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        聚丙烯酰胺系列
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        石油鉆井用聚丙烯酰胺

        來源:金輝濾材 發布日期:17-03-07 作者:Admin 瀏覽:

          一、聚丙烯酰胺絮凝劑在采油中的應用

          聚丙烯酰胺絮凝劑的增稠、絮凝和對流體的流變性調節的作用所具備的性能使得它在石油開采中充當了重要的角色。它廣泛地被用于鉆井、堵水、酸化水、壓裂、洗井、完井、減阻、防垢和驅油等方面?偟膩碚f,使用聚丙烯酰胺絮凝劑是為了提高石油的開采率(EOR)。特別是許多油田已進入二次、三次開采,油藏深度一般都在1000m以上,有的油藏深度達7000m,地層的非均質性以及海上油田給采油作業提出了更加苛刻的條件,深層采油和海上采油相應地也給PAM提出了新的要求,要求它耐剪力,耐高溫(100℃以上直至200℃),耐鈣離子、鎂離子 ,耐海水降解。

          自20世紀80年代以來,國外對適用于采油的PAM的基礎研究和制備、應用研究以及品種開發各方面均取得了很大進展。

          (1)在礦化度很低(<20×10-6)時,無論濃度、水解度及相對分子質量大小如何, PAM水溶液的濁點均在204℃以上;二價陽離子濃度稍有增加,濁點即大大降低,水解度越高,濁點降低越明顯;

          (2)在溫度小于75℃時,聚丙烯酰胺絮凝劑在任何礦化度的水溶液中均穩定,超過75℃后,隨溫度升高,沉淀物形成加快,降低水的礦化度可延長穩定時間,但要求的礦化度往往低于油田水實際礦化度。

          (3)相對分子質量和濃度也影響溶液濁點,但相對于水解度而言是次要因素;

          (4)二價陽離子濃度大于等于100×10時,水解度是決定聚丙烯酰胺絮凝劑溶液濁點的關鍵參數;

          (5)聚丙烯酰胺絮凝劑水解后溶液濁點降低,水解是一平衡過程,水解平衡值隨溫度而不同;

          (6)在等摩爾水平上比較,鈣離子降低濁點的作用大于鎂離子,Sr離子和Ba離子;

          二、聚丙烯酰胺用作鉆井液調整劑和壓裂液添加劑作為鉆井液調整劑,經常使用部分水解聚丙烯酰胺(HPAM),它由聚丙烯酰胺水解而得。其作用是調節鉆井液的流變性,攜帶巖屑,潤滑鉆頭,減少流體損失等。用聚丙烯酰胺調制的鉆井液比重低,可減輕對油氣層的壓力和堵塞,容易發現油氣層,并有利于鉆井,鉆井速度比常規鉆井液高19%,比機械鉆速高45%左右。 此外,還可大大減少卡鉆事故,減輕設備磨損,并能防止發生井漏和坍塌。

          壓裂工藝是油田開發致密層的重要增產措施。亞甲基聚丙烯酰胺交聯而成的壓裂液,因具有高黏度,低摩阻、良好的懸砂能力、濾失性小、黏度穩定性好、殘渣少、貨源廣、配制方便和成本低而被廣泛應用。

          在壓裂和酸化處理中,將聚丙烯酰胺絮凝劑配制成濃度為0.01%~4%的水溶液,泵入井下地層,使地層斷裂。聚丙烯酰胺絮凝劑水溶液具有增稠攜砂、降低壓裂液流失的作用。而且,聚丙烯酰胺有降阻作用,因而能使壓力的傳遞損失下降。

          三、聚丙烯酰胺用作堵水調整劑

          在油田生產過程中,由于地層的非均質性,常產生水浸問題,需要進行堵水,其實質是改變水在地層中的滲流狀態,以達到減少油田產水、保持地層能量、提高油田終采收率的目的。聚丙烯酰胺絮凝劑類化學堵水劑具有對油和水的滲透能力的選擇性,對油的滲透性降低高可超過10%,而對水的滲透性減少可超過90%。選擇性堵水這一特點是其他堵水劑所沒有的,通常按地層類型選擇合適的聚丙烯酰胺相對分子質量。均質性好、平均滲透率高的油層,可選用中相對分子質量((500~700)×10)的聚丙烯酰胺絮凝劑;基巖滲透率低的裂縫性油層或滲透率變化大的油層,可選用高相對分子質量(1000×10)以上的聚丙烯酰胺。聚丙烯酰胺在使用時可不交聯使用,但可與鋁鹽、鉻鹽、鋯鹽等交聯生成凝膠使用,還可添加某些樹脂以形成互容聚合物網絡,使之具有更高的耐溫性。該方法已在國內碳酸鹽底水油藏高含水油田堵水中應用,取得明顯效果。采用聚丙烯酰胺還可調整地層內吸水剖面及封堵大孔道,實踐中已取得良好效果。

