研發(fā)出可溶解于純水鋁合金材料
2016年05月10日 9:23 4779次瀏覽 來源： 中國科學報 分類： 重點新聞 作者： 彭科峰
水力壓裂技術(shù)是一項應(yīng)用于低豐度、低滲透油氣田的增效開采技術(shù)。施工過程中，需采用壓裂球和橋塞等工具對不同作業(yè)層的施工管柱進行封堵。由普通合金制成的壓裂球等工具如果滯留井中，會降低油井產(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，因為鋁表面連續(xù)而致密的氧化膜阻礙了鋁水反應(yīng)?？蒲腥藛T圍繞鋁水反應(yīng)的一些基本問題開展了系列工作，發(fā)現(xiàn)當合金與水接觸時界面低熔點相中的鋁與水即發(fā)生放熱反應(yīng)，同時鋁晶粒中的鋁原子能夠向液態(tài)的界面低熔點相中不斷擴散，借助低熔點相對鋁氧化膜的破壞和對鋁原子的傳輸作用，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性能，合金中需同時添加低熔點金屬和多種強化合金元素。研究人員在大量實驗基礎(chǔ)上對合金成分進行優(yōu)化，利用細化合金晶粒和提高鋁液質(zhì)量等途徑來改善合金的塑性，采用淬火和時效工藝對合金的綜合性能進行調(diào)控，最終制備出滿足實際工況需求的鋁合金材料。該合金維氏硬度接近150，抗壓強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、球座和橋塞等多個產(chǎn)品。壓裂球已在大慶和長慶等油田獲得應(yīng)用。
責任編輯：彭薇
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