研發(fā)出可溶解于純水鋁合金材料
2016年05月10日 9:23 4815次瀏覽 來(lái)源： 中國(guó)科學(xué)報(bào) 分類： 重點(diǎn)新聞 作者： 彭科峰
水力壓裂技術(shù)是一項(xiàng)應(yīng)用于低豐度、低滲透油氣田的增效開(kāi)采技術(shù)。施工過(guò)程中，需采用壓裂球和橋塞等工具對(duì)不同作業(yè)層的施工管柱進(jìn)行封堵。由普通合金制成的壓裂球等工具如果滯留井中，會(huì)降低油井產(chǎn)能。日前，記者從中科院金屬所獲悉，該所已經(jīng)成功開(kāi)發(fā)出純水中即可溶解的可溶鋁合金材料，并且可調(diào)控該合金與水反應(yīng)的起始溫度和在水中的溶解速率。
人們很難觀察到鋁在水中溶解，因?yàn)殇X表面連續(xù)而致密的氧化膜阻礙了鋁水反應(yīng)。科研人員圍繞鋁水反應(yīng)的一些基本問(wèn)題開(kāi)展了系列工作，發(fā)現(xiàn)當(dāng)合金與水接觸時(shí)界面低熔點(diǎn)相中的鋁與水即發(fā)生放熱反應(yīng)，同時(shí)鋁晶粒中的鋁原子能夠向液態(tài)的界面低熔點(diǎn)相中不斷擴(kuò)散，借助低熔點(diǎn)相對(duì)鋁氧化膜的破壞和對(duì)鋁原子的傳輸作用，鋁可持續(xù)與水反應(yīng)。
為了滿足可溶鋁合金的溶解性能和力學(xué)性能，合金中需同時(shí)添加低熔點(diǎn)金屬和多種強(qiáng)化合金元素。研究人員在大量實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上對(duì)合金成分進(jìn)行優(yōu)化，利用細(xì)化合金晶粒和提高鋁液質(zhì)量等途徑來(lái)改善合金的塑性，采用淬火和時(shí)效工藝對(duì)合金的綜合性能進(jìn)行調(diào)控，最終制備出滿足實(shí)際工況需求的鋁合金材料。該合金維氏硬度接近150，抗壓強(qiáng)度滿足水力壓裂要求。
目前，課題組與有關(guān)企業(yè)合作研發(fā)了壓裂球、球座和橋塞等多個(gè)產(chǎn)品。壓裂球已在大慶和長(zhǎng)慶等油田獲得應(yīng)用。
責(zé)任編輯：彭薇
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