通常金属是不溶于水的，但在合金中加入一定的催化剂，就能促使某些金属与水发生化学反应，使合金溶于水。俄《有色金属》在1993年报道，美国一家公司研制出一种含有其他三种金属成分的新型铝合金，它能够溶解在水里。在溶解的过程中，合金分解出氢气和热量，最后变成灰色的粉末状沉淀物。溶化的时间根据合金的配方和外形而不同，从几分钟到三昼夜，如厚1.5 毫米的合金片只需二分钟就可溶解，但在国内市场上却很少听到和看到这种铝合金产品。

2015年中国科学院金属研究所的储氢课题组研发出可直接溶于纯水的铝合金，且此铝合金显示了优异的综合性能：合金的强度达350MPa以上，维氏硬度接近150。可溶合金的铝水起始反应温度从室温至85℃范围内可调，合金的溶解速率亦可根据不同工况调整。

铝合金可溶压裂球（直径60 mm）在90 ℃水中于12小时内的溶解测试

储氢课题组并没有让此科技成果躺在实验室里，而是跟企业合作将此项技术广泛应用在页岩气开采中。水力压裂技术是页岩油气开采中的一项增产技术。原理就是利用地面高压泵，将大量化学物质掺杂水、沙子、石子制成压裂液，再灌进岩石深处并压裂岩石，最终释放出石油或天然气。这项技术在美国最早于1946年被堪萨斯州所采用。

目前，国内外开采页岩油气主要采用水平井分段压裂技术，该技术可细分为三种：水力喷射分段压裂、裸眼封隔器分段压裂、快钻桥塞分段压裂。快钻桥塞分段压裂在大庆以及北美广泛采用，该技术具有分压段数多，可进行大排量施工等特点。在施工过程中，需采用压裂球和桥塞等工具对不同作业层的施工管柱进行封堵。由普通合金制成的压裂球等工具如果滞留井中，会降低油井产能。而压裂球一旦卡在封隔器上，则需用特殊工具切削，既延长了施工周期又提高了施工成本。

在该技术的主要工艺流程中，如果压裂球不可溶，球要返排回地面，需要10～15天；桥塞不可溶，要钻除所有桥塞，正常情况下需要1天。针对上述问题，国外石油公司研发出了可溶解的压裂球（树脂、镁或铝复合材料），但可溶解桥塞和球座等工具尚未开发成功。

压裂球需配合球座或桥塞使用。压裂球落在球座上，依靠压裂液的压力实现封堵。由于球与球座的接触面积非常小，对合金的硬度有一定要求。如果球太软，球将卡在球座上；而一旦球不能返排，即生产事故。现行的树脂和铝复合材料类可溶材料虽然在强度上相当，但前者需用特制的腐蚀液溶解，后者与水的起始反应温度和在水中的溶解速率均不易调控。

金属研究所的铝合金抗压强度完全满足水力压裂要求，且可溶合金的溶解速率可人工调控。此外，该合金可采用传统工艺冶炼和铸造成型，成本低，易达高产能，适合大规模应用和推广。目前储氢课题组已研发了压裂球、球座和桥塞等多个产品。压裂球已在大庆和长庆等油田获得应用，可溶铝合金桥塞和球座也已通过大庆的井上实验测试。目前全球采用水力压裂技术开采的油井粗略估计达几十万口，仅大庆就有近万口，对可溶铝合金有巨大的市场需求。

可溶压裂球，桥塞及其产品的应用

虽然储氢课题组已研发出多款产品，但是可溶桥塞和球座的技术还不成熟，由于其尺寸、成型等技术难关，成本居高不下。课题组秉着“经济建设依靠科技进步，科学技术面向经济建设”和“互利互惠、优势互补、共同发展”的原则，愿与企业单位合作研发，利用企业的生产条件，提高学校的科研能力，将科研成果尽快地转化为生产力。双方发挥各自优势，通过多种形式开展全面合作，共同构建产学研合作的创新体系。

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