一种用于制作钻井用桥塞胶筒的自溶解型功能材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于钻井用高分子材料制备技术领域，具体设及一种用于制作钻井用桥塞 胶筒的自溶解型功能材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 在矿产（例如油气）开采作业时，经常需要向井下投入某些具有特定功能的材料 (例如桥塞、压裂球）。运些材料在完成使命后会阻碍下一步作业的操作，过去通常采用返 排工序将其返回地面，运就大大增加了作业成本，降低生产效率。
【发明内容】
[0003] 针对现有技术中存在的缺陷，本发明的一个目的是提供一种用于制作钻井用桥塞 胶筒的自溶解型功能材料，所述材料具有较高的力学强度，能在短时间内完整使用，并在使 用后可在水溶液中或加热条件下自行溶解。
[0004] 本发明的另一个目的是提供上述自溶解型功能材料的制备方法，该方法工艺简 单，生产成本低，易于工业化。 阳〇化]为达到W上目的，本发明采用的技术方案是：一种用于制作钻井用桥塞或压裂球 的自溶解型功能材料，其特征在于，由包含W下重量份的原料制成，
[0006] 橡胶 40-側 第一吸水材料 15-25 含疑金属材料 5-10 降解剂 1-10 有机包裹材料 1-10 第二吸水材料 10-20。
[0007] 进一步，所述材料由包含W下重量份的原料混合而成，
[0008] 橡胶 50-60 第一敗水材料 20-巧 含矮金属材料 5-8 降解剂 5-10 有机包襄材料 1-5 第二吸水材料 15-20。
[0009] 进一步，所述橡胶为聚氨醋、顺下橡胶或它们的混合物。优选情况下，所述橡胶为 聚氨醋橡胶。因为聚氨醋橡胶具有高强度高硬度的特性，而且其耐湿热性差，其在碱性或酸 性条件下，聚氨醋橡胶中的氨会发生反应，致使分子链断裂，使聚氨醋水解，达到降解的作 用，可W满足桥塞胶筒在地下工作时工作溫度为100°C左右，有一定的工作压力，还有较高 的坐封力，能保证其力学性能，而且在其完成使命后可在井下的湿热条件下进行溶解。
[0010] 再进一步，所述第一吸水材料为吸水树脂、娃藻上或它们的混合物。所述吸水树脂 为淀粉类吸水树脂、纤维素类吸水树脂、聚丙締酸类吸水树脂或醋酸乙締醋共聚物等。
[0011] 本发明中，含儀金属材料可W是纯金属儀，或含儀合金，如儀侣合金（儀90wt%， 侣lOwt% )
[0012] 第二吸水材料为棉纤维、麻纤维、木纤维、尼龙纤维和聚醋纤维中一种或多种。本 发明中，通常将第二吸水材料做成直径0. 1-0. 5mm的绳状，除了用于增强材料成型后的力 学强度，还起到在使用过程中提高材料吸水能力的作用。
[0013] 更进一步，所述降解剂为碱、碱式盐和酸式盐中的一种或多种。其中，所述碱、 碱式盐为碱金属或碱±金属形成的碱（如氨氧化钢、氨氧化儀）、碱式盐（如碱式碳酸铜 化2伽)2CO3和碱式氯化儀Mg伽)C1)，所述酸为盐酸、硫酸、硝酸、憐酸所形成的酸式盐。
[0014] 再更进一步，所述有机包裹材料为固体醇类、糖类、纤维素类和醋类中的一种或多 种。所述固体醇类为聚乙締醇；所述固体糖类为薦糖或麦芽糖，固体纤维素类为乙基纤维 素、径乙基纤维素或醋酸纤维素，固体醋类为硬脂酸钢。
[0015] 本发明提供的上述自溶解型功能材料的制备方法包括W下步骤：
[0016] (1)按配比备好所需原料：橡胶、第一吸水材料、含儀金属材料、降解剂、有机包裹 材料和第二吸水材料；
[0017] (2)使用有机包裹材料包裹降解剂，得到包裹完全的降解剂；
[0018] (3)将橡胶、第一吸水材料、含儀金属材料、包裹完全的降解剂和第二吸水材料混 合均匀，即得自溶解型功能材料。
[0019] 进一步，步骤（1)中，将固态原料粉碎后备用。
[0020] 再进一步，步骤（2)中，加热有机包裹材料的颗粒物使烙化，使烙化的有机包裹材 料的颗粒物与固态降解剂的颗粒物混合并包裹降解剂颗粒物，得到包裹完全的降解剂。
