可分解壓裂球座表面耐蝕膜層及球座及球座制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種可分解壓裂球座表面耐蝕膜層及球座及球座制備方法，屬于油氣田開發技術領域。
【背景技術】
[0002]多級投球滑套壓裂是油氣藏分段增產改造的重要技術之一，在這種技術中，投球滑套系統為管柱內的壓裂液提供了流向地層的通道。壓裂前，滑套處于關閉狀態；壓裂過程中，通過投送壓裂球至球座，將滑套開啟，打通管柱和地層間的通道；壓裂作業完成后，壓裂球返排至地面。
[0003]球座基材通常為鋼或鑄鐵，油井投產后球座內通徑小將影響單井產率和后續的井下作業，有時需要下鉆具，將球座磨銑掉。鎂鋁合金在鹽水中有較高的腐蝕分解速率，因此采用鎂鋁合金加工成可分解壓裂球座，壓裂作業后，在井筒一定礦化度地層水條件下可逐步分解，可省去磨銑作業，并且保證了大通徑的油氣流通道。在壓裂作業前，可分解球座在井筒內必須保存完好，不能提前腐蝕分解或因沖刷而失去承壓功能，所以需對可分解壓裂球座進行有效的表面防護處理。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于提供一種可分解壓裂球座表面耐蝕膜層。
[0005]本發明的目的在于提供一種具有上述可分解壓裂球座表面耐蝕膜層的球座。
[0006]本發明的目的在于提供一種具有上述可分解壓裂球座表面耐蝕膜層的球座的制備方法。
[0007]為達上述目的，本發明提供了一種可分解壓裂球座表面耐蝕膜層，其包括金屬單質層或合金層、微弧氧化陶瓷膜層及硬質涂層；所述金屬單質層或合金層包覆于所述球座表面，所述微弧氧化陶瓷膜層包覆于所述金屬單質層或合金層的表面，所述硬質涂層包覆于所述微弧氧化陶瓷膜層的表面。
[0008]根據本發明所述的膜層，優選地，所述金屬單質層或合金層的厚度為300-800 μm。
[0009]根據本發明所述的膜層，優選地，所述金屬單質包括鋁、鈦、鉿、鉭或鋯。
[0010]根據本發明所述的膜層，優選地，所述合金包括鋁、鈦、鉿、鉭、鋯中的兩種及兩種以上構成的合金。本發明的合金包括鋁、鈦、鉿、鉭、鋯中的兩種金屬及兩種以上的金屬以任意含量構成的合金，本發明對合金中各組分的含量不作要求。
[0011]根據本發明所述的膜層，優選地，所述微弧氧化陶瓷膜層的厚度為30-250 μπι。
[0012]根據本發明所述的膜層，優選地，所述硬質涂層的厚度為3-50 μπι，硬質涂層的硬度高于1000HV。
[0013]根據本發明所述的膜層，優選地，所述硬質涂層為單層或多層。
[0014]根據本發明所述的膜層，優選地，所述硬質涂層包括氮化物涂層、碳氮化物涂層、碳化物涂層或類金剛石涂層；
[0015]更優選所述氮化物包括氮化鈦、氮化鉻、氮化鋁、氮化釩、氮化鋯、氮化硅或立方氮化硼；
[0016]更優選所述碳氮化物包括碳氮化鈦、碳氮化鉻、碳氮化鋁、碳氮化釩、碳氮化鋯或碳氮化娃；
[0017]更優選所述碳化物包括碳化鈦、碳化鉻、碳化鋁、碳化釩、碳化鋯或碳化硅。
[0018]本發明還提供了一種可分解壓裂球座，其包括球座基體、上述可分解壓裂球座表面耐蝕膜層；所述耐蝕膜層包覆于所述球座基體的表面。
[0019]根據本發明所述的可分解壓裂球座，優選地，所述球座基體由鎂鋁合金制備得到。
[0020]本發明再提供一種上述可分解壓裂球座制備方法，其包括以下步驟:
[0021]a、在所述可分解壓裂球座表面沉積金屬單質層或合金層；
[0022]b、在所述金屬單質層或合金層的表面制備微弧氧化陶瓷膜層，并采用封孔劑對所述陶瓷膜層中的微孔進行填充封閉處理；
[0023]c、在所述微弧氧化陶瓷膜層的表面制備硬質涂層。
