課題組組長、金屬所研究員陳德敏告訴記者：目前，國內(nèi)外開采頁巖油氣主要采用水平井分段壓裂技術，即對已探明的不同區(qū)域的油氣分段壓裂。該技術可細分為三種：水力噴射分段壓裂、裸眼封隔器分段壓裂、快鉆橋塞分段壓裂。

　　

　　陳德敏指出，快鉆橋塞分段壓裂在大慶以及北美廣泛采用，該技術具有分壓段數(shù)多，可進行大排量施工等特點。在該技術的主要工藝流程中，如果壓裂球不可溶，球要返排回地面，需要10～15天；橋塞不可溶，要鉆除所有橋塞，正常情況下需要1天。

　　

　　球座和橋塞均起封堵作用。為何一直沒有開發(fā)出可溶的橋塞和球座？

　　

　　陳德敏的回答是：一方面，橋塞的尺寸較大，其中心管的最大直徑接近80毫米，如果采用粉末冶金做鋁復合材料的工藝方法，成本高，成型也較困難；另一方面，這類材料的反應溫度不可控，其與水的反應溫度過低，保證器件到水里不失效很難，尤其是在整個橋塞有52個零件的情況下，很難采取保護措施。此外，樹脂材料同樣存在上述成本問題。而鎂基材料的強度低，反應溫度低，力學性能和溶解性能均不滿足使用要求。這些均影響了可溶橋塞和球座的開發(fā)。

　　

　　儲氫合金及應用課題組采用鑄造工藝制備鋁合金。陳德敏表示，該工藝的特點是易于成型，可根據(jù)模具的外形和尺寸澆鑄各種鑄件；該工藝產(chǎn)能大，一爐可澆鑄幾百公斤以上的合金；合金在常壓下冶煉，工藝相對簡單等。

　　

　　在此研究基礎上，陳德敏稱，可溶球座中的問題解決起來相對簡單，需要解決的是含有細小沙粒的壓裂液對球座內(nèi)孔表面的沖蝕問題。

　　

　　課題組采取的方案是在零件表面做涂層。陳德敏說：“該涂層既要耐沖蝕，還要與合金的表面有很好的結合力，涂層的厚度也要適當，做涂層工藝時不破壞零件的形狀和尺寸，不改變合金的基本性能等。”總之，課題組主要解決的是合金表面的涂層加工技術。

　　

　　壓裂球需配合球座或橋塞使用。壓裂球落在球座上，依靠壓裂液的壓力實現(xiàn)封堵。由于球與球座的接觸面積非常小，對合金的硬度有一定要求。如果球太軟，球?qū)⒖ㄔ谇蜃�上；而一旦球不能返排，即生產(chǎn)事故。

　　

　　課題組做的球在70MPa的壓力下，變形很小，而且可控制溶解時間，不影響后續(xù)施工。陳德敏指出，如果國內(nèi)沒有可溶球，國外產(chǎn)品便可漫天要價。所以，從這個角度看，有了可溶球也相對給國內(nèi)企業(yè)節(jié)約了部分成本。

　　

　　隨著可溶球等逐步研發(fā)，合金的規(guī)模生產(chǎn)問題被提了出來。通過溝通，目前雙方的合作方式是：金屬所負責合金的成分優(yōu)化、鑄件的冶煉成型與熱處理，吉林旭峰激光負責產(chǎn)品的機械加工及市場營銷。今年3月，生產(chǎn)設備在吉林市安裝完畢，目前相關生產(chǎn)工藝正在調(diào)試之中。

　　

　　課題組研發(fā)的可溶球正在國內(nèi)逐漸得到認可。除大慶油田外，可溶球在其他石油企業(yè)也得到了部分應用。關于橋塞，陳德敏也透露國內(nèi)外均有采購意向，有關樣件正在測試中，市場應用和推廣前景一片看好。