CN111852393A - 一种加速可溶金属球座溶解速率的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种加速可溶金属球座溶解速率的装置及方法，包括连接端和支撑筒体，连接端和支撑筒体连接，支撑筒体内放有生热生气芯和释酸芯，支撑筒体相对两侧面上开有若干释放孔，释放孔为盲孔，生热生气芯和释酸芯从上至下间隔设置，释放孔的中心轴与生热生气芯和释酸芯的中心轴垂直，连接端和支撑筒体均为可溶解材质。通过在支撑筒体内装载生热生气芯和释酸芯，在井筒环境下，生热生气芯和释酸芯遇水释放热量、氢离子的同时产生大量气泡，实现局部加热和酸性环境，气泡的产生可以起到搅拌的效果，最终使可溶金属快速完全溶解。本发明具有溶解速度快、不留残渣，大幅减少井筒处理的工序和工时，降低作业成本、提高井生产时率。
Description
技术领域
本发明属于油田开发技术领域，具体涉及一种加速可溶金属球座溶解速率的装置及方法。
背景技术
我国非常规油气资源丰富，仅致密油总资源量就有110～135亿吨。随着勘探开发技术的不断进步，特别是水平井体积压裂技术的突破，非常规油气资源开发已在长庆油田、大庆油田及吐哈等油田进行先导性试验并取得了一系列重大突破，水平井（大斜度井）可溶金属球座8（桥塞）压裂工艺目前已成为非常规储层改造的主体工艺技术。
常用可溶金属球座（桥塞）的溶解速度受地层水矿化度、地层温度、地层压力等参数的影响，而加快溶质的溶解速度的方法有升温、搅拌和增压等三种主要方式。矿场实践表明，可溶金属球座（桥塞）在井筒内处于相对封闭环境，在井筒流体作用下，初期具有较高的溶解速度，之后随着井筒流体中离子的消耗，周围环境金属离子浓度不断升高，对金属球座（桥塞）的溶解速度越来越慢，并最终造成溶解耗时长、且溶解不完全；开井前必须再次进行井筒清扫、钻磨等工序，造成水平井生产时率下降及完井成本增加，极大影响了可溶金属球座（桥塞）压裂工艺的应用效果。
目前加速桥塞溶解的主要做法是延长溶解时间，以及在采用氯化钾等高矿化度溶液顶替井筒。采用氯化钾溶液顶替井筒后，随后的压裂过程会使顶替的氯化钾溶液产生位移，从而使氯化钾溶液与可溶金属球座（桥塞）不能充分接触，影响促溶效果；同时可溶金属球座（桥塞）在井筒内处于相对封闭环境，溶解过程中亦会大量消耗周围流体中的氯离子含量，最终造成虽然消耗了大量的氯化钾等化工料，但是仍旧未解决溶解耗时长、且溶解不完全的技术难题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种加速可溶金属球座溶解速率的装置，克服现有技术中存在的技术问题。
本发明的另一个目的在于提供一种加速可溶金属球座溶解速率的方法，可以实现局部加热和酸性环境，并产生气泡起到搅拌的效果，最终使可溶金属快速完全溶解。
为此，本发明提供了的技术方案如下：
一种加速可溶金属球座溶解速率的装置，包括连接端和支撑筒体，所述连接端和支撑筒体连接，所述支撑筒体内放有生热生气芯和释酸芯，所述支撑筒体相对两侧面上开有若干释放孔，释放孔为盲孔，所述生热生气芯和释酸芯从上至下间隔设置，释放孔的中心轴与生热生气芯和释酸芯的中心轴垂直，所述连接端和支撑筒体均为可溶解材质。
所述释放孔为圆形或椭圆形，释放孔面积占整个支撑筒体表面积的25-45%，所述支撑筒体下端为椭圆形。
所述生热生气芯与释酸芯的个数比为1：1，厚度比为1:0.2-5.0。
所述生热生气芯包括以下重量份数的物质：亚硝酸盐35-45份，含氮化合物25-35份，酸性催化剂12-16份，可溶纳米材料4-8份，粘结剂3-6份，固化剂3-6份；
