壓裂球降解時(shí)間你說(shuō)了算！

編譯 | 滕云天 魏亞蒙

壓裂球降解時(shí)間你說(shuō)了算！

編譯 | 滕云天 魏亞蒙

Phenom Innovations公司的完全可降解的Wraith壓裂球?yàn)橐环N鋁基的壓裂球，能在超過(guò)100F°溫度的環(huán)境下，在任何一種水溶液（水基鉆井液、鹽水、淡水、廢水）中完全降解，降解速率可根據(jù)不同條件提前設(shè)定，能夠減少后續(xù)完井作業(yè)的步驟、節(jié)省作業(yè)成本。

Wraith壓裂球可為壓裂橋塞、壓裂套管和絕緣隔離接頭提供連續(xù)層間隔離的功能。在高壓壓裂過(guò)程中，Wraith壓裂球依靠其自身較高的剪切強(qiáng)度來(lái)保持完整性以及實(shí)現(xiàn)分層隔離，同時(shí)以可控、可預(yù)測(cè)的速率進(jìn)行溶解，進(jìn)而可使所有處理層都能進(jìn)行生產(chǎn)。

Wraith壓裂球由鋁基材料鑄造加工而成，具備較高的剪切強(qiáng)度，非常適合于高溫、高壓條件井以及水平井或大位移井。

Wraith壓裂球僅需要置于100°F以上的淡水、鹽水或生產(chǎn)廢水中即可開(kāi)始溶解，若將其置于具有腐蝕性的溶液或升高溶液溫度時(shí)，該壓裂球的溶解速率會(huì)更快。Phenom已經(jīng)研發(fā)出了一個(gè)已被驗(yàn)證的方程式，該方程式可以根據(jù)壓裂球的（化合和物理）性能及特定的井底溫度，準(zhǔn)確、可靠地預(yù)測(cè)Wraith壓裂球在水中的溶解速率。

Phenom提供了兩種形式的Wraith壓裂球，即實(shí)心壓裂球和空心壓裂球，目前兩種壓裂球都可由五種不同配方的材料制成，可以適應(yīng)開(kāi)發(fā)商的各種要求。

Wraith壓裂球適用范圍

（1）高壓壓裂作業(yè)：最高可在10000psi的壓力下作業(yè)；

（2）高溫壓裂作業(yè)：最高可在350°F的溫度下作業(yè)；

（3）適用于直井、水平井和大位移井。

Wraith壓裂球特點(diǎn)

（1）比重：實(shí)心壓裂球比重為2.7，空心壓裂球比重為1.8～2.2；

（2）實(shí)心壓裂球尺寸為：0.50”-5.00”（±0.125”）；

（3）中空壓裂球尺寸為：3.00”-5.00”（±0.125”）。

Wraith壓裂球優(yōu)勢(shì)

（1）Wraith壓裂球具有較高的剪切強(qiáng)度；

（2）Wraith壓裂球在100°F以上的淡水、鹽水和產(chǎn)出水中均可溶解，保證所有被處理層均可生產(chǎn)；

（3）操作者可以選擇性的使用添加劑，提升Wraith壓裂球的溶解速率。

Phenom建議可以根據(jù)最終使用者的溫度級(jí)別來(lái)確定Wraith壓裂球材料的特定混合配方。由于每種混合配方的材料都在不同溫度的水中達(dá)到最佳溶解率，因此可以適應(yīng)不同的應(yīng)用環(huán)境。Phenom可以定制壓裂球的混合配方，進(jìn)而可在特定的溫度下達(dá)到預(yù)想的溶解速率（溶解速率可根據(jù)實(shí)際材料的淡水實(shí)驗(yàn)來(lái)確定）。

Wraith壓裂球的七大安全性能

（1）Wraith壓裂球危害性辨識(shí)

健康危害性：此產(chǎn)品不屬于危險(xiǎn)品行列，無(wú)揮發(fā)性組分，可以安全運(yùn)輸與儲(chǔ)存；

易燃性：此產(chǎn)品不易燃燒；

水溶性：將此產(chǎn)品置于100°F以上的水中，易與水反應(yīng)，并釋放少量熱能和氫氣；

環(huán)境危害性：此產(chǎn)品對(duì)環(huán)境無(wú)危害作用。

（2）Wraith壓裂球的組份

Wraith壓裂球的材料為一種鋁合金，不含嚴(yán)格規(guī)定危險(xiǎn)濃度等級(jí)的物質(zhì)。

（3）Wraith壓裂球的運(yùn)輸與儲(chǔ)存

運(yùn)輸：此壓裂球在生產(chǎn)和運(yùn)輸過(guò)程中，過(guò)量的熱能會(huì)損壞產(chǎn)品的微觀結(jié)構(gòu)，加工全程必須使用非水基冷卻劑（油基冷卻劑），運(yùn)輸過(guò)程中應(yīng)避免將此產(chǎn)品暴露在過(guò)熱條件下。

