研究水溶性聚合物在油田鉆井液中的應用

孫斌

摘要：石油作為重要的戰略性能源，我國在油田鉆井液中應用水溶性聚合物，既可以提高石油的開采率，還能減少對環境的污染。本文圍繞水溶性聚合物的原理、結構以及性能以及在油田鉆井中的應用進行深入的研究。水溶性聚合物具有多種功能，作為油田鉆井液可以組成增粘劑、降粘劑等。

關鍵詞：水溶性聚合物;油田鉆井處理劑;聚合物應用;研究應用

前言：

水溶性聚合物是鉆井液處理劑中主要的種類，在油田鉆井中應用率較高。水溶性聚合物是維持鉆井平臺液體性能關鍵的化學制劑，應用到油田鉆井中不僅可以防止油井發生坍塌，發揮降黏以及增粘等作用，還能保護鉆井平臺開采區域內的生態環境，最重要的是預防油田鉆井可能發生的安全事故。

1水溶性聚合物油田鉆井液的應用

新型材料和技術的應用成為水溶性聚合物使用在油田鉆井液中關鍵的推動力量，已經取代傳統的天然性改良處理劑。油溶性聚合物具有良好的親水性，與水分子相遇后發生融合，原有的物質容積不斷增大，逐步形成可溶性溶液。水溶性聚合物分子結構是由正負兩種電荷離子組成，在靜電狀態吸可以發出現吸引或者排斥現象。在同等條件下，水溶性聚合物粘稠度可以調節，調節后的物質可以作為增稠劑和潤滑劑在油田鉆井液中應用。在下文中對幾種油田鉆井液處理劑的作用和利用現狀進行分析。

1.1增粘劑

增粘劑一般應用在鉆井管道的下方表面位置，既可以提升應用位置的粘稠度，還可以讓該位置具備軟化和增塑等性能。水溶性良性聚合物增粘劑，PH值可以保持在穩定的范圍，應用在相對位置可以提升耐高溫以及耐高鹽能力。我國油田鉆井作業工程中已經廣泛應用增粘劑，增粘劑在合成過程中采用瞬間聚合方式，在聚合時較多使用陰離子和陽離子，生產出雙離子原料。陰離子在單體原料中質量占比在5%-95%范圍內，陽離子在單體原料中質量占比在5%-60%范圍內。

2.降黏劑。油田鉆井會在不同的地質條件下進行石油開采，使用降黏劑不僅有效改善油井液的流變性能，還能時鉆井機械旋轉速度不斷加快。通常情況下，在油田鉆井液中應用降黏劑，可以抑制地表結構黏土物質，利用降黏劑中陰離子對黏土進行降黏，利用降黏劑中陽離子對黏土水化膨脹進行抑制。利用降黏劑兩種特性，在分散黏土組織的同時，對井壁產生較高的保護和穩定效果。

1.1降濾失劑

降濾失劑是油田鉆井液中常用的添加劑，應用在油田鉆井液中可以使鉆井液的性能保持在良好的穩定性，對地下油層既能產生良好的保護，防止有害氣體進入到其它地質結構，同時使鉆井平臺井道的規則性保持在良好的狀態。降濾失劑的應用原理，利用降濾失劑中陽離子具有的聚合物性能，與地下砂石泥土顆粒相互作用時產生靜電吸附在表面，每個砂礫泥土顆粒間的作用力不斷增強。降濾失劑中的陰離子，在水化基團狀態下，通過滲透的方式使黏土顆粒表面聚集大量的陰離子，生成的保護層可以避免發生濾失情況。

在油田鉆井液中應用水溶性聚合物，通常需要考慮實際的地質條件，每次應用水溶性聚合物前油田企業應對周圍的地質環境進行詳細的勘察，根據勘察資料選擇合適的水溶性聚合物。目前，水溶性聚合物應用在油田鉆井液中進行石油生產，加快水溶性聚合物注入速度，注入量和濃度不斷升高的同時，油田石油開采效果越加明顯。

2強化采油方面的作用

早起石油工業采油理論認為，油田鉆井液中使用聚合物，可以增加石油中的水的粘度，避免油田整個水層吸水剖面低于正常水平，降低油井采油過程中的水量，使開采的石油量和品質提升。國外在油田鉆井液中應用化學物質進行堵水，利用化學物質中陰離子聚丙酰胺類物質，研制出的水基凝膠早期應用在鉆井液進行石油開采。

我國在上世紀80年代中期，石油開采已經由粗放式轉入到現代化和精細化，在油田鉆井液中廣泛應用驅油劑，應用效果較聚丙烯酰胺類化學良好。聚丙烯酰胺類化學物質自身存在大量的負電荷離子，無法應用在砂巖地質結構進行石油開采，該物質自身產生的吸附力無法滿足鉆井液應用需求，在水中結合反應速度較慢。我國研究兩性離子聚合物，既能避免水分結合較慢情況的出現，凝膠的強度和堵水效果都滿足使用要求。

我國研制的聚合物驅油劑，應用在油田鉆井液的用量和注入速度，都會對油田采油的產量和質量產生影響：（1）在不同地質條件下油層會出現差異性，需要利用探測設備進行數據收集，根據收集數據建立模擬環境，計算聚合物驅油劑的使用量和采收率。在石油開采的前期階段，采收率會因聚合物驅油劑用量的增加而提升，在用量高峰階段，采收率會明顯下降直至出現平滑的曲線;（2）油田鉆井液應用聚合物驅油劑，該物質分子結構會展現不同程度的彈性，彈性與粘稠的關系十分密切。若聚合物驅油劑注入速度較慢，溶液會進入到巖層縫隙，溶液濃度也會不斷降低。提升驅油劑的注入速度，若按照0.2m/d的注入速度，在N+1個注入速度值情況下，采收率按照N個注入速度進行注入。根據研究表明得出結論，驅油劑的效率在注入速度增加的條件下也會不斷增加。

結論：

綜上所述，油田鉆井液中應用水溶性聚合物范圍不斷擴大，既可以提升石油開采產量和質量，還可以根據應用效果進行深入的研究，為我國石油開采和發展奠定堅實的基礎。

參考文獻：

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