所述可溶纳米材料包括以下质量份数的物质：淀粉20-30份，纳米粉体45-55份，增塑剂10-15份，聚乙烯醇10-15份。
所述释酸芯4包括以下重量份数的物质：固态酸75-85份，酸性催化剂8-12份，粘结剂4-8份，固化剂2-4份。
所述亚硝酸盐为亚硝酸钠或亚硝酸钾中的一种或两种的混合物；所述含氮化合物为氯化铵或尿素中的一种或两种的混合物；
所述增塑剂为邻苯二甲酸酯、己二酸酯、壬二酸酯、癸二酸酯、硬脂酸酯、磷酸酯、甘油中的一种或几种组成的混合物；
所述酸性催化剂为柠檬酸、果酸、酒石酸中的一种或几种的混合物；所述粘结剂为酚醛树脂、环氧树脂、不饱和聚酯树脂中的一种或几种组成的混合物；所述固化剂为丙二胺、己二胺、对苯二胺或间苯二胺中的一种或几种的混合物。
所述固态酸为高碘酸、乙酸、三氯乙酸、苯甲酸或乙二胺乙酸中的一种或几种的混合物。
所述生热生气芯制备过程如下：
步骤1）取配方量的淀粉、纳米粉体、增塑剂、聚乙烯醇依次加入反应釜中，在120-150℃进行熔融共混，制备成可溶纳米材料；
步骤2）将配方量的粘结剂分成三份，质量比为1:1.2:0.5，并按此比例顺序先后加入；将配方量的固化剂分成两份，质量比为3:4，并按此比例顺序先后加入；将配方量的可溶纳米材料分成两份，质量比为5:6，并按此比例顺序先后加入；
步骤3）取配方量的亚硝酸盐、第一份粘结剂和第一份固化剂放入真空球磨机，在氮气保护下搅拌研磨6～10分钟，捏合成球状，之后加入第一份可溶纳米材料和第二份粘结剂，研磨3-5分钟，制得中间体A；
步骤4）取配方量的含氮化合物、酸性催化剂和第二份固化剂放入真空球磨机，在氮气保护下搅拌研磨8-12分钟，捏合成球状，之后加入第二份可溶纳米材料和剩余量的第三份粘结剂，研磨3-5分钟，制得中间体B；
步骤5）在氮气保护下，将中间体A和中间体B在液压机下生成符合支撑筒体内径的生热生气芯。
一种加速可溶金属球座溶解速率的方法，在大斜度井或水平井多段压裂作业过程中，用电缆依次连接射孔枪和可溶金属球座，并将可溶金属球座的底端与加速可溶金属球座溶解速率的装置的连接端连接后，水力泵送投放至地层预定位置进行压裂，压裂作业完成后，支撑筒体部分溶解，使释放孔与支撑筒体内腔相通，水通过释放孔进入支撑筒体内，与生热生气芯和释酸芯接触发生反应，在井筒内释放热量及氢离子的同时产生大量气泡，在气泡搅拌、局部加热和酸性环境下实现可溶金属球座加速溶解。
本发明的有益效果是：
本发明提供的这种加速可溶金属球座溶解速率的装置，通过在支撑筒体内装载生热生气芯和释酸芯，在井筒环境下，生热生气芯和释酸芯遇水释放热量、氢离子的同时产生大量气泡，实现局部加热和酸性环境，气泡的产生可以起到搅拌的效果，最终使可溶金属快速完全溶解。
生热生气芯利用亚硝酸盐和含氮化合物在酸性催化剂的作用下，遇水发生酸碱反应放出大量的热及气体，可溶纳米材料、固化剂及粘结剂可以使整个反应稳定持续进行，维持加热、酸性环境及搅拌的条件，直至可溶金属球座完全溶解。该生热生气芯可将井筒1米范围内的水体加热至120-180摄氏度，产生气泡量在1个大气压下达到2-5立方米，持续释放气泡时间2-4小时。
本发明方法具有溶解速度快、不留残渣、结构简洁、操作简单、使用安全、易推广、不需要额外处理井筒等优点，从而大幅减少井筒处理的工序和工时，降低作业成本、提高井生产时率。
为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举优选实施例，并结合附图，作详细说明如下。
附图说明
图1是本发明的一种实施方式结构示意图；
图2是本发明在水平井中的应用示意图。
图中：
