[发明专利]一种提高可钻复合材料钻磨速度的方法

说明书

本发明公开了一种提高可钻复合材料钻磨速度的方法是：在制备可钻复合材料的过程中，引入膨胀剂，该膨胀剂均匀地分散在复合材料的基体材料中；所述膨胀剂满足以下条件：在一定条件下，膨胀剂能够分解并产生大量气体；所述一定条件是指：一定温度、pH值、湿度、压力、紫外线或核源。本发明还提供了一种含膨胀剂的可钻复合材料。本发明的提高可钻复合材料钻磨速度的方法，无需通过更换增强纤维材料、牺牲复合材料的整体力学性能来提高复合材料的钻磨速度。具体应用时，可根据不同的井况调节引入的膨胀剂的种类和比例，具有更好的可调控性和适应性，可在通过优化钻磨工艺的基础上进一步提高复合材料的钻磨速率。

技术领域

本发明涉及一种提高可钻复合材料钻磨速度的方法

背景技术

目前油田用井下工具主体部分多为金属材料，由于金属材料自身具有易腐蚀、硬度高、耐磨、密度大等特点，因此在进行分层作业、注水作业以及海上作业时，存在诸如易遇卡、钻磨困难、腐蚀严重等问题，严重制约了工艺的进步，增加了开发成本。

可钻复合材料具有密度低、耐腐蚀、易钻等特点，近几年，国内外开始将可钻复合材料应用于油田井下工具中，如可钻复合桥塞工具、可钻复合材料封隔器等，这类工具后期移除的方式主要是采用钻磨的方式。提高复合材料的钻磨速度能够提高作业效率，缩短作业时间，节省作业成本。目前提高可钻复合材料钻磨速度的方式主要有以下几种：选用易钻磨的增强纤维材料，但由于易钻磨的增强纤维材料往往强度比较低，因此会大大降低可钻复合材料的整体力学性能。另一种方式是优化钻磨工艺，主要是针对施工工艺参数、磨鞋类型等进行优化和优选。

发明内容

针对上述现有技术，本发明提供了一种提高可钻复合材料钻磨速度的方法。本发明还提供了一种钻磨速度快的含膨胀剂的可钻复合材料及其制备方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种提高可钻复合材料钻磨速度的方法是：在制备可钻复合材料的过程中，引入膨胀剂，该膨胀剂均匀地分散在复合材料的基体材料中(复合材料是由基体材料和纤维织物的增强材料组成，基体材料作为粘结剂，膨胀剂均匀地分散在基体材料中，膨胀剂可能与基体材料发生反应，也可能不发生反应)；所述膨胀剂满足以下条件：在一定条件下，膨胀剂能够分解并产生大量气体；所述一定条件是指：一定温度、pH值、湿度、压力、紫外线或核源。

进一步地，所述引入膨胀剂的方式为：直接将膨胀剂加入基体材料中，或将膨胀剂包裹在脲醛微囊、囊泡或SiO₂气溶胶中(有利于膨胀剂分散在基体材料中)(为常规方法)，再加入基体材料中。

所述膨胀剂选自无机膨胀剂或/和有机膨胀剂；所述无机膨胀剂选自碳酸氢钠，碳酸氢钾，碳酸氢镁，过氧化钠，硫酸铝与碳酸氢盐(碳酸氢钠、碳酸氢钾或碳酸氢镁)的混合物中的一种或任意几种；所述有机膨胀剂选自有偶氮化合物或/和磺酰肼化合物；所述偶氮化合物选自二偶氮氨基苯(DAB)、偶氮二甲酰胺(发泡剂ADC)或/和偶氮二异丁腈(AIBN)；所述磺酰肼化合物选自N,N’-二亚硝基五亚甲基四胺(DPT)。

所述膨胀剂的添加比例为复合材料重量的0.5％～10％。

一种含膨胀剂的可钻复合材料，包括复合材料的基体材料和膨胀剂，膨胀剂均匀地分散在复合材料的基体材料中。

进一步地，所述含膨胀剂的可钻复合材料的结构为：在含膨胀剂的复合材料的基体材料外部包裹一层可钻复合材料。

所述含膨胀剂的可钻复合材料的制备方法为：在制备可钻复合材料的过程中，引入膨胀剂，将该膨胀剂均匀地分散到复合材料的基体材料中，然后常规方法制备可钻复合材料。

进一步地，所述引入膨胀剂的方式为：直接将膨胀剂加入基体材料中，或将膨胀剂包裹在脲醛微囊、囊泡或SiO₂气溶胶中(有利于膨胀剂分散在基体材料中)，再加入基体材料中。