大连万程铝业有限公司

　　

　　课题组组长、金属所研究员陈德敏告诉记者：目前，国内外开采页岩油气主要采用水平井分段压裂技术，即对已探明的不同区域的油气分段压裂。该技术可细分为三种：水力喷射分段压裂、裸眼封隔器分段压裂、快钻桥塞分段压裂。

　　

　　陈德敏指出，快钻桥塞分段压裂在大庆以及北美广泛采用，该技术具有分压段数多，可进行大排量施工等特点。在该技术的主要工艺流程中，如果压裂球不可溶，球要返排回地面，需要10～15天；桥塞不可溶，要钻除所有桥塞，正常情况下需要1天。

　　

　　球座和桥塞均起封堵作用。为何一直没有开发出可溶的桥塞和球座？

　　

　　陈德敏的回答是：一方面，桥塞的尺寸较大，其中心管的最大直径接近80毫米，如果采用粉末冶金做铝复合材料的工艺方法，成本高，成型也较困难；另一方面，这类材料的反应温度不可控，其与水的反应温度过低，保证器件到水里不失效很难，尤其是在整个桥塞有52个零件的情况下，很难采取保护措施。此外，树脂材料同样存在上述成本问题。而镁基材料的强度低，反应温度低，力学性能和溶解性能均不满足使用要求。这些均影响了可溶桥塞和球座的开发。

　　

　　储氢合金及应用课题组采用铸造工艺制备铝合金。陈德敏表示，该工艺的特点是易于成型，可根据模具的外形和尺寸浇铸各种铸件；该工艺产能大，一炉可浇铸几百公斤以上的合金；合金在常压下冶炼，工艺相对简单等。

　　

　　在此研究基础上，陈德敏称，可溶球座中的问题解决起来相对简单，需要解决的是含有细小沙粒的压裂液对球座内孔表面的冲蚀问题。

　　

　　课题组采取的方案是在零件表面做涂层。陈德敏说：“该涂层既要耐冲蚀，还要与合金的表面有很好的结合力，涂层的厚度也要适当，做涂层工艺时不破坏零件的形状和尺寸，不改变合金的基本性能等。”总之，课题组主要解决的是合金表面的涂层加工技术。

　　

　　压裂球需配合球座或桥塞使用。压裂球落在球座上，依靠压裂液的压力实现封堵。由于球与球座的接触面积非常小，对合金的硬度有一定要求。如果球太软，球将卡在球座上；而一旦球不能返排，即生产事故。

　　

　　课题组做的球在70MPa的压力下，变形很小，而且可控制溶解时间，不影响后续施工。陈德敏指出，如果国内没有可溶球，国外产品便可漫天要价。所以，从这个角度看，有了可溶球也相对给国内企业节约了部分成本。

　　

　　随着可溶球等逐步研发，合金的规模生产问题被提了出来。通过沟通，目前双方的合作方式是：金属所负责合金的成分优化、铸件的冶炼成型与热处理，吉林旭峰激光负责产品的机械加工及市场营销。今年3月，生产设备在吉林市安装完毕，目前相关生产工艺正在调试之中。

　　

　　课题组研发的可溶球正在国内逐渐得到认可。除大庆油田外，可溶球在其他石油企业也得到了部分应用。关于桥塞，陈德敏也透露国内外均有采购意向，有关样件正在测试中，市场应用和推广前景一片看好。