一种井下可溶工具及其制备方法与流程

本发明涉及油井开采领域，具体的说，本发明涉及一种井下可溶工具及其制备方法。

背景技术：

在油气田开发中，井下可溶工具使用日益增多，如可溶桥塞、可溶球座等，该类可溶工具在作业施工完成后，自行溶解，无需人工干预或钻铣。在压裂施工结束后要求该类工具尽可能快速溶解，从而留下全通径的井筒，为返排液和油气流提供畅通的井筒。

该类工具各部件通常是由机械加工而成，表面较为光滑，起始阶段溶解很慢，导致在井下存在时间较长。尤其是壁厚较厚的部件，完全溶解需要更长的时间。为了提高和有效控制该类工具的起始溶解速率，参考某些动植物非光滑特性，在工件表面加工非光滑的结构，不断可以增加工件表面与外界液体的接触面积，还可以人为制造带有尖角的应力集中区域，从而加速工件的起始溶解速率，促使工具尽快完全溶解，达到尽快投产目的。

技术实现要素：

本发明的一个目的在于提供一种井下可溶工具；

本发明的另一目的在于提供一种井下可溶工具的制备方法。

为达上述目的，一方面，本发明提供了一种井下可溶工具，其中，所述井下可溶工具表面设置相对工具表面凹陷的凹结构和/或相对工具表面凸起的凸结构，其中，所述凹结构和/或凸结构在同一部件表面重复单元不小于20个。

根据本发明一些具体实施方案，其中，所述凹结构的深度或者凸结构的高度为30μm-2mm。

根据本发明一些具体实施方案，其中，单个单元最大投影面积为100μm²-20mm²。

根据本发明一些具体实施方案，其中，所述凹结构和凸结构的形状包括圆形、椭圆形、三角形、矩形、菱形、不规则的圆形、不规则多边形和凹槽中的一种或多种。

根据本发明一些具体实施方案，其中，所述井下可溶工具表面还经过化学腐蚀处理。

根据本发明一些具体实施方案，其中，所述化学腐蚀的方法包括：将设置了凹结构和/或凸结构的井下可溶工具在化学腐蚀液中浸泡。

根据本发明一些具体实施方案，其中，所述化学腐蚀的方法包括：将设置了凹结构和/或凸结构的井下可溶工具在化学腐蚀液中浸泡10s-20min。

根据本发明一些具体实施方案，其中，所述化学腐蚀液为包括如下重量百分比的水溶液：盐酸3-10％、醋酸1-3％、以及氯化钾1-4％(所述百分比是以化学腐蚀液总重量为100％计)。

根据本发明一些具体实施方案，其中，所述井下可溶工具的材质为可溶镁铝合金。

根据本发明一些具体实施方案，其中，所述井下可溶工具为可溶桥塞、可溶球及球座、或封隔器可溶控制部件。

根据本发明一些具体实施方案，其中，井下可溶工具表面设置相对工具表面凹陷的凹结构和/或相对工具表面凸起的凸结构，其中，凹结构和/或凸结构在同一部件表面重复单元不小于20个，凹结构的深度或者凸结构的高度为30μm-2mm，每个单元最大投影面积为100μm²-20mm²，凹结构和凸结构的形状包括圆形、椭圆形、三角形、矩形、菱形、不规则的圆形、不规则多边形和凹槽中的一种或多种。

另一方面，本发明提供了所述的井下可溶工具的制备方法，其中，所述方法对井下可溶工具进行表面加工的步骤：包括采用机械加工、压痕、化学刻蚀、激光或离子刻蚀的方法在井下可溶工具表面加工出所述凹结构和/或凸结构。