          我國各油田在使用聚丙烯酰胺絮凝劑方面都做了大量試驗。油田用平均相對分子質量為(300 ~350)×10,水解度為10%~15%的聚丙烯酰胺,在油井堵水上獲得良好效果。采用水解度為30%,相對分子質量為400×10的聚丙烯酰胺絮凝劑在地質鉆探上,起到了維護孔壁穩定,防止鉆孔滲漏的作用。采用水解度為30%的聚丙烯酰胺絮凝劑作鉆井液處理劑,降低了鉆井液的滲透速度,提高了鉆孑L速度,縮短了鉆井液的攪拌時間,因而減少鉆井液攪拌和臺數,提高黏土造漿率達30%~50%。有時,在堵水中需使用部分交聯的聚丙烯酰胺。為了提高堵水出油的選擇性,交聯度要盡量低些。聚丙烯酰胺絮凝劑的相對分子質量通常在(300—500)×10之間,相對分子質量的選擇以孔隙結構的滲透率為依據。滲透率大于1D的堵層,聚合物相對分子質量以300×10左右為宜。滲透率更高時,叮用(500~800)×10的聚丙烯酰胺。水解度也和堵層巖石的性質有關,灰巖吸附能力強,水解度應高些,約為20%~30%,砂巖吸附能力低,水解度為5%~20%。

          四、聚丙烯酰胺用作鉆井液處理劑AMPS與丙烯酰胺和淀粉的接枝共聚物,AMPS與丙烯酰胺和N,N一二甲基丙烯酰胺的共聚物,AMPS與腐殖酸和丙烯酰胺的接枝共聚物在淡水鉆井液、鹽水鉆井液、飽和鹽水鉆井液和海水鉆井液中均具有較好的降濾失和抗溫、抗鹽能力。

          黏土分散和其他因素造成的污染往往引起鉆井液的黏度增加,此時需要用降黏劑來控制鉆井液的流變性。常見的、用量大的鉆井液降黏劑為鐵鉻木質素磺酸鹽降黏劑(FCLS)。 AMPs與丙烯酸和甲基丙烯酸的三元共聚物用作鉆井液降黏劑取代FCLS,即保留了FcIJS良好的抗鹽性能和抗溫性能,又克服了FCIJS的毒性。研究表明,三元共聚物比二元共聚物的抗高價金屬離子的能力更強。

          五、聚丙烯酰胺用作油井水泥外加劑以AMPS與甲基丙烯酸、丙烯酰胺制備的三元共聚物,適用于各種鹽水鉆井液,起到良好的高溫緩凝作用。美國Halliburton公司推出的AMPS與丙烯酸的共聚物,AMPS與N,N 一二甲基丙烯酰胺的共聚物和羧甲基羥乙基纖維素組成的復合物作為油井水泥外加劑,可有效地降低水鉆井液的高溫濾失量。

          六、聚丙烯酰胺用作完井液和修井液添加劑

          AMPS與丙烯酸和衣康酸的共聚物,可用作配制海水、鹽水的增黏劑,使完井液黏度提高4倍以上,并且具有良好的熱穩定性,克服了傳統聚合物在鹽水體系中黏度下降的缺點。

          七、聚丙烯酰胺用作油田水處理劑AMPs的均聚物與丙烯酸、丙烯腈、丙烯酰胺等形成的共聚物,可用作油田污水處理的絮凝劑、污泥脫水劑和防垢阻垢劑,F.Goodrich公司推出的由AMPS、丙烯酸和苯乙烯磺酸鈉組成的三元共聚物對硫酸鈣垢和磷酸鈣垢都有很好的抑制作用,其阻垢率均達到97%以上。文獻資料表明,以AMPs共聚物作水處理劑具有用量少,效果優于現有聚丙烯酰胺類水 處理劑的特點。

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