可分解压裂球座表面耐蚀膜层及球座及球座制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种可分解压裂球座表面耐蚀膜层及球座及球座制备方法，属于油气田开发技术领域。
【背景技术】
[0002]多级投球滑套压裂是油气藏分段增产改造的重要技术之一，在这种技术中，投球滑套系统为管柱内的压裂液提供了流向地层的通道。压裂前，滑套处于关闭状态；压裂过程中，通过投送压裂球至球座，将滑套开启，打通管柱和地层间的通道；压裂作业完成后，压裂球返排至地面。
[0003]球座基材通常为钢或铸铁，油井投产后球座内通径小将影响单井产率和后续的井下作业，有时需要下钻具，将球座磨铣掉。镁铝合金在盐水中有较高的腐蚀分解速率，因此采用镁铝合金加工成可分解压裂球座，压裂作业后，在井筒一定矿化度地层水条件下可逐步分解，可省去磨铣作业，并且保证了大通径的油气流通道。在压裂作业前，可分解球座在井筒内必须保存完好，不能提前腐蚀分解或因冲刷而失去承压功能，所以需对可分解压裂球座进行有效的表面防护处理。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种可分解压裂球座表面耐蚀膜层。
[0005]本发明的目的在于提供一种具有上述可分解压裂球座表面耐蚀膜层的球座。
[0006]本发明的目的在于提供一种具有上述可分解压裂球座表面耐蚀膜层的球座的制备方法。
[0007]为达上述目的，本发明提供了一种可分解压裂球座表面耐蚀膜层，其包括金属单质层或合金层、微弧氧化陶瓷膜层及硬质涂层；所述金属单质层或合金层包覆于所述球座表面，所述微弧氧化陶瓷膜层包覆于所述金属单质层或合金层的表面，所述硬质涂层包覆于所述微弧氧化陶瓷膜层的表面。
[0008]根据本发明所述的膜层，优选地，所述金属单质层或合金层的厚度为300-800 μm。
[0009]根据本发明所述的膜层，优选地，所述金属单质包括铝、钛、铪、钽或锆。
[0010]根据本发明所述的膜层，优选地，所述合金包括铝、钛、铪、钽、锆中的两种及两种以上构成的合金。本发明的合金包括铝、钛、铪、钽、锆中的两种金属及两种以上的金属以任意含量构成的合金，本发明对合金中各组分的含量不作要求。
[0011]根据本发明所述的膜层，优选地，所述微弧氧化陶瓷膜层的厚度为30-250 μπι。
[0012]根据本发明所述的膜层，优选地，所述硬质涂层的厚度为3-50 μπι，硬质涂层的硬度高于1000HV。
[0013]根据本发明所述的膜层，优选地，所述硬质涂层为单层或多层。
[0014]根据本发明所述的膜层，优选地，所述硬质涂层包括氮化物涂层、碳氮化物涂层、碳化物涂层或类金刚石涂层；
[0015]更优选所述氮化物包括氮化钛、氮化铬、氮化铝、氮化钒、氮化锆、氮化硅或立方氮化硼；
[0016]更优选所述碳氮化物包括碳氮化钛、碳氮化铬、碳氮化铝、碳氮化钒、碳氮化锆或碳氮化娃；
[0017]更优选所述碳化物包括碳化钛、碳化铬、碳化铝、碳化钒、碳化锆或碳化硅。
[0018]本发明还提供了一种可分解压裂球座，其包括球座基体、上述可分解压裂球座表面耐蚀膜层；所述耐蚀膜层包覆于所述球座基体的表面。
[0019]根据本发明所述的可分解压裂球座，优选地，所述球座基体由镁铝合金制备得到。
[0020]本发明再提供一种上述可分解压裂球座制备方法，其包括以下步骤:
[0021]a、在所述可分解压裂球座表面沉积金属单质层或合金层；
[0022]b、在所述金属单质层或合金层的表面制备微弧氧化陶瓷膜层，并采用封孔剂对所述陶瓷膜层中的微孔进行填充封闭处理；
[0023]c、在所述微弧氧化陶瓷膜层的表面制备硬质涂层。
