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《石油化工應用雜志》2014年第五期

1應用

1.1作壓裂液添加劑壓裂是指采油過程中，利用水力作用，使油層形成裂縫的一種方法。壓裂工藝是把高壓大排量且有一定黏度的液體擠出油層，當油層壓出許多裂縫后，加入支撐劑，填充裂縫，以提高油層的滲透能力。壓裂液作為壓裂技術的重要組成部分，分為水基、油基、乳狀、泡沫和酸基壓裂液五種基本類型，其目的是為了減輕對油層的傷害，降低成本并提高壓裂效果。孟祖超等利用PAM和魔芋葡甘聚糖（KGM）的協同作用，研制出PAM/KGM稠化劑有較好的增粘性能，用其作為壓裂液，對油層傷害低，且具有較好的耐剪切性、降濾失性、殘渣少等優點。B.Grassl等用亞硫酸氫鈉和過硫酸鉀做引發劑，將丙烯酰胺與N-18烷基丙烯酰胺共聚合成的壓裂液，它含有較高的單體濃度（19wt%）、良好的疏水特性。將其應用于油田生產中，發現其對油層傷害小，且具有較好的抗溫、耐鹽、耐剪切特性。與油藏儲層不同，煤層儲層具有松軟、表面積大、吸附性強、壓力低等特征。針對煤層這些特點，趙輝等優選出適用于煤層氣井壓裂的非離子型PAM鋯凍膠壓裂液，它具有耐剪切、易吸收、攜砂性良好、對煤層傷害低、易反排等優點，是一種適用于煤層氣的壓裂液。程秋菊等利用PAM為主劑，研制出了氮氣泡沫壓裂液體系，其粘度穩定、濾失性小，對煤層的損害率僅為20.8%（對瓜膠為79.4%），其吸附量對煤基質的孔隙基本不會產生堵塞，非常適合煤層氣井壓裂施工。

1.2作堵水劑油田堵水技術是注水開發非均質油田的一項重要工藝技術，它可以有效降低油井產水量、提高油井產油量、改善注入井吸水的不均勻性，從而提高注水井縱向波及系數，增加油田的可采儲量，并最終提高油田注水開發的采收率。PAM是目前應用的一種交聯聚合物，它對油的滲透性最低、最高可超過10%，而對水的滲透性減少可超過90%。陳雷等用PAM和聚丙烯腈（PAN）復合，形成一種新型的耐溫抗鹽復合聚合物凝膠堵水劑，通過對交聯劑濃度、溫度、礦化度等因素的考察發現，該交聯PAM/PAN聚合物對礦化度在2000~160000mg/L，溫度60~140℃的砂巖油藏調剖堵水效果較好。Li等用PAM作為堵水劑，能夠使土壤表面的粗糙度大大增加，從而對油的滲透率有效降低，堵水效果較好。李蒙等用合成的三聚氰胺甲醛樹脂（MF）與水解PAM交聯，制備一種調剖堵水劑，它具有良好的耐剪切性，且能形成性能良好的凍膠，在130℃的高溫下老化5天，粘度仍達到86.7%。這種新型的調剖堵水劑以其良好的堵水性、耐溫性、耐剪切性能等，應用前景廣闊。利用丙烯酰胺-丙烯酸叔丁酯共聚物經聚乙烯亞胺交聯形成的凍膠，進行堵水施工，L.Eoff等對該交聯體系的性能進行分析，并介紹了應用該交聯體系作為環空封堵劑、水平井完井暫堵劑等不同工藝中的應用實例。另外，研究的新緩速劑可使體系的最高溫度提高到176.7℃。R.Hernandez等根據丙烯酰胺-丙烯酸叔丁酯共聚物經聚乙烯亞胺交聯的產品被成功施工的多個實例，介紹了該體系的良好性能。

1.3作鉆井液流型調節劑部分PAM常作為鉆井液流型調節劑，它的作用是：調節鉆井液的流變性，攜帶巖屑，潤滑鉆頭，減少卡鉆，提高機械鉆速，并能防止發生井漏和坍塌。針對河南油田使用的鉆井液存在著抑制泥頁巖分散能力不足的問題，王學良等通過現場試驗，推廣應用了以聚丙烯酰胺鉀鹽TL-A02為主劑的抑制性-鉀銨聚合物鉆井液。該聚合物依靠超長分子鏈多點吸附鉆屑，提高了鉆井液的抑制包被能力和控制濾失能力；另外，與同區塊其他鉆井液體系相比，鉆井周期縮短了38.9%，提高機械鉆速24.7%（達11.29m/h）。Ribeiro等利用PAM為原料，合成的鉆井液流型調節劑用在巴西Campos盆地附近的深井中，在高溫、高鹽的環境下，鉆井液流體表現出良好的潤滑性能和抑制頁巖膨脹性，從而提高了鉆采效率。張洪偉等針對大位移鉆井遇到的泥頁巖地層存在著水化膨脹縮徑和嚴重造漿的問題，研制出聚胺抑制劑JAI、陽離子聚丙烯酰胺強包被劑PV等主要處理劑。以主要處理劑為基礎，合成的新型強抑制胺基鉆井液具有很強的抑制性和攜巖能力，抗鹽、抗鉆屑污染能力強，潤滑性良好，且具有一定的防塌作用，可以應用于易水化的泥頁巖復雜地層的鉆進，并且環境保護性能較好。Guo等合成了聚丙烯酰胺接枝共聚物，通過調整支鏈結構及數量得到了性能優良的水基壓裂液降濾失劑，該產品在147℃、鹽度飽和的水基鉆井液中，其API濾失量仍可保持在10mL以下。

2結語

（1）聚丙烯酰胺在石油生產中作為驅油劑、壓裂液添加劑、堵水劑、鉆井液流型調節劑等已得到廣泛的應用，它促進了油田工業的快速發展。（2）目前，國內聚丙烯酰胺產品存在種類較少、產品檔次低、產品中殘余單體含量較大、實際應用效果較差等特點。另外，聚丙烯酰胺在使用時存在高溫水解、耐鹽性及耐剪切性差等問題。但伴隨油田工業的發展，可以通過先進的生產技術，提高聚丙烯酰胺的相對分子質量，并通過引入其他官能團或共聚的方法提高它的耐溫抗鹽性、溶解性、攜帶巖屑能力、抗鉆屑污染能力，從而提高其在壓裂酸化、鉆井、固井、三次采油等油田開發中的應用效果。

作者：劉音常青于富美李洪俊單位：中國石油集團渤海鉆探工程技術研究院中國石油集團渤海鉆探工程有限公司