石墨烯增強(qiáng)鋁基可溶球座研制與性能評(píng)價(jià)

魏 遼

（1.中國(guó)石化石油工程技術(shù)研究院,北京 102206；2.北京化工大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院,北京 100029；3.頁巖油氣富集機(jī)理與有效開發(fā)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 102206）

目前，水平井多級(jí)投球滑套分段壓裂技術(shù)已經(jīng)在致密砂巖油氣藏、煤層氣藏等非常規(guī)油氣儲(chǔ)層開發(fā)中實(shí)現(xiàn)了規(guī)模化應(yīng)用，支撐了油氣田新區(qū)增產(chǎn)、老區(qū)穩(wěn)產(chǎn)[1-2]。但隨著開發(fā)的不斷深入，低產(chǎn)低效井逐漸增多，因此，需要對(duì)前期下入的多級(jí)滑套配套球座進(jìn)行鉆除，井筒實(shí)現(xiàn)全通徑后，采用專用工具對(duì)出水層段進(jìn)行封堵或者進(jìn)行二次改造。而現(xiàn)有的投球滑套球座大都采用灰鐵或者合金鋼等材料[3]，球座鉆除過程中存在鉆除效率低、鉆除不徹底等問題，影響二次作業(yè)工具下入。

近幾年，隨著可溶合金材料的不斷發(fā)展，已代替常規(guī)合金鋼材料應(yīng)用于滑套球座[4]，可以降低球座鉆除過程中對(duì)套管及滑套造成的損壞，提升作業(yè)效率。但是常用的可溶鎂鋁合金材料屈服強(qiáng)度小于300 MPa[5]，表面硬度低于70 HBW，大都應(yīng)用于滑套可溶解憋壓球、可溶橋塞等工具[6-8]，如果直接用來加工滑套球座，難以滿足現(xiàn)場(chǎng)壓裂作業(yè)大排量、長(zhǎng)時(shí)間和高砂比的沖蝕要求[9]。為此，筆者采用粉末冶金的方法，利用石墨烯及碳化硅陶瓷顆粒增強(qiáng)鋁合金，研制了新型石墨烯增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料，該材料具有高強(qiáng)度、高硬度和在鹽水環(huán)境下能夠自行快速溶解的特點(diǎn)，將其加工制備成投球滑套球座，可以顯著提高球座的耐沖蝕性能，壓裂后利用地層返排液或者地層鹽水可實(shí)現(xiàn)球座完全溶解，無需下鉆作業(yè)即可形成井筒全通徑。……