雙層結(jié)構(gòu)油氣井壓裂用壓裂球及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種密封壓裂球，特別是一種雙層結(jié)構(gòu)油氣井壓裂用壓裂球及其制備方法，其可應(yīng)用于油氣壓裂開(kāi)采等領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著油氣田開(kāi)發(fā)的不斷深入，水平井多層次壓裂工藝已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，壓裂球因其在此過(guò)程中起到保壓作用而成為壓裂效果的關(guān)鍵。現(xiàn)有比重在1.3-1.7左右的壓裂球多為均質(zhì)塑料或復(fù)合材料質(zhì)地，若產(chǎn)品圓度偏差大或接觸受壓不均勻，則在密封時(shí)容易產(chǎn)生保壓效果差的問(wèn)題，同時(shí)由于受力點(diǎn)附近接觸面積小，壓裂球的部分位置因應(yīng)力集中而容易產(chǎn)生先于設(shè)計(jì)強(qiáng)度破壞的情況。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的主要目的在于提供一種雙層結(jié)構(gòu)油氣井壓裂用壓裂球及其制備方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足。
[0004]為實(shí)現(xiàn)前述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案包括:
[0005]—種雙層結(jié)構(gòu)油氣井壓裂用壓裂球，其包括硬質(zhì)高分子基體和包覆于所述基體上的高彈體材料層。
[0006]較為優(yōu)選的，所述基體主要由熱塑性塑料組成，但不限于此。
[0007]較為優(yōu)選的，所述球形基體內(nèi)分布有增強(qiáng)材料。
[0008]較為優(yōu)選的，所述高彈體材料層可以由各種適用于壓裂液環(huán)境的高彈體組成。
[0009]本發(fā)明的一些實(shí)施例之中還提供了一種制備所述雙層結(jié)構(gòu)油氣井壓裂用壓裂球的方法，其包括:
[0010]將熱塑性塑料采用注塑成型工藝制成所述基體；
[0011 ] 采用高彈體材料制成球殼型結(jié)構(gòu)；
[0012]將球形基體自所述球殼型結(jié)構(gòu)上預(yù)留的縫隙處壓入所述球殼型結(jié)構(gòu)內(nèi)，之后對(duì)預(yù)留縫隙進(jìn)行封口處理，從而形成所述壓裂球。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)包括:提供的雙層結(jié)構(gòu)油氣井壓裂用壓裂球比重較小，加工精度要求低，密封時(shí)保壓效果良好，且因具有高彈性外層+硬質(zhì)內(nèi)核的雙層結(jié)構(gòu)，不會(huì)出現(xiàn)壓裂球因局部區(qū)域應(yīng)力集中而損壞的情況，因此可大幅降低井下壓裂球失效的情況，并有效提高了多層次壓裂配套設(shè)備的可靠性，同時(shí)，該壓裂球制備工藝簡(jiǎn)單，易于控制，成本低廉。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是本發(fā)明一典型實(shí)施例中一種雙層結(jié)構(gòu)油氣井壓裂用壓裂球的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]附圖標(biāo)記說(shuō)明:球形基體1、高彈體材料包覆層2。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下文將對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作更為詳盡的解釋說(shuō)明。但是，應(yīng)當(dāng)理解，在本發(fā)明范圍內(nèi)，本發(fā)明的上述各技術(shù)特征和在下文(如實(shí)施例)中具體描述的各技術(shù)特征之間都可以互相組合，從而構(gòu)成新的或優(yōu)選的技術(shù)方案。限于篇幅，在此不再一一累述
[0017]本發(fā)明的一個(gè)方面提供了一種雙層結(jié)構(gòu)油氣井壓裂用壓裂球，其外層為高彈體材料，能夠改進(jìn)密封及改善因應(yīng)力集中情況帶來(lái)的問(wèn)題。
