本发明涉及一种油气井用无机复合材料,其制备方法及应用，属于材料技术领域。
背景技术：
“三超”油气井是指井深大于4500-6000m，最深可达10000m，井底压力大于75mpa，最高可达150mpa，井底温度高于100℃，最高可达200℃，且深层致密油气藏含二氧化碳，需经酸化或高压压裂才能投产的井。二氧化碳和酸化压裂构成了“三超”油气井严酷的腐蚀环境，为保障油气井的安全生产，当前主要采取两种防护技术，一是使用耐蚀管柱如超级13cr油管、15cr油管，在极端苛刻的环境下甚至使用镍基合金油管，虽然可以满足实际工况的需求，但耐蚀管柱成本高，在国际油价大幅下降的背景下，使用耐蚀管柱经济效率不高；另一种常规的防护技术是投加有机缓蚀剂，但其在高温下易分解，达不到应有的缓蚀剂效率，且由于地层压力高，产出液流速快，投加的有机缓蚀剂极易被冲刷出来，往往需要添加设计量的3-4倍才能保证缓蚀效率，增加了作业成本。
技术实现要素：
本发明的目的是针对现有技术存在的油气井防护成本高，管柱腐蚀速率快的缺陷，提出一种油气井用无机复合材料,其制备方法及应用，降低成本，降低管柱的腐蚀速率，提高“三超”油气井的整体安全。
本发明首先通过以下技术方案解决技术问题：一种油气井用复合材料，包括内芯、与所述内芯混合组成内芯材料的内芯潮解抑制剂、用于安置内芯材料的内芯保护壳、用于放置内芯保护壳并与内芯保护壳之间具有环状空缺的扩散层保护壳以及环状空缺内充满的扩散层；所述内芯是强碱性物质，所述内芯潮解抑制剂是石蜡基或环烷基矿物油、硅油、植物油、石蜡油中的至少一种，优选为石蜡油，所述内芯保护壳是低合金钢薄板，所述扩散层是耐高温水泥层，所述的耐高温水泥层由耐高温固井水泥浆硬化后制得，其中，固井水泥为市售产品。优选为耐高温g级水泥。所述扩散层保护壳是低合金钢薄板、不锈钢薄板或聚四氟乙烯薄板中的至少一种。本发明可以解决耐蚀管柱经济效率不高的问题，克服有机缓蚀剂高温下易分解、用量大的缺点，该无机复合材料可以与普通材质的管柱如n80、p110联合使用，有效降低成本；该无机复合材料耐高温、高压，投加工艺简单，单井投加量少，可缓慢释放活性物质，捕获产出液的氢离子，提高产出液的ph值，降低管柱的腐蚀速率，提高“三超”油气井的整体安全。
上述材料中内芯的所述强碱性物质是氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、氧化钙、氧化钠或氧化钾中至少一种，优选为氢氧化钠。所述内芯保护壳为直径30-100mm，长度为1000-3000mm的圆筒，壳厚度为0.03-1mm，圆筒表面具有孔，孔的直径为2-10mm，孔的数量为每平方米1000-4000个。
与内芯保护壳类似，所述扩散层保护壳为直径40-100mm，长度为1010-3010mm的圆筒，壳厚度为0.03-1mm，圆筒表面具有孔，孔的直径为2-10mm，孔的数量为每平方米1000-4000个。
本发明通过以下技术方案进一步解决技术问题，油气井用无机复合材料的制备方法，包括以下步骤：
第一步、在温度为25-30℃，相对湿度≤30%的条件下，将所述内芯倒入混料器中，加入占内芯重量百分比为1-3%的潮解抑制剂，开动混料器混合5-15分钟得到混合的内芯材料；
第二步、用气动输送装置将混合后的内芯材料注入机械压力装置中，将内芯压缩，体积缩小至原来的1/10-1/2，放入内芯保护壳；
第三步、将带有保护壳的内芯放入扩散层保护壳中，用水泥灌浆机向内芯和扩散层保护壳的环空内注入耐高温固井水泥浆，注满后将水泥浆养护7d-14d，待完全硬化后得到成品。
上述方法的所述第二步中，机械压力装置是挤出机、注塑机、液压机中的一种。
所述第三步中，成品为棒状。
