CN107956462B - 一种井下可溶工具及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了井下可溶工具及其制备方法。所述井下可溶工具表面设置相对工具表面凹陷的凹结构和/或相对工具表面凸起的凸结构，其中，所述凹结构和/或凸结构在同一部件表面重复单元不小于20个。本发明通过在可溶工具部件表面设置凹凸结构，可以改变可溶部件表面与外界液体的接触面积，从而改变可溶部件的溶解速率。
Description
技术领域
本发明涉及油井开采领域，具体的说，本发明涉及一种井下可溶工具及其制备方法。
背景技术
在油气田开发中，井下可溶工具使用日益增多，如可溶桥塞、可溶球座等，该类可溶工具在作业施工完成后，自行溶解，无需人工干预或钻铣。在压裂施工结束后要求该类工具尽可能快速溶解，从而留下全通径的井筒，为返排液和油气流提供畅通的井筒。
该类工具各部件通常是由机械加工而成，表面较为光滑，起始阶段溶解很慢，导致在井下存在时间较长。尤其是壁厚较厚的部件，完全溶解需要更长的时间。为了提高和有效控制该类工具的起始溶解速率，参考某些动植物非光滑特性，在工件表面加工非光滑的结构，不断可以增加工件表面与外界液体的接触面积，还可以人为制造带有尖角的应力集中区域，从而加速工件的起始溶解速率，促使工具尽快完全溶解，达到尽快投产目的。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种井下可溶工具；
本发明的另一目的在于提供一种井下可溶工具的制备方法。
为达上述目的，一方面，本发明提供了一种井下可溶工具，其中，所述井下可溶工具表面设置相对工具表面凹陷的凹结构和/或相对工具表面凸起的凸结构，其中，所述凹结构和/或凸结构在同一部件表面重复单元不小于20个。
根据本发明一些具体实施方案，其中，所述凹结构的深度或者凸结构的高度为30μm-2mm。
根据本发明一些具体实施方案，其中，单个单元最大投影面积为100μm2-20mm2。
根据本发明一些具体实施方案，其中，所述凹结构和凸结构的形状包括圆形、椭圆形、三角形、矩形、菱形、不规则的圆形、不规则多边形和凹槽中的一种或多种。
根据本发明一些具体实施方案，其中，所述井下可溶工具表面还经过化学腐蚀处理。
根据本发明一些具体实施方案，其中，所述化学腐蚀的方法包括：将设置了凹结构和/或凸结构的井下可溶工具在化学腐蚀液中浸泡。
根据本发明一些具体实施方案，其中，所述化学腐蚀的方法包括：将设置了凹结构和/或凸结构的井下可溶工具在化学腐蚀液中浸泡10s-20min。
根据本发明一些具体实施方案，其中，所述化学腐蚀液为包括如下重量百分比的水溶液：盐酸3-10％、醋酸1-3％、以及氯化钾1-4％(所述百分比是以化学腐蚀液总重量为100％计)。
根据本发明一些具体实施方案，其中，所述井下可溶工具的材质为可溶镁铝合金。
根据本发明一些具体实施方案，其中，所述井下可溶工具为可溶桥塞、可溶球及球座、或封隔器可溶控制部件。
根据本发明一些具体实施方案，其中，井下可溶工具表面设置相对工具表面凹陷的凹结构和/或相对工具表面凸起的凸结构，其中，凹结构和/或凸结构在同一部件表面重复单元不小于20个，凹结构的深度或者凸结构的高度为30μm-2mm，每个单元最大投影面积为100μm2-20mm2，凹结构和凸结构的形状包括圆形、椭圆形、三角形、矩形、菱形、不规则的圆形、不规则多边形和凹槽中的一种或多种。
另一方面，本发明提供了所述的井下可溶工具的制备方法，其中，所述方法对井下可溶工具进行表面加工的步骤：包括采用机械加工、压痕、化学刻蚀、激光或离子刻蚀的方法在井下可溶工具表面加工出所述凹结构和/或凸结构。
根据本发明一些具体实施方案，其中，所述方法还包括在表面加工的步骤中，将设置了凹结构和/或凸结构的井下可溶工具采用化学腐蚀的方法进行表面处理。
根据本发明一些具体实施方案，其中，所述化学腐蚀的方法包括：将设置了凹结构和/或凸结构的井下可溶工具在化学腐蚀液中浸泡。
根据本发明一些具体实施方案，其中，所述化学腐蚀的方法包括：将设置了凹结构和/或凸结构的井下可溶工具在化学腐蚀液中浸泡10s-20min。
根据本发明一些具体实施方案，其中，所述化学腐蚀液为包括如下重量百分比的水溶液：盐酸3-10％、醋酸1-3％、以及氯化钾1-4％。
根据本发明一些具体实施方案，其中，所述方法还包括在表面加工步骤结束后，对井下可溶工具进行清洗和干燥的步骤。
