一种井下暂堵工具用高强快速溶解镁合金的3DP制备工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种井下暂堵工具用高强快速溶解镁合金的3DP制备工艺，包括以下步骤：1）将材料组份配料混合均匀；2）将需要打印的制品形状导入计算机控制系统中，合金粉末和胶水在3D打印机中通过交替喷涂成型的方式打印得到所需要形状的坯料；3）对步骤2）得到的坯料进行干燥后，在保护气氛或真空中进行脱脂烧结；4）将步骤3）得到的坯料在保护气氛或真空中进行高温570℃~680℃烧结后冷却至室温。本发明专利技术所述制备工艺得到的合金样品本身具有一定的空隙，可以在高压环境下自行致密化而不是碎裂，并且由于自身具有空隙，与压裂液接触面积较大，降解速率相比于传统压裂制品更快，可以有效提高开采效率。效提高开采效率。

【技术实现步骤摘要】
一种井下暂堵工具用高强快速溶解镁合金的3DP制备工艺


[0001]本专利技术涉及镁合金3D打印
，具体涉及一种井下暂堵工具用高强快速溶解镁合金的3DP制备工艺。

技术介绍

[0002]压裂技术是开发油气资源的核心技术，而井下暂堵工具（压裂球、桥塞）是决定分段压裂是否成功的关键因素。
[0003]在多级滑套分段压裂这项新技术中，压裂球和桥塞的存在主要起以下两方面的作用：一是将各级滑套打开，从而对各产层岩石进行压裂；二是隔离压裂液体。因此，井下暂堵工具需要具有较高的耐压强度，同时在所有压裂作业结束后，需要对油井内油管进行泄压，这样才能利于后期油气井的生产。目前的常规方法是利用油气层和油管的压力差将压裂球返排出井口，但是由于地层压力和现场施工压力的因素，压裂球可能会发生卡位，导致返排不成功；或者进行钻磨保持井筒畅通，但这一过程会增加施工周期，并且对钻具的要求很高，极大增加了成本及风险。因此，一种理想的井下暂堵工具应该是能够承受在压裂施工过程中产生的高压，并且能够在压裂作业结束后自行消失，免除井下暂堵工具的返排过程，进而能够有效降低施工成本和风险，缩短施工周期，提高施工效率。
[0004]现在市场上用于制备井下暂堵工具的镁合金强度较低、腐蚀速率较慢，影响开采效率。此外，目前市场上的井下暂堵工具主要是通过机加工来生产，但井下暂堵工具较为复杂，机加工具仍然有一定的难度。尤其是这种快速腐蚀合金，在加工过程中极易收到腐蚀，从而影响加工过程。因此开发一种可以强度高、溶解速率快，同时还能够快速按照用户的需求来需制备井下暂堵工具的镁合金及其制备方法对压裂开采油气资源具有重要意义，在油气开采领域的应用具有巨大的前景。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的上述不足，本专利技术的目的在于提供一种井下暂堵工具用高强快速溶解镁合金的3DP制备工艺，以解决现有技术井下暂堵工具制作工艺复杂、机加工制备较为困难的问题。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：一种井下暂堵工具用高强快速溶解镁合金的3DP制备工艺，包括以下步骤：1）将材料组份配料混合均匀；2）将需要打印的制品形状导入计算机控制系统中，合金粉末和胶水在3D打印机中通过交替喷涂成型的方式打印得到所需要形状的坯料；3）对步骤2）得到的坯料进行干燥后，在保护气氛或真空中进行脱脂烧结；4）将步骤3）得到的坯料在保护气氛或真空中进行高温560℃~680℃烧结后冷却至室温。
[0007]本专利技术还提供一种井下暂堵工具用高强快速溶解镁合金，通过本专利技术所述井下暂
堵工具用高强快速溶解镁合金的3DP制备工艺制备得到，由粉料和辅料配合而成；其中粉料包括以下百分质量的成分：Cu、Fe、Ni中的一种，其用量为0.1wt %~20 wt %；Al为0.5wt%~20wt%；Zn为0.1wt%~10wt%；余量为镁合金粉末；辅料为胶水。
[0008]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：本专利技术所述制备工艺得到的合金样品，具有第二相增强的效果，这些增强相同时又可以提高合金的腐蚀效率。另外，本专利技术制备得到的合金本身具有一定的空隙，可以在高压环境下自行致密化而不是碎裂，并且由于自身具有空隙，与压裂液接触面积较大，降解速率相比于传统压裂制品更快，可以有效提高开采效率。
附图说明
[0009]图1为实施例1~4的力学性能图。
[0010]图2为实施例5~8的力学性能图。
[0011]图3为实施例9~12的力学性能图。
[0012]图4为实施例1~4的SEM照片，其中，（4a）为实施例1，（4b）为实施2，（4c）为实施例3，（4d）为实施例4。
