压裂分隔工具用可溶合金的组织与性能

开发和制备了Mg-Ca-Zn-Fe-Ni-Cu可溶合金,对铸态和热挤压态合金的显微组织和力学性能进行了对比,研究了热挤压态合金的溶解性能、应用性能等。结果表明:试验合金的密度约为1.8g·cm^(-3),组织由α-Mg、Mg2Ca、Mg_2Ni、Mg_2Cu及Mg_6Ca_2Zn_3等相组成,热挤压态合金的基体相和析出相尺寸均小于铸态合金的,并沿热挤压方向分布;经热挤压处理后合金的抗拉强度和伸长率增大,硬度升高;热挤压态合金的溶解速率随温度的升高而增大,室温浸泡24h后合金的质量损失率为40%,而60℃浸泡24h后合金已完全溶解;采用挤压态合金加工的压裂球在90℃和70 MPa下的压降比为0.86%,密封性良好;现场试验结果显示该合金压裂球的应用效果良好。

油气井分段压裂用可溶合金研究进展及展望

通过对国内外油气井分段压裂用可溶合金的调查研究,重点论述了可溶镁合金、可溶铝合金两种合金的研究进展与技术现状。并从创新材料成分、优化微观结构、融合加工工艺三个方面对可溶合金的发展趋势进行了展望。

Ni对铸态Mg-2Sm-2.5Zn-0.5Zr合金组织与性能的影响

采用金相显微镜和扫描电子显微镜分析了Mg-2Sm-2.5Zn-xNi-0.5Zr(SZN23XK)合金的显微组织结构,通过失重腐蚀和电化学工作站测定Ni含量的变化对SZN23XK合金腐蚀速率的影响规律.结果表明:随着Ni含量的增加,铸态SZN23XK合金中枝晶间第二相含量逐渐增加,枝晶臂间距逐渐减小;SZN23XK合金的力学性能随着Ni含量的增加呈先下降后上升的趋势;而SZN23XK合金的腐蚀速率随着Ni含量的增加而逐渐增加.综上所述,SZN236K合金在保证力学性能的基础上,达到了可溶镁合金快速降解的目的,有望成为可溶封堵工具的优选材料.

压裂暂堵工具用可溶镁合金的研究进展

水平井分段压裂技术是有效提高非常规能源产量的重要手段,而可溶压裂封堵工具的应用更是极大地提高了开采效率。由于镁合金具有优异的性能且极易腐蚀,已成为制造可溶压裂封堵工具的首选材料和研究热点。本文从组织结构、力学性能和腐蚀速率3个方面,对Mg-Al、Mg-Zn、含LPSO相的新型Mg-RE及其他合金4个系列进行了综合评述。并建议工程化应用中需要进一步建立规范标准,特别是腐蚀速率测试需要建立统一的测试方法和计量单位等。

KF-96可溶镁合金溶解性能和机理

节流器失效率高、打捞困难,严重影响了气井产气效率。采用可溶镁合金制作为节流器的关键零部件,在服役期过后使其自行溶解于地层水环境中,能够有效地稳定产气效率。采用SEM-EDS、SKPFM、腐蚀电化学等手段,从温度、压力和溶解时间对KF-96可溶镁合金溶解性能的影响进行了研究,并从腐蚀电化学的角度探讨了可溶镁合金的溶解机理。结果表明,合金中的第二相GdMg_(2)是其溶解性能提升的关键,温度和压力是影响可溶镁合金溶解速率的决定性因素,压力对溶解速率的影响更为显著。

铜含量对Mg-Al-Zn-Cu可溶镁合金溶解性能的影响

为了调控压裂用可溶镁合金的溶解性能,采用铸造方法制备了不同成分的Mg-Al-Zn-Cu合金,研究了合金微观结构,测试了晶界相与α-Mg基体间的电位差及合金的溶解速率,观察了合金腐蚀形貌。研究发现该合金晶界上MgAlCu相较α-Mg基体的电位高0.6V,为腐蚀电偶的阴极。合金溶解速率随合金Cu含量的增加而增加,合金内连续网状的Mg 17 Al 12相阻碍合金溶解。

用于石油井下工具崩解压裂球的可溶铝基合金的性能分析

检测并分析了用于石油井下工具崩解压裂球材料的可溶铝基合金的元素构成,测试了可溶铝基合金的拉伸性能、压缩性能和硬度指标,并深入研究了可溶铝基合金的溶解性能,分析了其溶解原理。结果表明:可溶铝基合金含有1.28%Cu、0.16%Ti、0.12%Zr、0.02%B、1.90%Ga、3.19%Mg、0.02%Fe、0.22%Sn、0.35%In,其余为Al;可溶铝基合金为脆性材料,在T5状态下其抗拉强度Rm为252 MPa,伸长率为2.5%,维氏硬度为197 HV,抗压强度σ为839 MPa;可溶铝基合金在纯水中的溶解速率较慢,随着溶液温度和Na Cl含量的升高,其溶解速率不断加快。

