一种油气井用氧化锆陶瓷及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种油气井用氧化错陶瓷及其制造方法，属于油气田钻井、完井、修井 用陶瓷技术领域。
【背景技术】
[0002] 在油气田钻井、完井、修井作业中，膨胀管技术得到了广泛应用，特别是在补贴套 管破漏或腐蚀井段、套变井打通道后补贴加固、封堵射孔层段、封堵高出水层段、加深井和 侧钻井完井等方面技术优势明显。膨胀管技术是在液压或机械力的作用下，驱动膨胀忍头 在膨胀管内产生纵向移动，通过膨胀忍头膨胀段挤压膨胀管内壁，使膨胀管发生永久塑性 变形，从而紧贴在套管内壁或者裸眼井段上。在高含硫气田作业过程中，需要在12(TC、高含 硫化氨、二氧化碳的环境中进行作业，急需一种耐高溫耐磨抗硫膨胀忍头。 W03]目前膨胀管补贴和完井采用的膨胀忍头所用材料多为普通碳钢材料。ZL201110343666. 3公开的插接式膨胀头和化200920164454. 7公开的膨胀管膨胀工具，都 采用了高硬度钢材，一体式设计，但不具备抗硫特性。ZL200910131180. 6公开的一种氧化错 陶瓷缸套材料及其制备方法和化201310440933. 8公开的一种氧化错陶瓷制造工艺，其氧 化错陶瓷材料的烧结溫度分别为1550~1600°C和1650~1800°C，氧化错陶瓷的烧结溫度 过高，不利于生产和操作；同时，在膨胀管施工过程中，膨胀忍头对膨胀管会产生很大的摩 擦力，进而对膨胀管产生损伤，不利于后期生产。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于克服现有技术存在的氧化错陶瓷材料烧结溫度较高和高溫下 摩擦系数过大易对膨胀管产生损伤等缺陷，进而提供了一种油气井用氧化错陶瓷，同时在 于提供一种油气井用氧化错陶瓷制造方法。 阳〇化]本发明通过W下技术方案加W实现：
[0006] 一种油气井用氧化错陶瓷，由氧化错、氧化儀、氧化侣、氧化锭、氧化铜和氧化衫按 照W下质量百分比混合而成：73~76%的氧化错、15~17%的氧化儀、4~6%的氧化侣、 1. 8~2. 2%的氧化锭、0. 5~1 %的氧化铜和0. 3~0. 8%的氧化衫、0. 8~1. 2%的粘接剂 和0.8~1.2 %的分散剂。
[0007] 一种油气井用氧化错陶瓷制造方法，包括W下步骤：
[0008] (1)球磨粉料：将质量百分比为73~76%的氧化错、15~17%的氧化儀、4~6% 的氧化侣、1. 8~2. 2%的氧化锭、0. 5~1 %的氧化铜和0. 3~0. 8%的氧化衫加入至球磨 机中，形成混合粉料，再向混合粉料中分别加入占混合粉料百分比为0. 8~1. 2%的粘接剂 和分散剂，然后开机球磨得到浆料；
[0009] (2)造粒：在造粒喷雾塔中将步骤（1)中得到的浆料进行喷雾干燥，去除其中的水 分得到造粒粉；
[0010] (3)制作包套：根据膨胀忍头膨胀段尺寸制作钢制模具，并将其在烘箱中加热至 180°C，把加热后的钢制模具放入配好的聚氯乙締料中，待钢制模具外表面均匀挂料后，将 钢制模具再次放入180°C的烘箱加热，10~15min后取出，放入水中，迅速从模具上取下包 套；
[0011] (4)冷等静压：将步骤（2)中的造粒粉放入制作好的包套中，进行预成型压制和冷 等静压处理，得到膨胀忍头膨胀段的巧料，预成型工作压力为280~330kg/cm2,冷等静压 工作压力为1400~1600kg/cm2,压制后对巧料进行二次加工，使得膨胀段尺寸符合制作要 求；
