中國(guó)石化石油工程技術(shù)研究院研發(fā)PGA新材料，為新質(zhì)生產(chǎn)力發(fā)展注入動(dòng)能。

四川達(dá)州普光工區(qū)，碧水青山環(huán)抱的普陸頁(yè)1-1井在進(jìn)行壓裂施工作業(yè)。中國(guó)石化石油工程技術(shù)研究院（簡(jiǎn)稱(chēng)工程院）研制的一個(gè)個(gè)由PGA（聚乙醇酸）新材料制成的暫堵球、暫堵劑通過(guò)壓裂設(shè)備被輸送到地下4000米的地層中，為油氣開(kāi)采打通更多“高速公路”。

緊跟油氣行業(yè)綠色發(fā)展需求，十四五以來(lái)，工程院加快PGA可降解材料在上游領(lǐng)域的應(yīng)用研究攻關(guān)，自主研發(fā)了寬溫區(qū)的PGA暫堵劑、繩結(jié)暫堵球、實(shí)心暫堵球等系列產(chǎn)品，技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先，助力油氣高效勘探和效益開(kāi)發(fā)。目前，該技術(shù)申報(bào)發(fā)明專(zhuān)利8項(xiàng)、獲授權(quán)3項(xiàng)，制定標(biāo)準(zhǔn)2項(xiàng)，2023年成功入選中國(guó)石化優(yōu)勢(shì)產(chǎn)品目錄并上架易派客。

培育綠色競(jìng)爭(zhēng)新優(yōu)勢(shì)

在工程院PGA產(chǎn)品展示臺(tái)上，由PGA新材料制成的卓靈SCOT—可降解PGA暫堵產(chǎn)品系列整齊排列。

長(zhǎng)期從事PGA新材料項(xiàng)目研發(fā)的工程院技術(shù)首席馬蘭榮拿著繩結(jié)暫堵球介紹說(shuō)：“歷經(jīng)3年攻關(guān)，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)通過(guò)改性研究和多輪次試驗(yàn)測(cè)試，成功研發(fā)了暫堵劑、暫堵球、暫堵橋塞等產(chǎn)品，可有效封堵裂縫和炮眼，提升壓裂效果。暫堵后，對(duì)儲(chǔ)層‘零污染’?！?/p>

據(jù)了解，暫堵轉(zhuǎn)向壓裂技術(shù)是解決低滲油藏提產(chǎn)增效的有效手段，而暫堵球、暫堵劑是提升壓裂改造效果十分重要的材料。當(dāng)前，市場(chǎng)主流的降解型暫堵材料主要是由聚乳酸、聚對(duì)苯二甲酸丁二酸丁二醇酯等在力學(xué)性質(zhì)上可以滿(mǎn)足要求的材料制成。但研究表明，這些材料的暫堵劑在完成暫堵后很難從地層中完全清除，造成的殘留可能永久性地降低地層滲透率（一些案例中指出，上述情況可使地層滲透率降低5%～40%）。

隨著能源綠色轉(zhuǎn)型加快，綠色化學(xué)品日益發(fā)展，助力清潔生產(chǎn)、環(huán)境友好、對(duì)地層傷害小的綠色環(huán)保材料越來(lái)越受到青睞。PGA是一種可完全生物降解的高分子材料，在自然環(huán)境中存在一段時(shí)間后會(huì)全部降解，最終變成水和二氧化碳。

保障國(guó)家能源安全的現(xiàn)實(shí)需要，就是科技攻關(guān)的努力方向。2021年，工程院成立了PGA材料應(yīng)用項(xiàng)目創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，針對(duì)PGA暫堵產(chǎn)品在油田壓裂技術(shù)中的應(yīng)用開(kāi)展了研發(fā)攻關(guān)。

加快關(guān)鍵核心技術(shù)創(chuàng)新

憶起PGA暫堵產(chǎn)品在中原普光首口陸相頁(yè)巖氣普陸頁(yè)1井壓裂技術(shù)中成功應(yīng)用的情景，項(xiàng)目負(fù)責(zé)人尹慧博難掩興奮：“該井采用‘PGA暫堵劑+暫堵球’工藝，壓后獲日產(chǎn)10.4×104m3的工業(yè)氣流，有效支撐了川東北地區(qū)陸相頁(yè)巖氣的重大突破?！?/p>

PGA的生物降解特性在環(huán)保方面具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，但面對(duì)地下復(fù)雜環(huán)境，需要解決的技術(shù)難題也很多，如降解速度受溫度影響明顯，在40℃～90℃中低溫降解緩慢，無(wú)法滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)施工需求。

項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)針對(duì)PGA新材料的適應(yīng)性開(kāi)展技術(shù)攻關(guān)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)壓裂對(duì)降解時(shí)間的需求，從PGA的氣體阻隔性、力學(xué)性能、強(qiáng)度、降解性能等方面進(jìn)行改性試驗(yàn)，經(jīng)過(guò)兩年時(shí)間開(kāi)發(fā)出相應(yīng)的纖維復(fù)合編織、修飾技術(shù)及堿性包覆技術(shù)，自主研發(fā)了寬溫區(qū)的PGA暫堵劑等系列產(chǎn)品，解決了常規(guī)水溶性暫堵產(chǎn)品耐壓差、水溶速率及密度不可控等問(wèn)題。