本发明通过以下技术方案再进一步解决技术问题，油气井用无机复合材料的应用，将棒状的无机复合材料放置在油气井管柱内部，随油气井管柱一同下入井内；或将棒状的无机复合材料棒放置在油管内部，随油管一同下入井内；或将棒状的无机复合材料棒放置在筛管内部，随筛管一同下入井内再或将棒状的无机复合材料棒放置在套管内部，随套管一同下入井内。
本无机复合材料的原材料来源广泛，成本低廉，生产工艺简单，使用方便，耐高温高压，可有效解决三超油气井的腐蚀问题，具有良好的社会和经济效益。其有益效果是：制得的无机复合材料具有优良的耐高温性能，瞬时耐温可达260℃，长期服役温度大于200℃，耐压强度大于20mpa。在高温下可持续稳定的释放活性组分，捕获氢离子，提高产出液的ph值，可降低油气井管柱的腐蚀速率70%以上。无机复合材料棒放在油气井管柱内部，随油气井管柱一同下入井内，施工方便，可大幅节省作业成本。
具体实施方式
实施例1
本实施例的无机复合材料由3.3kg氢氧化钠、0.03kg石蜡油、镀锌钢圆筒（直径50mm、厚度0.05mm、长度1000mm、孔直径4mm、数量160个）、0.192kg水泥浆、不锈钢圆筒（直径52mm、厚度0.05、长度1010mm、孔直径8mm、数量200个）构成。
（1）调节室内温度为25℃，相对湿度30%，将氢氧化钠倒入混料器中，加入0.03kg石蜡油，开动混料器混合5分钟。
（2）用气动输送装置将混合后的氢氧化钠注入注塑机中，挤出长度为1000mm的棒，放入镀锌钢圆筒。
（3）将镀锌钢圆筒放入不锈钢圆筒中，用水泥灌浆机向环空内注入0.192kg耐高温固井水泥浆，水泥浆养护7d，待完全硬化后可得本产品。
最终得到的无机复合材料为棒状，可耐180℃高温，抗压强度为25mpa，放入油管内部，随油管下入到井内，降低油气井管柱腐蚀速率75%。
实施例2
本实施例的无机复合材料由3.3kg氢氧化钠、1.7kg氢氧化钾、0.05kg植物油、镀锌钢圆筒（直径60mm、厚度0.05mm、长度1500mm、孔直径4mm、数量160个）、0.23kg水泥浆、不锈钢圆筒（直径62mm、厚度0.05、长度1510mm、孔直径10mm、数量200个）构成。
（1）调节室内温度为30℃，相对湿度25%，将氢氧化钠和氢氧化钾倒入混料器中，加入0.05kg植物油，开动混料器混合15分钟。
（2）用气动输送装置将混合后的材料注入挤出机料斗，挤出长度为1500mm的棒，放入镀锌钢圆筒中。
（3）将镀锌钢圆筒放入不锈钢圆筒中，用水泥灌浆机向环空内注入0.23kg耐高温固井水泥浆，水泥浆养护10d，待完全硬化后可得本产品。
最终得到的无机复合材料为棒状，可耐150℃高温，抗压强度为20mpa，放入筛管内部，随筛管一起下入井内，降低油气井管柱腐蚀速率78%。
实施例3
本实施例的无机复合材料由4kg氢氧化钾、4kg氧化钠、0.08kg硅油、镀锌钢圆筒（直径75mm、厚度0.05mm、长度2000mm、孔直径8mm、数量240个）、0.286kg水泥浆、聚四氟乙烯圆筒（直径77mm、厚度0.05、长度2010mm、孔直径10mm、数量600个）构成。
（1）调节室内温度为30℃，相对湿度20%，将氢氧化钾和氧化钠倒入混料器中，加入0.08kg硅油，开动混料器混合15分钟。
（2）用气动输送装置将混合后的材料注入挤出机料斗，挤出长度为2000mm的棒，放入镀锌钢圆筒中。
（3）将镀锌钢圆筒放入聚四氟乙烯圆筒中，用水泥灌浆机向环空内注入0.286kg耐高温固井水泥浆，水泥浆养护14d，待完全硬化后可得本产品。
最终得到的无机复合材料为棒状，可耐220℃高温，抗压强度为30mpa，放入套管内部，随套管一起下入井内，降低油气井管柱腐蚀速率85%。
除上述实施外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。