聚丙烯酰胺在油田開采中的應(yīng)用淺析

      聚丙烯酰胺是一類多功能的油田化學(xué)處理劑，廣泛用于石油開采的鉆井、固井、完井、修井、壓裂、酸化、注水、堵水調(diào)剖、三次采油作業(yè)過程中，特別是在鉆井、堵水調(diào)剖和三次采油領(lǐng)域。

      聚丙烯酰胺水溶液具有較高的粘度，有較好的增稠、絮凝和流變調(diào)節(jié)作用，在石油開采中用作驅(qū)油劑和鉆井泥漿調(diào)節(jié)劑。

      在石油開采的中后期，為提高原油采收率，我國目前主要推廣聚合物驅(qū)油和三元復(fù)合驅(qū)油技術(shù)。通過注入聚丙烯酰胺水溶液，改善油水流速比，使采出物中原油含量提高。

      在三次采油中加入聚丙烯酰胺，可增加驅(qū)油能力，避免擊穿油層，提高油床開采收率。中國石油工業(yè)是聚丙烯酰胺的較大用戶，聚丙烯酰胺的科技進(jìn)步促進(jìn)了中國石油工業(yè)的發(fā)展，石油工業(yè)的需求又加速了聚丙烯酰胺的科技創(chuàng)新步伐與行業(yè)的發(fā)展。

    1、石油開采

    根據(jù)美國油田化學(xué)品研究報告指出，采用化學(xué)技術(shù)去油提高石油采收率。無論采用膠束—聚合物驅(qū)油還是用聚合物驅(qū)油，都需要大量使用聚丙烯酰胺系聚合物。

    據(jù)統(tǒng)計，聚丙烯酰胺在美國有31%左右用于油田，而我國則高達(dá)60%以上，在油田化學(xué)品中，聚丙烯酰胺是具有多方面作用的添加劑，如鉆井液、洗井液、注水采油及提高采收率都有重要作用。關(guān)鍵在于結(jié)合使用條件，要求合理設(shè)計，選用聚丙烯酰胺的品種(包括劑型、分子量、離子度等)。

    如非離子型聚丙烯酰胺與交聯(lián)劑驚醒氧化還原反應(yīng)交聯(lián)形成凝膠，可作為油田井用堵水劑；陰離子聚丙烯酰胺則因其優(yōu)良的增稠、絮凝效果用作鉆井泥漿添加劑。

    在地質(zhì)和石油鉆井中用于調(diào)節(jié)泥漿性能，對抑制水敏地層，防止井壁坍塌有特殊效果。另外利用聚丙烯酰胺線型大分子結(jié)構(gòu)在流動流體中的剪切取向，在湍流狀態(tài)下和容易按流動方向取向成長直條狀。抑制湍流展，聚丙烯酰胺作為降摩組劑是一種非常理想的材料。例如在原油的長距離管道運輸中，只需加入相當(dāng)于原油量0.1PPM的分子量在1000萬以上的聚丙烯酰胺，就能大大降低原油輸送過程中的阻力，降低能耗。

    2、用作去油劑

    在提高石油采收率的三次開采諸方法中，用聚丙烯酰胺做去油劑占有重要地位。聚合物的作用是調(diào)節(jié)注入水的流變性，增加驅(qū)動液的粘度，改善水驅(qū)波發(fā)效率，降低地層中水相滲透率，使水與油能勻速的向前流動。采用膠束聚合物驅(qū)油時，先將表面活性劑與助劑配成具有超低界面張力的微乳液注入注水井中，先注聚合物溶液，后注水。水呈柱塞流動向前推進(jìn)。驅(qū)替分散在孔隙內(nèi)的殘余油，提高原油的采收率。

    由于三采的聚丙烯酰胺一般含10%-50%波基，分子量從幾十萬到千余萬。這是一個很活躍的研究領(lǐng)城，已經(jīng)研制出很多改性聚合物。我國大型油田包括大慶油田、勝利油田、遼河油田、大港油田等已經(jīng)進(jìn)入開采中后期，采出油的含水率日趨提高。為了穩(wěn)定我國油田產(chǎn)量，釆用三次采油技術(shù)，可以提高采油率，保證油田穩(wěn)產(chǎn)。

    3、用作堵水調(diào)整劑

    在油田生產(chǎn)過程中，由于地層的非均質(zhì)性，常產(chǎn)生水浸問題，需要進(jìn)行堵水，其實質(zhì)是改變水在地層中的滲流狀態(tài)，已達(dá)到油田減少產(chǎn)水，保持地層能量，提高油田采收率的目的。

    聚丙烯酰胺化學(xué)堵水劑發(fā)展速度很快，用量大，具有對油和水滲透能力的選擇性，對油的滲透性降低可超過10%，而對水的滲透性減少可超過90%。選擇性堵水這一特點是其他堵水劑所沒有的。通常視地層類型選擇合適的聚丙烯酰胺分子量。均質(zhì)性好，平均滲透率高的油層，可選用中等分子量的聚丙烯酰胺；基巖滲透率低的裂縫性油層或滲透性變化大的油層，可選用高分子量的聚丙烯酰胺。聚丙烯酰胺在使用時不可以交聯(lián)使用，也可以與鋁鹽、鉻鹽等交聯(lián)生成凝膠使用，還可以添加某些樹脂形成互溶聚合物網(wǎng)絡(luò)，使之具有更高的耐溫性。本方法已在國內(nèi)碳酸鹽底油層高含水油田堵水中應(yīng)用，并取得了明顯效果。采用聚丙烯酰胺還可以調(diào)節(jié)吸層內(nèi)吸水刨面及封堵大口洞，實踐中已見到良好效果。

    4、用作壓裂液添加劑

    壓裂工藝是油田開發(fā)致密層的重要增產(chǎn)措施，其作用是開通巖石的通過，讓油流過，亞甲基聚丙烯酰胺交聯(lián)而成的壓裂液，由于具有高粘度，低摩阻，良好的懸沙能力以及配置方便和成本低的優(yōu)勢而被廣泛釆用。

    聚丙烯酰胺是典型的精細(xì)化工產(chǎn)品。目前我國聚丙烯酰胺的生產(chǎn)與水平相比，尚存在差別，尤其在專用性產(chǎn)品和各類稠基團(tuán)共聚改性衍生物的品種中，數(shù)量和性能有差距。為使我國聚丙烯酰胺系列產(chǎn)品趕上和超過水平，還需改進(jìn)現(xiàn)有生產(chǎn)工藝，這既是精細(xì)化的突破，又是生物化工的突破。只有這樣才能提高我國聚丙烯酰胺的生產(chǎn)技術(shù)。今后將繼續(xù)擴大在石油開采，水處理及造紙工業(yè)的應(yīng)用。