本發(fā)明涉及一種油氣井下壓裂易鉆橋塞用復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著油氣田的開發(fā)和能源的不斷耗竭，非常規(guī)油氣將成為未來石油天然氣能源的重要接替者。統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，致密砂巖氣、頁巖氣、煤層氣等非常規(guī)天然氣資源儲量比常規(guī)天然氣更高，我國非常規(guī)天然氣資源總量是常規(guī)天然氣資源量的5.01倍，非常規(guī)天然氣勘探開發(fā)潛力無限。但是由于非常規(guī)天然氣儲層具有低孔、特低滲透的特征，針對這類非常規(guī)油氣藏，多級多層段壓裂技術(shù)是進(jìn)行儲層改造，有效提高單井產(chǎn)量的首選手段。目前國內(nèi)外常用的多級壓裂技術(shù)主要有裸眼封隔器分段壓裂技術(shù)、不動管柱水力噴射分段壓裂技術(shù)、連續(xù)油管噴砂射孔環(huán)空加砂壓裂技術(shù)和易鉆式復(fù)合橋塞分段壓裂技術(shù)等。
在油氣井測試過程中,為正確評價認(rèn)識目的層,當(dāng)遇有多層系地層時,各油氣水層間存在差異需要進(jìn)行分層測試,分層進(jìn)行增產(chǎn)措施,生產(chǎn)井進(jìn)行多層完井,暫時封層等,都需要使用橋堵分層工具,如橋塞等。但目前常用的金屬橋塞存在易卡鉆、鉆銑困難等缺點,利用高壓復(fù)合材料制作橋塞代替金屬橋塞,其獨特的材料設(shè)計容易鉆磨,磨掉的碎屑輕小,容易沖出,防止卡鉆。特別適用于斜井、水平井的分層壓裂、酸化、封堵水作業(yè),克服了金屬橋塞易卡鉆、鉆磨困難及鉆磨時間長等缺點。
復(fù)合橋塞具有容易鉆銑、鉆銑時產(chǎn)生的碎屑輕小、不易卡鉆等優(yōu)點。通過橋塞坐封和射孔聯(lián)作,不但縮短了水平井分段壓裂的施工周期,利用其內(nèi)部單流閥結(jié)構(gòu),還能實現(xiàn)壓裂后的迅速返排、快速投產(chǎn)。
上個世紀(jì)60年代，國外就已經(jīng)大量采用橋塞封層技術(shù)，我國則自1986年我國才開始采用橋塞技術(shù)進(jìn)行封層經(jīng)過近30年的發(fā)展，在國內(nèi)已經(jīng)初步形成了一系列可以滿足各種井況和作業(yè)要求的產(chǎn)品，但是對于復(fù)合橋塞，則始終依靠進(jìn)口國外的設(shè)備和技術(shù)。目前，壓裂橋塞封層技術(shù)仍以封隔器+卡瓦的組合為主，由管柱輸送，投球加壓，坐封丟手。密封壓差15-60Mpa，耐溫120度左右。在2009年13省區(qū)市機械工程學(xué)會第五屆科技論壇上，提出了復(fù)合材料可鉆橋塞達(dá)到耐溫90度，耐壓25Mpa，有效期兩年，可在1.5小時內(nèi)完成鉆銑的技術(shù)目標(biāo)。在未來，易鉆式復(fù)合橋塞多層鍛壓技術(shù)仍將是國內(nèi)外油氣藏開發(fā)的主體技術(shù)。毫無疑問，我國會進(jìn)一步加大復(fù)合材料橋塞分段壓裂技術(shù)的推廣應(yīng)用力度，不斷提高自主研發(fā)技術(shù)水平。在性能方面，目前國外的研究機構(gòu)仍舊著力于耐高溫、耐高壓橋塞，目標(biāo)是承壓能力提高到105MPa，耐溫性能提高到204度，以滿足高溫深井施工需要。