[0024]根据本发明所述的可分解压裂球座制备方法，优选地，在上述步骤a中，在可分解压裂球座表面沉积金属单质层或合金层的沉积技术为本领域的常规技术手段，本发明只是利用沉积技术在在可分解压裂球座表面沉积金属单质层或合金层，对沉积技术本身没有进行改进，在本发明的优选实施例中，采用冷喷涂的方法在可分解压裂球座表面沉积金属单质层。
[0025]根据本发明所述的可分解压裂球座制备方法，优选地，在上述步骤b中，所述微弧氧化陶瓷膜层是采用微弧氧化法制备得到的。
[0026]根据本发明所述的可分解压裂球座制备方法，优选地，在上述步骤b中，所述封孔剂包括环氧树脂、二氧化硅溶胶或硅酸钠。
[0027]上述微弧氧化法为本领域的常规技术手段，本发明只是采用微弧氧化法在可分解压裂球座的表面制备微弧氧化陶瓷膜层，本发明并没有对微弧氧化法进行改进；由微弧氧化法制备得到的微弧氧化陶瓷膜层是以球座基材金属氧化物为主的陶瓷膜层，其组成会受到球座基体合金成分及微弧氧化法的电解液成分的影响，如球座是以镁铝合金制成的，则微弧氧化陶瓷膜层中会含有MgO、Al2O3,如果微弧氧化法的电解液为硅酸盐，则微弧氧化陶瓷膜层中还含有S12，如果微弧氧化法的电解液为铝酸盐，则微弧氧化陶瓷膜层中含有Al2O3;在本发明中，微弧氧化陶瓷膜在可分解压裂球座表面通电氧化自然形成，微弧氧化法采用的电解液为硅酸钠和氟化钠的混合液，以该混合液的总体积计，其浓度范围为5-30g/L ;因此，微弧氧化陶瓷膜层以MgO、Al2O3, S12等氧化物为主，但是本发明对其具体组分及组分的含量不作要求。
[0028]根据本发明所述的方法，优选地，在步骤a中，采用微弧氧化法制备得到的微弧氧化陶瓷膜层中含有微孔，该微孔为本领域的公知技术常识，只要采用微弧氧化法来制备微弧氧化陶瓷膜层，该陶瓷膜层中就会出现微孔，该微孔是由表面放电造成的；在本发明中需要对上述微孔进行填充封闭处理，填充封闭处理技术为本领域的常规技术手段，本申请没有对其进行改进，在本发明的优选实施例中使用的封孔剂为S12溶胶。
[0029]根据本发明所述的可分解压裂球座制备方法，优选地，在上述步骤c中，所述硬质涂层的制备方法包括气相沉积法、热喷涂法。
[0030]上述气相沉积法、热喷涂法为本领域的常规技术手段，本发明只是采用气相沉积法或热喷涂法在微弧氧化陶瓷膜层的表面制备硬质涂层，本发明并没有对气相沉积法、热喷涂法进行改进。
[0031]根据本发明所述的制备方法，在可分解压裂球座表面沉积金属单质层或合金层步骤之前，依现场作业需要，可先对可分解压裂球座表面进行清洗，清洗过程为本领域的公知技术常识，通常清洗过程包括对可分解球座的表面进行除油处理，之后用纯水清洗球座表面并将其表面吹干。
[0032]本发明的可分解压裂球座表面耐蚀膜层是由金属单质层或合金层、微弧氧化陶瓷膜层及硬质涂层构成；其中，金属单质层或合金层、微弧氧化陶瓷膜层耐腐蚀性能好，硬质涂层硬度大，具有良好的耐冲蚀效果，并同时起到一定的耐蚀作用。
[0033]本发明的可分解压裂球座表面耐蚀膜层的制备方法简便可行，可操作性好；通过本发明的可分解压裂球座表面耐蚀膜层的制备方法制备得到的耐蚀膜层与可分解压裂球座表面结合强度高，不易剥落；具有上述耐蚀膜层的可分解压裂球座，其在井筒内具有良好的耐腐蚀性和抗冲蚀性能，在压裂作业前可以保护球座基体。
[0034]本发明提供的可分解压裂球座表面耐蚀膜层的制备方法在对球座形成良好保护的同时，不影响球座基材的力学性能和分解特性，具有广泛的适用性。
【附图说明】
[0035]图1为本发明的可分解压裂球座表面耐蚀膜层的截面结构示意图。
[0036]主要附图标号说明
[0037]I球座基体2金属铝层3微弧氧化陶瓷膜层4硬质涂层。
【具体实施方式】
[0038]以下通过具体实施例详细说明本发明的实施过程和产生的有益效果，旨在帮助阅读者更好地理解本发明的实质和特点，不作为对本案可实施范围的限定。
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