[0021] 进一步，所述方法还包括W下步骤：将步骤（3)所得自溶解型高分子功能材料在 120°C左右模压成型10-30min，并在成型后的产品表面涂覆一层水溶性/热溶性有机包裹 材料。
[0022] 本发明提供的自溶解型功能材料具有较高的力学强度，能保证其在短时间内完整 使用，且本发明通过调整原料中各组分的配比可实现材料自溶解时间的可控性，其在使用 后可在水溶液中或加热条件下自行溶解，从而能够广泛应用到油气等矿产资源的开发中， 由于可实现在井下的完全溶解，不需要返回操作，大大提高了生产效率。
【具体实施方式】
[0023] 下面结合【具体实施方式】对本发明作进一步描述。 阳〇24] 实施例1 阳0巧]将40kg聚氨醋橡胶、1. 5kg氨氧化钢、0. 5kg聚乙締醇、5kg儀粉碎成颗粒状（颗粒 粒径为100-200目），将颗粒状聚乙締醇加热使烙化，用烙化后的聚乙締醇对颗粒状氨氧化 钢进行多次包裹，直至得到包裹完全的氨氧化钢包裹体；将40kg聚氨醋橡胶、15kg娃藻±、 5kg儀粉、10kg棉纤维（直径0. 1-0. 5mm)和所得的氨氧化钢包裹体均匀混合，即得材料。 阳0%] 实施例2
[0027] 将60kg聚氨醋橡胶、2kg氨氧化钟、15kg娃藻±、1kg石蜡、5kg儀侣合金（儀 90wt%，侣lOwt% )粉碎成颗粒状（颗粒粒径为100-200目）；将颗粒状石蜡加热使烙化， 用烙化后的石蜡对颗粒状氨氧化钟进行多次包裹，直至得到包裹完全的氨氧化钟包裹体； 将60kg聚氨醋橡胶、5kg儀侣合金粉、15kg娃藻±、10kg尼龙纤维（直径0. 1-0. 5mm)和所 得到的氨氧化钟包裹体均匀混合，即得材料。 阳0測 实施例3
[00巧]将30kg聚氨醋橡胶和30kg顺下橡胶、4kgMg(OH)Cl、1kg硬脂酸钢、20kg聚丙締 酸钢吸水树脂、10kg儀粉碎成颗粒状（颗粒粒径为100-200目）粉碎成颗粒状；将颗粒状 硬脂酸钢加热使烙化，用烙化后的硬脂酸钢对颗粒状Mg(0H)C1进行多次包裹，直至得到包 裹完全的Mg(0H)C1包裹体；将30kg聚氨醋橡胶和30kg顺下橡胶、20kg聚丙締酸钢吸水树 月旨、10kg儀粉、15kg聚醋纤维（直径0. 1-0. 5mm)和所得到的Mg(0H)Cl包裹体混合，揽拌使 混合均匀，即得材料。
[0030] 实施例4
[0031] 将50kg聚氨醋橡胶、8kg憐酸二氨钟、5kg乙基纤维素、25kg醋酸乙締醋共聚物、 10kg儀粉碎成颗粒状（颗粒粒径为100-200目）；将颗粒状乙基纤维素加热使烙化，用烙 化后的化g乙基纤维素对颗粒状憐酸二氨钟进行多次包裹，直至得到包裹完全的憐酸二 氨钟包裹体；将50kg聚氨醋橡胶、25kg醋酸乙締醋共聚物、10kg儀粉、20kg麻纤维（直径 0. 1-0. 5mm)和憐酸二氨钟包裹体混合，揽拌使混合均匀，即得材料。 W巧检测试验
[0033] 分别将实施例1-4所得材料在120°C下模压30min，加工成规格相同的块状物，并 在实施例4材料的成型块状物的表面涂覆一层聚氨醋橡胶，将所有成型块状物投入100°C 的热水中，测试其自溶解性能。
[0034] 结果发现：实施例1、2、3所得材料的成型块状物会在两天内全部溶解，达到所要 效果，实施例3所得材料的成型块状物的溶解速度较实施例1的会时间长一点，原因在于实 施例3中部分原料顺下橡胶的溶解速度较聚氨醋慢，实施例4所得材料的成型块状物由于 其外层有一层聚氨醋涂层，则可W保证其在两个月内不发生溶解而影响生产，之后的溶解 情况与实施例1的相同。
[0035] 根据检测试验的结果可知，为达到需要的自溶解时间，可W通过调整材料中各组 分的配比来实现。例如，为使产品快速自溶解，可适当增加含儀金属材料或降解剂的用量或 选择溶解能力强的降解剂的比例。
