油氣井壓裂工藝用自溶解壓裂球的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種油氣井壓裂工藝用壓裂球，特別是涉及一種分段壓裂工藝用的壓裂球。
【背景技術】
[0002]隨著油田勘探開發的不斷深入和開采技術的日益進步，油氣藏壓裂技術得到越來越多的應用，已經成為低滲透油氣藏改造及增產增效的重要措施。在壓裂過程中用于暫堵套筒的壓裂球一般由尼龍制成，在使用過程中壓裂球會發生變形，容易卡在滑套中，造成作業的中斷；另外現有的壓裂球由于在壓裂液中不溶解，通常需要返排操作，降低了生產效率。
【發明內容】
[0003]本實用新型的目的在于克服現有常規壓裂球存在的缺陷，提供一種自溶解復合層壓裂球。
[0004]根據本實用新型的第一方面，提供一種油氣井壓裂工藝用自溶解壓裂球，壓裂球為雙層結構，外層為有機材料層，內層為金屬層或金屬與陶瓷復合材料層。
[0005]優選情況下，夕卜層厚度為0.l_3mm，內層直徑為20_120mm。
[0006]優選情況下，外層在壓裂液中的溶解速度小于內層在壓裂液中的溶解速度。
[0007]根據本實用新型的第二方面，提供一種油氣井壓裂工藝用自溶解壓裂球，壓裂球從外到內為三層實心結構，外層為有機材料層、中間層為金屬層、內層為多孔材料層。
[0008]優選情況下，外層厚度為0.l-3mm，中間層厚度為l_5mm，內層直徑為20_120mm。
[0009]優選情況下，內層由多孔陶瓷和金屬復合形成均勻彌散結構。更優選情況下，多孔陶瓷在與金屬復合之前自身表面先包覆一薄層金屬。
[0010]優選情況下，有機材料層、金屬層和多孔材料層在壓裂液中的溶解速度依次加快。
[0011]根據實用新型的油氣井壓裂工藝用自溶解壓裂球，通過合理控制各層結構的成分和厚度，來控制壓裂球在壓裂液中的溶解時間，不僅能夠滿足油氣井壓裂作業時的支撐強度需要，而且可以實現在井下完全可溶，不需要返回操作，大大提高了生產效率。
【附圖說明】
[0012]圖1為根據本實用新型一個實施例的油氣井壓裂工藝用自溶解壓裂球的結構示意圖；以及
[0013]圖2為根據本實用新型另一個實施例的油氣井壓裂工藝用自溶解壓裂球的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0014]下面結合附圖對本實用新型進一步進行描述。本領域技術人員應當理解，以下描述僅用于解釋本實用新型而非用于對其作出任何限制。
[0015]參見圖1，在本實用新型的一個實施例中，壓裂球為雙層結構，外層I為有機材料層，內層3為金屬層或金屬與陶瓷復合材料層。其中外層I厚度為0.l-3mm，內層3直徑為20-120mm。外層I在壓裂液中的溶解速度要小于內層3在壓裂液中的溶解速度。外層I可以采用市售的可降解的塑料、橡膠或樹脂形成，例如可降解的聚乙烯、聚丙烯。內層3的金屬層優選由鈣、鎂、鋁、鎂鋁合金中的一種或多種形成，也可以由其它金屬形成。
[0016]參見圖2，在本實用新型的另一個實施例中，壓裂球從外到內為三層實心結構，夕卜層I為有機材料層、中間層2為金屬層、內層3為多孔材料層。通常情況下，外層I的厚度在
0.l_3mm之間，中間層2的厚度在l_5mm之間，內層3的直徑在20_120mm之間。外層I的有機材料層、中間層2的金屬層和內層3的多孔材料層在壓裂液中的溶解速度依次加快。外層I可以采用市售的可降解的塑料、橡膠或樹脂形成，例如可降解的聚乙烯、聚丙烯。中間層2可以采用鋁、鈦、鐵、鋅中的一種或多種金屬形成。內層3由多孔陶瓷和金屬復合形成均勻彌散結構，其中多孔陶瓷可以選自硅藻土、沸石、白炭黑、云母、蛭石中的一種或多種，金屬可以選自鐵、鎂、銷、銅、娃、媽、镲、鋅、鈦中的一種或多種。該實施例中的內層3的材料組成也適用于圖1所示出實施例中的內層3。