附图标记说明：
1、连接端；2、支撑筒体；201、释放孔；3、生热生气芯；4、释酸芯；5、套管；6、射孔段；7、金属可溶球；8、可溶金属球座；9、加速可溶金属球座溶解速率的装置。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
现参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
除非另有说明，此处使用的术语（包括科技术语）对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
实施例1：
本实施例提供了一种加速可溶金属球座溶解速率的装置，包括连接端1和支撑筒体2，所述连接端1和支撑筒体2连接，所述支撑筒体2内放有生热生气芯3和释酸芯4，所述支撑筒体2相对两侧面上开有若干释放孔201，释放孔201为盲孔，所述生热生气芯3和释酸芯4从上至下间隔设置，释放孔201的中心轴与生热生气芯3和释酸芯4的中心轴垂直，所述连接端1和支撑筒体2均为可溶解材质。
如图1所示，连接端1用于连接可溶金属球座8下端，支撑筒体2上端可拆卸地固定在连接端1上，支撑筒体2上有释放孔201，生热生气芯3、释酸芯4放置于支撑筒体2的内腔。
本发明的基本原理：
通过在支撑筒体2内装载生热生气芯3和释酸芯4，在井筒环境下，生热生气芯3和释酸芯4遇水释放热量、氢离子的同时产生大量气泡，实现局部加热和酸性环境，气泡的产生可以起到搅拌的效果，最终使可溶金属快速完全溶解。
本发明解决了可溶金属球座8（桥塞）在井筒内的相对封闭环境下，溶解速度慢、且溶解不完全，造成溶解耗时长的问题。
实施例2：
在实施例1的基础上，本实施例提供了一种加速可溶金属球座溶解速率的装置，所述释放孔201为圆形或椭圆形，释放孔201面积占整个支撑筒体2表面积的25-45%，所述支撑筒体2下端为椭圆形。
为了避免生热生气芯3、释酸芯4在下钻过程中提前遇水反应，释放孔201设置为圆形或椭圆形盲孔。支撑筒体2下端为椭圆形，目的是便于通过井筒。
在本实施例中，生热生气芯3与释酸芯4的个数比为1：1，厚度比为1:0.2-5.0。
本发明中，可溶金属球座8的支撑筒体2、连接端1皆为可溶解的铝镁合金材质，铝镁合金由以下重量百分数的物质组成：铝45-55份、镁40-45份、镓铝合金3-5份、铬3-5份、铋1-2份。
连接端1和支撑筒体2制备过程如下：
步骤一，确认真空感应炉运行状况良好，之后在熔炼前将准备好的模具放入坩埚电阻炉中预热2-3小时、预热到250-300℃，然后取出模具将其放置于真空感应电炉中；
步骤二，将配方量的金属放入真空感应炉熔中加热，熔炼成金属液后倒入模具，冷却后得到可溶金属铸锭；
步骤三，采用真空电阻炉在抽取真空的条件下对铸锭进行热处理，热处理温度为250-300℃，保温8-12小时；
步骤四，将预热好的铸锭置于模具内，采用挤压和车床加工，得到连接端1和支撑筒体2；
步骤五，对挤压成型的连接端1和支撑筒体2进行打磨和测量，得到连接端1和支撑筒体2成品。
使用前，根据球座或桥塞型号选择对应的连接端1、支撑筒体2、生热生气芯3、释酸芯4尺寸，将生热生气芯3、释酸芯4交叉放入支撑筒体2，确保充满整个腔体，将连接端1与支撑筒体2相连，之后安装于对应球座或桥塞的下部位置。连接端1与支撑筒体2及球座均通过螺纹连接。如图2所示。
实施例3：
在实施例1或2的基础上，本实施例提供了一种加速可溶金属球座溶解速率的装置，所述生热生气芯3包括以下重量份数的物质：亚硝酸盐35-45份，含氮化合物25-35份，酸性催化剂12-16份，可溶纳米材料4-8份，粘结剂3-6份，固化剂3-6份；
