范風利

摘 要：聚丙烯酰胺作為三次采油用驅(qū)油劑，目前已經(jīng)在勝利油田、新疆油田、河南油田等投入使用，為東部老油田增產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)提供了保證，是目前國內(nèi)采油用驅(qū)油劑使用量最大的應(yīng)用領(lǐng)域。相對于其他采油技術(shù)。聚合物驅(qū)油劑技術(shù)成熟、成本低廉、投入產(chǎn)出比低，比較適合國內(nèi)油藏特點和發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：驅(qū)油劑；聚丙烯酰胺；聚合物驅(qū)油劑

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.12.003

1 采油技術(shù)發(fā)展歷程

1986年，我國完成了聚合物驅(qū)工業(yè)化應(yīng)用試驗和多層次化學復合驅(qū)先導試驗。自1996年起到2000年首次突破1000萬噸，2008年已超過1500萬噸，約占我國當年產(chǎn)油量的8%，聚合物驅(qū)油技術(shù)在我國大慶、勝利、大港、中原、新疆等油田實現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)。

河南油田從1995年開始，系統(tǒng)地開展了微凝膠驅(qū)技術(shù)的研究。總體技術(shù)思路就是在低濃度聚合物溶液中加入少量交聯(lián)劑，通過分子間交聯(lián)反應(yīng)，大幅度地提高聚合物溶液的粘度和耐溫抗鹽能力，形成局部三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的微凝膠團，既有流度控制能力與驅(qū)替作用，又產(chǎn)生高的殘余阻力系數(shù)，有較強的調(diào)剖作用。關(guān)鍵技術(shù)就是研制出具有延遲成膠能力的交聯(lián)劑，既保證微凝膠體系在地層中成膠，又保證微凝膠體系的長期注入能力，滿足驅(qū)替技術(shù)對驅(qū)劑注入量的要求。技術(shù)研究經(jīng)歷室內(nèi)研究、單井試注、單井驅(qū)替，多井組驅(qū)替先導礦場試驗的歷程，逐漸發(fā)展成為河南油田一項特色的采油技術(shù)。

2 聚合物驅(qū)油機理

聚合物的驅(qū)油機理主要是利用水溶性聚丙烯酰胺分子鏈的粘度，改善驅(qū)替液的流度比，提高驅(qū)替效率和波及體積，從而達到提高采收率的目的。

（1）APAM可以降低石油層油水流度比，改變分流量曲線，降低產(chǎn)油含水率，提高采油速度。

（2）陰離子聚丙烯酰胺改善水驅(qū)在非均質(zhì)水平面的粘性指進現(xiàn)象，提高平面范圍波及效率。在垂直方向，利用它的高粘特性，是后續(xù)水驅(qū)由高滲層進入低滲層，增加吸水厚度，擴大垂直波及效率。

（3）陰離子聚丙烯酰胺分子鏈條具有親水性，在APAM聚合物通過孔隙介質(zhì)時，利用其吸附作用，機械捕集作用從而改變空隙滲透率，但是對于油相滲透率影響不大，堵水不堵油。

（4）陰離子聚丙烯酰胺聚合物溶液改善了油水借口粘彈性，使得油滴或油膜易于變形，可以通過各類孔道，改善微觀驅(qū)油效果，提高石油采收效率。

3 驅(qū)油聚丙烯酰胺現(xiàn)狀及存在問題

河南油田的地質(zhì)條件復雜，不同油藏條件差別很大，目前河南油田在用驅(qū)油用聚丙烯酰胺產(chǎn)品主要圍繞提高分子量，利用分子間作用力，提高分子鏈剛性和提高分子鏈對鈣鎂等離子的耐受力幾方面進行的。

（1）提高產(chǎn)品分子量。利用高分子量提高聚丙烯酰胺的水動力學半徑，從而提高產(chǎn)品的增粘能力，是河南油田用量最大的聚合物產(chǎn)品，但是隨著河南油田開發(fā)難度不斷加大，對于地層溫度和礦化度比較高的油藏，此類產(chǎn)品具有比較大的局限性，而且分子量的提高具有極限，不可能在工業(yè)化生產(chǎn)中無限提高產(chǎn)品分子量。

