油气井压裂工艺用自溶解压裂球的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种油气井压裂工艺用压裂球，特别是涉及一种分段压裂工艺用的压裂球。
【背景技术】
[0002]随着油田勘探开发的不断深入和开采技术的日益进步，油气藏压裂技术得到越来越多的应用，已经成为低渗透油气藏改造及增产增效的重要措施。在压裂过程中用于暂堵套筒的压裂球一般由尼龙制成，在使用过程中压裂球会发生变形，容易卡在滑套中，造成作业的中断；另外现有的压裂球由于在压裂液中不溶解，通常需要返排操作，降低了生产效率。
【发明内容】
[0003]本实用新型的目的在于克服现有常规压裂球存在的缺陷，提供一种自溶解复合层压裂球。
[0004]根据本实用新型的第一方面，提供一种油气井压裂工艺用自溶解压裂球，压裂球为双层结构，外层为有机材料层，内层为金属层或金属与陶瓷复合材料层。
[0005]优选情况下，夕卜层厚度为0.l_3mm，内层直径为20_120mm。
[0006]优选情况下，外层在压裂液中的溶解速度小于内层在压裂液中的溶解速度。
[0007]根据本实用新型的第二方面，提供一种油气井压裂工艺用自溶解压裂球，压裂球从外到内为三层实心结构，外层为有机材料层、中间层为金属层、内层为多孔材料层。
[0008]优选情况下，外层厚度为0.l-3mm，中间层厚度为l_5mm，内层直径为20_120mm。
[0009]优选情况下，内层由多孔陶瓷和金属复合形成均匀弥散结构。更优选情况下，多孔陶瓷在与金属复合之前自身表面先包覆一薄层金属。
[0010]优选情况下，有机材料层、金属层和多孔材料层在压裂液中的溶解速度依次加快。
[0011]根据实用新型的油气井压裂工艺用自溶解压裂球，通过合理控制各层结构的成分和厚度，来控制压裂球在压裂液中的溶解时间，不仅能够满足油气井压裂作业时的支撑强度需要，而且可以实现在井下完全可溶，不需要返回操作，大大提高了生产效率。
【附图说明】
[0012]图1为根据本实用新型一个实施例的油气井压裂工艺用自溶解压裂球的结构示意图；以及
[0013]图2为根据本实用新型另一个实施例的油气井压裂工艺用自溶解压裂球的结构示意图。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图对本实用新型进一步进行描述。本领域技术人员应当理解，以下描述仅用于解释本实用新型而非用于对其作出任何限制。
[0015]参见图1，在本实用新型的一个实施例中，压裂球为双层结构，外层I为有机材料层，内层3为金属层或金属与陶瓷复合材料层。其中外层I厚度为0.l-3mm，内层3直径为20-120mm。外层I在压裂液中的溶解速度要小于内层3在压裂液中的溶解速度。外层I可以采用市售的可降解的塑料、橡胶或树脂形成，例如可降解的聚乙烯、聚丙烯。内层3的金属层优选由钙、镁、铝、镁铝合金中的一种或多种形成，也可以由其它金属形成。
[0016]参见图2，在本实用新型的另一个实施例中，压裂球从外到内为三层实心结构，夕卜层I为有机材料层、中间层2为金属层、内层3为多孔材料层。通常情况下，外层I的厚度在
0.l_3mm之间，中间层2的厚度在l_5mm之间，内层3的直径在20_120mm之间。外层I的有机材料层、中间层2的金属层和内层3的多孔材料层在压裂液中的溶解速度依次加快。外层I可以采用市售的可降解的塑料、橡胶或树脂形成，例如可降解的聚乙烯、聚丙烯。中间层2可以采用铝、钛、铁、锌中的一种或多种金属形成。内层3由多孔陶瓷和金属复合形成均匀弥散结构，其中多孔陶瓷可以选自硅藻土、沸石、白炭黑、云母、蛭石中的一种或多种，金属可以选自铁、镁、销、铜、娃、妈、镲、锌、钛中的一种或多种。该实施例中的内层3的材料组成也适用于图1所示出实施例中的内层3。