所述可溶纳米材料包括以下质量份数的物质：淀粉20-30份，纳米粉体45-55份，增塑剂10-15份，聚乙烯醇10-15份。
所述亚硝酸盐为亚硝酸钠或亚硝酸钾中的一种或两种的混合物；所述含氮化合物为氯化铵或尿素中的一种或两种的混合物；所述酸性催化剂为柠檬酸、果酸、酒石酸中的一种或几种的混合物；所述粘结剂为酚醛树脂、环氧树脂、不饱和聚酯树脂中的一种或几种组成的混合物；所述固化剂为丙二胺、己二胺、对苯二胺或间苯二胺中的一种或几种的混合物。
所述增塑剂为邻苯二甲酸酯、己二酸酯、壬二酸酯、癸二酸酯、硬脂酸酯、磷酸酯、甘油中的一种或几种组成的混合物。
生热生气芯3原理：利用亚硝酸盐和含氮化合物在酸性催化剂的作用下，遇水发生酸碱反应放出大量的热及气体，可溶纳米材料、固化剂及粘结剂可以使整个反应稳定持续进行，维持加热、酸性环境及搅拌的条件，直至可溶金属球座8完全溶解。
生热生气芯3制备过程如下：
步骤1）取配方量的淀粉、纳米粉体、增塑剂、聚乙烯醇依次加入反应釜中，在120-150℃进行熔融共混，制备成可溶纳米材料；
步骤2）将配方量的粘结剂分成三份，质量比为1:1.2:0.5，并按此比例顺序先后加入；将配方量的固化剂分成两份，质量比为3:4，并按此比例顺序先后加入；将配方量的可溶纳米材料分成两份，质量比为5:6，并按此比例顺序先后加入；
步骤3）取配方量的亚硝酸盐、第一份粘结剂和第一份固化剂放入真空球磨机，在氮气保护下搅拌研磨6～10分钟，捏合成球状，之后加入第一份可溶纳米材料和第二份粘结剂，研磨3-5分钟，制得中间体A；
步骤4）取配方量的含氮化合物、酸性催化剂和第二份固化剂放入真空球磨机，在氮气保护下搅拌研磨8-12分钟，捏合成球状，之后加入第二份可溶纳米材料和剩余量的第三份粘结剂，研磨3-5分钟，制得中间体B；
步骤5）在氮气保护下，将中间体A和中间体B在液压机下生成符合支撑筒体2内径的生热生气芯3。
该生热生气芯3可将井筒1米范围内的水体加热至120-180摄氏度，产生气泡量在1个大气压下达到2-5立方米，持续释放气泡时间2-4小时。
实施例4：
在实施例1或2的基础上，本实施例提供了一种加速可溶金属球座溶解速率的装置，所述释酸芯4包括以下重量份数的物质：固态酸75-85份，酸性催化剂8-12份，粘结剂4-8份，固化剂2-4份。
所述固态酸为高碘酸、乙酸、三氯乙酸、苯甲酸或乙二胺乙酸中的一种或几种的混合物；所述酸性催化剂为柠檬酸、果酸、酒石酸中的一种或几种的混合物；所述粘结剂为酚醛树脂、环氧树脂、不饱和聚酯树脂中的一种或几种组成的混合物；所述固化剂为丙二胺、己二胺、对苯二胺或间苯二胺中的一种或几种的混合物。
释酸芯4在遇水后，固态酸在酸性催化剂作用下持续电离出氢离子，通过与粘结剂及固化剂混合，可以稳定持续释放出氢离子，保证可溶金属球座8溶解完全前的酸性环境。
释酸芯4的制备过程如下：
取配方量固态酸、酸性催化剂、粘结剂和固化剂放入真空球磨机，在氮气保护下搅拌研磨6-10分钟，捏合成球状；然后使用液压机制成符合支撑筒体2内径的释酸芯4。
实施例5：
在实施例3或实施例4的基础上，本实施例提供了一种加速可溶金属球座溶解速率的装置，生热生气芯3包括以下重量份数的物质：亚硝酸盐35份，含氮化合物25份，酸性催化剂12份，可溶纳米材料4份，粘结剂 3份，固化剂3份；
可溶纳米材料包括以下质量份数的物质：淀粉20份，纳米粉体45份，增塑剂10份，聚乙烯醇10份。
在本实施例中，亚硝酸盐为亚硝酸钠；含氮化合物为氯化铵；酸性催化剂为柠檬酸；粘结剂为酚醛树脂；固化剂为丙二胺。增塑剂为邻苯二甲酸酯。