[0017]可以采用多種工藝來制備根據本實用新型的油氣井壓裂工藝用自溶解壓裂球，例如內層3可以采用粉末冶金工藝或熔煉澆鑄成型工藝來形成，中間層2可以通過電鍍或化學氣相沉積工藝來形成，外層I可以通過注塑工藝來形成。當內層3由多孔陶瓷和金屬復合形成時，在內層3的制備過程中，為了提高多孔陶瓷粉體與金屬之間的結合力，在多孔陶瓷粉體與金屬復合之前，可以通過化學鍍工藝在多孔陶瓷粉體表面先包覆一薄層金屬。
[0018]下面描述本實用新型的油氣井壓裂工藝用壓裂球的工作原理:油氣開采時的壓裂液主要為無機鹽類水溶液，例如氯化鈉和/或氯化鉀水溶液，由于在地下深井中，壓裂液通常具有50-8(rC的溫度，并含有其他礦物質離子(例如鎂、鈣等)，從而能夠促進壓裂球的溶解。有機材料和金屬材料都能夠在其中降解或溶解，但是溶解速度有著明顯差異，因此可以利用不同材料在壓裂液中溶解速度的差異來控制壓裂球的溶解時間。
[0019]當采用圖1中實施例的壓裂球投入井下時，接觸到含有電解質的水溶液(即壓裂液)后，外層I的有機材料開始緩慢降解或溶解，壓裂作業開始，當工作時間結束后，內層3開始接觸壓裂液，內層3的金屬與壓裂液形成原電池，通過電化學反應迅速溶解掉，不需要返排就可以接著進行下一次壓裂作業。
[0020]當采用圖2中實施例的壓裂球投入井下時，接觸到含有電解質的水溶液(即壓裂液)后，外層I的有機材料開始緩慢降解或溶解；當外層溶解完后，壓裂作業開始，中間層2的金屬開始發生電化學反應，當工作時間結束后，中間層2完全溶解；隨后內層3的多孔材料開始接觸壓裂液，多孔材料層由于其成彌散分布的多孔結構，可以形成多個原電池，發生電化學反應開始快速溶解，直至化為烏有。
[0021]采用本實用新型的壓裂球進行油氣開采時的壓裂作業，能夠實現在壓裂作業時間內，壓裂球能夠提供所需的機械強度，而當壓裂作業完成后，壓裂球能夠迅速溶解掉，不需要返排就可以接著進行下一次壓裂作業。
[0022]根據具體油氣井壓裂作業工況要求，可以具體選擇雙層或三層結構以及各層的厚度來控制壓裂球的溶解時間，來適應壓裂作業時工作時間長短的要求。
[0023]根據本實用新型的油氣井壓裂工藝用壓裂球，能夠根據壓裂工藝需要控制壓裂球的自溶解時間，壓裂工作結束后能夠迅速溶解，不需要返排操作，能夠大大提高壓裂作業效率。
【主權項】
1.一種油氣井壓裂工藝用自溶解壓裂球，其特征在于，壓裂球為雙層結構，外層為有機材料層，內層為金屬層或金屬與陶瓷復合材料層。
2.根據權利要求1所述的油氣井壓裂工藝用自溶解壓裂球，其特征在于，外層厚度為0.l_3mm，內層直徑為 20_120mm。
3.根據權利要求1所述的油氣井壓裂工藝用自溶解壓裂球，其特征在于，外層在壓裂液中的溶解速度小于內層在壓裂液中的溶解速度。
4.一種油氣井壓裂工藝用自溶解壓裂球，其特征在于，壓裂球從外到內為三層實心結構，外層為有機材料層、中間層為金屬層、內層為多孔材料層。
5.根據權利要求4所述的油氣井壓裂工藝用自溶解壓裂球，其特征在于，外層厚度為0.l_3mm，中間層厚度為l-5mm，內層直徑為20_120mm。
6.根據權利要求4所述的油氣井壓裂工藝用自溶解壓裂球，其特征在于，內層由多孔陶瓷和金屬復合形成均勻彌散結構。
7.根據權利要求6所述的油氣井壓裂工藝用自溶解壓裂球，其特征在于，多孔陶瓷在與金屬復合之前自身表面先包覆一薄層金屬。
8.根據權利要求4所述的油氣井壓裂工藝用自溶解壓裂球，其特征在于，有機材料層、金屬層和多孔材料層在壓裂液中的溶解速度依次加快。
【專利摘要】油氣井壓裂工藝用自溶解壓裂球，壓裂球為雙層結構，外層為有機材料層，內層為金屬層或金屬與陶瓷復合材料層。根據本實用新型的油氣井壓裂工藝用壓裂球，能夠根據壓裂工藝需要控制壓裂球的自溶解時間，壓裂工作結束后能夠迅速溶解，不需要返排操作，能夠大大提高壓裂作業效率。
【IPC分類】E21B43-267
【公開號】CN204371293
【申請號】CN201420813510
【發明人】席君杰, 張偉剛, 席天宇, 席天岳, 于守泉, 黃傳兵, 羅榮莉
【申請人】席君杰
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2014年12月18日