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油田化学品聚丙烯酰胺的应用

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   聚丙烯酰胺作为油田化学品,主要作用在钻井泥浆材料以及提高采收率两个方面,可广泛应用于钻井、完井、固井、压裂、强化采油等油田开采作业,具有增粘、降滤失、流变调节、胶凝、分流、剖面调整等功能。80年代初作为钻井泥浆材料方面的应用开发,诱发了聚丙烯酰胺的迅速发展。进入90年代,由于油田的开发已经进入后期,聚丙烯酰胺的应用前景转移到堵水方面,用到三次采油上。

  目前,聚丙烯酰胺作用于油田开采如钻井、酸化、压裂、堵水、固井以及二次采油、三次采油中已得到实际应用,在我国,尤其在三次采油中被大量使用,年用量已达到8.8万吨,在钻井方面也被广泛使用,聚丙烯酰胺以及其多元聚合物用量为3000吨。

  过去,聚丙烯酰胺类油田化学品的研究和应用多集中在聚丙烯酰胺和部分水解聚丙烯酰胺上,然而随着钻井尺度逐年增加、钻遇地层日趋复杂和钻井工艺呈难度化,目前研究和使用的聚丙烯酰胺类油田化学品,在化学结构上已开始从单一的聚丙烯酰胺或部分水解聚丙烯酰胺产品向共聚物、接枝产品发展,从仅使用聚合物钠盐向具有更强抑制性能的聚合物钾盐、钙盐发展,从主要使用合成产品向天然产品和合成产品结合方向发展,从仅使用非离子聚丙烯酰胺或阴离子聚丙烯酰胺向阳离子聚丙烯酰胺和两性离子聚丙烯酰胺方向发展。特别是80年代在国外率先兴起的阳离子聚丙烯酰胺聚合物钻井液和90年代在国内率先兴起的两性复合离子型聚合物钻井液在油田的成功使用,极大地促进了阳离子聚丙烯酰胺和两性聚丙烯酰胺类油田化学品的研究和应用。而就剂型来看,目前聚丙烯酰胺类油田化学品不仅有固体粉剂、胶状体,而且还有乳液和悬浮分散液。从分子量看,已从过去的几百万发展到现在的几千万,国内产品也已达到2000万以上。

  我国采油工业发展至今,东部油区已逐步进入采油中后期,陆上油田综合含水率已高达81.6%,平均采收率已降到了32.7%。为此,三次采油已作为各油田的稳产技术开始推广使用。在提高采收率的各种方法中,聚合物驱油占有重要地位。

  聚合物的作用是调节注水的流变性,增加驱动液的粘度,改善水驱波及效率,降低地层水相渗透率。使水与油能匀速地向前流动。聚合物驱油提高采油收率的概念和技术从提出到形成经理了15年,1964年美国开始现场试验和工业规模的应用,1968年美国利用这项技术增产原油1000万吨,但是由于经济上不合算,现在已经基本停止在三次采油中应用。国内大庆油田三次采油实验表明,油田使用1吨聚丙烯酰胺,可获得150吨原油的效益。根据我国国情,聚丙烯酰胺在油田中的应用仍有很大的潜力。

  聚合物驱油是通过在注入水中加入一定量的高分子的聚丙烯酰胺,来增加注入水的粘度,改善油水流度比。聚合物驱油溶液的浓度范围在250-1500mg/L。驱油的效果和聚合物的分子量及性能有关。聚丙烯酰胺分子量越高,其表观粘度也越高,驱油效果越好。过去大庆、大港油田聚合物驱油使用的进口聚丙烯酰胺,其分子量在1000-1500万范围,现在国内聚丙烯酰胺分子量已可达2000万以上。驱油用聚丙烯酰胺的另一项重要指标是过滤因子。过滤因子过高,则注入性差。我国油田一般讲这项指标控制在1.5以下。进口聚丙烯酰胺产品的过滤因子通常都较低。

  国内少数厂家的聚丙烯酰胺粉剂分子量可达1000万以上,过滤因子小于1.5,但分子量超过1800万时,过滤因子往往高于1.5,这是国内聚丙烯酰胺产品急需解决的问题。

  聚合物驱油的效果也与油田的地质条件油田,甚至同一地区不同的采油区块,驱油效果亦不尽相同。

  驱油效果主要与油层的温度和矿化度有关,储层温度高和矿化度高都不利于聚合物驱油。

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聚丙烯酰胺