释酸芯4包括以下重量份数的物质：固态酸75份，酸性催化剂8份，粘结剂4份，固化剂2份。其中，固态酸为高碘酸；酸性催化剂为柠檬酸；粘结剂为环氧树脂；固化剂为丙二胺。
铝镁合金由以下重量百分数的物质组成：铝45份、镁45份、镓铝合金3份、铬5份、铋2份。
实施例6：
在实施例3或实施例4的基础上，本实施例提供了一种加速可溶金属球座溶解速率的装置，生热生气芯3包括以下重量份数的物质：亚硝酸盐40份，含氮化合物30份，酸性催化剂14份，可溶纳米材料6份，粘结剂4.5份，固化剂4.5份；
可溶纳米材料包括以下质量份数的物质：淀粉25份，纳米粉体50份，增塑剂12份，聚乙烯醇13份。
在本实施例中，亚硝酸盐为亚硝酸钠和亚硝酸钾的混合物，质量比为1:1；含氮化合物为尿素；酸性催化剂为果酸和酒石酸混合物，质量比为2:3；粘结剂为酚醛树脂；固化剂为丙二胺。增塑剂为己二酸酯。
释酸芯4包括以下重量份数的物质：固态酸80份，酸性催化剂10份，粘结剂6份，固化剂3份。其中，固态酸为乙酸和三氯乙酸的混合物，质量比为1:1；酸性催化剂为酒石酸；粘结剂为环氧树脂；固化剂为己二胺、壬二酸酯和癸二酸酯的混合物，质量比为1:1:3。
铝镁合金由以下重量百分数的物质组成：铝50份、镁40份、镓铝合金5份、铬4份、铋1份。
实施例7：
在实施例3或实施例4的基础上，本实施例提供了一种加速可溶金属球座溶解速率的装置，生热生气芯3包括以下重量份数的物质：亚硝酸盐45份，含氮化合物35份，酸性催化剂16份，可溶纳米材料8份，粘结剂6份，固化剂6份；
可溶纳米材料包括以下质量份数的物质：淀粉30份，纳米粉体55份，增塑剂15份，聚乙烯醇15份。
在本实施例中，亚硝酸盐为亚硝酸钾；含氮化合物为氯化铵和尿素的混合物，质量比为4:3；酸性催化剂为柠檬酸、果酸和酒石酸的混合物，质量比为2:5:3；粘结剂为不饱和聚酯；固化剂为对苯二胺和间苯二胺中的混合物，质量比为1:1。增塑剂为硬脂酸酯。
释酸芯4包括以下重量份数的物质：固态酸85份，酸性催化剂12份，粘结剂8份，固化剂4份。其中，固态酸为三氯乙酸、苯甲酸和乙二胺乙酸的混合物，质量比为2:3:4；酸性催化剂为柠檬酸和酒石酸的混合物，质量比为4:5；粘结剂为酚醛树脂和环氧树脂的混合物，质量比为1:1；固化剂为丙二胺、己二胺、对苯二胺和间苯二胺中的混合物，质量比为1:3:3:5。
铝镁合金由以下重量百分数的物质组成：铝53份、镁40份、镓铝合金3份、铬3份、铋1份。
实施例8：
在实施例3或实施例4的基础上，本实施例提供了一种加速可溶金属球座溶解速率的装置，包括连接端1和支撑筒体2，支撑筒体2内有生热生气芯3和释酸芯4。
连接端1和支撑筒体2制备过程如下：
步骤一，确认真空感应炉运行状况良好，之后在熔炼前将准备好的模具放入坩埚电阻炉中预热3小时、预热到280℃，然后取出模具将其放置于真空感应电炉中；
步骤二，将配方量的金属（铝50千克、镁42千克、镓铝合金3千克、铬3千克、铋2千克）放入真空感应炉熔中加热，熔炼成金属液后倒入模具，冷却后得到可溶金属铸锭；
步骤三，采用真空电阻炉在抽取真空的条件下对铸锭进行热处理，热处理温度为260℃，保温10小时；
步骤四，将预热好的铸锭置于模具内，采用挤压和车床加工，得到连接端1和支撑筒体2；
步骤五，对挤压成型的连接端1和支撑筒体2进行打磨、测量和探伤，得到连接端1和支撑筒体2成品。
在本实施例中，连接端1和支撑筒体2应用于139.7毫米套管5。根据连接的金属可溶球7座尺寸，确定加速溶解装置的最大外径为95毫米、内径88毫米、壁厚3.5毫米，释放孔201直径为8毫米、释放孔201间间距为3毫米，释放孔201不贯通，壁厚1毫米，支撑筒体2长度为120毫米。
