聚丙烯酰胺在石油工业中的应用

所属栏目:聚丙烯酰胺行业知识   发布时间:2021-05-05   浏览次数:  次   文章来源:https://www.pam315.com

  聚丙烯酰胺作为一种多功能添加剂,在钻井技术中主要用作钻井液的增稠剂、稳定剂和沉降絮凝剂,以改善钻井液的流变性。改善悬浮颗粒的大小,增加悬浮力,加速原油的过滤分离。作为土体结构形成剂,提高了井壁表面的抗冲击性能;当钻井通过井涌时,难分散的钻井液可以获得高效的分离效果。部分水解的均聚酰胺与甲醛、乙二醛等反应。而生成侧链含甲基的产物,在原油生产中获得满意的效果。
 
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  一、聚丙烯酰胺在三次采油中的应用
 
  聚丙烯酰胺具有增稠、絮凝和调节流体流动性的作用,在石油开采中发挥着重要作用。广泛用于钻井、堵水、酸化、压裂、洗井、完井、减阻、防垢、驱油。一般来说,聚丙烯酰胺是用来提高采收率的。特别是许多油田已进入二次、三次开采,储层深度一般在7000m以上,有的储层深达7000m,地层和海上油田的非均质性对采油提出了更为苛刻的条件,而深层采油和海上采油也相应地对聚丙烯酰胺提出了新的要求,要求其能抵抗剪切力、高温(100以上至200)以及Ca2、Mg2离子和海水降解。
 
  聚丙烯酰胺作为驱油剂,对提高原油采收率具有重要作用。聚合物的作用是调节注入水的流变性,增加驱动液的粘度,提高水驱的波及效率,降低地层中水相的渗透率,使水和油匀速向前流动。用胶束和聚合物驱油时,将表面活性剂和添加剂配制成超低界面张力的微乳液,注入井中,然后注入聚合物溶液,最后注水。水在柱塞流中向前运动,驱替分散在间隙中的剩余油,提高原油采收率。EOR使用的聚丙烯酰胺一般浓度为10-50%,相对分子质量在几十万到一千万以上。我国大庆、胜利、辽河、大港等大油田已进入开采中后期,采出液综合含水率日益增加。
 
  二、聚丙烯酰胺作为堵水调剖剂
 
  在油田生产过程中,由于地层的非均质性,经常发生水驱,需要堵水。其本质是改变地层中水的渗流状态,从而减少油田产水,维持地层能量,提高最终采收率。聚丙烯酰胺化学堵水剂具有对油和水的渗透选择性,对油的渗透率可降低10%以上,对水的渗透率可降低90%以上。
 
  其他堵水剂没有发现选择性堵水,通常根据地层类型选择合适分子量的聚丙烯酰胺。均质性好、平均渗透率高的油层可选用相对分子质量在500-700万的聚丙烯酰胺;基岩渗透率低的裂缝性储层或渗透率变化大的储层可选用相对分子质量大于1000万的聚丙烯酰胺。聚丙烯酰胺可以不用交联,但可以用铝盐、铬盐、锆盐等交联。以形成凝胶,并且也可以加入一些树脂来形成相互相容的聚合物网络,以使其具有更高的耐温性。该方法已应用于我国碳酸盐岩底水油藏高含水油田的堵水,取得了明显的效果。聚丙烯酰胺还可以调整地层吸水剖面,封堵大孔道,在实践中取得了良好的效果。
 
  三、聚丙烯酰胺用作钻井液调节剂和压裂液添加剂
 
  部分水解聚丙烯酰胺是由聚丙烯酰胺水解得到的,常作为钻井液调节剂使用。它的作用是调节钻井液的流变性,携带岩屑,润滑钻头,减少滤失量。用聚丙烯酰胺配制的钻井液比重低,可以降低对油气藏的压力和堵塞,容易发现油气藏,便于钻井。钻井速度比常规钻井液高19%,比机械钻速高45%左右。此外,它还可以大大减少卡钻事故,减少设备磨损,防止井漏和坍塌。
 
  压裂技术是致密层油田开发的重要增产措施。亚甲基聚丙烯酰胺交联压裂液因其粘度高、摩阻低、悬砂能力好、滤失量小、粘度稳定性好、残渣少、来源广、配制方便、成本低而得到广泛应用。
 
  在压裂酸化处理中,聚丙烯酰胺配制成0.01%-4%的水溶液,泵入地下地层,使地层破裂。聚丙烯酰胺水溶液可以稠化砂,减少压裂液损失。此外,聚丙烯酰胺具有降低阻力的作用,因此可以减少压力的传递损失。
 
  四、聚丙烯酰胺用作油井水泥外加剂
 
  由AMPS、甲基丙烯酸和丙烯酰胺制备的三元共聚物适用于各种盐水钻井液,在高温下具有良好的缓凝作用。美国哈里伯顿公司引进的AMPS-丙烯酸共聚物、AMPS-N,N-二甲基丙酰胺共聚物和羧甲基羟乙基纤维素的复合物,可以有效降低水基钻井液的高温滤失量。
 
  五、聚丙烯酰胺用作钻井液处理剂
 
  AMPS与丙烯酰胺和淀粉的接枝共聚物,AMPS与丙烯酰胺和N,N-二甲基丙烯酰胺的接枝共聚物,AMPS与腐殖酸和丙烯酰胺的接枝共聚物,在淡水钻井液、盐水钻井液、饱和盐水钻井液和海水钻井液中具有良好的降滤失性、耐温性和抗盐性。
 
  粘土分散和其他因素造成的污染往往会导致钻井液粘度增加,因此需要降粘剂来控制钻井液的流变性能。一般大剂量钻井液的降粘剂是铁铬木质素硫盐降粘剂。用AMPS、丙烯酸、甲基丙烯酸三元共聚物代替FCLS作为钻井液降粘剂,既保留了FCLS良好的耐盐性和耐温性,又克服了FCLS的毒性。研究表明,三元共聚物比三元共聚物更耐高价金属离子。
 
  六、聚丙烯酰胺作为完井液和修井液的添加剂
 
  AMPS、丙烯酸和衣康酸的共聚物可作为增粘剂用于制备海水和盐水,可使完井液粘度提高4倍以上,并具有良好的热稳定性,克服了传统聚合物在盐水体系中降粘的缺点。
 
  七、聚丙烯酰胺用作油田水处理剂
 
  AMPS均聚物与丙烯酸、丙烯腈、丙烯酰胺等的共聚物。可用作油田污水处理的絮凝剂、污泥脱水剂和阻垢剂。由F.Goodrich公司引进的AMPS、丙烯酸和苯乙烯硫化钠组成的三元共聚物对硫酸钙垢和磷酸钙垢有很好的抑制作用,阻垢率达97%以上。文献表明,AMPS共聚物作为水处理剂比现有的聚丙烯酰胺水处理剂具有用量少、效果好的特点。
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