根据本发明一些具体实施方案，其中，所述方法还包括在表面加工的步骤中，将设置了凹结构和/或凸结构的井下可溶工具采用化学腐蚀的方法进行表面处理。

根据本发明一些具体实施方案，其中，所述化学腐蚀的方法包括：将设置了凹结构和/或凸结构的井下可溶工具在化学腐蚀液中浸泡。

根据本发明一些具体实施方案，其中，所述化学腐蚀的方法包括：将设置了凹结构和/或凸结构的井下可溶工具在化学腐蚀液中浸泡10s-20min。

根据本发明一些具体实施方案，其中，所述化学腐蚀液为包括如下重量百分比的水溶液：盐酸3-10％、醋酸1-3％、以及氯化钾1-4％。

根据本发明一些具体实施方案，其中，所述方法还包括在表面加工步骤结束后，对井下可溶工具进行清洗和干燥的步骤。

根据本发明一些具体实施方案，其中，所述方法还包括在表面加工步骤结束后，对井下可溶工具采用去离子水、丙酮和无水乙醇的一种或多种的混合进行清洗和干燥的步骤。

综上所述，本发明提供了一种井下可溶工具及其制备方法。本发明的工具具有如下优点：

(1)通过在可溶工具部件表面设置凹凸结构，可以改变可溶部件表面与外界液体的接触面积，从而改变可溶部件的溶解速率；

(2)对具有凹结构和/或凸结构的井下可溶工具表面进行化学腐蚀处理，进一步增加表面粗糙度，可以改变可溶工具部件的起始溶解速率；

(3)本发明制备工艺简便、易加工、陈本低，效果显著。

附图说明

图1为本发明实施例1凹槽结构示意图；

图2为本发明实施例2凹坑结构示意图；

图3为本发明实施例1化学腐蚀处理后表面显微结构示意图。

具体实施方式

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。

实施例1

(1)在可溶工具部件表面机加工条纹沟槽结构，截面类似v型，深度0.5mm，沟槽开口宽度0.5mm，单个沟槽最大投影面积为5mm²，沟槽间距为1mm，如图1所示，其中图1的(a)为沟槽俯视图；图1的(b)为沟槽结构的截面示意图；

(2)配置盐酸5％、醋酸2％，氯化钾2％溶液，在40℃下，浸泡腐蚀5min，得到如图3所示的微纳米级凸起结构；

(3)先后在去离子水超声清洗10分钟；

(4)无水乙醇超声清洗10分钟，干燥；

在1％的氯化钾溶解中，25℃下浸泡溶解，开始10小时，该部件的溶解速率比未加工条纹沟槽部件溶解速率提高2.1倍以上。

实施例2

(1)在可溶工具部件表面采用激光刻蚀法刻蚀圆形凹坑结构，截面类似圆型，深度50μm，单个圆形凹坑最大投影面积为8000μm²，凹坑中心间隔200μm，如图2所示，其中图2的(a)为凹坑俯视图；图2的(b)为凹坑结构的截面示意图；

(2)配置盐酸8％、醋酸2％，氯化钾3％溶液，在50℃下，浸泡腐蚀3min；

(3)先后在去离子水超声清洗10分钟；

(4)无水乙醇超声清洗10分钟，干燥；

在2％的氯化钾溶解中，40℃下浸泡溶解，开始溶解8小时，该部件的溶解速率比未加工圆形凹坑结构的部件溶解速率提高1.8倍以上。

技术特征：

技术总结
本发明提供了井下可溶工具及其制备方法。所述井下可溶工具表面设置相对工具表面凹陷的凹结构和/或相对工具表面凸起的凸结构，其中，所述凹结构和/或凸结构在同一部件表面重复单元不小于20个。本发明通过在可溶工具部件表面设置凹凸结构，可以改变可溶部件表面与外界液体的接触面积，从而改变可溶部件的溶解速率。

技术研发人员：魏松波;魏然;陈琳;刘合;裴晓含;付涛;童征;石白茹;王新忠
受保护的技术使用者：中国石油天然气股份有限公司
技术研发日：2017.10.27
技术公布日：2018.04.24