內(nèi)部溶解速度快，以保證施工時(shí)金屬材料不會(huì)溶解，而 施工結(jié)束后，該材料的溶解越來(lái)越快。
[0013] 進(jìn)一步的，網(wǎng)狀金屬骨架中可混入高強(qiáng)度碳纖維以增加材料本體的強(qiáng)度。
[0014] 進(jìn)一步的，使用前必須隔絕空氣密封儲(chǔ)存。
[0015] 鎂及鎂合金具有密度低、強(qiáng)度高、承受動(dòng)載靜載的能力強(qiáng)、彈性模量和泊松比與其 他施工材料相近，同時(shí)鎂及鎂合金的化學(xué)穩(wěn)定性差，易被腐蝕，尤其在氯離子環(huán)境下有著很 強(qiáng)的腐蝕表現(xiàn)，故用該網(wǎng)狀金屬骨架制作而成的可在井下自行溶解。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016] 圖1是本發(fā)明網(wǎng)狀金屬骨架的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017] 圖2是本發(fā)明網(wǎng)狀金屬骨架的局部放大圖；
[0018] 圖中，1、網(wǎng)狀金屬骨架；2、金屬線；3、充填材料。

【具體實(shí)施方式】
[0019] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體描述，如圖1和圖2所示，一種利用納米金屬線 編織而成的網(wǎng)狀骨架，包括網(wǎng)狀金屬骨架1，所述網(wǎng)狀金屬骨架的本體是用納米金屬線2編 織而成的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，所述空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的空隙中填充有充填材料3 ;所述納米金屬線2 為納米鎂金屬線或納米鎂合金金屬線；所述充填材料3以粉狀物或短金屬線狀物或二者相 結(jié)合的混合物；所述充填材料3為納米鋅、納米鐵或納米鎳或者納錳，利用其自身的腐蝕特 性，可在不需要時(shí)自行消除。
[0020] 在本實(shí)施方案中，將含有該金屬部件的井下施工工具下入油氣井中施工，施工后 依靠鉆井井液中的離子即可使金屬慢慢溶解，或注入高濃度酸性電解液加速其溶解，如打 入含有5g/L_20g/L的氯離子含量的酸性電解液，加快骨架本體金屬腐蝕的速率，骨架逐漸 溶解。
[0021] 上述技術(shù)方案僅體現(xiàn)了本發(fā)明技術(shù)方案的優(yōu)選技術(shù)方案，本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員 對(duì)其中某些部分所可能做出的一些變動(dòng)均體現(xiàn)了本發(fā)明的原理，屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之 內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種用于井下施工用的可溶解金屬材料，包括網(wǎng)狀金屬骨架、填充材料，所述網(wǎng)狀金 屬骨架是由納米鎂金屬線、納米鎂合金線組成的空間網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu)，所述充填材料包括納米 鎂粉和其他金屬活性小于鎂的金屬粉，所述充填材料以粉狀或者納米短金屬線的形式或者 兩者的相結(jié)合的形式填充在空間網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu)中。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于井下施工用的可溶解金屬材料，其特征在于，制作 時(shí)應(yīng)當(dāng)在隔絕空氣、在400度以上熔點(diǎn)以下、5個(gè)兆帕以上的條件下壓鑄而成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于井下施工用的可溶解金屬材料，其特征在于，所述 納米鎂合金線的直徑小于5微米。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于井下施工用的可溶解金屬材料，其特征在于，所述 填充材料是納米鋅粉、納米鐵粉、納米鎳粉的混合物。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于井下施工用的可溶解金屬材料，其特征在于，所述 網(wǎng)狀金屬骨架在施工后依靠鉆井井液中的離子即可使其緩慢溶解，或者注入高濃度酸性電 解液加速其溶解，所述高濃度酸性電解液氯離子含量為5g/L-20g/L，加快骨架本體金屬腐 蝕的速率，骨架逐漸溶解，溶解過(guò)程中的化學(xué)反應(yīng)式為： Mg+2H20 = Mg(OH)2+H2, Mg+2CrMgCl2+2e, Mg(OH)2+2Cr = MgCl2+20H'
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于井下施工用的可溶解金屬材料，其特征在于，所述 網(wǎng)狀金屬骨架的孔隙度控制在5% -40%，滲透率控制在10毫達(dá)西以上。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用于井下施工用的可溶解金屬材料，其特征在于，所述 網(wǎng)狀金屬骨架整體呈圓柱體，所述網(wǎng)狀金屬骨架滲透率由圓柱體外部向內(nèi)部逐漸增大，以 便表皮溶解速度慢，內(nèi)部溶解速度快，以保證施工時(shí)金屬材料不會(huì)溶解，而施工結(jié)束后，該 材料的溶解越來(lái)越快。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于井下施工用的可溶解金屬材料，其特征在于，所述 網(wǎng)狀金屬骨架中可混入高強(qiáng)度碳纖維以增加材料本體的強(qiáng)度。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于井下施工用的可溶解金屬材料，其特征在于，使用 前必須隔絕空氣密封儲(chǔ)存。
【文檔編號(hào)】B22F1/00GK104057081SQ201410330983
【公開(kāi)日】2014年9月24日 申請(qǐng)日期:2014年7月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月9日
【發(fā)明者】徐梓辰 申請(qǐng)人:徐梓辰