可溶材料研究现状

可溶材料是指可以在特定情况下溶解的材料,常被使用在各种需要临时构件的场合中。相较于普通材料,其溶解速率可调控以满足不同场合的需求,在石油化工,医疗,环保,航空等领域中有着广泛的应用。近年来该类材料越来越受到重视,越来越多种类的可溶材料相继被开发出。本文综合考虑了各种成分的可溶材料,分析和讨论了这些可溶材料的发展历程以及研究现状。总结这些可溶材料的优缺点及存在的问题,并最后提出了未来的发展趋势。

含低熔点金属的镁合金与水反应试验研究

为了制备可与纯水反应的可溶镁合金,采用铸造方法制备了含低熔点金属(Ga、In、Sn)的8种不同成分镁合金,用XRD和SEM研究了试验合金微观结构,用排水法测试了试验合金与水反应的速率等。结果表明:Mg-6Ga、Mg-6Sn、Mg-6In、Mg-3Cu-2In 合金在纯水中不腐蚀;Mg-4.3Ga-1.7In、Mg-3.5Ga-2.5In、Mg-3Ga-3In 合金在纯水中持续腐蚀,且水温影响合金的溶解速率和腐蚀率;分析了试验合金在纯水中持续腐蚀的根本原因。

耐超高温全金属桥塞研制与室内试验测试

针对目前可溶桥塞承压强度低、降解速率慢、无法适用于超高温环境的问题,创新性提出适用于超高温环境的全金属桥塞设计方案,同时开展可溶镁基合金的室温、高温下力学性能试验及高温溶解性能试验,并结合有限元分析结果完成桥塞关键部件材料优选,最终试制耐超高温全金属桥塞实物样机并开展室内试验测试,从室温承压性能、高温承压性能和溶解性能3个方面验证实际应用效果。研究结果表明:随着温度升高,相对于高伸长率可溶镁基合金,高强度可溶镁基合金抗拉强度和屈服强度下降幅度较小,伸长率变化幅度较大;在超高温环境中,可溶解镁基合金溶解速率呈现慢-快-慢现象,在溶解后48~72 h内溶解速率最快;研制的耐超高温全金属桥塞在205℃、质量分数2%的KCl水溶液中最高可承受压差70 MPa,并保持10 h有效密封;在模拟工况下的密闭容器中8 d可完全溶解,满足设计要求并具备入井条件。该研究可为开发适用于超高温环境的全金属桥塞提供技术支撑。

新型潜山油藏水平井完井工艺研究

针对辽河油田潜山油藏高温高压水平井开发过程中钻井液不能充分排出导致的储层污染、井筒结垢、产能递减快等问题,研制设计了一种新型的水平井完井工艺,研制了井下暂堵筛管,能够完成水平井段替泥浆,可满足排出井筒重泥浆、储层改造及转生产的技术要求,并对暂堵材料的性能进行了实验研究,结果表明,该工艺能够解决目前存在的技术难题,具有良好的应用前景。

桥塞技术的发展历程及现状分析

桥塞与射孔联作为水力压裂的核心技术之一,已成为油气井分段压裂改造的重要工艺技术。桥塞是用于层间封隔的主要工具,其随着完井工艺的进步而不断发展,从最初的可回收式发展到一次性的铸铁桥塞,省去了反复下工具解封和坐封的过程,只需全井筒压裂完后统一下一趟钻去除。当油气井压裂段数增多,特别是水平井的普遍应用,小体积、易磨铣的复合桥塞逐渐替代了铸铁桥塞,提高了磨铣效率。当可溶材料兴起之后,采用可溶材料制造的桥塞由于无需钻磨,提高了生产效率,降低了生产成本,其在井筒中自主溶解解决了深井和超深水平井的磨铣难题。结合水力压裂完井需求,论述了桥塞随其工艺技术的进步更新而不断发展的过程,并对哈里伯顿、斯伦贝谢和威德福公司的桥塞结构加以分析。可溶桥塞与传统的复合桥塞都在向着大通径、小型化的方向发展,在水平井分段压裂中发挥着重要作用。

可溶桥塞工具研究现状及发展趋势

目前国内研发的可溶桥塞存在工具体积大、溶解时间长、密封元件不可溶解或降解后不易返排等问题,为了给国内今后新型可溶桥塞结构设计提供参考依据,研究了目前国内外可溶桥塞工具发展现状。对国内外多种可溶桥塞工具的结构特点和材质进行了详细分析,并根据国外可溶桥塞结构形式的变化预测了今后可溶桥塞工具结构发展趋势。研究表明,国内外可溶桥塞使用材质基本相同,都为铝基或镁基可溶合金材料;现阶段可溶桥塞工具结构正向类似球座形式发展,其具有结构短小、溶解残留物少,以及易返排、密封元件橡胶体积小等特点;一些极端结构设计甚至取消了橡胶密封元件,改为全金属密封。这些新型结构可为国内今后新型可溶桥塞工具的研发提供参考。