驅油劑聚丙烯酰胺在河南油田生產中的應用

范風利

摘 要：聚丙烯酰胺作為三次采油用驅油劑，目前已經在勝利油田、新疆油田、河南油田等投入使用，為東部老油田增產穩產提供了保證，是目前國內采油用驅油劑使用量最大的應用領域。相對于其他采油技術。聚合物驅油劑技術成熟、成本低廉、投入產出比低，比較適合國內油藏特點和發展方向。

關鍵詞：驅油劑；聚丙烯酰胺；聚合物驅油劑

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

1 采油技術發展歷程

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

河南油田從1995年開始，系統地開展了微凝膠驅技術的研究。總體技術思路就是在低濃度聚合物溶液中加入少量交聯劑，通過分子間交聯反應，大幅度地提高聚合物溶液的粘度和耐溫抗鹽能力，形成局部三維網狀結構的微凝膠團，既有流度控制能力與驅替作用，又產生高的殘余阻力系數，有較強的調剖作用。關鍵技術就是研制出具有延遲成膠能力的交聯劑，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，滿足驅替技術對驅劑注入量的要求。技術研究經歷室內研究、單井試注、單井驅替，多井組驅替先導礦場試驗的歷程，逐漸發展成為河南油田一項特色的采油技術。

2 聚合物驅油機理

聚合物的驅油機理主要是利用水溶性聚丙烯酰胺分子鏈的粘度，改善驅替液的流度比，提高驅替效率和波及體積，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，降低產油含水率，提高采油速度。

（2）陰離子聚丙烯酰胺改善水驅在非均質水平面的粘性指進現象，提高平面范圍波及效率。在垂直方向，利用它的高粘特性，是后續水驅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，改善微觀驅油效果，提高石油采收效率。

3 驅油聚丙烯酰胺現狀及存在問題

河南油田的地質條件復雜，不同油藏條件差別很大，目前河南油田在用驅油用聚丙烯酰胺產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，從而提高產品的增粘能力，是河南油田用量最大的聚合物產品，但是隨著河南油田開發難度不斷加大，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，不可能在工業化生產中無限提高產品分子量。

（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，被認為是提高產品耐溫抗鹽性能最重要的技術手段，河南油田聯合石油大學等科研院所進行產品合成、實驗評價等，此類產品目前沒有大規模推廣應用。

（3）梳形聚合物。在高分子側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。此類產品在河南油田進行使用，主要的特點產品的粘度相對較高，但是隨著河南油田開發難度不斷提高，其耐溫抗鹽性能不能油田生產要求。

（4）模板聚合合成具有微嵌段結構的新型聚合物。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，提高產品的增粘性能。河南油田使用此技術，具有良好的驅油效果，滿足了河南油田三類油藏要求。

4 驅油聚丙烯酰胺發展方向

（1）提高產品的耐溫抗鹽性能。隨著我國東部油田的開發的難度加大，動用的油藏地質條件越來越復雜，主要表現為地層溫度高，地層礦化度高，由于技術的限制目前沒有得到有效開發，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。因此進一步提高產品的耐溫抗鹽能力，對穩定東部老油田特別是河南油田產量，降低開發的成本具有十分迫切的需求。

（2）提高產品溶解速度。目前油田注聚工藝普遍采用清水溶解，污水配注的工藝，通過提高產品的溶解速度，可以減少注聚設備的投入，減少油田對清水的需求，降低生產成本；減少采出液的排放，減少環境污染；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）加強對其他驅油劑性能研究。隨著聚合物驅的進展，二元復合驅、三元復合驅等技術陸續采用，聚合物和表面活性劑以及其他驅油越來越多的進行復合使用，深化驅油劑加合增效的研究，提高產品之間的配伍性能，對產品的性能提出更高的要求。

5 總結和展望

隨著國內各大油田紛紛進入開發后期，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，同時對產品的性能指標要求也越來越高。進一步提高產品的耐溫抗鹽性能，提高產品的溶解速度，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展一個重要的方向。

參考文獻：

[1]李振泉等.河南油田化學驅開發現狀技術攻關方向[R].中石化河南油田有限公司開發技術座談會，2005.

[2]夏惠芬等.粘彈性聚合物溶液提高微觀驅油效果的機理研究[J].石油學報，2001（22）：60-65.

[3]劉洋，劉春澤.粘彈性聚合物溶液提高驅油效率機理研究[J].中國石油大學學報（自然科學版），2007（31）.