[0013]图5为实施例5~8的SEM照片，其中，（5a）为实施例1，（5b）为实施2，（5c）为实施例3，（5d）为实施例4。
[0014]图6为实施例9~12的SEM照片，其中，（6a）为实施例1，（6b）为实施2，（6c）为实施例3，（6d）为实施例4。
[0015]图7为实施例1~4的腐蚀速率图。
[0016]图8为实施例5~8的腐蚀速率图。
[0017]图9为实施例9~12的腐蚀速率图。
具体实施方式
[0018]下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明。
[0019]一、一种井下暂堵工具用高强快速溶解镁合金的3DP制备工艺1）将原料合金粉末混合均匀。
[0020]2）将需要打印的制品形状导入计算机控制系统中，合金粉末和胶水在3D打印机中通过交替喷涂成型的方式打印得到所需要形状的坯料。其中，将合金粉末装入3D打印机中的金属料筒中，将胶水装入3D打印机中的胶水料筒中，所述交替喷涂包括如下步骤：先在粉床上均匀铺满一层合金粉末，在该层合金粉末上喷涂一层胶水，在再该胶水层上喷涂一层合金粉末，再喷涂一层胶水，交替喷涂合金粉和胶水，得到所述坯料。所述胶水为水基型低分子醇胶水。
[0021]3）对步骤2）得到的坯料进行干燥后，在保护气氛或真空中进行脱脂烧结。其中，坯料在空气中进行70℃~160℃干燥2h~6h。干燥后的坯料在保护气氛或真空中进行250℃~400℃脱脂烧结0.5h~10h。
[0022]4）将步骤3）得到的坯料在保护气氛或真空中进行高温550℃~680℃烧结后冷却至室温。其中，坯料在保护气氛或真空中进行550℃~680℃烧结3~100h。保护气为惰性气体。
[0023]二、一种井下暂堵工具用高强快速溶解镁合金
所述井下暂堵工具用高强快速溶解镁合金，通过本专利技术所述井下暂堵工具用高强快速溶解镁合金的3DP制备工艺制备得到，其原料由粉料和辅料配合而成；其中粉料包括以下百分质量的成分：Cu、Fe、Ni中的一种，其用量为0.1wt %~20 wt %；Al为0.5wt%~20wt%；Zn为0.1wt%~10wt%；余量为镁合金粉末；辅料为胶水。
[0024]其中，所述Cu粉、Fe粉、Ni粉为150目，镁合金粉末为25~500微米。
[0025]三、实施例和对比例通过本专利技术所述方法得到坯料，然后经过本专利技术所述烧结过程烧结后得到实施例1~12。
[0026]表1实施例CuFeNiAlZn11wt%
‑‑‑‑
9.08wt%0.65wt%23wt%
‑‑‑‑
9.08wt%0.65wt%35wt%
‑‑‑‑
9.08wt%0.65wt%410wt%
‑‑‑‑
9.08wt%0.65wt%5
‑‑
1wt%
‑‑
9.08wt%0.65wt%6
‑‑
3wt%
‑‑
9.08wt%0.65wt%7
‑‑
5wt%
‑‑
9.08wt%0.65wt%8
‑‑
10wt%
‑‑
9.08wt%0.65wt%9
‑‑‑‑
1wt%9.08wt%0.65wt%10
‑‑本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种井下暂堵工具用高强快速溶解镁合金的3DP制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：1）将材料组份配料混合均匀；2）将需要打印的制品形状导入计算机控制系统中，合金粉末和胶水在3D打印机中通过交替喷涂成型的方式打印得到所需要形状的坯料；3）对步骤2）得到的坯料进行干燥后，在保护气氛或真空中进行脱脂烧结；4）将步骤3）得到的坯料在保护气氛或真空中进行高温560℃~680℃烧结后冷却至室温。2.根据权利要求1所述井下暂堵工具用高强快速溶解镁合金的3DP制备工艺，其特征在于，所述步骤1）中，将合金粉末装入3D打印机中的金属料筒中，将胶水装入3D打印机中的胶水料筒中，所述交替喷涂包括如下步骤：先在粉床上均匀铺满一层合金粉末，在该层合金粉末上喷涂一层胶水，在再该胶水层上喷涂一层合金粉末，再喷涂一层胶水，交替喷涂合金粉和胶水，得到所述坯料。3.根据权利要求1所述井下暂堵工具用高强快速溶解镁合金的3DP制备工艺，其特征在于，所述步骤3）中，坯料在空气中进行70℃~160℃干燥2h~6h。4.根据权利要求1所述井下暂堵工具用高强快速溶解镁合金的3DP制备工艺...

【专利技术属性】
技术研发人员：王敬丰，苏辰，马凯，李竑芸，代朝能，王金星，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：