[0018]在一些實(shí)施方案之中，所述雙層結(jié)構(gòu)油氣井壓裂用壓裂球包括硬質(zhì)高分子基體和包覆于所述基體上的高彈體材料層。
[0019]請(qǐng)參閱圖1，在一典型實(shí)施例之中，所述壓裂球包括作為核心的硬質(zhì)高分子球形基體I和作為殼層的高彈體材料包覆層2。
[0020]優(yōu)選的，用以組成所述基體的材料包括抗壓強(qiáng)度在70MPa以上的熱塑性塑料，例如聚丙烯，聚酯，聚酰胺，聚乙烯醇，聚醚醚酮，聚醚砜樹(shù)脂，聚苯乙烯，聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯，聚碳酸酯，聚四氟乙烯，聚偏氟乙烯，乙烯-四氟乙烯共聚物和乙烯-三氟氯乙烯共聚物中的任意一種或兩種以上的組合，且不限于此。
[0021]在一些較為優(yōu)選的實(shí)施方案之中，所述基體內(nèi)還分布有增強(qiáng)材料和/或密度調(diào)節(jié)材料。
[0022]進(jìn)一步的，所述增強(qiáng)材料包括增強(qiáng)纖維如玻璃纖維、碳纖維等或者顆粒狀增強(qiáng)材料如空心玻璃珠等。
[0023]進(jìn)一步的，所述增強(qiáng)纖維包括碳纖維和/或玻璃纖維。
[0024]較為優(yōu)選的，所述基體包含10wt%?60￥丨％碳纖維和/或玻璃纖維。
[0025]優(yōu)選的，所述增強(qiáng)纖維的直徑為0.01-50 μ m，尤其優(yōu)選為1-10 μ m，進(jìn)一步優(yōu)選為5-8 μ mD
[0026]優(yōu)選的，所述增強(qiáng)纖維的彈性模量大于5GPa，尤其優(yōu)選大于lOGPa。
[0027]進(jìn)一步的，所述顆粒狀增強(qiáng)材料可選用空心玻璃珠等。
[0028]進(jìn)一步的，所述密度調(diào)節(jié)材料包括空心小球，例如空心玻璃珠。
[0029]在一些實(shí)施例之中，所述基體可以包含:熱塑性塑料60wt%? 70wt%、增強(qiáng)纖維5wt%? 30wt%，空心玻璃珠5wt%? 25wt%。
[0030]優(yōu)選的，所述空心玻璃珠的直徑為0.1-200 μ m，尤其優(yōu)選為1-100 μ m。
[0031]優(yōu)選的，所述空心玻璃珠的密度為0.2-1.5g/cm3，進(jìn)一步優(yōu)選小于1.4g/cm3，尤其優(yōu)選為 0.4-1.0g/cm3。
[0032]較為優(yōu)選的，所述高彈體材料的邵氏A硬度值在70以上，例如可選自通用橡膠或特種橡膠及其改性產(chǎn)物中的一種或兩種及以上的組合，更具體的可選自改性天然橡膠，改性丁腈橡膠，改性氫化丁腈橡膠，氟橡膠，改性聚氨酯等，但不限于此。
[0033]較為優(yōu)選的，所述基體的直徑為1mm?146.1mm。
[0034]較為優(yōu)選的，所述高彈體材料層的厚度為0.1mm?140mmo
[0035]較為優(yōu)選的，所述壓裂球的密度為1.14g/cm3?1.46g/cm3。
[0036]較為優(yōu)選的，所述壓裂球的抗壓強(qiáng)度在27MPa以上，進(jìn)一步優(yōu)選大于70MPa。
[0037]較為優(yōu)選的，所述壓裂球的壓縮強(qiáng)度不低于70MPa。
[0038]本發(fā)明的另一個(gè)方面提供了一種制備所述雙層結(jié)構(gòu)油氣井壓裂用壓裂球的方法，其包括:
[0039]將熱塑性塑料采用注塑成型工藝制成所述基體；
[0040]采用高彈體材料制成球殼型結(jié)構(gòu)；
[0041 ] 將球形基體自所述球殼型結(jié)構(gòu)上預(yù)留的縫隙處壓入所述球殼型結(jié)構(gòu)內(nèi)，之后對(duì)預(yù)留縫隙進(jìn)行封口處理，從而形成所述壓裂球。
[0042]較為優(yōu)選的，所述制備方法包括:
[0043]將作為基材的尼龍6/6、聚醚醚酮(PEEK)等材料與碳纖維、玻璃纖維等充分混勻后，采用注塑成型，特別是高壓注塑成型的方法制成球形基體；
[0044]采用改性氫化丁腈橡膠、氟橡膠等高彈體材料制成球殼；
[0045]將球形基體自所述球殼上預(yù)留的縫隙處壓入球殼內(nèi)，之后對(duì)預(yù)留縫隙進(jìn)行封口處理，從而形成所述壓裂球。
[0046]以下結(jié)合若干實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作更為具體的解釋說(shuō)明。
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