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三次采油用聚丙烯酰胺聚合物驱油效果分析

发布时间:2019-12-07 09:59:36     作者:波涛净水

随着油田进入开发中后期,原油产量下降,普遍采用三次采油技术提高原油采收率。聚丙烯酰胺是三次采油中应用较为广泛的聚合物,分析了聚丙烯酰胺在三次采油中应用现状,并介绍了其研究进展。

随着国民经济的快速发展,我国对石油及天然气需求量日益增加,而随着老油田持续开采,原油含水率不断上升,产量出现下降,原油供应不能满足国民经济发展需求,严重依赖进口。在此情况下,油田为了提高产量,广泛应用三次采油技术,取得了显著效果,原油采收率取得了提高,实现了原油的持续高产稳产。

1、三次采油用聚丙烯酰胺

三次采油是利用物理、化学及生物技术提高原油采收率的技术,现阶段三次采油技术已经形成了化学驱油、热力驱油、气驱及微生物驱油4大系列,这其中,化学驱油技术可以分为聚合物驱、表面活性剂驱、泡面驱及碱驱等。聚合物驱油在三次采油中应用比较广泛,在大庆油田、胜利油田取得了较好的应用效果。

聚丙烯酰胺是聚合物驱油的关键,它是一种水溶性高分子聚合物,具有特殊的分子结构和理化特性,在三次采油技术中被广泛的应用。聚丙烯酰胺根据离子特性不同,可以分为阳离子、阴离子、非离子及两性离子等不同类型,其分子链上含有极性基团,对溶液中的悬浮颗粒具有吸附性,从而形成絮凝物质,最终能够沉淀下来。由于油井内部是高温、高盐的环境,三次采油用聚丙烯酰胺需要能够耐高温、耐盐,同时还要有一定的耐剪切的特性,可以通过改性提高其耐温性和耐盐性,从而提升驱油效果。

2、聚丙烯酰胺在三次采油中的应用

聚丙烯酰胺在油田生产中常用作驱油剂。驱油剂在石油开采时,是用来提高原油采收率的助剂,聚丙烯酰胺分子量较大,是聚合物型驱油剂中的主要成分,其机理是通过降低水油的流度比,从而减少水的指进,改变了水的流变性,从而提升驱油效果。

由于地层温度高压力大,对聚丙烯酰胺性能要求较高,要求驱油剂具有耐高温、耐剪切性等性能,为此,有研究将特殊结构单元引入聚丙烯酰胺,例如,引入亲水单体、刚性环侧基等,从而制得酸性的疏水缔合聚丙烯酰胺,实际应用表明,带有阳离子磺酸基疏水基团的聚丙烯酰胺具有良好的抗盐性,在较高的温度环境下,能够保持较好的表观黏度。

目前,聚丙烯酰胺广泛应用于三次采油中,大庆油田在三元复合驱油中应用聚丙烯酰胺做驱油剂取得了较好应用效果,采用含碱、表面活性剂及聚丙烯酰胺的三元复合驱油剂,性能稳定,驱油效果好,可使原油采收率提高10%-20%,由于驱油效果好,该驱油剂取得了大规模工业应用。

3、三次采油用聚丙烯酰胺研究进展

3.1疏水缔合聚合物

将疏水基团引入聚丙烯酰胺进行共聚合反应,可以制得带有疏水基团的水溶性聚合物,该类聚合物由于具有疏水基团,具有较好的抗盐性和抗剪切性能。在此基础上,将非离子表面活性剂与疏水缔合聚丙烯酰胺反应,能够提升疏水缔合聚丙烯酰胺中疏水基团的缔结能力,从而进一步改善其性能。此外,将碳氟链引入疏水单体中,能够显著提升疏水缔合聚丙烯酰胺的稳定性。

3.2与耐温抗盐单体共聚

耐温抗盐单体在含钙离子、镁离子溶液中不会反应生成沉淀,且抗高温性能好。聚丙烯酰胺与一种或多种耐温抗盐单体共聚反应,能够提升聚丙烯酰胺的耐温抗盐性能。聚丙烯酰胺与耐温抗盐单体共聚反应方式多样,现阶段以三元共聚或四元共聚为主。

三元共聚原料以丙烯酰胺、苯乙烯磺酸钠及AMPS为主,在水溶液中发生聚合反应,形成三元聚丙烯酰胺聚合物,其耐高温抗盐性均较好,且耐剪切性能好。

四元共聚是以丙烯酰胺、聚丙基磺酸钠、丙烯酸及单体为原料,在水溶液中合成四元共聚物。

3.3多元组合结构聚合物驱油剂

随着技术不断进步,综合几种类型的功能单体(例如疏水单体、耐温抗盐单体及阴阳离子单体等),使其发生组合共聚反应,共聚物中含有多种功能基团,从而具有多项特性,其耐温抗盐耐剪切性能突出,成为现阶段聚合物研究的热点。

4、总结

随着油田进入开发中后期,地层含水率不断升高,原油采收率降低,越来越多油田采用三次采油技术提高原油采收率,以保持原油持续高产稳产。聚丙烯酰胺在三次采油中应用效果好、使用较为广泛。伴随油田化学技术发展,大量研究集中在改良聚丙烯酰胺特性上,通过提高相对分子质量、引入官能团或共聚的方法来提高其耐温性、抗盐性及耐剪切性能,使其在油田开发中发挥更大作用。

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