广泛用于油田提高原油采收率聚丙烯酰胺的产品为阴离子的水溶性部分水 解聚丙烯酰胺(HPAM)。
在我国能源日趋紧张的情况下,石油能源的合理开发利用已引起人们的极大 重视,因此,提高采油率已成为石油开采研究的重大课题。我国国内主要油田都 进入开发后期,含水率迅速上升,现有的注水技术已难以满足油田的需要。聚合 物驱三次采油日趋成为提高采收率的一个重要方法[8]。
1.2.1聚合物驱油
通常把利用油层能量开采石油称为一次采油;而在一次采油后,通过注水或 非混相注气提高油层压力并驱替油层中原油的驱油方式称为二次采油;而在利用 天然能量进行开采和传统的用人工增补能量(注水、注气)之后,利用物理的、化 学的、生物的新技术来改善油、气、水及岩石相互之间的性能进行尾矿采油的开 发方式,称为三次采油。目前世界上己形成三次采油的四大技术系列,即化学驱、 气驱、.热力驱和微生物采油。其中化学驱包括聚合物驱、表面活性剂驱、碱水驱 及其复配的三元复合驱等[9]。
各种提高采收率方法中,聚合物驱油是目前潜力最大、具备工业化试验和推 广生产的主要方法,可以经济、有效地提高原油采收率;周期短,见效快;聚合 物驱以扩大波及体积为主,因此它更适用于非均质的中质或较重质的油藏;油藏 渗透率高,利于聚合物驱;适用的油藏原油粘度范围一般约为5-60mPa_s[1()]。
聚合物驱油在美国始于20世纪50年代末,从70年代到80年代中期,美国 共进行聚合物驱矿场试验183次,采收率最高提高8.6 %。此外,在前苏联的奥 尔良油田和阿尔兰油田、加拿大的HorseflyLake油田和Rapdan油田、法国的 Chatearenard油田和Courtenay试验区及德国、阿曼等,也都进行了聚合物驱油 工业性试验,一般提高原油采收率6 %〜17 %[11]。
国内的三次采油技术在允世纪90年代发展很快,继大庆油田之后,胜利、 大港、河南、辽河等油田也都进行了先导性试验,并取得了成功。其中,大庆油 田、胜利油田等大型油田己形成注聚采油的规模生产,2003年大庆油田聚合物驱 油生产原油己达到年产1000万吨以上。2005年,胜利油田聚合物驱三次采油累 积增油1000万吨。目前,我国大型油田己成为聚丙烯酰胺的最大应用领域[12]。 聚合物驱油是通过在注入水中加入一定量的高相对分子质量的聚丙烯酰胺 (一般是阴离子型的),增加注入水的粘度,改善油水流度比,延缓油井含水率 的上升速度,从而改善油藏开采效果,提高油田采收率。
聚丙烯酰胺水溶液作驱油剂又叫稠化水驱或增粘水驱。其驱替机理主要是通 过减少水油的流度比,减少水的指进,达到活塞式驱替,以提高驱油剂的波及指 数,从而提高油层的采收率[13]。
聚合物分子是一种柔性大分子,在油层多孔介质中驱油时可形成长链状或团 状,它与原油的作用,是通过C-H键和外部H原子与油膜表面分子的摩擦和碰 撞而发生的。在聚合物驱油过程中,由于分子的相互粘连、碰撞而使聚合物分子 不断储存和释放弹性能,使更多的不动油变为可动油,从而提高驱油效率。一般 情况下在与水驱相同的流速下,聚合物分子与岩石、油滴、油膜界面分子的相互 作用,使其C-H键上存储有弹性能,而使表面原子与原油分子发生作用力更大 的碰撞,从而使更多的原油分子从油相上分离并与注入剂一起在溶液中运动。聚 合物分子的弹性能越大,驱动原油的力就会越大。随着聚合物溶液流速的增高, 聚合物分子对原油分子的冲击和碰撞加剧,摩擦力也增大,从而使驱油效率增高
1.2.2聚合物驱油存在的问题
虽然聚合物驱已形成了较为完善的配套工艺技术,但遇到的问题也逐渐增 多。聚丙烯酰胺高温易水解,高温高盐情况下易从溶液中沉淀出来,溶液粘度对 温度和盐度非常敏感,在高温高盐环境中溶液的保留粘度很低,受地层的剪切作 用粘度下降也很大[15]。所以,聚合物溶液粘度的稳定性一直是影响聚合物驱的 关键问题[16]。
另外,这种方法需要的地面设施复杂,要建注聚站;微量污染和凝胶会引起 地层堵塞;聚合物驱后油藏的渗透率降低;注入的聚合物质量要求高,与地层水 及其添加剂配伍性好,要有长期的热稳定性、化学稳定性和生物稳定性;对于高 温高盐油田,实施聚合物驱困难和风险较大[17]。
同时,在聚合物驱油大力推广时,也有些矿场试验没成功,其原因很多,可 动油饱和度低、原油粘度高以及地面处理问题等,其中水质不达标也是造成矿场 试验失败的一个重要因素.