高分子材料在采油工程中的應用與展望

王鈞平(曲阜師范大學 曲阜市 273100)

前言

石油是非常重要的能源和化工原料。高分子材料是一種來源廣泛的環境友好型材料。隨著高分子材料學科的發展，在石油開采過程中，高分子材料有了越來越多的應用。本文就高分子材料在采油工程中的應用于展望進行了綜述，希望對高分子材料在采油工程的正確使用提供一定的參考。

一、高分子材料在采油工程中的應用進展

1.高分子材料在油田鉆井液的應用

當前，我國使用的大部分油田鉆井液處理劑對環境有很大的污染，盡管無機處理劑的環保性能較好一些，但是其工程應用效果要遠遠差于有機處理劑。因此，天然高分子碳水化合物在環保型處理劑的開發方面的應用研究越來越多。天然高分子碳水化合物具有來源廣泛、價格低廉，可再生，易降解等優點。目前，美國、英國、加拿大等過已經有成功使用天然高分子聚合糖應用于油氣井鉆井液中的案例，我國江蘇油田也成功將雜多糖應用于油田鉆探環節并取得良好環保效益和經濟效益。當前國內外常用的天然高分子鉆井液處理劑有很多種：

(1)改性淀粉類，其中包括淀粉的醚化改性、接枝改性、酶法改性等等，具有抗鹽、抗高價離子污染的能力和較強的抗溫能力，同時還具有很好的抑制頁巖水化膨脹分散的能力，能夠達到長期穩定抑制黏土水花膨脹的目的；

(2)改性纖維素類，包括氧化改性、酯化改性、醚化改性、接枝共聚等等，在油氣開發中廣泛的用作降濾失劑、增粘劑、固井水泥緩凝劑、降失水劑、稠化劑等等；

(3)植物膠類聚合物，有瓜膠、黃原膠、硬葡聚糖等等；

(4)甲殼素/殼聚糖類，具有良好的絮凝效果，在油田的絮凝測試中效果理想。

(5)木質素類，具有良好的降黏效果和抗鹽、抗溫效果。

天然高分子材料綠色環保，易被生物降解的優勢使得其在油田開采鉆井液處理劑中有越來越多的應用，并且具有良好的現場測試效果，產生了很好的經濟效益。但是隨著石油勘探越來越復雜，越來越困難，天然高分子鉆井液處理劑的研究還任重而道遠，這將成為鉆井液工作者今后努力的方向。

2.高分子材料在驅油表面活性劑中的應用

使用驅油表面活性劑能夠降低油和水的界面張力，增加洗油能力。目前，常見的驅油表面活性劑類型有陰離子表面活性劑和非離子型表面活性劑。陰離子表面活性劑具有濁點高，在砂巖表面吸附量少的優點，但是同時具有抗鹽能力差，臨界膠束濃度高的缺點。常見的陰離子表面活性劑有烷基苯磺酸鹽、石油磺酸鹽、木質素磺酸鹽等等。相對來說，非離子表面活性劑的抗鹽能力要強一些，并且具有較低的膠束濃度，但是其濁點低，因此不適用于超過其濁點的地層。但是，將非離子型表面活性劑經過一定的改性之后，能夠有效的提高其濁點和抗鹽能力，從而在高溫和高鹽的地層中進行應用。目前常見的非離子型表面活性劑有烷基酚系聚氧乙烯醚、脂肪醇系聚氧乙烯醚、油酸聚氧乙烯酯等等。在石油開采的實際應用過程中，一般不會單一的使用一種表面活性劑，經常是將幾種表面活性劑進行配伍之后形成復合表面活性劑，通過相互配合達到提高采油量和采油效率的目的。另外，根據采用的體系不同，還可以將表面活性劑劃分為活性水驅、膠束溶液驅、堿水驅、微乳液驅、增稠水驅、泡沫驅、正向異常液驅等等。隨著科學技術的發展，一些新型表面活性劑也逐漸應用到采油工程當中，如生物表面活性劑、兩性離子表面活性劑、高分子表面活性劑以及含氟表面活性劑等等。相信，隨著對石油勘探技術的發展，人們將會研制出更多的能適用于各種復雜環境的新型表面活性劑。

3.高分子材料在堵水調剖中的應用

隨著我國注水開發油田的不斷進行，油田的綜合含水量不斷增加，因此堵水調剖中面臨了越來越多的問題。傳統的聚丙烯酰胺堵水方法的應用已經越來越受限，近些年來，各種交聯聚丙烯酰胺體系以及聚丙烯酰胺接枝共聚物出現，改善了傳統聚丙烯酰胺的一些缺陷，因此引起了油田工作者的關注，但是其對環境的破壞和污染性卻是人們難以解決的難題。因此，環境友好型天然高分子材料開始引起許多專家學者的注意，各種對天然高分子進行改性的油田調堵劑也隨之出現。目前研究比較熱門的調堵劑主要有改性淀粉類堵劑、改性纖維素類堵劑、改性木質素類堵劑、殼聚糖類堵劑、腐殖酸類堵劑、黃原膠類堵劑和植物膠類堵劑等等。盡管在實驗過程中，天然高分子堵劑有很好的堵水效果，但是還沒有真正的投入到大規模的實際生產當中，還需要進一步的改進和完善。

二、對高分子材料在采油工程中的展望

隨著油田開采難度的增大，為了保證原油能夠持續的供應，需要加強對高分子材料在采油工程中應用的進一步開發。首先在我國不同溫度與礦化度油藏的要求下，應加強耐溫抗鹽類聚合物新材料的開發。其次，高分子表面活性劑是一類能夠有望在油田開采中發揮重要作用的化學劑，因此，對于目前由于經濟原因不能投產的具有應用前景的材料，不能夠放棄研究，應提供資助，保證技術的有效發展。再次，隨著我國環境保護意識的加強，開發污水處理性能高的分子材料也將是未來高分子材料的重要研究方向。

結束語

我國采油條件越來越苛刻，從而為我國的勘探技術提出了更高的要求。隨著對高分子材料在采油工程中應用的深入研究，高分子材料在采油工程中將會有越來越廣泛的應用，將會為我國的石油行業帶來更多的經濟效益和社會效益。

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