[发明专利]一种Na-Al复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属复合材料及其制备方法，特别是涉及一种应用于石油开采，用于融化覆盖在石油表面上石蜡层的Na-Al复合材料及其制备方法。

背景技术

随着全球经济的复苏，被称为“黑色黄金”、“经济血液”的石油消费需求不断增加，国际油价一路走高，为世界工业带来巨大的发展机遇，同时也使全球油气勘探与开发面临更加严峻的挑战。在扩大产量、增加供应的压力下，加强石油勘探开采，改善与创新勘探开采手段，尤其是开采难采石油资源、海洋石油资源和深水、超深水区石油资源，成为当前石油勘探开发的首要任务。

然而，在石油开采过程中，常常需要清理或融化掉覆盖在地下石油层表面上的石蜡层。目前，国内外主要依靠机械清蜡、热力清蜡、化学清蜡、微生物清蜡、电动刮蜡、电加热清蜡、爆破、核爆炸等方法来完成石蜡层的清除，这些方法存在如下缺点：成本高、劳动强度大、清蜡频繁、安全隐患大。目前，国外主要是俄罗斯已经研发出Na-Al材料棒，利用钠与水反应放出大量的热量来融化石油上的石蜡层，从而保证了石油开采的高效性和安全性。其工作原理是，金属钠与油管中的水发生化学反应，产生的热量溶解掉堵塞的石蜡，达到清蜡的目的，同时金属钠与油管中的水化学反应产生的氢气有助于液体石油的流动与喷出。

国际上只有俄罗斯制备出了钠铝复合材料，并成功运用于石油开采工业。而在欧美等其它一些工业发达国家对钠铝复合材料的研制也处于停滞状态。尽管国内也有一些企业和科研单位对钠铝复合材料的制备进行了尝试，但都以失败而告终。主要原因是钠和铝两种金属密度、熔点等物理性能差别较大，二者几乎形不成固溶体等合金，很难靠熔炼的方法将二者结合；再加上金属钠化学性质活拨，极易在空气中燃烧，因此，从安全性的角度考虑，必须在保护气氛下将二者合成为机械混合物。本发明采用复合材料的制备方法，在煤油的保护气氛下，将钠和铝两种金属成功复合。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在石油开采过程中，能够安全、高效地融化石油表面石蜡层的Na-Al复合材料。

本发明的另一目的在于提供一种在石油开采过程中，能够安全、高效地融化石油表面石蜡层的Na-Al复合材料的制备方法。

本发明的第一个目的由如下技术方案实施：一种Na-A1复合材料密度值为1.12-1.15g/cm³。

本发明的第二个目的由如下技术方案实施：一种Na-Al复合材料的制备方法包括如下步骤：称量金属Na，在煤油中切成细小块，按一定比例称量铝粉，金属Na块与铝粉混合、搅拌均匀，挤压成型，成品储存；其中

(1)称量金属Na并切成细小块：取金属钠，去除氧化表皮后称重，然后放入事先准备好的装有无水煤油的干燥坩埚中，并在无水煤油中用小刀将金属钠切成细小块，所述切成细小块的金属钠最大尺寸不超过1.5mm；

(2)称量铝粉：铝粉的尺寸小于100微米，铝粉与金属钠的重量配比为(0.27-0.32)∶1；

(3)金属Na与铝粉均匀混合搅拌：待细小的钠块沉积在坩埚底部后，倒出坩埚中的煤油，为防止钠燃烧，迅速将称量好的铝粉倒入坩埚内，快速搅拌均匀，然后倒入模具中，准备挤压；

(4)挤压成型：利用常规的挤压设备对钠铝混合粉末进行挤压成型，挤一次成型；

(5)成品储存：钠铝复合材料经挤压成型后，将成品放入处于煤油保护的容器中，即制得成品Na-Al复合材料，制得的Na-Al复合材料的密度值为1.12-1.15g/cm³。

本发明的优点在于，采用复合材料制备工艺，制备出密度为1.12-1.15g/cm³的钠铝复合材料，使其能够能够经济低廉、安全可靠、有效地应用于地下石油的开采中。现有开采石油清蜡技术的缺点是：成本高、劳动强度大、安全隐患大。本发明制备设备简单，铝粉很容易从市场上买到，制备过程安全可靠且成本低，因此具有可观的经济效益。本技术无需电源供给、无需任何专用机构和设备，使用时操作简单，对输油管道无磨损、无污染、无安全隐患。

附图说明：

图1为本发明挤压模具套筒和底座的示意图。

图2为挤压模具挤压杆示意图。

图3为挤压成型后的Na-A1复合材料棒材。

图4为所制备得到的Na-Al复合材料熔化石蜡的试验结果照片。

具体实施方式

实施例1：一种Na-Al复合材料的制备方法包括如下步骤：称量金属Na，在煤油中切成细小块，按一定比例称量铝粉，金属Na块与铝粉混合、搅拌均匀，挤压成型，成品储存；其中