[发明专利]石油开采用可溶性镁合金及其制备方法

说明书

本发明涉及金属冶炼领域，公开了一种石油开采用可溶性镁基合金及其制备方法，该石油开采用可溶性镁基合金包括以下重量百分比的组分：Cu：1%～5%，Al：3～10%，Zn：1～5%，Y：1～3%，Ni：0.1～5.0%，Si：0.1～0.5%，Mn：0.1～0.3%，Co：0.1～1.0%,Fe：0.1～0.3%，其余为Mg。与现有技术相比，通过本发明中的方法制备的石油开采用可溶性镁基合金制成的压裂球韧性高、塑性好，承受压力能力强，在电解质溶液中的溶解速率满足需求，解决了现有技术中存在的由金属或非金属材料制成的压裂球在完成压裂作业后无法自行溶解和不易返排的问题。

技术领域

本发明涉及金属冶炼领域，特别涉及一种压裂球用镁合金及其制备方法。

背景技术

我国近几年新增探明油气储量中，低渗透非常规油气资源达到70％，且未来我国油气产量中低渗透所占比例还将持续增大，油气产量的稳产、增产将更多地依靠低渗透非常规油气资源。开发这些非常规油气资源须采用水平井分段压裂工艺，而在井下分层分段压裂中，层段间需要暂堵性工具进行封隔，待施工完成后，需将此类暂堵性工具去除。

水平井分段压裂技术的关键部件之一是压裂球，它是决定压裂是否成功的主要因素之一。目前，压裂球存在的主要问题是：采用金属或非金属材料制成的压裂球均不能溶解，在完成压裂作业后，压裂球必须返排或者钻铣。压裂球的返排或钻铣不仅使压裂工艺的复杂程度增加，而且作业时间延长，严重影响压裂作业的生产效率。尤其近年来，为提高油井的增产效果，水平井压裂所分段数越来越多，压裂作业后需要返排或钻铣的压裂球亦越来越多，压裂作业时间越来越长，生产效率越来越低。压裂球的返排或钻铣将大大限制水平井分段压裂技术的推广应用，是水平井分段压裂技术迫切需要解决的问题。

基于此，需要在此类工具中引入可降解材料，让暂堵性工件完成压裂作业后可以在井下自行溶解，这样可以省去返排或钻磨工序，这不仅降低了工程风险，还提高了施工效率，同时也避免了钻屑对储层造成伤害。金属镁化学性质活泼、易腐蚀，同时其密度小、比强度较高，是制作上述工件的理想材料。

2012年1月，美国贝克休斯公司(Baker Hughes)基于镁合金的电化学腐蚀特性提出可控电化学腐蚀材料(简称CEM-Controlled electrochemical corrosionmaterials)，研发出溶解速率为 10mg·cm-²·h^-1的可溶球，并成功用于水平井的分段压裂。2013年，美国山拓公司 (SANTROL) 通过研发，在其产品系列中增加了可溶性密封球。当压裂层有射孔段，压裂过程中需要采用分层压裂技术时，可溶性压裂球起到暂时封堵孔眼的作用。可溶性压裂球可以替代油田传统上所用的标准RCN球形压裂球，此压裂球最大的优点就是在有效封堵之后溶解。可见，可溶性压裂球可解决压裂球返排或钻铣问题，具有压裂作业效率高、成本低等优点，特别适用于水平井的多段压裂作业。然而，国外溶性压裂球技术尚处于技术封锁阶段，国内相关技术落后，尚无法高效实现在水平井分段压裂技术中稳定、高质压裂球的应用。因此，为了打破国外技术封锁，推进我国水平井分段压裂技术的研发与应用，迫切需要研发用于水平井分段压裂技术的高端可溶压裂球。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种压裂球用镁合金及其制备方法，通过该方法制备的镁基合金制成的压裂球韧性高、塑性好，承受压力能力强，在电解质溶液中的溶解速率满足需求，解决了现有技术中存在的由金属或非金属材料制成的压裂球无法自行溶解和不易返排的问题。

本发明提供了一种石油开采用可溶性镁基合金，包括以下重量百分比的组分：Cu：1.0%～5.0%，Al：5.0～10.0%，Zn：1.0～5.0%，Y：1.0～3.0%，Ni：0.1～5.0%，Si：0.1～0.5%，Mn：0.1～0.3%，Co：0.1～1.0%,Cr：0.1～0.3%，Fe：0.1～0.3%，其余为Mg。