?

目前油氣開采泵送橋塞分段壓裂是水平井分段壓裂重要方式之一，由于壓裂后期鉆磨作業費時費力，作業成本高，風險大，因此可溶橋塞成為油氣田壓裂施工的不二之選。2015年至今，國內外石油公司分別開展相關研究和試驗。本文介紹我公司研發的可溶合金材料SAZr-2。以及分析研究三大油服公司可溶橋塞進展和技術指標。

一、佰思巍SAZr-2可溶合金材料
根據石油工業壓裂技術對可溶橋塞的需求，我公司研發出了制造可溶橋塞的可溶合金材料SAZr-2，填補了國內市場空白，所加工的可溶橋塞已通過石油客戶井上實驗測試，并取得成功應用。可溶合金材料已出口到北美地區。

SAZr-2可溶合金材料的密度約為1.8g/cm3，耐溫≥120℃，耐壓≥350。該材料由鎂基體及其它合金元素構成，可在含有電解質的水溶液中自行溶解，溫度、礦化度越高，溶解越快。

1力學性能
合金材料的拉伸性能測試按照ASTM標準進行，結果如下：

SAZr-2力學性能參數：

2溶解性能
測試方法：采用的樣品尺寸2.0×2.0×2.0 cm，液體為 3 wt.％KCl溶液，試驗溫度為室溫和60℃。SAZr-2材料溶解48小時后，測得室溫下失重4.3%，60℃下失重20.5%。

二、斯侖貝謝可溶解橋塞射孔聯作系統Infinity
斯侖貝謝公司研發了可溶解橋塞射孔聯作系統Infinity，如圖所示，該系統具有適應性廣、操作簡單、系統完全溶解、全通徑等特點，可提高儲層接觸面積和最終采收率的目的。

Infinity可溶橋塞射孔聯作系統

Infinity系統由預置套管管柱上的坐封短節和ELEMENTAL可溶解分體式球座兩部分組成。坐封短節隨套管下入井內并實施常規固井，分體式球座通過連接坐封、射孔一體化工具下入井內，當管串達到坐封短節處時，分體式球座組合成一體并與坐封短節配合，在上提過程中同時進行射孔作業，地面投入可溶解壓裂球，坐入球座上形成封隔，并實施該層段壓裂。壓裂結束后，管柱內的球座、壓裂球均可自行溶解形成全通徑，如圖所示。

Infinity系統溶解前示意圖
1技術特點
該項技術相比常規泵送橋塞具有較大優勢：①結構小巧，避免下入過程中的遇阻風險；②通體可溶解，壓裂后無需鉆塞即可實現管柱全通徑。取消了磨銑工序，減少了卡鉆風險及磨銑碎屑對地面設備的損害，節約了施工成本；③全金屬密封材料，耐溫級別達到170℃以上，耐壓55MPa；④適應性廣，適用于各種巖性，如泥巖、砂巖、白云巖及其它巖性，并適應于裸眼井和套管井。Infinity系統由合金制造而成，具有高強度、耐沖擊、抗高溫等特性，主要性能參數如表所示。
Infinity系統主要性能參數

2應用情況
在美國南得克薩斯州的一個包含7口井的項目中應用Infinity系統，最高工作溫度達到160℃，井深2438m，成功完成了135級完井施工，所有壓裂段都順利實施，且無需任何類型的機械干預。
3Infinity可溶橋塞視頻

?

三、貝克休斯SPECTRE新型可溶解式壓裂橋塞
貝克休斯公司研發了一種新型可溶解式壓裂橋塞（SPECTRE Disintegrating Frac Plug）。該橋塞既可根據測井解釋結果靈活選擇壓裂層位，也可在壓裂作業完成后提供全通徑油氣流通通道，還可免除壓裂后橋塞鉆除作業，節約完井作業時間，提高作業效率。

SPECTRE 可溶解式壓裂橋塞

SPECTRE 可溶解式壓裂橋塞技術參數
1技術特點
常規完井設計往往預置橋塞或使用滑套，在套管下入后往往不具備更改壓裂位置的靈活性。而SPECTRE橋塞通過電纜下入，其位置需要坐封后確定，整個壓裂施工中均允許作業者在研究分析測井資料后優化確定壓裂位置。為防止橋塞下入過程中提前坐封，橋塞采用耐沖擊設計將沖擊力從工具串轉移到其他位置。該橋塞具有以下特點：①省去常規壓裂中連續油管作業，避免與之相關的風險；②減少井下非作業時間；③可開發更多儲層；④提高井筒與油藏的接觸面積，降低鉆井成本；⑤降低后期井筒再入困難。

橋塞坐封到目標位置且套管射孔后，泵入IN-TallicTM可溶解式壓裂球到橋塞球座上來提供可靠密封進行壓裂施工。IN-TallicTM壓裂球比復合材料壓裂球強度更高，能承受高壓且無形變。由于橋塞及壓裂球只能與目標流體反應，因此在泵送過程中接觸到水不會提前溶解。為提高作業效率，使用SPECTRE橋塞進行壓裂時，與儲層相連接的初始通道的建立由壓力驅動的Alpha滑套代替連續油管送入射孔槍。
2應用情況
壓裂施工完成后，油氣從橋塞內部全通徑通道流過，完全省去復合橋塞鉆除工作，完井作業時間平均節約3天。與連續油管作業相關的費用及HSE風險均可避免，大大加快了油井生產時間。該技術已于2015年進行商業化應用。在Oklahoma的Woodford頁巖儲層大位移井中取得應用，該井深超過22200英尺（6772米），水平段長達7109英尺（2167米）。采用SPECTRE可降解橋塞，工藝設計45個壓裂層段。相比較于復合橋塞，增加了11個層段，增產超過30%。與此同時，在下部層段消除了壓后干預工序也提高了作業效率，節省了大約8小時的完井時間。
3SPECTRE可溶橋塞視頻

?

四、哈里伯頓完全可溶解Illusion系列壓裂橋塞
2015年7月Halliburton發布了可溶解橋塞IllusionTM。Illusion高性能可溶解壓裂橋塞耐壓達到10,000 psi（68.95 MPa），采用可溶解金屬和橡膠材料，結合了壓裂橋塞設計方案，進一步提升了其自身性能。哈里伯頓通過將Illusion可溶解壓裂橋塞和RapidBall?自去除球技術相結合，確保不會耽誤投產時間。

1技術特點

由可溶解材料制成，在一定溫度和礦化度條件下可完全溶解；大通徑有利于快速返排和洗井；高泵送速度設計；高性能的金屬橋塞，滿足高要求的壓裂增產施工。

2應用情況

哈里伯頓推薦使用Illusion壓裂橋塞，代替傳統復合壓裂橋塞。由于無需鉆除橋塞清洗井筒的前提下，成功實現返排，并開始生產。單此一項最少節約了常規鉆除橋塞作業的25萬美元成本費用，更重要的是，使用Illusion可溶解壓裂橋塞幫助客戶避免了磨銑作業風險和相應的成本。

?橋塞初始狀態

橋塞溶解過程

總體而言，可溶橋塞的應用已成為未來發展趨勢，三款可溶橋塞在結構設計上均有其獨到之處，可謂擂臺比武各有千秋。國外三大油服公司為解決常用橋塞在壓裂中存在的系列問題，再次引領了技術發展的方向。我公司也將根據國內外石油客戶的具體使用需求，不斷對可溶合金材料的性能進行改進和提升。

?