[0012] (5)烧结巧料：对步骤（4)中的生巧进行烧结，烧结溫度为1250~1300°C，保溫 6~8小时，即制作出油气井用氧化错陶瓷。
[0013] 所述的粘接剂为甲基纤维素或乙基纤维素。
[0014] 所述的分散剂为聚丙締酸盐。
[0015] 所述的聚丙締酸盐包括聚甲基丙締酸锭和聚甲基丙締酸乙醋。
[0016] 本发明的有益效果是：1、通过氧化锭、氧化铜、氧化衫的复合添加，显著提高了氧 化错陶瓷的致密度，稀±氧化物是非常好的表面活性物质，可W改善材料的润湿性，最终达 到降低烧结溫度的效果，降低了氧化错陶瓷膨胀忍头的加工难度和加工成本；2、为了降低 氧化错陶瓷在12(TC溫度下的摩擦系数，进行了一系列的优化实验，发现氧化儀与氧化侣的 配比不同，可W明显改变氧化错陶瓷的在120°C溫度下的摩擦系数。通过成分优化，降低了 晶界处的残余应力，提高了晶粒的晶间强度；细化了晶粒，提高氧化错陶瓷的致密度，最终 降低氧化错陶瓷高溫摩擦系数。
【附图说明】
[0017] 图1为对比例1在120°C溫度下的摩擦系数测试结果；
[001引图2为对比例2在120°C溫度下的摩擦系数测试结果；
[0019] 图3为对比例3在120°C溫度下的摩擦系数测试结果；
[0020] 图4为实施例5在120°C溫度下的摩擦系数测试结果。
【具体实施方式】
[0021] 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。 阳02引实施例1 :
[0023] (1)将氧化错、氧化儀、氧化侣、氧化锭、氧化铜和氧化衫按如下重量加入至球磨机 中，形成混合粉料，Z;r〇2,74kg ;MgO, 1化g ;Al2〇3,4. 4kg ;Y203,化g山曰2〇3,化邑；Sm2〇3,〇.化邑。 再向混合粉料中加入0.8kg乙基纤维素和1.2kg聚甲基丙締酸锭，然后开球磨机球磨得到 浆料；
[0024] 似在造粒喷雾塔中将（1)中得到的浆料进行喷雾干燥，去除其中的水分得到造 粒粉；
[00巧]做使用聚氯乙締料制作包套，聚氯乙締料的配比如下：聚氯乙締树脂，49kg;苯 二甲酸二辛脂，49kg盐基硫酸铅，1. 8化g ;硬脂酸，0.巧kg，将制作的钢制模具在烘箱中 加热至18(TC，把加热后的模具放入配好的聚氯乙締料中，将挂料后的模具再次放入18(TC 的烘箱加热，IOmin后待浆料变黄后取出，放入水中，迅速从模具上取下包套；
[00%] (4)将预制的造粒粉放入制作好的包套中，然后进行预成型压制和冷等静压处理， 得到膨胀忍头膨胀段的巧料。预成型工作压力为300kg/cm2。冷等静压工作压力为1500kg/cm2。巧料压制后，按要求将巧料加工至膨胀段尺寸；
[0027] (5)烧结巧料。对生巧进行烧结，烧结溫度为1250°C，保溫7小时。 阳02引实施例2 :
[0029] (1)混合粉料，将氧化错、氧化儀、氧化侣、氧化锭、氧化铜和氧化衫按如下比例加 入至球磨机中。Zr〇2, 74kg;MgO, 1 化g;Al2〇3,4. 5kg;Y203, 2kg山曰2〇3,0. 8kg;Sm2〇3,0. 7kg。然 后在混合粉料中加入化g乙基纤维素和Ikg聚甲基丙締酸乙醋，开机球磨；
[0030] 似在造粒喷雾塔中将（1)中得到的浆料进行喷雾干燥，去除其中的水分得到造 粒粉；
[0031] (3)使用聚氯乙締料制作包套，聚氯乙締料的配比如下：聚氯乙締树脂，4化g;苯 二甲酸二辛脂，50kg 盐基硫酸铅，2. 8化g;硬脂酸，0.巧kg，将制作的钢制模