根据本发明一些具体实施方案，其中，所述方法还包括在表面加工步骤结束后，对井下可溶工具采用去离子水、丙酮和无水乙醇的一种或多种的混合进行清洗和干燥的步骤。
综上所述，本发明提供了一种井下可溶工具及其制备方法。本发明的工具具有如下优点：
(1)通过在可溶工具部件表面设置凹凸结构，可以改变可溶部件表面与外界液体的接触面积，从而改变可溶部件的溶解速率；
(2)对具有凹结构和/或凸结构的井下可溶工具表面进行化学腐蚀处理，进一步增加表面粗糙度，可以改变可溶工具部件的起始溶解速率；
(3)本发明制备工艺简便、易加工、陈本低，效果显著。
附图说明
图1为本发明实施例1凹槽结构示意图；
图2为本发明实施例2凹坑结构示意图；
图3为本发明实施例1化学腐蚀处理后表面显微结构示意图。
具体实施方式
以下通过具体实施例详细说明本发明的实施过程和产生的有益效果，旨在帮助阅读者更好地理解本发明的实质和特点，不作为对本案可实施范围的限定。
实施例1
(1)在可溶工具部件表面机加工条纹沟槽结构，截面类似V型，深度0.5mm，沟槽开口宽度0.5mm，单个沟槽最大投影面积为5mm2，沟槽间距为1mm，如图1所示，其中图1的(a)为沟槽俯视图；图1的(b)为沟槽结构的截面示意图；
(2)配置盐酸5％、醋酸2％，氯化钾2％溶液，在40℃下，浸泡腐蚀5min，得到如图3所示的微纳米级凸起结构；
(3)先后在去离子水超声清洗10分钟；
(4)无水乙醇超声清洗10分钟，干燥；
在1％的氯化钾溶解中，25℃下浸泡溶解，开始10小时，该部件的溶解速率比未加工条纹沟槽部件溶解速率提高2.1倍以上。
实施例2
(1)在可溶工具部件表面采用激光刻蚀法刻蚀圆形凹坑结构，截面类似圆型，深度50μm，单个圆形凹坑最大投影面积为8000μm2，凹坑中心间隔200μm，如图2所示，其中图2的(a)为凹坑俯视图；图2的(b)为凹坑结构的截面示意图；
(2)配置盐酸8％、醋酸2％，氯化钾3％溶液，在50℃下，浸泡腐蚀3min；
(3)先后在去离子水超声清洗10分钟；
(4)无水乙醇超声清洗10分钟，干燥；
在2％的氯化钾溶解中，40℃下浸泡溶解，开始溶解8小时，该部件的溶解速率比未加工圆形凹坑结构的部件溶解速率提高1.8倍以上。
Claims (9)
1.一种井下可溶工具，其中，所述井下可溶工具表面设置相对工具表面凹陷的凹结构和/或相对工具表面凸起的凸结构，其中，所述凹结构和/或凸结构在同一部件表面重复单元不小于20个，所述凹结构的深度或者凸结构的高度为30μm-2mm，单个单元投影面积为100μm2-20mm2，所述井下可溶工具表面还经过化学腐蚀处理，所述化学腐蚀的方法包括：将设置了凹结构和/或凸结构的井下可溶工具在化学腐蚀液中浸泡10s-20min，所述化学腐蚀液为包括如下重量百分比的水溶液：盐酸3-10％、醋酸1-3％、以及氯化钾1-4％。
2.根据权利要求1所述的井下可溶工具，其中，所述凹结构和凸结构的形状包括圆形、椭圆形、三角形、矩形、菱形、不规则多边形和凹槽中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的井下可溶工具，其中，所述凹结构和凸结构的形状为不规则的圆形。
4.根据权利要求1～3任意一项所述的井下可溶工具，其中，所述井下可溶工具的材质为可溶镁铝合金。
5.根据权利要求4所述的井下可溶工具，其中，所述井下可溶工具为可溶桥塞、可溶球及球座、或封隔器可溶控制部件。
6.权利要求1～5任意一项所述的井下可溶工具的制备方法，其中，所述方法对井下可溶工具进行表面加工的步骤：包括采用机械加工、化学刻蚀、激光或离子刻蚀的方法在井下可溶工具表面加工出所述凹结构和/或凸结构。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其中，所述方法对井下可溶工具进行表面加工的步骤：包括采用压痕的方法在井下可溶工具表面加工出所述凹结构和/或凸结构。
8.根据权利要求6或7所述的制备方法，其中，所述方法还包括在表面加工步骤结束后，对井下可溶工具进行清洗和干燥的步骤。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其中，所述方法还包括在表面加工步骤结束后，对井下可溶工具采用去离子水、丙酮和无水乙醇的一种或多种的混合进行清洗和干燥的步骤。
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