一种用于分段压裂投球滑套打开的新材料憋压球制造技术

本发明专利技术为多级滑套分段压裂投球打开式滑套提供了一种以聚苯并咪唑、聚醚醚酮为主体材料的新材料憋压球。该憋压球的主要作用就是快速、可靠的实现憋压密封，从而打开投球滑套，实现压裂。它具有以下几个显著的特点：①以其密度低，其密度为1.5-1.6g/cm3，能够提高憋压球在水平状态下快速向前移动的能力，并且易于返排；②采用聚苯并咪唑、聚醚醚酮为主体的复合材料，具有较高的抗冲击强度，保证憋压球在前移的过程中磨损小，能够可靠的密封；③耐压能力强，试验表明在70MPa的高压下，无损伤；④节省了时间、降低了施工风险。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种在水平井分段压裂技术中用于打开投球滑套的新材料憋压球，属石油勘探领域。
技术介绍
憋压球主要用于石油勘探开发领域水平井分段压裂技术中投球滑套的打开，具体使用过程如下:在施工过程中投入憋压球，泵送至压裂开关滑套上，并与滑套密封，以增大油管中的压力，直到与阀座起到密封憋压的作用，当压力升高，剪断剪钉，从而打开滑套，憋压球与滑套一起下行，关闭下部已压裂完成的油层，开始对上部油层实施压裂。现有的憋压球通常采用钢球或普通低密度球，在水平井进行压裂时采用钢球或普通低密度球存在如下缺陷:由于钢球密度大，在水平井中不易移动，同时由于钢球通常采用空心形式，由于钢制憋压球壁薄，在高压作用下易变形，变形后球与阀座不易密封且密封不可靠；而普通低密度球的抗冲击能力差，在液流的冲击下易磨损破碎，同样也不能实现可靠密封
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种用于分段压裂投球滑套打开的新材料憋压球具有抗冲击、耐压、密度低和易于顶替到位的优点，能快速到达指定阀座，与阀座形成有效密封，顺利打开滑套，为水平井分段压裂投球滑套的打开提供有效的技术保障。为投球滑套提供了一种密度低、耐冲击、耐压，且易于推动能够实现可靠密封的新材料憋压球。本专利技术一种用于分段压裂投球滑套打开的新材料憋压球，制备该憋压球的新材料的配比如下:聚苯并咪唑(PBI) 35.2-37.8% (重量)，聚醚醚酮(PEEK) 37.8-39.5 % (重量)，酚醛树脂13.4-15.2 % (重量)，碳纤维4.0-6.0 % (重量)，碳素纳米管0.9-1.5 %(重量)，填充料0.4-1.0% (重量)，聚乙烯0-3.2% (重量)。所述的填充料(胶结剂)为酚醛-环氧胶结剂。本专利技术一种用于分段压裂投球滑套打开的新材料憋压球的制备方法，采用注射成型或挤出成型的方法；所述的注射成型方法采用螺杆式注塑机或柱塞式注塑机加工成型，注塑机须满足的条件为:①料筒要能升温至400 500°C 料筒内没有熔料死角；③喷嘴不需要加断流阀；④模具温度应保持在160 200°C或任选将得到的注射成型制品在200°C热处理Ih ；所述的挤出成型方法中组成憋压球新材料的主要组分聚苯并咪唑、聚醚醚酮的热稳定性好，在加工过程中易形成凝胶，导致形成砂砾状表面，在挤出薄片过程中采用2层38 μ m (400目)不锈钢网筛，对形成的凝胶进行有效地分离；同时为降低制品的表面粗糙度，所使用模具的模口温度应保持在(380 ± 2) °C。由于该新材料主体材料为聚苯并咪唑、聚醚醚酮都属于工程塑料，根据其性能特点可采用下列制备成形方法:(I)注射成型:采用螺杆式或柱塞式注塑机加工成型，注塑机须满足的条件为:①料筒可升温至400—500°C ;②料筒内没有熔料死角。由于PBI，PEEK熔体粘度高，不会自动流淌，所以喷嘴不需要加断流阀。为确保ΡΒΙ,ΡΕΕΚ具有良好的注塑特性及在成型过程中形成高度结晶，注射成型时，模具温度应保持在160 200°C。