目前油气开采泵送桥塞分段压裂是水平井分段压裂重要方式之一，由于压裂后期钻磨作业费时费力，作业成本高，风险大，因此可溶桥塞成为油气田压裂施工的不二之选。2015年至今，国内外石油公司分别开展相关研究和试验。本文介绍我公司研发的可溶合金材料SAZr-2。以及分析研究三大油服公司可溶桥塞进展和技术指标。
一、佰思巍SAZr-2可溶合金材料
根据石油工业压裂技术对可溶桥塞的需求，我公司研发出了制造可溶桥塞的可溶合金材料SAZr-2，填补了国内市场空白，所加工的可溶桥塞已通过石油客户井上实验测试，并取得成功应用。可溶合金材料已出口到北美地区。
SAZr-2可溶合金材料的密度约为1.8g/cm³，耐温≥120℃，耐压≥350。该材料由镁基体及其它合金元素构成，可在含有电解质的水溶液中自行溶解，温度、矿化度越高，溶解越快。
1力学性能
合金材料的拉伸性能测试按照ASTM标准进行，结果如下：
SAZr-2力学性能参数：
2溶解性能
测试方法：采用的样品尺寸2.0×2.0×2.0 cm，液体为 3 wt.％KCl溶液，试验温度为室温和60℃。SAZr-2材料溶解48小时后，测得室温下失重4.3%，60℃下失重20.5%。
二、斯仑贝谢可溶解桥塞射孔联作系统Infinity
斯仑贝谢公司研发了可溶解桥塞射孔联作系统Infinity，如图所示，该系统具有适应性广、操作简单、系统完全溶解、全通径等特点，可提高储层接触面积和最终采收率的目的。
Infinity可溶桥塞射孔联作系统
Infinity系统由预置套管管柱上的坐封短节和ELEMENTAL可溶解分体式球座两部分组成。坐封短节随套管下入井内并实施常规固井，分体式球座通过连接坐封、射孔一体化工具下入井内，当管串达到坐封短节处时，分体式球座组合成一体并与坐封短节配合，在上提过程中同时进行射孔作业，地面投入可溶解压裂球，坐入球座上形成封隔，并实施该层段压裂。压裂结束后，管柱内的球座、压裂球均可自行溶解形成全通径，如图所示。
Infinity系统溶解前示意图
1技术特点
该项技术相比常规泵送桥塞具有较大优势：①结构小巧，避免下入过程中的遇阻风险；②通体可溶解，压裂后无需钻塞即可实现管柱全通径。取消了磨铣工序，减少了卡钻风险及磨铣碎屑对地面设备的损害，节约了施工成本；③全金属密封材料，耐温级别达到170℃以上，耐压55MPa；④适应性广，适用于各种岩性，如泥岩、砂岩、白云岩及其它岩性，并适应于裸眼井和套管井。Infinity系统由合金制造而成，具有高强度、耐冲击、抗高温等特性，主要性能参数如表所示。
Infinity系统主要性能参数
2应用情况
在美国南得克萨斯州的一个包含7口井的项目中应用Infinity系统，最高工作温度达到160℃，井深2438m，成功完成了135级完井施工，所有压裂段都顺利实施，且无需任何类型的机械干预。
3Infinity可溶桥塞视频
三、贝克休斯SPECTRE新型可溶解式压裂桥塞
贝克休斯公司研发了一种新型可溶解式压裂桥塞（SPECTRE Disintegrating Frac Plug）。该桥塞既可根据测井解释结果灵活选择压裂层位，也可在压裂作业完成后提供全通径油气流通通道，还可免除压裂后桥塞钻除作业，节约完井作业时间，提高作业效率。
SPECTRE 可溶解式压裂桥塞
SPECTRE 可溶解式压裂桥塞技术参数
1技术特点
常规完井设计往往预置桥塞或使用滑套，在套管下入后往往不具备更改压裂位置的灵活性。而SPECTRE桥塞通过电缆下入，其位置需要坐封后确定，整个压裂施工中均允许作业者在研究分析测井资料后优化确定压裂位置。为防止桥塞下入过程中提前坐封，桥塞采用耐冲击设计将冲击力从工具串转移到其他位置。该桥塞具有以下特点：①省去常规压裂中连续油管作业，避免与之相关的风险；②减少井下非作业时间；③可开发更多储层；④提高井筒与油藏的接触面积，降低钻井成本；⑤降低后期井筒再入困难。
桥塞坐封到目标位置且套管射孔后，泵入IN-TallicTM可溶解式压裂球到桥塞球座上来提供可靠密封进行压裂施工。IN-TallicTM压裂球比复合材料压裂球强度更高，能承受高压且无形变。由于桥塞及压裂球只能与目标流体反应，因此在泵送过程中接触到水不会提前溶解。为提高作业效率，使用SPECTRE桥塞进行压裂时，与储层相连接的初始通道的建立由压力驱动的Alpha滑套代替连续油管送入射孔枪。
2应用情况
压裂施工完成后，油气从桥塞内部全通径通道流过，完全省去复合桥塞钻除工作，完井作业时间平均节约3天。与连续油管作业相关的费用及HSE风险均可避免，大大加快了油井生产时间。该技术已于2015年进行商业化应用。在Oklahoma的Woodford页岩储层大位移井中取得应用，该井深超过22200英尺（6772米），水平段长达7109英尺（2167米）。采用SPECTRE可降解桥塞，工艺设计45个压裂层段。相比较于复合桥塞，增加了11个层段，增产超过30%。与此同时，在下部层段消除了压后干预工序也提高了作业效率，节省了大约8小时的完井时间。
3SPECTRE可溶桥塞视频
四、哈里伯顿完全可溶解Illusion系列压裂桥塞
2015年7月Halliburton发布了可溶解桥塞IllusionTM。Illusion高性能可溶解压裂桥塞耐压达到10,000 psi（68.95 MPa），采用可溶解金属和橡胶材料，结合了压裂桥塞设计方案，进一步提升了其自身性能。哈里伯顿通过将Illusion可溶解压裂桥塞和RapidBall™自去除球技术相结合，确保不会耽误投产时间。
1技术特点
由可溶解材料制成，在一定温度和矿化度条件下可完全溶解；大通径有利于快速返排和洗井；高泵送速度设计；高性能的金属桥塞，满足高要求的压裂增产施工。
2应用情况
哈里伯顿推荐使用Illusion压裂桥塞，代替传统复合压裂桥塞。由于无需钻除桥塞清洗井筒的前提下，成功实现返排，并开始生产。单此一项最少节约了常规钻除桥塞作业的25万美元成本费用，更重要的是，使用Illusion可溶解压裂桥塞帮助客户避免了磨铣作业风险和相应的成本。
桥塞初始状态
桥塞溶解过程
总体而言，可溶桥塞的应用已成为未来发展趋势，三款可溶桥塞在结构设计上均有其独到之处，可谓擂台比武各有千秋。国外三大油服公司为解决常用桥塞在压裂中存在的系列问题，再次引领了技术发展的方向。我公司也将根据国内外石油客户的具体使用需求，不断对可溶合金材料的性能进行改进和提升。