本发明涉及一种油气井下压裂易钻桥塞用复合材料及其制备方法。
背景技术：
随着油气田的开发和能源的不断耗竭，非常规油气将成为未来石油天然气能源的重要接替者。统计数据显示，致密砂岩气、页岩气、煤层气等非常规天然气资源储量比常规天然气更高，我国非常规天然气资源总量是常规天然气资源量的5.01倍，非常规天然气勘探开发潜力无限。但是由于非常规天然气储层具有低孔、特低渗透的特征，针对这类非常规油气藏，多级多层段压裂技术是进行储层改造，有效提高单井产量的首选手段。目前国内外常用的多级压裂技术主要有裸眼封隔器分段压裂技术、不动管柱水力喷射分段压裂技术、连续油管喷砂射孔环空加砂压裂技术和易钻式复合桥塞分段压裂技术等。
在油气井测试过程中,为正确评价认识目的层,当遇有多层系地层时,各油气水层间存在差异需要进行分层测试,分层进行增产措施,生产井进行多层完井,暂时封层等,都需要使用桥堵分层工具,如桥塞等。但目前常用的金属桥塞存在易卡钻、钻铣困难等缺点,利用高压复合材料制作桥塞代替金属桥塞,其独特的材料设计容易钻磨,磨掉的碎屑轻小,容易冲出,防止卡钻。特别适用于斜井、水平井的分层压裂、酸化、封堵水作业,克服了金属桥塞易卡钻、钻磨困难及钻磨时间长等缺点。
复合桥塞具有容易钻铣、钻铣时产生的碎屑轻小、不易卡钻等优点。通过桥塞坐封和射孔联作,不但缩短了水平井分段压裂的施工周期,利用其内部单流阀结构,还能实现压裂后的迅速返排、快速投产。
上个世纪60年代，国外就已经大量采用桥塞封层技术，我国则自1986年我国才开始采用桥塞技术进行封层经过近30年的发展，在国内已经初步形成了一系列可以满足各种井况和作业要求的产品，但是对于复合桥塞，则始终依靠进口国外的设备和技术。目前，压裂桥塞封层技术仍以封隔器+卡瓦的组合为主，由管柱输送，投球加压，坐封丢手。密封压差15-60Mpa，耐温120度左右。在2009年13省区市机械工程学会第五届科技论坛上，提出了复合材料可钻桥塞达到耐温90度，耐压25Mpa，有效期两年，可在1.5小时内完成钻铣的技术目标。在未来，易钻式复合桥塞多层锻压技术仍将是国内外油气藏开发的主体技术。毫无疑问，我国会进一步加大复合材料桥塞分段压裂技术的推广应用力度，不断提高自主研发技术水平。在性能方面，目前国外的研究机构仍旧着力于耐高温、耐高压桥塞，目标是承压能力提高到105MPa，耐温性能提高到204度，以满足高温深井施工需要。
综上所述，易钻式复合桥塞技术为提高单井产量提供手段，为我国的页岩气藏等非常规油气藏经济性、规模性开发提供有力技术支撑。国内自主研发的复合桥塞在气密性、可钻性、化学稳定性及加工成本上还未能达到较高水平，亟需实现易钻式复合桥塞的国产化。
技术实现要素：
本发明的目的旨在自主研发一种高钻磨效率与高密封性的桥塞用复合材料，为实现生产成型、设计加工自主化提供可能。本发明还提供了该复合材料的制备方法。
具体地，本发明提供了一种油气井下压裂易钻桥塞用复合材料，它包含有如下重量份的原料：
双酚A型环氧树脂40～60份、酚醛树脂40～60份、固化剂1～3份。
进一步地，它包含有如下重量份的原料：
双酚A型环氧树脂50份、酚醛树脂50份、固化剂2份。
其中，所述酚醛树脂选自双马来酰亚胺改性酚醛树脂、苯并噁嗪树脂。
其中，所述固化剂选自酸酐类固化剂、芳香族多胺类固化剂、脂环族多胺类固化剂、酚醛树脂类固化剂。
进一步地，所述酸酐固化剂包含邻苯二甲酸酐、甲基四氢苯酐、均苯四甲酸二酐、甲基那迪克酸酐、苯酮四甲酸二酐；所述芳香族多胺类固化剂包含乙烯基三胺、氨乙基哌嗪、二氨基环己烷、异佛尔酮二胺、亚甲基双环己烷胺、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；所述脂环族多胺类固化剂包含间苯二胺、间苯二甲胺、二氨基二苯基甲烷、二氨基二苯基砜、间氨基甲胺、联苯胺、氯邻苯二胺、双苄胺基醚、苯二甲胺三聚体、亚甲基双苯二胺；所述酚醛树脂类固化剂包含苯酚酚醛树脂、双酚A型酚醛树脂、含氮酚醛树脂、联苯酚醛树脂、芳烷基酚醛树脂、烷基酚醛、含磷酚醛树脂。
本发明还提供了上述复合材料的制备方法，它包括如下操作步骤：
(1)按配比取原料；
(2)将固化剂加热熔融，并与同温度下的双酚A型环氧树脂混合，搅拌均匀，再加入剩余原料，然后在90～110℃下固化2～4h，再升温至140～160℃固化3～5h，即得复合材料。
本发明复合材料，能够达到国际先进水平，耐高温、耐高压，满足了高温深井施工需要。
具体实施方式
实施例1本发明复合材料的制备
原料：双酚A型环氧树脂500g、双马来酰亚胺改性酚醛树脂500g、邻苯二甲酸酐20g
制备工艺：将固化剂加热熔融，并与同温度下的双酚A型环氧树脂混合，搅拌均匀，再加入剩余原料，然后在90～110℃下固化2～4h，再升温至140～160℃固化3～5h，即得复合材料。
实施例2本发明复合材料的制备
原料：双酚A型环氧树脂500g、苯并噁嗪树脂500g、氨乙基哌嗪20g
制备工艺：将固化剂加热熔融，并与同温度下的双酚A型环氧树脂混合，搅拌均匀，再加入剩余原料，然后在90～110℃下固化2～4h，再升温至140～160℃固化3～5h，即得复合材料。
实施例3本发明复合材料的制备
原料：双酚A型环氧树脂500g、苯并噁嗪树脂500g、间苯二胺20g、
制备工艺：将固化剂加热熔融，并与同温度下的双酚A型环氧树脂混合，搅拌均匀，再加入剩余原料，然后在90～110℃下固化2～4h，再升温至140～160℃固化3～5h，即得复合材料。
复合桥塞所用材料物性参数表