[0036] 上述实施例只是对本发明的举例说明，本发明也可其它的特定方式或其它的 特定形式实施，而不偏离本发明的要旨或本质特征。因此，描述的实施方式从任何方面来看 均应视为说明性而非限定性的。本发明的范围应由附加的权利要求说明，任何与权利要求 的意图和范围等效的变化也应包含在本发明的范围内。
【主权项】
1. 一种用于制作钻井用桥塞或压裂球的自溶解型功能材料，其特征在于，由包含w下 重量份的原料制成， 橡胶 4〇-6〇 藥^敬水材料 15-25 含辕金属材料 5-1:0 降解剂 1-10 有机包裹林料 ^10 第二吸水材料 10-20。2. 根据权利要求1所述的自溶解型功能材料，其特征在于，所述材料由包含W下重量 份的原料混合而成， 橡胶 50-60 第一吸水材料 20-25 含簇金属材料 5-8 降解剂 5-10 有机纪裹材料 1-5 第二吸水材料 巧-2:0。3. 根据权利要求1或2所述的自溶解型功能材料，其特征在于，所述橡胶为聚氨醋、顺I 下橡胶或它们的混合物。4. 根据权利要求3所述的自溶解型高分子功能材料，其特征在于，所述第一吸水材料 为吸水树脂、娃藻±或它们的混合物；第二吸水材料为棉纤维、麻纤维、木纤维、尼龙纤维和 聚醋纤维中一种或多种。5. 根据权利要求4所述的自溶解型功能材料，其特征在于，所述降解剂为碱、碱式盐和 酸式盐中的一种或多种。6. 根据权利要求5所述的自溶解型功能材料，其特征在于，所述有机包裹材料为固体 醇类、糖类、纤维素类、醋类中的一种或多种。7. 权利要求1-6任一所述的自溶解型功能材料的制备方法，其特征在于，包括W下步 骤： (1) 按配比备好所需原料：橡胶、第一吸水材料、含儀金属材料、降解剂、有机包裹材料 和第二吸水材料； (2) 使用有机包裹材料包裹降解剂，得到包裹完全的降解剂； (3) 将橡胶、第一吸水材料、含儀金属材料、包裹完全的降解剂和第二吸水材料混合均 匀，即得自溶解型功能材料。8. 根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤（1)中，将固态原料粉碎后备用。9. 根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，步骤（2)中，加热有机包裹材料的颗 粒物使烙化，使烙化的有机包裹材料的颗粒物与固态降解剂的颗粒物混合并包裹降解剂颗 粒物，得到包裹完全的降解剂。10.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述方法还包括W下步骤：将步骤 (3)所得自溶解型高分子功能材料在120°C左右模压成型10-30min，并在成型后的产品表 面涂覆一层水溶性/热溶性有机包裹材料。
【专利摘要】本发明涉及一种用于制作钻井用桥塞胶筒的自溶解型功能材料及制备方法，该自溶解型高分子功能材料由包含以下重量份的原料制成：橡胶40-60，第一吸水材料15-25，含镁金属材料5-10，降解剂1-10，有机包裹材料1-10，第二吸水材料10-20，制备方法包括：使用有机包裹材料完全包裹降解剂；将其他原料与包裹完全的降解剂包覆体混合均匀，即得。本发明提供的自溶解型功能材料具有较高的力学强度，能保证其在短时间内完整使用，且本发明通过调整原料中各组分的配比可实现材料自溶解时间的可控性，其在使用后可在水溶液中或加热条件下自行溶解，能广泛应用到油气等矿产资源的开发中，由于不需要返回操作，大大提高了生产效率。
【IPC分类】C08K3/34, C08K3/22, C08L9/00, C08L1/02, C08L77/00, C08L33/02, C08K3/32, C08L75/04, C08K9/10, C08K3/08, C08L31/04, C08L67/00
【公开号】CN105001620
【申请号】CN201510405523
【发明人】席君杰, 张伟刚, 黄传兵, 席天宇, 席天岳
【申请人】北京中科金腾科技有限公司
【公开日】2015年10月28日
【申请日】2015年7月10日