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聚丙烯氨酰胺在油田領(lǐng)域的使用

  聚丙烯酰胺（簡稱PAM）不僅是一種高效絮凝劑，又因?yàn)樗芤旱恼扯群芨�，也是一種極其優(yōu)良的增稠劑。PAM因有增稠、絮凝和對(duì)流變性的調(diào)節(jié)等作用，在油田石油開采中可作多種用途的添加劑，如用作鉆井液、壓裂液、及聚合物驅(qū)油以提高石油采收率(EOR)。在石油開采中，應(yīng)用關(guān)鍵在于結(jié)合使用的條件和要求，合理設(shè)計(jì)并選用其組成結(jié)構(gòu)，如分子形態(tài)、分子量、離子度等，以及正確的施工工藝。一、 PAM用作鉆井液添加劑
  鉆井液在石油開采中用作鉆井泥漿性能調(diào)整劑。PAM的作用是調(diào)節(jié)鉆井液的流變性，攜帶巖屑，潤滑鉆頭，有利鉆進(jìn)。此外，還可大大減少卡鉆事故，減輕設(shè)備磨損，并能防止發(fā)生井漏和坍塌，使井徑規(guī)則。在這方面經(jīng)常使用的是部分水解聚丙烯酰胺、聚丙烯酰胺鉀鹽，它由PAM或聚丙烯睛水解而得。
二、PAM用作聚合物驅(qū)油
  在提高石油采收率的諸方法中，聚合物驅(qū)油技術(shù)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(dòng)液的粘度，改善水驅(qū)波及效率，降低地層中水相滲透率，使水與油能勻速地向前流動(dòng)。聚合物驅(qū)油是通過在注入水中加入一定量的高分子聚丙烯酰胺，來增加注入水的粘度，改善油水流度比。由于油層對(duì)聚丙烯酰胺分子的吸附、捕集作用，而降低了高、中滲透層或高、中水淹層的滲透性，增加了注入水的滲流阻力，使低滲透層或低而未水淹層的吸水量增加，擴(kuò)大了注入水在油層平面上的波及范圍和油層縱向上的水淹厚度，從而擴(kuò)大水淹體積，將水驅(qū)時(shí)未動(dòng)用的原油驅(qū)替出來，達(dá)到提高原油采收率的目的。
  聚合物驅(qū)油提高石油采收率的概念和技術(shù)方法從提出到初步形成經(jīng)歷了約15年時(shí)間(1949一1964)。1964年美國開始了聚合物驅(qū)油的現(xiàn)場試驗(yàn)和工業(yè)規(guī)模的使用試驗(yàn)。美國國家石油與能源研究中心(NIPER)認(rèn)為：終采收率ET決定于驅(qū)油效率Ed、波及效率Es和經(jīng)濟(jì)因素Ee，ET＝Ed×Es×Ee。聚合物的主要貢獻(xiàn)是提高驅(qū)替工作液的粘度、降低油水流度比及調(diào)整滲透率剖面，通過提高波及效率而提高終采收率。Phillips石油公司對(duì)聚合物的作用作了進(jìn)一步說明：①高分子使水相粘度增高，有些聚合物流經(jīng)孔隙介質(zhì)后尚可降低水相的相對(duì)滲透率；②降低水油流度比，水油流度比的降低可減少指進(jìn)現(xiàn)象；③水相粘度增高和水相的相對(duì)滲透率下降使以后注人的流體可轉(zhuǎn)入未波及的條帶，從而提高波及系數(shù)。
我國“七五”期間大慶和大港油田的兩個(gè)現(xiàn)場試驗(yàn)均取得了令人振奮的良好結(jié)果。大慶油田開發(fā)試驗(yàn)表明：該工藝可大幅度提高采收率，增加原油產(chǎn)量。平均每注人lt聚合物，可增產(chǎn)原油150t以上，提高采收率10％。研究工作表明該項(xiàng)技術(shù)在我國有良好的應(yīng)用前景。預(yù)計(jì)在今后高分子驅(qū)及利用高分子等化學(xué)劑的復(fù)合驅(qū)在我國將有更大的發(fā)展。
三、PAM聚丙烯酰胺在油田用作堵水劑、調(diào)剖劑
  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(shí)質(zhì)是改變水在地層中的滲透狀態(tài)，以達(dá)到減少油田產(chǎn)水，保持地層能量，提高終采收率的目的。PAM類化學(xué)堵水劑對(duì)油和水的滲透能力的作用具有選擇性，對(duì)油的滲透性降低少，對(duì)水的滲透性降低多。使用時(shí)可不交聯(lián)使用，也可與鋁鹽、鉻鹽、鋯鹽等交聯(lián)生成凝膠使用，還可增加某些樹脂以形成互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)(IPN)使之具有更高耐溫性。如采用 W／O型PAM膠乳和改性氨基樹脂經(jīng)過化學(xué)交聯(lián)可以形成互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)堵水劑，已在油田堵水中應(yīng)用，并取得了明顯的效果。采用PAM還可調(diào)整地層內(nèi)吸水剖面及封堵大孔道，實(shí)踐中已見到良好效果。
四、PAM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道，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、良好的懸砂能力以及配制方便和成本低等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用。