制备生热生气芯3：
步骤一，取纳米粉体50克、淀粉25克、己二酸酯15克、PVA（聚乙烯醇）10克依次加入反应釜中，在150℃进行熔融共混，制备成可溶纳米材料100克；
步骤二，取亚硝酸钾400克、酚醛树脂（粘结剂）20克、丙二胺（固化剂）15克放入真空球磨机，在氮气保护下搅拌研磨10分钟，捏合成球状，之后加入可溶纳米材料25克、酚醛树脂6克，研磨5分钟，制得中间体A；
步骤三，取氯化铵300克、柠檬酸（酸性催化剂）150克、酚醛树脂（粘结剂）24克和丙二胺（固化剂）20克放入真空球磨机，在氮气保护下搅拌研磨10分钟，捏合成球状，之后加入可溶纳米材料30克、酚醛树脂10克，研磨5分钟，制得中间体B；
将制备好的中间体A和中间体B在氮气保护下，在液压机下压制成内径88毫米、厚度6毫米的生热生气芯3。
制备释酸芯4：
步骤一，取固态酸535克、柠檬酸65克、酚醛树脂40克和丙二胺25克放入真空球磨机，在氮气保护下搅拌研磨6～10分钟，捏合成球状；
步骤二，从真空球磨机取出，放入液压机压制成内径88毫米、厚度4毫米的释酸芯4。
实施例9：
本实施例提供了一种加速可溶金属球座溶解速率的方法，在大斜度井或水平井多段压裂作业过程中，用电缆依次连接射孔枪和可溶金属球座8，并将可溶金属球座8的底端与加速可溶金属球座溶解速率的装置9的连接端1连接后，水力泵送投放至地层预定位置进行压裂，压裂作业完成后，支撑筒体2部分溶解，使释放孔201与支撑筒体2内腔相通，水通过释放孔201进入支撑筒体2内，与生热生气芯3和释酸芯4接触发生反应，在井筒内释放热量及氢离子的同时产生大量气泡，在气泡搅拌、局部加热和酸性环境下实现可溶金属球座8加速溶解。
现场应用过程如下：
步骤一，水平井多段压裂作业过程中，在套管5内用电缆接射孔枪、可溶金属球座8投放工具及可溶金属球座8进行泵送，点火，投放，并同时进行射孔作业，在射孔段6投放可溶金属球座8，将金属可溶球7投放到井筒内的可溶金属球座8之上进行压裂作业；
步骤二，重复步骤一，完成该井所有压裂作业；
步骤三，压裂完成后关井，井筒内温度上升至地层温度，加速可溶金属球座溶解速率的装置9（简称为“加速溶解装置”）腔体内的生热生气芯3、释酸芯4在井筒内释放大量热量、气泡和酸液，使可溶金属球座8快速完全溶解；
步骤四，开井生产。
连接本发明加速溶解装置的可溶金属球座8（简称加速溶解球座）加速与没有连接该加速溶解装置的常规可溶金属球座8相比，溶解时间明显减少，对比数据见表1。
表1 加速溶解球座与常规可溶金属球座8溶解对比
本发明适用于的包括大斜度井和水平井可溶金属球座8（桥塞）、可溶球座分段压裂工艺。
本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。
Claims (10)
1.一种加速可溶金属球座溶解速率的装置，其特征在于：包括连接端（1）和支撑筒体（2），所述连接端（1）和支撑筒体（2）连接，所述支撑筒体（2）内放有生热生气芯（3）和释酸芯（4），所述支撑筒体（2）相对两侧面上开有若干释放孔（201），释放孔（201）为盲孔，所述生热生气芯（3）和释酸芯（4）从上至下间隔设置，释放孔（201）的中心轴与生热生气芯（3）和释酸芯（4）的中心轴垂直，所述连接端（1）和支撑筒体（2）均为可溶解材质。
2.根据权利要求1所述的一种加速可溶金属球座溶解速率的装置，其特征在于：所述释放孔（201）为圆形或椭圆形，释放孔（201）面积占整个支撑筒体（2）表面积的25-45%，所述支撑筒体（2）下端为椭圆形。
