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聚丙烯氨酰胺在油田領域的使用

  聚丙烯酰胺（簡稱PAM）不僅是一種高效絮凝劑，又因為水溶液的粘度很高，也是一種極其優良的增稠劑。PAM因有增稠、絮凝和對流變性的調節等作用，在油田石油開采中可作多種用途的添加劑，如用作鉆井液、壓裂液、及聚合物驅油以提高石油采收率(EOR)。在石油開采中，應用關鍵在于結合使用的條件和要求，合理設計并選用其組成結構，如分子形態、分子量、離子度等，以及正確的施工工藝。一、 PAM用作鉆井液添加劑
  鉆井液在石油開采中用作鉆井泥漿性能調整劑。PAM的作用是調節鉆井液的流變性，攜帶巖屑，潤滑鉆頭，有利鉆進。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，使井徑規則。在這方面經常使用的是部分水解聚丙烯酰胺、聚丙烯酰胺鉀鹽，它由PAM或聚丙烯睛水解而得。
二、PAM用作聚合物驅油
  在提高石油采收率的諸方法中，聚合物驅油技術占有重要地位。聚合物的作用是調節注入水的流變性，增加驅動液的粘度，改善水驅波及效率，降低地層中水相滲透率，使水與油能勻速地向前流動。聚合物驅油是通過在注入水中加入一定量的高分子聚丙烯酰胺，來增加注入水的粘度，改善油水流度比。由于油層對聚丙烯酰胺分子的吸附、捕集作用，而降低了高、中滲透層或高、中水淹層的滲透性，增加了注入水的滲流阻力，使低滲透層或低而未水淹層的吸水量增加，擴大了注入水在油層平面上的波及范圍和油層縱向上的水淹厚度，從而擴大水淹體積，將水驅時未動用的原油驅替出來，達到提高原油采收率的目的。
  聚合物驅油提高石油采收率的概念和技術方法從提出到初步形成經歷了約15年時間(1949一1964)。1964年美國開始了聚合物驅油的現場試驗和工業規模的使用試驗。美國國家石油與能源研究中心(NIPER)認為：終采收率ET決定于驅油效率Ed、波及效率Es和經濟因素Ee，ET＝Ed×Es×Ee。聚合物的主要貢獻是提高驅替工作液的粘度、降低油水流度比及調整滲透率剖面，通過提高波及效率而提高終采收率。Phillips石油公司對聚合物的作用作了進一步說明：①高分子使水相粘度增高，有些聚合物流經孔隙介質后尚可降低水相的相對滲透率；②降低水油流度比，水油流度比的降低可減少指進現象；③水相粘度增高和水相的相對滲透率下降使以后注人的流體可轉入未波及的條帶，從而提高波及系數。
我國“七五”期間大慶和大港油田的兩個現場試驗均取得了令人振奮的良好結果。大慶油田開發試驗表明：該工藝可大幅度提高采收率，增加原油產量。平均每注人lt聚合物，可增產原油150t以上，提高采收率10％。研究工作表明該項技術在我國有良好的應用前景。預計在今后高分子驅及利用高分子等化學劑的復合驅在我國將有更大的發展。
三、PAM聚丙烯酰胺在油田用作堵水劑、調剖劑
  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透狀態，以達到減少油田產水，保持地層能量，提高終采收率的目的。PAM類化學堵水劑對油和水的滲透能力的作用具有選擇性，對油的滲透性降低少，對水的滲透性降低多。使用時可不交聯使用，也可與鋁鹽、鉻鹽、鋯鹽等交聯生成凝膠使用，還可增加某些樹脂以形成互穿聚合物網絡(IPN)使之具有更高耐溫性。如采用 W／O型PAM膠乳和改性氨基樹脂經過化學交聯可以形成互穿聚合物網絡堵水劑，已在油田堵水中應用，并取得了明顯的效果。采用PAM還可調整地層內吸水剖面及封堵大孔道，實踐中已見到良好效果。
四、PAM用作壓裂液添加劑
  壓裂工藝是油田開發致密層的重要增產措施，其作用是開通巖石的通道，讓油流過。亞甲基聚丙烯酰胺交聯而成的壓裂液，由于具有高粘度、低摩阻、良好的懸砂能力以及配制方便和成本低等優點而被廣泛應用。