可溶性鎂基合金材料，其制備方法及應用的制作方法
【專利摘要】可溶性鎂基合金材料，包括以下質量份數的組分：80％～95％的Mg、3％～19％的Al、0.5％～3％的Zn、0.1％～1％的Mn和0.1％～1％的Co，以上各組分質量份數之和為100％。本發明的可溶性鎂基合金材料采用將鎂粉、鋁粉、鋅粉、錳粉和鈷粉進行混勻、冷壓和燒結的方法制備，可用于在水平井分段壓裂技術中制備壓裂球，在在常溫3％KCl溶液中的溶解速率為10～40mg·cm-2·h-1，能承受的壓力為60～110MPa，超出現有技術水平；本發明制備可溶性鎂基合金材料的工藝簡單，解決了現有的壓裂球制備成本高及工作效率低的問題。
【專利說明】可溶性鎂基合金材料，其制備方法及應用
【技術領域】
[0001]本發明涉及合金材料技術，具體為一種可溶解的鎂基合金材料及其制備方法和用途。
【背景技術】
[0002]在全球進入難動用儲量開發的時代背景下，我國主力油田均面臨著低滲透、超低滲透開發難題，迫切地需要在如密氣、頁巖氣、致密油等非常規油氣資源開發上尋求突破。水平井分段壓裂技術的研發與應用，正成為破解當前難題及今后發展的關鍵，也成為中國壓裂技術發展的未來。水平井分段壓裂技術的關鍵部件之一是壓裂球，是決定壓裂是否成功的主要因素。目前，壓裂球存在的主要問題是:采用金屬或非金屬材料制成的壓裂球均不能溶解，在壓裂作業完成后，壓裂球必須返排出井口或者通過鉆銑工具磨掉。壓裂球的返排或鉆銑不僅使壓裂工藝的復雜程度增加，而且作業時間延長，嚴重影響壓裂作業的生產效率。尤其近年來，為提高油井的增產效果，水平井壓裂段數越來越多，壓裂作業后需要返排或鉆銑的壓裂球亦越來越多，壓裂作業時間越來越長，生產效率越來越低。壓裂球的返排或鉆銑將大大限制水平井分段壓裂技術的推廣應用，是水平井分段壓裂技術迫切需要解決的問題。
[0003]2012年I月，美國貝克休斯公司(Baker Hughes)基于鎂合金的電化學腐蝕特性提出可控電化學腐蝕材料(簡稱CEM-Controlled electrochemical corrosion materials),研發出溶解速率為IOmg.cm-2.的可溶球，并成功用于水平井的分段壓裂。2013年，美國山拓公司(SANTR0L)通過研發，在其產品系列中增加了可溶性密封球。當壓裂層有射孔段，壓裂過程中需要采用分層壓裂技術時，可溶性壓裂球起到暫時封堵孔眼的作用。可溶性壓裂球可以替代油田傳統上所用的標準RCN球形壓裂球，此壓裂球最大的優點就是在有效封堵之后溶解。可見，溶性壓裂球可解決壓裂球返排或鉆銑問題，具有壓裂作業效率高、成本低等優點，特別適用于水平井的多段壓裂作業。然而，國外溶性壓裂球技術尚處于技術封鎖階段，國內相關技術尚無法實現在水平井分段壓裂技術中壓裂球的應用。因此，為了打破國外技術封鎖，推進我國水平井分段壓裂技術的研發與應用，迫切需要研發用于水平井分段壓裂技術的可溶壓裂球。

【發明內容】

[0004]為打破技術封鎖，并解決現有壓裂技術的壓裂球存在工藝復雜、成本高及工作效率低的問題，本發明提供一種可溶性鎂基合金材料，并公開其制備方法，本發明的可溶性鎂基合金材料可應用于水平井分段壓裂技術中制備壓裂球，所制備的壓裂球硬度高，承受壓力能力強，在電解質溶液中的溶解速率滿足需求。
[0005]本發明的技術目的是通過以下技術方案實現的:
[0006]可溶性鎂基合金材料，其特征在于:包括以下質量份數的組分:
[0007]
【權利要求】
1.可溶性鎂基合金材料，其特征在于:包括以下質量份數的組分:
2.根據權利要求1所述的可溶性鎂基合金材料，其特征在于:所述組分的質量份數為:
3.權利要求1或2所述的可溶性鎂基合金材料的制備方法，其特征在于:包括以下步驟: ①按照設定的質量份數取鎂粉、鋁粉、鋅粉、錳粉和鈷粉，在惰性氣體保護下，充分混合，再裝入高純石墨模具中，以80~120MPa的壓力進行預壓； ②將以上預壓成型的材料放置在真空燒結爐中進行燒結，燒結過程中通過惰性氣體保護，燒結溫度500~600°C，燒結過程中施加壓力150~250MPa，燒結時間為1.5~2.5h，隨爐冷卻，得所述可溶性鎂基合金材料。
4.根據權利要求3所述的可溶性鎂基合金材料的制備方法，其特征在于:步驟①中所述鎂粉粒度為50~100 μ m，鋁粉、鋅粉、錳粉和鈷粉粒度為I~10 μ m。
5.根據權利要求3所述的可溶性鎂基合金材料的制備方法，其特征在于:步驟①中所述鎂粉、鋁粉、鋅粉、錳粉和鈷粉的純度> 99.9%。
6.根據權利要求3所述的可溶性鎂基合金材料的制備方法，其特征在于:步驟②中所述惰性氣體為氬氣。
7.權利要求1所述的可溶性鎂基合金材料在水平井分段壓裂技術中制備壓裂球的應用。
【文檔編號】C22C1/04GK103898384SQ201410166267
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年4月23日 優先權日:2014年4月23日
【發明者】李國賓, 馬忠民, 孫樹德 申請人:大連海事大學