PGA繩結(jié)暫堵球是工程院暫堵產(chǎn)品中的“明星”。去年，在前期繩結(jié)暫堵球現(xiàn)場(chǎng)先導(dǎo)試驗(yàn)中，尹慧博團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)部分層段升壓不明顯，經(jīng)過(guò)反復(fù)分析試驗(yàn)找到了癥結(jié)所在：暫堵球密度設(shè)計(jì)過(guò)低導(dǎo)致無(wú)法順利到達(dá)目的層位?！笆┕げ煌A段對(duì)于密度的要求不一樣。入井時(shí)，希望暫堵球密度大，便于快速進(jìn)入井內(nèi)；暫堵時(shí)，又希望暫堵球密度小，封堵效果好?！币鄄┱f(shuō)。

企業(yè)的需求就是科研創(chuàng)新的突破口。面對(duì)這一難題，項(xiàng)目組在兩個(gè)月內(nèi)快速完成了12輪次、80個(gè)配方的反復(fù)調(diào)整測(cè)試，最終實(shí)現(xiàn)了暫堵球在不同階段不同密度（前高、后低）的特殊設(shè)計(jì)要求。

華東油氣分公司重慶頁(yè)巖氣公司書(shū)記王俊芳表示，PGA繩結(jié)式暫堵球的使用，幫助氣田解決了暫堵球升壓不明顯的問(wèn)題，有利于氣井產(chǎn)能的釋放，助力氣田產(chǎn)量進(jìn)一步提高。“我們公司從2022年開(kāi)始使用PGA暫堵球，在華東南川頁(yè)巖氣田應(yīng)用了30余口井，暫堵有效率達(dá)90%，油氣產(chǎn)量較鄰井提高了10%～18%，有力支撐了川東北地區(qū)陸相頁(yè)巖氣重大突破?！?/p>

“改進(jìn)后的繩結(jié)暫堵球非常受歡迎，今年上半年成功應(yīng)用30余口井，共計(jì)1萬(wàn)余顆，平均壓力漲幅4.3兆帕，暫堵效果明顯，實(shí)現(xiàn)了PGA可降解暫堵產(chǎn)品從研發(fā)到產(chǎn)業(yè)化到現(xiàn)場(chǎng)規(guī)?；瘧?yīng)用的突破?！币鄄┳院赖卣f(shuō)。

加快科技成果產(chǎn)業(yè)化

走進(jìn)工程院德州大陸架公司，標(biāo)準(zhǔn)化PGA暫堵球、暫堵劑作業(yè)區(qū)內(nèi)，3條生產(chǎn)線正在高速運(yùn)轉(zhuǎn)。

“我們已建成年產(chǎn)20萬(wàn)顆繩結(jié)球、40萬(wàn)顆實(shí)心球、1000噸暫堵劑的加工能力?！惫こ淘旱轮荽箨懠芄靖笨偨?jīng)理谷磊表示，“暫堵產(chǎn)品已實(shí)現(xiàn)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需求對(duì)產(chǎn)品直徑、耐溫、強(qiáng)度、降解速率等進(jìn)行定制化調(diào)整，適用于多種井下環(huán)境，能夠與不同的完井工藝相結(jié)合，且工具工作性能穩(wěn)定?！?/p>

大山深處，焦頁(yè)31平臺(tái)，工程院PGA暫堵劑應(yīng)用于該井的壓裂施工?！拔覀儾捎谩?劑’的施工方式，不僅為井下壓裂新裂縫創(chuàng)造了有利條件，同時(shí)有效地解決了焦頁(yè)31平臺(tái)臨井串壓情況。”現(xiàn)場(chǎng)支持人員滿(mǎn)臉自豪。

目前，PGA暫堵產(chǎn)品主要應(yīng)用于頁(yè)巖氣、頁(yè)巖油等非常規(guī)油氣井的分段壓裂和老井重復(fù)改造的暫堵轉(zhuǎn)向壓裂施工；PGA可降解橋塞解決了過(guò)去金屬可溶橋塞溶解不徹底、金屬殘留物堵塞井筒、污染地層的問(wèn)題，承壓性能超過(guò)70兆帕。

為強(qiáng)化產(chǎn)品質(zhì)量安全，他們還引進(jìn)了一套先進(jìn)的PGA暫堵產(chǎn)品性能檢測(cè)平臺(tái)，可滿(mǎn)足暫堵球等產(chǎn)品的封堵、承壓、溶解等全套性能測(cè)試，同時(shí)把現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)攻關(guān)和技術(shù)服務(wù)作為推動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新的源頭，立足現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)展技術(shù)指導(dǎo)服務(wù)，持續(xù)提升產(chǎn)品生命力。

“我們的產(chǎn)品在江漢、西南、東北、華東、華北及中原、河南等工區(qū)100多口頁(yè)巖氣井壓裂施工中進(jìn)行先導(dǎo)應(yīng)用，暫堵后壓裂平均漲幅2至8兆帕，壓后單井產(chǎn)量與同區(qū)塊鄰井相比平均提高16%，為非常規(guī)油氣藏降本增效提供了利器?！惫こ淘荷a(chǎn)管理部副經(jīng)理魏遼表示。

以壓裂PGA暫堵產(chǎn)品為依托，工程院持續(xù)推動(dòng)創(chuàng)新鏈向產(chǎn)業(yè)鏈轉(zhuǎn)化，加快創(chuàng)新成果向現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)力轉(zhuǎn)化，提高技術(shù)成果附加值，為新質(zhì)生產(chǎn)力提供不竭動(dòng)能。

責(zé)任編輯：鄭 丹

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