[0024]根據本發明所述的可分解壓裂球座制備方法，優選地，在上述步驟a中，在可分解壓裂球座表面沉積金屬單質層或合金層的沉積技術為本領域的常規技術手段，本發明只是利用沉積技術在在可分解壓裂球座表面沉積金屬單質層或合金層，對沉積技術本身沒有進行改進，在本發明的優選實施例中，采用冷噴涂的方法在可分解壓裂球座表面沉積金屬單質層。
[0025]根據本發明所述的可分解壓裂球座制備方法，優選地，在上述步驟b中，所述微弧氧化陶瓷膜層是采用微弧氧化法制備得到的。
[0026]根據本發明所述的可分解壓裂球座制備方法，優選地，在上述步驟b中，所述封孔劑包括環氧樹脂、二氧化硅溶膠或硅酸鈉。
[0027]上述微弧氧化法為本領域的常規技術手段，本發明只是采用微弧氧化法在可分解壓裂球座的表面制備微弧氧化陶瓷膜層，本發明并沒有對微弧氧化法進行改進；由微弧氧化法制備得到的微弧氧化陶瓷膜層是以球座基材金屬氧化物為主的陶瓷膜層，其組成會受到球座基體合金成分及微弧氧化法的電解液成分的影響，如球座是以鎂鋁合金制成的，則微弧氧化陶瓷膜層中會含有MgO、Al2O3,如果微弧氧化法的電解液為硅酸鹽，則微弧氧化陶瓷膜層中還含有S12，如果微弧氧化法的電解液為鋁酸鹽，則微弧氧化陶瓷膜層中含有Al2O3;在本發明中，微弧氧化陶瓷膜在可分解壓裂球座表面通電氧化自然形成，微弧氧化法采用的電解液為硅酸鈉和氟化鈉的混合液，以該混合液的總體積計，其濃度范圍為5-30g/L ;因此，微弧氧化陶瓷膜層以MgO、Al2O3, S12等氧化物為主，但是本發明對其具體組分及組分的含量不作要求。
[0028]根據本發明所述的方法，優選地，在步驟a中，采用微弧氧化法制備得到的微弧氧化陶瓷膜層中含有微孔，該微孔為本領域的公知技術常識，只要采用微弧氧化法來制備微弧氧化陶瓷膜層，該陶瓷膜層中就會出現微孔，該微孔是由表面放電造成的；在本發明中需要對上述微孔進行填充封閉處理，填充封閉處理技術為本領域的常規技術手段，本申請沒有對其進行改進，在本發明的優選實施例中使用的封孔劑為S12溶膠。
[0029]根據本發明所述的可分解壓裂球座制備方法，優選地，在上述步驟c中，所述硬質涂層的制備方法包括氣相沉積法、熱噴涂法。
[0030]上述氣相沉積法、熱噴涂法為本領域的常規技術手段，本發明只是采用氣相沉積法或熱噴涂法在微弧氧化陶瓷膜層的表面制備硬質涂層，本發明并沒有對氣相沉積法、熱噴涂法進行改進。
[0031]根據本發明所述的制備方法，在可分解壓裂球座表面沉積金屬單質層或合金層步驟之前，依現場作業需要，可先對可分解壓裂球座表面進行清洗，清洗過程為本領域的公知技術常識，通常清洗過程包括對可分解球座的表面進行除油處理，之后用純水清洗球座表面并將其表面吹干。
[0032]本發明的可分解壓裂球座表面耐蝕膜層是由金屬單質層或合金層、微弧氧化陶瓷膜層及硬質涂層構成；其中，金屬單質層或合金層、微弧氧化陶瓷膜層耐腐蝕性能好，硬質涂層硬度大，具有良好的耐沖蝕效果，并同時起到一定的耐蝕作用。
[0033]本發明的可分解壓裂球座表面耐蝕膜層的制備方法簡便可行，可操作性好；通過本發明的可分解壓裂球座表面耐蝕膜層的制備方法制備得到的耐蝕膜層與可分解壓裂球座表面結合強度高，不易剝落；具有上述耐蝕膜層的可分解壓裂球座，其在井筒內具有良好的耐腐蝕性和抗沖蝕性能，在壓裂作業前可以保護球座基體。
[0034]本發明提供的可分解壓裂球座表面耐蝕膜層的制備方法在對球座形成良好保護的同時，不影響球座基材的力學性能和分解特性，具有廣泛的適用性。
【附圖說明】
[0035]圖1為本發明的可分解壓裂球座表面耐蝕膜層的截面結構示意圖。
[0036]主要附圖標號說明
[0037]I球座基體2金屬鋁層3微弧氧化陶瓷膜層4硬質涂層。
【具體實施方式】
[0038]以下通過具體實施例詳細說明本發明的實施過程和產生的有益效果，旨在幫助閱讀者更好地理解本發明的實質和特點，不作為對本案可實施范圍的限定。
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