[0017]可以采用多种工艺来制备根据本实用新型的油气井压裂工艺用自溶解压裂球，例如内层3可以采用粉末冶金工艺或熔炼浇铸成型工艺来形成，中间层2可以通过电镀或化学气相沉积工艺来形成，外层I可以通过注塑工艺来形成。当内层3由多孔陶瓷和金属复合形成时，在内层3的制备过程中，为了提高多孔陶瓷粉体与金属之间的结合力，在多孔陶瓷粉体与金属复合之前，可以通过化学镀工艺在多孔陶瓷粉体表面先包覆一薄层金属。
[0018]下面描述本实用新型的油气井压裂工艺用压裂球的工作原理:油气开采时的压裂液主要为无机盐类水溶液，例如氯化钠和/或氯化钾水溶液，由于在地下深井中，压裂液通常具有50-8(rC的温度，并含有其他矿物质离子(例如镁、钙等)，从而能够促进压裂球的溶解。有机材料和金属材料都能够在其中降解或溶解，但是溶解速度有着明显差异，因此可以利用不同材料在压裂液中溶解速度的差异来控制压裂球的溶解时间。
[0019]当采用图1中实施例的压裂球投入井下时，接触到含有电解质的水溶液(即压裂液)后，外层I的有机材料开始缓慢降解或溶解，压裂作业开始，当工作时间结束后，内层3开始接触压裂液，内层3的金属与压裂液形成原电池，通过电化学反应迅速溶解掉，不需要返排就可以接着进行下一次压裂作业。
[0020]当采用图2中实施例的压裂球投入井下时，接触到含有电解质的水溶液(即压裂液)后，外层I的有机材料开始缓慢降解或溶解；当外层溶解完后，压裂作业开始，中间层2的金属开始发生电化学反应，当工作时间结束后，中间层2完全溶解；随后内层3的多孔材料开始接触压裂液，多孔材料层由于其成弥散分布的多孔结构，可以形成多个原电池，发生电化学反应开始快速溶解，直至化为乌有。
[0021]采用本实用新型的压裂球进行油气开采时的压裂作业，能够实现在压裂作业时间内，压裂球能够提供所需的机械强度，而当压裂作业完成后，压裂球能够迅速溶解掉，不需要返排就可以接着进行下一次压裂作业。
[0022]根据具体油气井压裂作业工况要求，可以具体选择双层或三层结构以及各层的厚度来控制压裂球的溶解时间，来适应压裂作业时工作时间长短的要求。
[0023]根据本实用新型的油气井压裂工艺用压裂球，能够根据压裂工艺需要控制压裂球的自溶解时间，压裂工作结束后能够迅速溶解，不需要返排操作，能够大大提高压裂作业效率。
【主权项】
1.一种油气井压裂工艺用自溶解压裂球，其特征在于，压裂球为双层结构，外层为有机材料层，内层为金属层或金属与陶瓷复合材料层。
2.根据权利要求1所述的油气井压裂工艺用自溶解压裂球，其特征在于，外层厚度为0.l_3mm，内层直径为 20_120mm。
3.根据权利要求1所述的油气井压裂工艺用自溶解压裂球，其特征在于，外层在压裂液中的溶解速度小于内层在压裂液中的溶解速度。
4.一种油气井压裂工艺用自溶解压裂球，其特征在于，压裂球从外到内为三层实心结构，外层为有机材料层、中间层为金属层、内层为多孔材料层。
5.根据权利要求4所述的油气井压裂工艺用自溶解压裂球，其特征在于，外层厚度为0.l_3mm，中间层厚度为l-5mm，内层直径为20_120mm。
6.根据权利要求4所述的油气井压裂工艺用自溶解压裂球，其特征在于，内层由多孔陶瓷和金属复合形成均匀弥散结构。
7.根据权利要求6所述的油气井压裂工艺用自溶解压裂球，其特征在于，多孔陶瓷在与金属复合之前自身表面先包覆一薄层金属。
8.根据权利要求4所述的油气井压裂工艺用自溶解压裂球，其特征在于，有机材料层、金属层和多孔材料层在压裂液中的溶解速度依次加快。
【专利摘要】油气井压裂工艺用自溶解压裂球，压裂球为双层结构，外层为有机材料层，内层为金属层或金属与陶瓷复合材料层。根据本实用新型的油气井压裂工艺用压裂球，能够根据压裂工艺需要控制压裂球的自溶解时间，压裂工作结束后能够迅速溶解，不需要返排操作，能够大大提高压裂作业效率。
【IPC分类】E21B43-267
【公开号】CN204371293
【申请号】CN201420813510
【发明人】席君杰, 张伟刚, 席天宇, 席天岳, 于守泉, 黄传兵, 罗荣莉
【申请人】席君杰
【公开日】2015年6月3日
【申请日】2014年12月18日