压裂球降解时间你说了算！

编译 | 滕云天 魏亚蒙

压裂球降解时间你说了算！

编译 | 滕云天 魏亚蒙

Phenom Innovations公司的完全可降解的Wraith压裂球为一种铝基的压裂球，能在超过100F°温度的环境下，在任何一种水溶液（水基钻井液、盐水、淡水、废水）中完全降解，降解速率可根据不同条件提前设定，能够减少后续完井作业的步骤、节省作业成本。

Wraith压裂球可为压裂桥塞、压裂套管和绝缘隔离接头提供连续层间隔离的功能。在高压压裂过程中，Wraith压裂球依靠其自身较高的剪切强度来保持完整性以及实现分层隔离，同时以可控、可预测的速率进行溶解，进而可使所有处理层都能进行生产。

Wraith压裂球由铝基材料铸造加工而成，具备较高的剪切强度，非常适合于高温、高压条件井以及水平井或大位移井。

Wraith压裂球仅需要置于100°F以上的淡水、盐水或生产废水中即可开始溶解，若将其置于具有腐蚀性的溶液或升高溶液温度时，该压裂球的溶解速率会更快。Phenom已经研发出了一个已被验证的方程式，该方程式可以根据压裂球的（化合和物理）性能及特定的井底温度，准确、可靠地预测Wraith压裂球在水中的溶解速率。

Phenom提供了两种形式的Wraith压裂球，即实心压裂球和空心压裂球，目前两种压裂球都可由五种不同配方的材料制成，可以适应开发商的各种要求。

Wraith压裂球适用范围

（1）高压压裂作业：最高可在10000psi的压力下作业；

（2）高温压裂作业：最高可在350°F的温度下作业；

（3）适用于直井、水平井和大位移井。

Wraith压裂球特点

（1）比重：实心压裂球比重为2.7，空心压裂球比重为1.8～2.2；

（2）实心压裂球尺寸为：0.50”-5.00”（±0.125”）；

（3）中空压裂球尺寸为：3.00”-5.00”（±0.125”）。

Wraith压裂球优势

（1）Wraith压裂球具有较高的剪切强度；

（2）Wraith压裂球在100°F以上的淡水、盐水和产出水中均可溶解，保证所有被处理层均可生产；

（3）操作者可以选择性的使用添加剂，提升Wraith压裂球的溶解速率。

Phenom建议可以根据最终使用者的温度级别来确定Wraith压裂球材料的特定混合配方。由于每种混合配方的材料都在不同温度的水中达到最佳溶解率，因此可以适应不同的应用环境。Phenom可以定制压裂球的混合配方，进而可在特定的温度下达到预想的溶解速率（溶解速率可根据实际材料的淡水实验来确定）。

Wraith压裂球的七大安全性能

（1）Wraith压裂球危害性辨识

健康危害性：此产品不属于危险品行列，无挥发性组分，可以安全运输与储存；

易燃性：此产品不易燃烧；

水溶性：将此产品置于100°F以上的水中，易与水反应，并释放少量热能和氢气；

环境危害性：此产品对环境无危害作用。

（2）Wraith压裂球的组份

Wraith压裂球的材料为一种铝合金，不含严格规定危险浓度等级的物质。

（3）Wraith压裂球的运输与储存

运输：此压裂球在生产和运输过程中，过量的热能会损坏产品的微观结构，加工全程必须使用非水基冷却剂（油基冷却剂），运输过程中应避免将此产品暴露在过热条件下。

储存：存储安全方面不要求任何特殊的预防措施，但必须进行真空包装以免将其暴露在水分中。

（4）Wraith压裂球暴露环境控制和人员防护

当该压裂球暴露在潮湿环境中时，将会发生简单的电化学反应，这会对产品表面造成细微的损害。该压裂球可以与汗液发生反应，因此，接触此产品之前必须佩戴手套。发生反应后会产生微量的氢氧化铝，如果手直接接触了此产品，须立即用清水冲洗双手。

（5）Wraith压裂球的物理化学性质

外观：金属色的固体球；

气味：无味；

熔点：1292°F；

密度：0.09～0.10 lb/in3。

（6）Wraith压裂球的稳定性

无水情况下，此产品是一种稳定的铝合金，不会发生化学反应。当暴露在100° F以上温度的环境时，该产品将会与水发生化学反应。

（7）Wraith压裂球的毒性

根据欧盟1 999/45/EC指令，此产品不属于危险品级别。此产品由铝合金制造，此合金主要包含95%～99%的铝，剩余部分为少量的铟、锡和镓。这些组分被熔入固态合金中，所有的元素均稳定，且不会危害人体或环境。

此压裂球对环境无害。压裂球与水反应时，生成物主要为不溶于水的氢氧化铝。溶解型化合物的其他元素以单质形态存在，不会产生水溶性离子。因此，该产品不会污染水源或污染环境。剩余的压裂球可以长期进行安全储存且能保持以后使用时仍然有效。

根据A DR/RID（《关于危险货物道路国际运输的欧洲协议》）、IMDG（《国际海上危险货物运输规则》）或IATA（《国际航空运输协会-危险品规则》）的规定，此压裂球属于第4级运输危险品。另外，根据67/548/EEC和1999/45/EC指令，虽然此压裂球不属于危险品，但需要标注危险标识。

应用案例分析

Wraith压裂球曾应用在一个大型开发项目中，即18口独立页岩气井共265级分段压裂的作业，该项目取得的巨大成功归功于Wraith压裂球的一贯性良好表现。

在18口井中，实际垂向井深范围为8917～11693英尺，井下具有相似的岩性和井底温度（230～240°F），因此操作者可以采用同一种压裂方法，选用同一种压裂球。

这265级分段压裂中的250级使用电缆下入大尺寸压裂桥塞，并采用了3.25”的实心Wraith压裂球。

剩余的15级（在一口井中）要求使用标准尺寸的压裂桥塞，并采用了1.75”的Wraith压裂球。

本次压裂作业压裂一级的平均用时最少为2小时，最长为5小时。最高压力为11600 psi～12325 psi，每口井的压裂级数为5～19级。

整个项目的265级分段压裂和整体产量优化操作取得了巨大成功。操作者只使用Wraith压裂球就完成了大范围的压裂优化作业，减少了作业时间和额外的作业措施，为客户节省了大量的作业成本。