（2）疏水締合類的聚丙烯酰胺。通過疏水單體和非離子、陽、陰單體共聚得到疏水締合類的聚丙烯酰胺，此類產(chǎn)品具有很高的增粘能力，尤其是在高溫高鹽的條件下粘度高達30mpa.s以上，被認為是提高產(chǎn)品耐溫抗鹽性能最重要的技術(shù)手段，河南油田聯(lián)合石油大學等科研院所進行產(chǎn)品合成、實驗評價等，此類產(chǎn)品目前沒有大規(guī)模推廣應(yīng)用。

（3）梳形聚合物。在高分子側(cè)鏈同時引入不同親水和親油基團，利用親油基團和親水基團的互相排斥，使分子鏈的卷曲和分子間的纏繞減少，高分子鏈在水溶液中排列成梳子形狀，分子鏈剛性提高，水力學半徑增大，增粘抗鹽能力提高。此類產(chǎn)品在河南油田進行使用，主要的特點產(chǎn)品的粘度相對較高，但是隨著河南油田開發(fā)難度不斷提高，其耐溫抗鹽性能不能油田生產(chǎn)要求。

（4）模板聚合合成具有微嵌段結(jié)構(gòu)的新型聚合物。此工藝通過聚合前引入摸板，在低溫條件下合成的聚合物分子主鏈上存在丙烯酸鏈段，利用丙烯酸鏈段的負電荷互相排斥以及在水溶液中形成自締合作用，減少分子主鏈的卷曲，提高產(chǎn)品的增粘性能。河南油田使用此技術(shù)，具有良好的驅(qū)油效果，滿足了河南油田三類油藏要求。

4 驅(qū)油聚丙烯酰胺發(fā)展方向

（1）提高產(chǎn)品的耐溫抗鹽性能。隨著我國東部油田的開發(fā)的難度加大，動用的油藏地質(zhì)條件越來越復雜，主要表現(xiàn)為地層溫度高，地層礦化度高，由于技術(shù)的限制目前沒有得到有效開發(fā)，同時中石化、中海油以及中國石油等公司積極開展海上采油，對聚丙烯酰胺的耐鹽能力提出了更高的要求。因此進一步提高產(chǎn)品的耐溫抗鹽能力，對穩(wěn)定東部老油田特別是河南油田產(chǎn)量，降低開發(fā)的成本具有十分迫切的需求。

（2）提高產(chǎn)品溶解速度。目前油田注聚工藝普遍采用清水溶解，污水配注的工藝，通過提高產(chǎn)品的溶解速度，可以減少注聚設(shè)備的投入，減少油田對清水的需求，降低生產(chǎn)成本；減少采出液的排放，減少環(huán)境污染；同時海上油田用聚合物由于海上淡水的缺乏和平臺相對有限，更加需要提高在高濃度鹽水中的溶解速度。

（3）加強對其他驅(qū)油劑性能研究。隨著聚合物驅(qū)的進展，二元復合驅(qū)、三元復合驅(qū)等技術(shù)陸續(xù)采用，聚合物和表面活性劑以及其他驅(qū)油越來越多的進行復合使用，深化驅(qū)油劑加合增效的研究，提高產(chǎn)品之間的配伍性能，對產(chǎn)品的性能提出更高的要求。

5 總結(jié)和展望

隨著國內(nèi)各大油田紛紛進入開發(fā)后期，采出液含水不斷上升，對國家的能源安全來說采油越來越重要，作為我國采油主要的助劑聚丙烯酰胺的需求量越來越大，同時對產(chǎn)品的性能指標要求也越來越高。進一步提高產(chǎn)品的耐溫抗鹽性能，提高產(chǎn)品的溶解速度，特別是在鹽水中的溶解速度，滿足不同油藏條件下的使用要求，是今后聚丙烯酰胺發(fā)展一個重要的方向。

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