【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于石油天然气开发井下工具用新材料领域，涉及一种低温降解的复合材料、制备方法及可溶桥塞。
技术介绍
1、页岩气作为一种新兴清洁能源，具有储层自然产能低、开发成本投入高等特点，实现工业化需要依靠不断的技术进步持续增储上产。水平井分段压裂技术是目前页岩气等非常规气藏开发的重要增产措施之一，可有效增加单井控制储量，提高单井产能。目前，油气田分段压裂多采用复合桥塞或者大通径桥塞，后期需要进行磨铣作业，磨铣的过程会造成时间和费用的消耗，并且要用到更多的液体，对地层会产生二次污染。
2、可溶性桥塞是页岩气水平井分段压裂领域的一项前沿技术，该桥塞无需钻磨，压裂施工结束后在返排液中自行溶解，保证井筒全通径。可溶性桥塞的成功应用，有效提高了作业效率，节省了后续费用，降低了施工风险，产生了良好的经济效益和社会效益。
3、但目前，可溶桥塞产品主要以镁铝合金为基体材料，在低温、低矿化度等条件下溶解速度较慢，甚至溶解不完全，溶解后颗粒尺寸大、数量多，返出效果不佳，后续作业前还可能需要连续油管进行井筒清理，大大增加了压裂施工的时间、人力和经济成本。
4、因此，对于油气田压裂用可溶桥塞面临的低温、低矿化度溶解速度慢，溶解不彻底等问题，急需开发一种兼具高强度和快速溶解性能的新型合金材料，提高低温条件下可溶桥塞产品的溶解速度，进而缩短页岩气水平井分段压裂的施工周期，提高经济效益。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于解决现有技术中油气田压裂用可溶桥塞在低温、低矿化度等
2、为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
3、本专利技术提供一种低温降解的复合材料，包括以下原料组分：55wt％～94wt％的mg、3wt％～14wt％的li、1wt％～6wt％的al、1wt％～5wt％的zn和1wt％～20wt％的增强相颗粒，余量为杂质。
4、优选地，所述增强相为yal2颗粒。
5、优选地，所述增强相颗粒的粒径为0.1μm～1μm。
6、本专利技术还提供一种如上述的低温降解的复合材料的制备方法，包括以下步骤：
7、将增强相颗粒与mg进行球磨混合，形成混合材料；
8、将li、al、zn与混合材料混合熔炼，并铸造成型，得到铸造金属复合材料；
9、将铸造金属复合材料进行热挤压处理，得到低温降解的复合材料。
10、优选地，所述球磨混合的工艺参数为：磨球与混合材料的比为4:1；球磨时间为60min～70min；转速为350rpm～400rpm；球磨介质为0.5wt％的乙醇溶液。
11、优选地，所述磨球采用直径为20mm磨球和直径为10mm的磨球，且二者之间的质量比为1:1。
12、优选地，所述热挤压的工艺参数为：预热温度为280℃～290℃，挤压温度为300℃±1℃；挤压速度为0.5mm/s±0.05mm/s；挤压比为35。
13、本专利技术还提供一种可溶桥塞，利用上述低温降解的复合材料制备而成。
14、优选地，所述可溶桥塞包括中心管，所述中心管上依次设置有推力环、第一卡瓦、第一卡瓦椎体、胶筒、第二卡瓦锥体、第二卡瓦和引头；所述第一卡瓦锥体和第二卡瓦锥体沿胶筒两侧呈对称分布；所述第一卡瓦和第二卡瓦以沿胶筒轴向中线呈对称分布。
15、优选地，所述可溶桥塞的承压可达80mpa，经耐压测试稳压超过24h；该可溶桥塞置于25℃～150℃的2wt％kcl溶液中，全部溶解时间为2～5天。
16、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
17、本专利技术提供一种低温降解的复合材料，该材料以镁锂合金作为基体材料，再配合al、zn和增强相颗粒为原料，使得利用该材料制备的可溶桥塞具有比现有技术中镁铝合金更快的溶解速度，可在弱碱性、低矿化度以及低温环境中实现快速完全溶解，可有效避免低温、低矿化度下普通可溶桥塞不完全溶解造成的卡涩、堵塞通道等问题，并且该复合材料的溶解时间可控，溶解速度快、时间短，可大大缩短页岩气水平井分段压裂的施工周期，提高经济效益。
18、进一步地，本专利技术采用yal2颗粒作为增强相颗粒，可大幅度提高镁锂合金强度，最高可达300mpa以上，能够实现良好的密封性能和承压性能，满足了多种条件下的压裂施工需求，达到预期压裂的目的。