这样即使不再对聚苯并咪唑、聚醚醚酮制品进行热处理也能得到性能很好的制品。如模具温度无法达到要求，可将制品在200°C热处理Ih。(2)挤出成型:聚苯并咪唑、聚醚醚酮的热稳定性非常好，但在加工过程中会形成凝胶，导致形成砂砾状表面。网筛可以有效地分离这些凝胶，在挤出薄片时应使用2层38 μ m(400目)不锈钢网筛。为降低制品的表面粗糙度，模口温度应维持在(380±2)°C。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是:I)本专利技术新材料憋压球的密度低:密度在1.5-1.6/cm3之间，在相同流量的液流冲击下，以其低密度，质量轻的优点能够提高憋压球在水平状态下向前移动的能力，在压裂完成后，因其密度低也易于返排，这样节省了时间、降低了施工风险。2)本专利技术新材料憋压球的刚性高、韧性好，耐压能力高，抗冲击强度高:在高压作用下不易变形，试验表明在70MPa的高压下，本专利技术憋压球无损伤；能够承受在高压作用下的冲击，保证憋压球在前移的过程中磨损小、不易破碎，可以实现安全可靠的密封。 3)本专利技术新材料憋压球具有优良的耐摩擦和耐磨损性能:在液流的作用下长距离前行时，不会因不断的冲击碰撞而磨损，从而实现了与憋压座的有效密封。4)本专利技术所用新材料的加工性能较好:可挤出和压力注塑，且成型效率较高，同时易于切削成形。具体实施例方式下面对本专利技术作进一步详细描述:实施例本专利技术的憋压球采用的新材料的组分配比，剩余组分为聚乙烯。分别如表I所示。聚苯并咪唾聚醚醚酮酹~醛碳纤维碳素纳填充料成分(PBI) (PEEK) 树脂 (CF) 米管 (胶结剂)实施例135.239.514.86.01.3I实施例 236.33915.24.01.50.8实施例 337^837^8145^5L2OJ表I本专利技术憋压球的工作原理为:在施工过程中通过投球器投入新材料低密度憋压球，并泵送至压裂投球滑套上，并与阀座密封，增大油管中压力，直到与阀座密封起到憋压的作用，当压力升高，剪断剪钉，从而打开滑套，憋压球与滑套一起下行，关闭下部已压开油层，开始压裂。待压裂完成后，将憋压球随压裂液返排，完成压裂作业。试验测试结果:本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于分段压裂投球滑套打开的新材料憋压球，其特征在于，制备该憋压球的新材料的配比如下：聚苯并咪唑35.2?37.8％(重量)，聚醚醚酮37.8?39.5％(重量)，酚醛树脂13.4?15.2％(重量)，碳纤维4.0?6.0％(重量)，碳素纳米管0.9?1.5％(重量)，填充料0.4?1.0％(重量)，聚乙烯0?3.2％(重量)。

【技术特征摘要】
1.一种用于分段压裂投球滑套打开的新材料憋压球，其特征在于，制备该憋压球的新材料的配比如下:聚苯并咪唑35.2-37.8% (重量)，聚醚醚酮37.8-39.5% (重量)，酚醛树脂13.4-15.2% (重量)，碳纤维4.0-6.0 % (重量)，碳素纳米管0.9-1.5% (重量)，填充料0.4-1.0% (重量)，聚乙烯0-3.2% (重量)。2.根据权利要求1所述的用于分段压裂投球滑套打开的新材料憋压球，其特征在于，制备该憋压球的新材料，其中的填充料为酚醛-环氧胶结剂。3.权利要求1-2之一用于分段压裂投球滑套打开的新材料憋压球的制备方法，其特征在于，采用注射成型或挤出成型的方法；所述的注射成型方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴姬昊，姚辉前，尹慧博，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司石油工程技术研究院，
类型：发明
国别省市：