壓裂球降解時間你說了算！

編譯 | 滕云天 魏亞蒙

壓裂球降解時間你說了算！

編譯 | 滕云天 魏亞蒙

Phenom Innovations公司的完全可降解的Wraith壓裂球為一種鋁基的壓裂球，能在超過100F°溫度的環境下，在任何一種水溶液（水基鉆井液、鹽水、淡水、廢水）中完全降解，降解速率可根據不同條件提前設定，能夠減少后續完井作業的步驟、節省作業成本。

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層間隔離的功能。在高壓壓裂過程中，Wraith壓裂球依靠其自身較高的剪切強度來保持完整性以及實現分層隔離，同時以可控、可預測的速率進行溶解，進而可使所有處理層都能進行生產。

Wraith壓裂球由鋁基材料鑄造加工而成，具備較高的剪切強度，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、鹽水或生產廢水中即可開始溶解，若將其置于具有腐蝕性的溶液或升高溶液溫度時，該壓裂球的溶解速率會更快。Phenom已經研發出了一個已被驗證的方程式，該方程式可以根據壓裂球的（化合和物理）性能及特定的井底溫度，準確、可靠地預測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，可以適應開發商的各種要求。

Wraith壓裂球適用范圍

（1）高壓壓裂作業：最高可在10000psi的壓力下作業；

（2）高溫壓裂作業：最高可在350°F的溫度下作業；

（3）適用于直井、水平井和大位移井。

Wraith壓裂球特點

（1）比重：實心壓裂球比重為2.7，空心壓裂球比重為1.8～2.2；

（2）實心壓裂球尺寸為：0.50”-5.00”（±0.125”）；

（3）中空壓裂球尺寸為：3.00”-5.00”（±0.125”）。

Wraith壓裂球優勢

（1）Wraith壓裂球具有較高的剪切強度；

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

（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建議可以根據最終使用者的溫度級別來確定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到最佳溶解率，因此可以適應不同的應用環境。Phenom可以定制壓裂球的混合配方，進而可在特定的溫度下達到預想的溶解速率（溶解速率可根據實際材料的淡水實驗來確定）。

Wraith壓裂球的七大安全性能

（1）Wraith壓裂球危害性辨識

健康危害性：此產品不屬于危險品行列，無揮發性組分，可以安全運輸與儲存；

易燃性：此產品不易燃燒；

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

環境危害性：此產品對環境無危害作用。

（2）Wraith壓裂球的組份

Wraith壓裂球的材料為一種鋁合金，不含嚴格規定危險濃度等級的物質。

（3）Wraith壓裂球的運輸與儲存

運輸：此壓裂球在生產和運輸過程中，過量的熱能會損壞產品的微觀結構，加工全程必須使用非水基冷卻劑（油基冷卻劑），運輸過程中應避免將此產品暴露在過熱條件下。

儲存：存儲安全方面不要求任何特殊的預防措施，但必須進行真空包裝以免將其暴露在水分中。

（4）Wraith壓裂球暴露環境控制和人員防護

當該壓裂球暴露在潮濕環境中時，將會發生簡單的電化學反應，這會對產品表面造成細微的損害。該壓裂球可以與汗液發生反應，因此，接觸此產品之前必須佩戴手套。發生反應后會產生微量的氫氧化鋁，如果手直接接觸了此產品，須立即用清水沖洗雙手。

（5）Wraith壓裂球的物理化學性質

外觀：金屬色的固體球；

氣味：無味；

熔點：1292°F；

密度：0.09～0.10 lb/in3。

（6）Wraith壓裂球的穩定性

無水情況下，此產品是一種穩定的鋁合金，不會發生化學反應。當暴露在100° F以上溫度的環境時，該產品將會與水發生化學反應。

（7）Wraith壓裂球的毒性

根據歐盟1 999/45/EC指令，此產品不屬于危險品級別。此產品由鋁合金制造，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合金中，所有的元素均穩定，且不會危害人體或環境。

此壓裂球對環境無害。壓裂球與水反應時，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形態存在，不會產生水溶性離子。因此，該產品不會污染水源或污染環境。剩余的壓裂球可以長期進行安全儲存且能保持以后使用時仍然有效。

根據A DR/RID（《關于危險貨物道路國際運輸的歐洲協議》）、IMDG（《國際海上危險貨物運輸規則》）或IATA（《國際航空運輸協會-危險品規則》）的規定，此壓裂球屬于第4級運輸危險品。另外，根據67/548/EEC和1999/45/EC指令，雖然此壓裂球不屬于危險品，但需要標注危險標識。

應用案例分析

Wraith壓裂球曾應用在一個大型開發項目中，即18口獨立頁巖氣井共265級分段壓裂的作業，該項目取得的巨大成功歸功于Wraith壓裂球的一貫性良好表現。

在18口井中，實際垂向井深范圍為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級分段壓裂中的250級使用電纜下入大尺寸壓裂橋塞，并采用了3.25”的實心Wraith壓裂球。

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

本次壓裂作業壓裂一級的平均用時最少為2小時，最長為5小時。最高壓力為11600 psi～12325 psi，每口井的壓裂級數為5～19級。

整個項目的265級分段壓裂和整體產量優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化作業，減少了作業時間和額外的作業措施，為客戶節省了大量的作業成本。