儲(chǔ)存：存儲(chǔ)安全方面不要求任何特殊的預(yù)防措施，但必須進(jìn)行真空包裝以免將其暴露在水分中。

（4）Wraith壓裂球暴露環(huán)境控制和人員防護(hù)

當(dāng)該壓裂球暴露在潮濕環(huán)境中時(shí)，將會(huì)發(fā)生簡(jiǎn)單的電化學(xué)反應(yīng)，這會(huì)對(duì)產(chǎn)品表面造成細(xì)微的損害。該壓裂球可以與汗液發(fā)生反應(yīng)，因此，接觸此產(chǎn)品之前必須佩戴手套。發(fā)生反應(yīng)后會(huì)產(chǎn)生微量的氫氧化鋁，如果手直接接觸了此產(chǎn)品，須立即用清水沖洗雙手。

（5）Wraith壓裂球的物理化學(xué)性質(zhì)

外觀：金屬色的固體球；

氣味：無(wú)味；

熔點(diǎn)：1292°F；

密度：0.09～0.10 lb/in3。

（6）Wraith壓裂球的穩(wěn)定性

無(wú)水情況下，此產(chǎn)品是一種穩(wěn)定的鋁合金，不會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。當(dāng)暴露在100° F以上溫度的環(huán)境時(shí)，該產(chǎn)品將會(huì)與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。

（7）Wraith壓裂球的毒性

根據(jù)歐盟1 999/45/EC指令，此產(chǎn)品不屬于危險(xiǎn)品級(jí)別。此產(chǎn)品由鋁合金制造，此合金主要包含95%～99%的鋁，剩余部分為少量的銦、錫和鎵。這些組分被熔入固態(tài)合金中，所有的元素均穩(wěn)定，且不會(huì)危害人體或環(huán)境。

此壓裂球?qū)Νh(huán)境無(wú)害。壓裂球與水反應(yīng)時(shí)，生成物主要為不溶于水的氫氧化鋁。溶解型化合物的其他元素以單質(zhì)形態(tài)存在，不會(huì)產(chǎn)生水溶性離子。因此，該產(chǎn)品不會(huì)污染水源或污染環(huán)境。剩余的壓裂球可以長(zhǎng)期進(jìn)行安全儲(chǔ)存且能保持以后使用時(shí)仍然有效。

根據(jù)A DR/RID（《關(guān)于危險(xiǎn)貨物道路國(guó)際運(yùn)輸?shù)臍W洲協(xié)議》）、IMDG（《國(guó)際海上危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸規(guī)則》）或IATA（《國(guó)際航空運(yùn)輸協(xié)會(huì)-危險(xiǎn)品規(guī)則》）的規(guī)定，此壓裂球?qū)儆诘?級(jí)運(yùn)輸危險(xiǎn)品。另外，根據(jù)67/548/EEC和1999/45/EC指令，雖然此壓裂球不屬于危險(xiǎn)品，但需要標(biāo)注危險(xiǎn)標(biāo)識(shí)。

應(yīng)用案例分析

Wraith壓裂球曾應(yīng)用在一個(gè)大型開(kāi)發(fā)項(xiàng)目中，即18口獨(dú)立頁(yè)巖氣井共265級(jí)分段壓裂的作業(yè)，該項(xiàng)目取得的巨大成功歸功于Wraith壓裂球的一貫性良好表現(xiàn)。

在18口井中，實(shí)際垂向井深范圍為8917～11693英尺，井下具有相似的巖性和井底溫度（230～240°F），因此操作者可以采用同一種壓裂方法，選用同一種壓裂球。

這265級(jí)分段壓裂中的250級(jí)使用電纜下入大尺寸壓裂橋塞，并采用了3.25”的實(shí)心Wraith壓裂球。

剩余的15級(jí)（在一口井中）要求使用標(biāo)準(zhǔn)尺寸的壓裂橋塞，并采用了1.75”的Wraith壓裂球。

本次壓裂作業(yè)壓裂一級(jí)的平均用時(shí)最少為2小時(shí)，最長(zhǎng)為5小時(shí)。最高壓力為11600 psi～12325 psi，每口井的壓裂級(jí)數(shù)為5～19級(jí)。

整個(gè)項(xiàng)目的265級(jí)分段壓裂和整體產(chǎn)量?jī)?yōu)化操作取得了巨大成功。操作者只使用Wraith壓裂球就完成了大范圍的壓裂優(yōu)化作業(yè)，減少了作業(yè)時(shí)間和額外的作業(yè)措施，為客戶節(jié)省了大量的作業(yè)成本。