本發明涉及一種油氣井下壓裂易鉆橋塞用復合材料。
背景技術：
隨著油氣田的開發和能源的不斷耗竭，非常規油氣將成為未來石油天然氣能源的重要接替者。統計數據顯示，致密砂巖氣、頁巖氣、煤層氣等非常規天然氣資源儲量比常規天然氣更高，我國非常規天然氣資源總量是常規天然氣資源量的5.01倍，非常規天然氣勘探開發潛力無限。但是由于非常規天然氣儲層具有低孔、特低滲透的特征，針對這類非常規油氣藏，多級多層段壓裂技術是進行儲層改造，有效提高單井產量的首選手段。目前國內外常用的多級壓裂技術主要有裸眼封隔器分段壓裂技術、不動管柱水力噴射分段壓裂技術、連續油管噴砂射孔環空加砂壓裂技術和易鉆式復合橋塞分段壓裂技術等。
在油氣井測試過程中,為正確評價認識目的層,當遇有多層系地層時,各油氣水層間存在差異需要進行分層測試,分層進行增產措施,生產井進行多層完井,暫時封層等,都需要使用橋堵分層工具,如橋塞等。但目前常用的金屬橋塞存在易卡鉆、鉆銑困難等缺點,利用高壓復合材料制作橋塞代替金屬橋塞,其獨特的材料設計容易鉆磨,磨掉的碎屑輕小,容易沖出,防止卡鉆。特別適用于斜井、水平井的分層壓裂、酸化、封堵水作業,克服了金屬橋塞易卡鉆、鉆磨困難及鉆磨時間長等缺點。
復合橋塞具有容易鉆銑、鉆銑時產生的碎屑輕小、不易卡鉆等優點。通過橋塞坐封和射孔聯作,不但縮短了水平井分段壓裂的施工周期,利用其內部單流閥結構,還能實現壓裂后的迅速返排、快速投產。
上個世紀60年代，國外就已經大量采用橋塞封層技術，我國則自1986年我國才開始采用橋塞技術進行封層經過近30年的發展，在國內已經初步形成了一系列可以滿足各種井況和作業要求的產品，但是對于復合橋塞，則始終依靠進口國外的設備和技術。目前，壓裂橋塞封層技術仍以封隔器+卡瓦的組合為主，由管柱輸送，投球加壓，坐封丟手。密封壓差15-60Mpa，耐溫120度左右。在2009年13省區市機械工程學會第五屆科技論壇上，提出了復合材料可鉆橋塞達到耐溫90度，耐壓25Mpa，有效期兩年，可在1.5小時內完成鉆銑的技術目標。在未來，易鉆式復合橋塞多層鍛壓技術仍將是國內外油氣藏開發的主體技術。毫無疑問，我國會進一步加大復合材料橋塞分段壓裂技術的推廣應用力度，不斷提高自主研發技術水平。在性能方面，目前國外的研究機構仍舊著力于耐高溫、耐高壓橋塞，目標是承壓能力提高到105MPa，耐溫性能提高到204度，以滿足高溫深井施工需要。
綜上所述，易鉆式復合橋塞技術為提高單井產量提供手段，為我國的頁巖氣藏等非常規油氣藏經濟性、規模性開發提供有力技術支撐。國內自主研發的復合橋塞在氣密性、可鉆性、化學穩定性及加工成本上還未能達到較高水平，亟需實現易鉆式復合橋塞的國產化。
技術實現要素：
本發明的目的旨在自主研發一種高鉆磨效率與高密封性的橋塞用復合材料，為實現生產成型、設計加工自主化提供可能。
具體地，本發明提供了一種油氣井下壓裂易鉆橋塞用復合材料，它包含有如下重量份的原料：
雙酚A型環氧樹脂40～60份、脂肪族環氧樹脂40～60份、酸酐類固化劑1～3份、固化促進劑1～3份、增韌劑1～3份。
進一步地，它包含有如下重量份的原料：
雙酚A型環氧樹脂50份、脂肪族環氧樹脂50份、酸酐類固化劑2份、固化促進劑1份、增韌劑1份。
其中，所述脂肪族環氧樹脂包括環氧化聚丁二烯樹脂、聚丙二醇二縮水甘油醚或聚乙二醇二縮水甘油醚。
其中，所述酸酐固化劑包含鄰苯二甲酸酐、甲基四氫苯酐、均苯四甲酸二酐、甲基那迪克酸酐、苯酮四甲酸二酐中的一種或兩種以上的混合物。
其中，所述固化促進劑包括有機胺類、路易斯酸類、金屬羧酸鹽類。
進一步地，所述有機胺類選自DMP—30、BDMA；路易斯酸類選自水楊酸；金屬羧酸鹽類選自辛酸亞錫。
其中，所述增韌劑選自橡膠化合物、熱塑性彈性體類。
進一步地，所述橡膠化合物選自乙丙橡膠、聚丁二烯橡膠、丁基橡膠、丁腈橡膠、丁苯橡膠中的一種或兩種以上的混合物；所述嵌段共聚物選自苯乙烯-丁二烯熱塑性彈性體、甲基丙烯酸甲酯—丁二烯—苯乙烯三元共聚物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物。
本發明還提供了上述復合材料的制備方法，它包括如下操作步驟：
(1)按配比取原料；
(2)將固化劑加熱熔融，并與同溫度下的雙酚A型環氧樹脂混合，攪拌均勻，再加入剩余原料，然后在70～110℃下固化2～4h，再升溫至130～170℃固化3～5h，即得復合材料。
本發明復合材料，能夠達到國際先進水平，耐高溫、耐高壓，滿足了高溫深井施工需要。
具體實施方式
實施例1本發明復合材料的制備
原料：雙酚A型環氧樹脂500g、脂肪族環氧樹脂500g、鄰苯二甲酸酐20g、DMP—3010g、甲基丙烯酸甲酯—丁二烯—苯乙烯三元共聚物10g
制備工藝：將固化劑加熱熔融，并與同溫度下的雙酚A型環氧樹脂混合，攪拌均勻，再加入剩余原料，然后在70～110℃下固化2～4h，再升溫至130～170℃固化3～5h，即得復合材料。
實施例2本發明復合材料的制備
原料：雙酚A型環氧樹脂500g、環氧化聚丁二烯樹脂500g、均苯四甲酸二酐20g、水楊酸10g、乙丙橡膠10g
制備工藝：將固化劑加熱熔融，并與同溫度下的雙酚A型環氧樹脂混合，攪拌均勻，再加入剩余原料，然后在70～110℃下固化2～4h，再升溫至130～170℃固化3～5h，即得復合材料。
實施例3本發明復合材料的制備
原料：雙酚A型環氧樹脂500g、環氧化聚丁二烯樹脂500g、苯酮四甲酸二酐20g、辛酸亞錫10g、苯乙烯-丁二烯熱塑性彈性體10g
制備工藝：將固化劑加熱熔融，并與同溫度下的雙酚A型環氧樹脂混合，攪拌均勻，再加入剩余原料，然后在70～110℃下固化2～4h，再升溫至130～170℃固化3～5h，即得復合材料。
復合橋塞所用材料物性參數表