□魏 辽

    现代材料科学的不断进步，推动着石油工具向着信息化、智能化、精细化方向发展，可溶材料在油气钻完井中的成功应用就是重要体现之一。可溶材料是一种在特定环境中通过物理化学反应或生物同化作用，在一定时间内可实现自行降解，甚至完全消失的多相复合材料，主要包括可溶金属和可溶聚合物。

    以铝镁合金为代表的可溶金属材料具有稳定的力学特性和良好的机械加工性能，能在生产结束后快速分解，在油气开采过程中起到重要作用。哈里伯顿、斯伦贝谢、威德福等油田技术服务公司纷纷投入大量资金对井下工具用可溶性材料进行研究，相继研发可溶金属压裂球、可溶桥塞等产品并成功开展了现场应用。

    斯伦贝谢Frac-Ball可溶性球是一种铝基合金压裂球，密度约为2.6克/立方厘米，溶解速率主要受井内浸泡液体温度影响，如在水基流体或瓜胶凝胶体系环境、120摄氏度条件下，能承受70兆帕压差，稳压至少8小时，3～5天可实现完全溶解。贝克休斯SPECTRE可溶桥塞是一种金属复合材料桥塞，桥塞本体由高强度的电解纳米金属材料制成，压裂时耐压性能稳定，暴露于返排液后溶解性能优良，溶解速率受返排液盐度和温度影响。桥塞溶解后本体完全消失，胶筒和卡瓦涂层呈细小碎片，可返排出井筒。中国石化石油工程技术研究院、石油工程公司、华鼎鸿基等均开展了可溶桥塞的研究，百勤石油、一龙石油等油服公司也通过引进国外技术进行国产化自主开发，研制的可溶桥塞均在现场进行了一定规模的推广应用。

    目前，可溶压裂球及可溶桥塞技术已经比较成熟，适用于多种井下环境，与不同的完井工艺相结合，工作性能稳定，溶解速率可调可控。但是，基于镁铝合金的可溶桥塞受井筒温度、矿化度、井眼轨迹及焖井时长等影响，大多会出现溶解不彻底的现象，压后放喷时往往会堵塞井筒或者放喷油嘴，增加现场处理费用，而未完全溶解的金属粉末残留物也会造成井筒堵塞。

    可溶高分子材料是一种绿色、轻质的生物聚合物，广泛应用于农业、建筑、医药卫生、环境保护及石油化工等方面。可溶树脂具有很高的强度和硬度，能满足压裂球的使用性能。贝克休斯最早提出了用可溶树脂制备可溶工具的构想，但由于使用时需要特殊介质而受限，未得到广泛推广。可溶橡胶是一种采用传统聚合物为基体改性制造的可降解弹性体，能实现吸水降解，而且随着井下地层温度升高，降解作用会进一步增强。这种橡胶材料实现了在井筒流体中可控降解，并能保持较高的弹性和强度，主要制成胶筒，用于酸化压裂及完井修井用的裸眼封隔器中，坐封后能有效保证封隔器的密封性能，后期可根据需要将其完全溶解，去除管柱卡点，提高修井作业质量。

    随着绿色化学品进一步发展，清洁、环境友好、对地层伤害小的绿色环保材料越来越受到青睐，也是未来发展的一个重要方向。以PGA为代表的高分子材料通过改性调控材料强度、降解速率，具有接近镁铝合金的强度和力学性能，在液体环境及一定温度条件下发生水解反应，最终降解为二氧化碳和水，可满足油气田现场应用需求。目前，PGA暂堵剂、暂堵球已应用于多级暂堵压裂技术中，可实现对储层的均匀充分改造，解决现有暂堵球（剂）密度高、有残留、降低地层渗透率的问题。

    （作者单位：中国石化石油工程技术研究院）