PGA：為油氣開采打通高速路

中國石化石油工程技術研究院研發PGA新材料，為新質生產力發展注入動能。

四川達州普光工區，碧水青山環抱的普陸頁1-1井在進行壓裂施工作業。中國石化石油工程技術研究院（簡稱工程院）研制的一個個由PGA（聚乙醇酸）新材料制成的暫堵球、暫堵劑通過壓裂設備被輸送到地下4000米的地層中，為油氣開采打通更多“高速公路”。

緊跟油氣行業綠色發展需求，十四五以來，工程院加快PGA可降解材料在上游領域的應用研究攻關，自主研發了寬溫區的PGA暫堵劑、繩結暫堵球、實心暫堵球等系列產品，技術指標達到國內領先，助力油氣高效勘探和效益開發。目前，該技術申報發明專利8項、獲授權3項，制定標準2項，2023年成功入選中國石化優勢產品目錄并上架易派客。

培育綠色競爭新優勢

在工程院PGA產品展示臺上，由PGA新材料制成的卓靈SCOT—可降解PGA暫堵產品系列整齊排列。

長期從事PGA新材料項目研發的工程院技術首席馬蘭榮拿著繩結暫堵球介紹說：“歷經3年攻關，項目團隊通過改性研究和多輪次試驗測試，成功研發了暫堵劑、暫堵球、暫堵橋塞等產品，可有效封堵裂縫和炮眼，提升壓裂效果。暫堵后，對儲層‘零污染’。”

據了解，暫堵轉向壓裂技術是解決低滲油藏提產增效的有效手段，而暫堵球、暫堵劑是提升壓裂改造效果十分重要的材料。當前，市場主流的降解型暫堵材料主要是由聚乳酸、聚對苯二甲酸丁二酸丁二醇酯等在力學性質上可以滿足要求的材料制成。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%）。

隨著能源綠色轉型加快，綠色化學品日益發展，助力清潔生產、環境友好、對地層傷害小的綠色環保材料越來越受到青睞。PGA是一種可完全生物降解的高分子材料，在自然環境中存在一段時間后會全部降解，最終變成水和二氧化碳。

保障國家能源安全的現實需要，就是科技攻關的努力方向。2021年，工程院成立了PGA材料應用項目創新團隊，針對PGA暫堵產品在油田壓裂技術中的應用開展了研發攻關。

加快關鍵核心技術創新

憶起PGA暫堵產品在中原普光首口陸相頁巖氣普陸頁1井壓裂技術中成功應用的情景，項目負責人尹慧博難掩興奮：“該井采用‘PGA暫堵劑+暫堵球’工藝，壓后獲日產10.4×104m3的工業氣流，有效支撐了川東北地區陸相頁巖氣的重大突破。”

PGA的生物降解特性在環保方面具有獨特優勢，但面對地下復雜環境，需要解決的技術難題也很多，如降解速度受溫度影響明顯，在40℃～90℃中低溫降解緩慢，無法滿足現場施工需求。

項目團隊針對PGA新材料的適應性開展技術攻關，根據現場壓裂對降解時間的需求，從PGA的氣體阻隔性、力學性能、強度、降解性能等方面進行改性試驗，經過兩年時間開發出相應的纖維復合編織、修飾技術及堿性包覆技術，自主研發了寬溫區的PGA暫堵劑等系列產品，解決了常規水溶性暫堵產品耐壓差、水溶速率及密度不可控等問題。

PGA繩結暫堵球是工程院暫堵產品中的“明星”。去年，在前期繩結暫堵球現場先導試驗中，尹慧博團隊發現部分層段升壓不明顯，經過反復分析試驗找到了癥結所在：暫堵球密度設計過低導致無法順利到達目的層位。“施工不同階段對于密度的要求不一樣。入井時，希望暫堵球密度大，便于快速進入井內；暫堵時，又希望暫堵球密度小，封堵效果好。”尹慧博說。

企業的需求就是科研創新的突破口。面對這一難題，項目組在兩個月內快速完成了12輪次、80個配方的反復調整測試，最終實現了暫堵球在不同階段不同密度（前高、后低）的特殊設計要求。

華東油氣分公司重慶頁巖氣公司書記王俊芳表示，PGA繩結式暫堵球的使用，幫助氣田解決了暫堵球升壓不明顯的問題，有利于氣井產能的釋放，助力氣田產量進一步提高。“我們公司從2022年開始使用PGA暫堵球，在華東南川頁巖氣田應用了30余口井，暫堵有效率達90%，油氣產量較鄰井提高了10%～18%，有力支撐了川東北地區陸相頁巖氣重大突破。”

“改進后的繩結暫堵球非常受歡迎，今年上半年成功應用30余口井，共計1萬余顆，平均壓力漲幅4.3兆帕，暫堵效果明顯，實現了PGA可降解暫堵產品從研發到產業化到現場規模化應用的突破。”尹慧博自豪地說。

加快科技成果產業化

走進工程院德州大陸架公司，標準化PGA暫堵球、暫堵劑作業區內，3條生產線正在高速運轉。

“我們已建成年產20萬顆繩結球、40萬顆實心球、1000噸暫堵劑的加工能力。”工程院德州大陸架公司副總經理谷磊表示，“暫堵產品已實現根據現場需求對產品直徑、耐溫、強度、降解速率等進行定制化調整，適用于多種井下環境，能夠與不同的完井工藝相結合，且工具工作性能穩定。”

大山深處，焦頁31平臺，工程院PGA暫堵劑應用于該井的壓裂施工。“我們采用‘球+劑’的施工方式，不僅為井下壓裂新裂縫創造了有利條件，同時有效地解決了焦頁31平臺臨井串壓情況。”現場支持人員滿臉自豪。

目前，PGA暫堵產品主要應用于頁巖氣、頁巖油等非常規油氣井的分段壓裂和老井重復改造的暫堵轉向壓裂施工；PGA可降解橋塞解決了過去金屬可溶橋塞溶解不徹底、金屬殘留物堵塞井筒、污染地層的問題，承壓性能超過70兆帕。

為強化產品質量安全，他們還引進了一套先進的PGA暫堵產品性能檢測平臺，可滿足暫堵球等產品的封堵、承壓、溶解等全套性能測試，同時把現場技術攻關和技術服務作為推動技術創新的源頭，立足現場開展技術指導服務，持續提升產品生命力。

“我們的產品在江漢、西南、東北、華東、華北及中原、河南等工區100多口頁巖氣井壓裂施工中進行先導應用，暫堵后壓裂平均漲幅2至8兆帕，壓后單井產量與同區塊鄰井相比平均提高16%，為非常規油氣藏降本增效提供了利器。”工程院生產管理部副經理魏遼表示。

以壓裂PGA暫堵產品為依托，工程院持續推動創新鏈向產業鏈轉化，加快創新成果向現實生產力轉化，提高技術成果附加值，為新質生產力提供不竭動能。

責任編輯：鄭 丹

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