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

四川達(dá)州普光工區(qū)，碧水青山環(huán)抱的普陸頁1-1井在進(jìn)行壓裂施工作業(yè)。中國石化石油工程技術(shù)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(shè)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(yè)綠色發(fā)展需求，十四五以來，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、實心暫堵球等系列產(chǎn)品，技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先，助力油氣高效勘探和效益開發(fā)。目前，該技術(shù)申報發(fā)明專利8項、獲授權(quán)3項，制定標(biāo)準(zhǔn)2項，2023年成功入選中國石化優(yōu)勢產(chǎn)品目錄并上架易派客。

培育綠色競爭新優(yōu)勢

在工程院PGA產(chǎn)品展示臺上，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。

長期從事PGA新材料項目研發(fā)的工程院技術(shù)首席馬蘭榮拿著繩結(jié)暫堵球介紹說：“歷經(jīng)3年攻關(guān)，項目團(tuán)隊通過改性研究和多輪次試驗測試，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，對儲層‘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(xué)性質(zhì)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(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、對地層傷害小的綠色環(huán)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(huán)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(xiàn)實需要，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)用項目創(chuàng)新團(tuán)隊，針對PGA暫堵產(chǎn)品在油田壓裂技術(shù)中的應(yīng)用開展了研發(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巖氣普陸頁1井壓裂技術(shù)中成功應(yīng)用的情景，項目負(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)保方面具有獨特優(yōu)勢，但面對地下復(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，無法滿足現(xiàn)場施工需求。

項目團(tuán)隊針對PGA新材料的適應(yīng)性開展技術(shù)攻關(guān)，根據(jù)現(xiàn)場壓裂對降解時間的需求，從PGA的氣體阻隔性、力學(xué)性能、強度、降解性能等方面進(jìn)行改性試驗，經(jīng)過兩年時間開發(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)場先導(dǎo)試驗中，尹慧博團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)部分層段升壓不明顯，經(jīng)過反復(fù)分析試驗找到了癥結(jié)所在：暫堵球密度設(shè)計過低導(dǎo)致無法順利到達(dá)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(jìn)入井內(nèi)；暫堵時，又希望暫堵球密度小，封堵效果好?！币鄄┱f。

企業(yè)的需求就是科研創(chuàng)新的突破口。面對這一難題，項目組在兩個月內(nèi)快速完成了12輪次、80個配方的反復(fù)調(diào)整測試，最終實現(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(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年開始使用PGA暫堵球，在華東南川頁巖氣田應(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1萬余顆，平均壓力漲幅4.3兆帕，暫堵效果明顯，實現(xiàn)了PGA可降解暫堵產(chǎn)品從研發(fā)到產(chǎn)業(yè)化到現(xiàn)場規(guī)?；瘧?yīng)用的突破?！币鄄┳院赖卣f。

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)線正在高速運轉(zhuǎn)。

“我們已建成年產(chǎn)20萬顆繩結(jié)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(jīng)理谷磊表示，“暫堵產(chǎn)品已實現(xiàn)根據(jù)現(xiàn)場需求對產(chǎn)品直徑、耐溫、強度、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31平臺，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，同時有效地解決了焦頁31平臺臨井串壓情況?！爆F(xiàn)場支持人員滿臉自豪。

目前，PGA暫堵產(chǎn)品主要應(yīng)用于頁巖氣、頁巖油等非常規(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(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)品性能檢測平臺，可滿足暫堵球等產(chǎn)品的封堵、承壓、溶解等全套性能測試，同時把現(xiàn)場技術(shù)攻關(guān)和技術(shù)服務(wù)作為推動技術(shù)創(chuàng)新的源頭，立足現(xiàn)場開展技術(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)推動創(chuàng)新鏈向產(chǎn)業(yè)鏈轉(zhuǎn)化，加快創(chuàng)新成果向現(xiàn)實生產(chǎn)力轉(zhuǎn)化，提高技術(shù)成果附加值，為新質(zhì)生產(chǎn)力提供不竭動能。

責(zé)任編輯：鄭 丹

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