綜上所述，易鉆式復(fù)合橋塞技術(shù)為提高單井產(chǎn)量提供手段，為我國的頁巖氣藏等非常規(guī)油氣藏經(jīng)濟性、規(guī)模性開發(fā)提供有力技術(shù)支撐。國內(nèi)自主研發(fā)的復(fù)合橋塞在氣密性、可鉆性、化學(xué)穩(wěn)定性及加工成本上還未能達(dá)到較高水平，亟需實現(xiàn)易鉆式復(fù)合橋塞的國產(chǎn)化。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的旨在自主研發(fā)一種高鉆磨效率與高密封性的橋塞用復(fù)合材料，為實現(xiàn)生產(chǎn)成型、設(shè)計加工自主化提供可能。本發(fā)明還提供了該復(fù)合材料的制備方法。
具體地，本發(fā)明提供了一種油氣井下壓裂易鉆橋塞用復(fù)合材料，它包含有如下重量份的原料：
雙酚A型環(huán)氧樹脂40～60份、酚醛樹脂40～60份、固化劑1～3份。
進(jìn)一步地，它包含有如下重量份的原料：
雙酚A型環(huán)氧樹脂50份、酚醛樹脂50份、固化劑2份。
其中，所述酚醛樹脂選自雙馬來酰亞胺改性酚醛樹脂、苯并噁嗪樹脂。
其中，所述固化劑選自酸酐類固化劑、芳香族多胺類固化劑、脂環(huán)族多胺類固化劑、酚醛樹脂類固化劑。
進(jìn)一步地，所述酸酐固化劑包含鄰苯二甲酸酐、甲基四氫苯酐、均苯四甲酸二酐、甲基那迪克酸酐、苯酮四甲酸二酐；所述芳香族多胺類固化劑包含乙烯基三胺、氨乙基哌嗪、二氨基環(huán)己烷、異佛爾酮二胺、亞甲基雙環(huán)己烷胺、乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、二丙烯三胺、二甲胺基丙胺、二乙胺基丙胺；所述脂環(huán)族多胺類固化劑包含間苯二胺、間苯二甲胺、二氨基二苯基甲烷、二氨基二苯基砜、間氨基甲胺、聯(lián)苯胺、氯鄰苯二胺、雙芐胺基醚、苯二甲胺三聚體、亞甲基雙苯二胺；所述酚醛樹脂類固化劑包含苯酚酚醛樹脂、雙酚A型酚醛樹脂、含氮酚醛樹脂、聯(lián)苯酚醛樹脂、芳烷基酚醛樹脂、烷基酚醛、含磷酚醛樹脂。
本發(fā)明還提供了上述復(fù)合材料的制備方法，它包括如下操作步驟：
(1)按配比取原料；
(2)將固化劑加熱熔融，并與同溫度下的雙酚A型環(huán)氧樹脂混合，攪拌均勻，再加入剩余原料，然后在90～110℃下固化2～4h，再升溫至140～160℃固化3～5h，即得復(fù)合材料。
本發(fā)明復(fù)合材料，能夠達(dá)到國際先進(jìn)水平，耐高溫、耐高壓，滿足了高溫深井施工需要。
具體實施方式
實施例1本發(fā)明復(fù)合材料的制備
原料：雙酚A型環(huán)氧樹脂500g、雙馬來酰亞胺改性酚醛樹脂500g、鄰苯二甲酸酐20g
制備工藝：將固化劑加熱熔融，并與同溫度下的雙酚A型環(huán)氧樹脂混合，攪拌均勻，再加入剩余原料，然后在90～110℃下固化2～4h，再升溫至140～160℃固化3～5h，即得復(fù)合材料。
實施例2本發(fā)明復(fù)合材料的制備
原料：雙酚A型環(huán)氧樹脂500g、苯并噁嗪樹脂500g、氨乙基哌嗪20g
制備工藝：將固化劑加熱熔融，并與同溫度下的雙酚A型環(huán)氧樹脂混合，攪拌均勻，再加入剩余原料，然后在90～110℃下固化2～4h，再升溫至140～160℃固化3～5h，即得復(fù)合材料。
實施例3本發(fā)明復(fù)合材料的制備
原料：雙酚A型環(huán)氧樹脂500g、苯并噁嗪樹脂500g、間苯二胺20g、
制備工藝：將固化劑加熱熔融，并與同溫度下的雙酚A型環(huán)氧樹脂混合，攪拌均勻，再加入剩余原料，然后在90～110℃下固化2～4h，再升溫至140～160℃固化3～5h，即得復(fù)合材料。
復(fù)合橋塞所用材料物性參數(shù)表