可溶性鎂基合金材料，其制備方法及應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】可溶性鎂基合金材料，包括以下質(zhì)量份數(shù)的組分：80％～95％的Mg、3％～19％的Al、0.5％～3％的Zn、0.1％～1％的Mn和0.1％～1％的Co，以上各組分質(zhì)量份數(shù)之和為100％。本發(fā)明的可溶性鎂基合金材料采用將鎂粉、鋁粉、鋅粉、錳粉和鈷粉進(jìn)行混勻、冷壓和燒結(jié)的方法制備，可用于在水平井分段壓裂技術(shù)中制備壓裂球，在在常溫3％KCl溶液中的溶解速率為10～40mg·cm-2·h-1，能承受的壓力為60～110MPa，超出現(xiàn)有技術(shù)水平；本發(fā)明制備可溶性鎂基合金材料的工藝簡單，解決了現(xiàn)有的壓裂球制備成本高及工作效率低的問題。
【專利說明】可溶性鎂基合金材料，其制備方法及應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及合金材料技術(shù)，具體為一種可溶解的鎂基合金材料及其制備方法和用途。
【背景技術(shù)】
[0002]在全球進(jìn)入難動用儲量開發(fā)的時(shí)代背景下，我國主力油田均面臨著低滲透、超低滲透開發(fā)難題，迫切地需要在如密氣、頁巖氣、致密油等非常規(guī)油氣資源開發(fā)上尋求突破。水平井分段壓裂技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用，正成為破解當(dāng)前難題及今后發(fā)展的關(guān)鍵，也成為中國壓裂技術(shù)發(fā)展的未來。水平井分段壓裂技術(shù)的關(guān)鍵部件之一是壓裂球，是決定壓裂是否成功的主要因素。目前，壓裂球存在的主要問題是:采用金屬或非金屬材料制成的壓裂球均不能溶解，在壓裂作業(yè)完成后，壓裂球必須返排出井口或者通過鉆銑工具磨掉。壓裂球的返排或鉆銑不僅使壓裂工藝的復(fù)雜程度增加，而且作業(yè)時(shí)間延長，嚴(yán)重影響壓裂作業(yè)的生產(chǎn)效率。尤其近年來，為提高油井的增產(chǎn)效果，水平井壓裂段數(shù)越來越多，壓裂作業(yè)后需要返排或鉆銑的壓裂球亦越來越多，壓裂作業(yè)時(shí)間越來越長，生產(chǎn)效率越來越低。壓裂球的返排或鉆銑將大大限制水平井分段壓裂技術(shù)的推廣應(yīng)用，是水平井分段壓裂技術(shù)迫切需要解決的問題。
[0003]2012年I月，美國貝克休斯公司(Baker Hughes)基于鎂合金的電化學(xué)腐蝕特性提出可控電化學(xué)腐蝕材料(簡稱CEM-Controlled electrochemical corrosion materials),研發(fā)出溶解速率為IOmg.cm-2.的可溶球，并成功用于水平井的分段壓裂。2013年，美國山拓公司(SANTR0L)通過研發(fā)，在其產(chǎn)品系列中增加了可溶性密封球。當(dāng)壓裂層有射孔段，壓裂過程中需要采用分層壓裂技術(shù)時(shí)，可溶性壓裂球起到暫時(shí)封堵孔眼的作用?？扇苄詨毫亚蚩梢蕴娲吞飩鹘y(tǒng)上所用的標(biāo)準(zhǔn)RCN球形壓裂球，此壓裂球最大的優(yōu)點(diǎn)就是在有效封堵之后溶解?？梢姡苄詨毫亚蚩山鉀Q壓裂球返排或鉆銑問題，具有壓裂作業(yè)效率高、成本低等優(yōu)點(diǎn)，特別適用于水平井的多段壓裂作業(yè)。然而，國外溶性壓裂球技術(shù)尚處于技術(shù)封鎖階段，國內(nèi)相關(guān)技術(shù)尚無法實(shí)現(xiàn)在水平井分段壓裂技術(shù)中壓裂球的應(yīng)用。因此，為了打破國外技術(shù)封鎖，推進(jìn)我國水平井分段壓裂技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用，迫切需要研發(fā)用于水平井分段壓裂技術(shù)的可溶壓裂球。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為打破技術(shù)封鎖，并解決現(xiàn)有壓裂技術(shù)的壓裂球存在工藝復(fù)雜、成本高及工作效率低的問題，本發(fā)明提供一種可溶性鎂基合金材料，并公開其制備方法，本發(fā)明的可溶性鎂基合金材料可應(yīng)用于水平井分段壓裂技術(shù)中制備壓裂球，所制備的壓裂球硬度高，承受壓力能力強(qiáng)，在電解質(zhì)溶液中的溶解速率滿足需求。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0006]可溶性鎂基合金材料，其特征在于:包括以下質(zhì)量份數(shù)的組分:
[0007]
【權(quán)利要求】
1.可溶性鎂基合金材料，其特征在于:包括以下質(zhì)量份數(shù)的組分:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可溶性鎂基合金材料，其特征在于:所述組分的質(zhì)量份數(shù)為:
3.權(quán)利要求1或2所述的可溶性鎂基合金材料的制備方法，其特征在于:包括以下步驟: ①按照設(shè)定的質(zhì)量份數(shù)取鎂粉、鋁粉、鋅粉、錳粉和鈷粉，在惰性氣體保護(hù)下，充分混合，再裝入高純石墨模具中，以80~120MPa的壓力進(jìn)行預(yù)壓； ②將以上預(yù)壓成型的材料放置在真空燒結(jié)爐中進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)過程中通過惰性氣體保護(hù)，燒結(jié)溫度500~600°C，燒結(jié)過程中施加壓力150~250MPa，燒結(jié)時(shí)間為1.5~2.5h，隨爐冷卻，得所述可溶性鎂基合金材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的可溶性鎂基合金材料的制備方法，其特征在于:步驟①中所述鎂粉粒度為50~100 μ m，鋁粉、鋅粉、錳粉和鈷粉粒度為I~10 μ m。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的可溶性鎂基合金材料的制備方法，其特征在于:步驟①中所述鎂粉、鋁粉、鋅粉、錳粉和鈷粉的純度> 99.9%。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的可溶性鎂基合金材料的制備方法，其特征在于:步驟②中所述惰性氣體為氬氣。
7.權(quán)利要求1所述的可溶性鎂基合金材料在水平井分段壓裂技術(shù)中制備壓裂球的應(yīng)用。
【文檔編號】C22C1/04GK103898384SQ201410166267
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年4月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月23日
【發(fā)明者】李國賓, 馬忠民, 孫樹德 申請人:大連海事大學(xué)