19、本专利技术提供一种上述低温降解的复合材料的制备方法，该方法首先将增强相颗粒与mg混合，进行球磨；然后将li、al、zn与球磨后的增强相颗粒和mg混合熔炼，并铸造成型，得到铸造金属复合材料；最后，将铸造金属复合材料进行热挤压处理，得到低温降解的复合材料。制备方法简单，易操作，反应条件温和，对设备改造要求成本低，可适于推广，批量产业化。
20、一种可溶桥塞，该可溶桥塞利用上述低温降解的复合材料制备而成，具有强度高、低温溶解速度快、溶解完全，残留小，可有效避免免低温、低矿化度下普通可溶桥塞不完全溶解造成的卡涩、堵塞通道等问题，可满足当前多种条件下的压裂施工需求，适用性广，可提高压裂施工的施工效率，缩短压裂周期，进而创造更多的经济效益。
21、进一步地，本专利技术提供的可溶桥塞采用双卡瓦式设计，即第一卡瓦和第卡瓦锥体与第二卡瓦和第二卡瓦锥体分别沿胶筒成对称设置，使得该可溶桥塞具有更大的胶筒面积，可以实现更牢固的锚定效果和更好的密封效果；温度适应范围更广；外径设计更小，在套管变形井况下更容易下入的特点。
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1.一种低温降解的复合材料，其特征在于，包括以下原料组分：55wt％～94wt％的Mg、3wt％～14wt％的Li、1wt％～6wt％的Al、1wt％～5wt％的Zn和1wt％～20wt％的增强相颗粒，余量为杂质。
2.根据权利要求1所述的低温降解的复合材料，其特征在于，所述增强相为YAl2颗粒。
3.根据权利要求1或2所述的低温降解的复合材料，其特征在于，所述增强相颗粒的粒径为0.1μm～1μm。
4.一种如权利要求1-3任一项所述的低温降解的复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的低温降解的复合材料的制备方法，其特征在于，所述球磨混合的工艺参数为：磨球与混合材料的比为4:1；球磨时间为60min～70min；转速为350rpm～400rpm；球磨介质为0.5wt％的乙醇溶液。
6.根据权利要求5所述的低温降解的复合材料的制备方法，其特征在于，所述磨球采用直径为20mm磨球和直径为10mm的磨球，且二者之间的质量比为1:1。
7.根据权利要求4-6任一项所述的低温降解的复合材
8.一种可溶桥塞，其特征在于，利用权利要求1-3任一项所述的低温降解的复合材料制备而成。
9.根据权利要求8所述的可溶桥塞，其特征在于，所述可溶桥塞包括中心管(1)，所述中心管(1)上依次设置有推力环(2)、第一卡瓦(3)、第一卡瓦椎体(4)、胶筒(5)、第二卡瓦锥体(6)、第二卡瓦(7)和引头(8)；所述第一卡瓦锥体(4)和第二卡瓦锥体(6)沿胶筒(5)两侧呈对称分布；所述第一卡瓦(3)和第二卡瓦(7)以沿胶筒(5)轴向中线呈对称分布。
10.根据权利要求8或9所述的可溶桥塞，其特征在于，所述可溶桥塞的承压可达80Mpa，经耐压测试稳压超过24h；该可溶桥塞置于25℃～150℃的2wt％KCl溶液中，全部溶解时间为2～5天。
...【技术特征摘要】
1.一种低温降解的复合材料，其特征在于，包括以下原料组分：55wt％～94wt％的mg、3wt％～14wt％的li、1wt％～6wt％的al、1wt％～5wt％的zn和1wt％～20wt％的增强相颗粒，余量为杂质。
2.根据权利要求1所述的低温降解的复合材料，其特征在于，所述增强相为yal2颗粒。
3.根据权利要求1或2所述的低温降解的复合材料，其特征在于，所述增强相颗粒的粒径为0.1μm～1μm。
4.一种如权利要求1-3任一项所述的低温降解的复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的低温降解的复合材料的制备方法，其特征在于，所述球磨混合的工艺参数为：磨球与混合材料的比为4:1；球磨时间为60min～70min；转速为350rpm～400rpm；球磨介质为0.5wt％的乙醇溶液。
6.根据权利要求5所述的低温降解的复合材料的制备方法，其特征在于，所述磨球采用直径为20mm磨球和直径为10mm的磨球，且二者之间的质...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈子晗，尹成先，付安庆，杨琦，张朋举，李轩鹏，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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