3.根据权利要求1所述的一种加速可溶金属球座溶解速率的装置，其特征在于：所述生热生气芯（3）与释酸芯（4）的个数比为1：1，厚度比为1:0.2-5.0。
4.根据权利要求1所述的一种加速可溶金属球座溶解速率的装置，其特征在于，所述生热生气芯（3）包括以下重量份数的物质：亚硝酸盐35-45份，含氮化合物25-35份，酸性催化剂12-16份，可溶纳米材料4-8份，粘结剂3-6份，固化剂3-6份；
所述可溶纳米材料包括以下质量份数的物质：淀粉20-30份，纳米粉体45-55份，增塑剂10-15份，聚乙烯醇10-15份。
5.根据权利要求1所述的一种加速可溶金属球座溶解速率的装置，其特征在于，所述释酸芯（4）包括以下重量份数的物质：固态酸75-85份，酸性催化剂8-12份，粘结剂4-8份，固化剂2-4份。
6.根据权利要求4所述的一种加速可溶金属球座溶解速率的装置，其特征在于：所述亚硝酸盐为亚硝酸钠或亚硝酸钾中的一种或两种的混合物；所述含氮化合物为氯化铵或尿素中的一种或两种的混合物；
所述增塑剂为邻苯二甲酸酯、己二酸酯、壬二酸酯、癸二酸酯、硬脂酸酯、磷酸酯、甘油中的一种或几种组成的混合物。
7.根据权利要求4或5所述的一种加速可溶金属球座溶解速率的装置，其特征在于：所述酸性催化剂为柠檬酸、果酸、酒石酸中的一种或几种的混合物；所述粘结剂为酚醛树脂、环氧树脂、不饱和聚酯树脂中的一种或几种组成的混合物；所述固化剂为丙二胺、己二胺、对苯二胺或间苯二胺中的一种或几种的混合物。
8.根据权利要求5所述的一种加速可溶金属球座溶解速率的装置，其特征在于：所述固态酸为高碘酸、乙酸、三氯乙酸、苯甲酸或乙二胺乙酸中的一种或几种的混合物。
9.根据权利要求4所述的一种加速可溶金属球座溶解速率的装置，其特征在于，所述生热生气芯（3）制备过程如下：
步骤1）取配方量的淀粉、纳米粉体、增塑剂、聚乙烯醇依次加入反应釜中，在120-150℃进行熔融共混，制备成可溶纳米材料；
步骤2）将配方量的粘结剂分成三份，质量比为1:1.2:0.5，并按此比例顺序先后加入；将配方量的固化剂分成两份，质量比为3:4，并按此比例顺序先后加入；将配方量的可溶纳米材料分成两份，质量比为5:6，并按此比例顺序先后加入；
步骤3）取配方量的亚硝酸盐、第一份粘结剂和第一份固化剂放入真空球磨机，在氮气保护下搅拌研磨6～10分钟，捏合成球状，之后加入第一份可溶纳米材料和第二份粘结剂，研磨3-5分钟，制得中间体A；
步骤4）取配方量的含氮化合物、酸性催化剂和第二份固化剂放入真空球磨机，在氮气保护下搅拌研磨8-12分钟，捏合成球状，之后加入第二份可溶纳米材料和剩余量的第三份粘结剂，研磨3-5分钟，制得中间体B；
步骤5）在氮气保护下，将中间体A和中间体B在液压机下生成符合支撑筒体（2）内径的生热生气芯（3）。
10.一种加速可溶金属球座溶解速率的方法，其特征在于：在大斜度井或水平井多段压裂作业过程中，用电缆依次连接射孔枪和可溶金属球座（8），并将可溶金属球座（8）的底端与权利要求1所述的加速可溶金属球座溶解速率的装置（9）的连接端（1）连接后，水力泵送投放至地层预定位置进行压裂，压裂作业完成后，支撑筒体（2）部分溶解，使释放孔（201）与支撑筒体（2）内腔相通，水通过释放孔（201）进入支撑筒体（2）内，与生热生气芯（3）和释酸芯（4）接触发生反应，在井筒内释放热量及氢离子的同时产生大量气泡，在气泡搅拌、局部加热和酸性环境下实现可溶金属球座（8）加速溶解。
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