摘    要：本文介紹了聚丙烯酰胺在勝利油田三次采油中的應(yīng)用情況，對聚丙烯酰胺的驅(qū)油機理、聚合物應(yīng)用現(xiàn)狀及存在問題進行了闡述，提出了三次采油用聚丙烯酰胺的發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：三次采油、聚合物驅(qū)、聚丙烯酰胺、耐溫抗鹽

聚丙烯酰胺作為三次采油用驅(qū)油劑,，目前已經(jīng)在大慶油田、勝利油田、大港油田，長慶油田、新疆油田、河南油田等投入使用，其中勝利油田每年投入干粉５萬噸左右，大慶油田每年投入１０萬噸以上的聚合物，兩個油田三次采油的增油量分別達到１７０萬和１０００萬噸以上，為東部老油田增產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)提供了保證，是目前國內(nèi)聚丙烯酰胺使用量最大的應(yīng)用領(lǐng)域。相對于其他三次采油技術(shù)。聚合物驅(qū)技術(shù)成熟、成本低廉、投入產(chǎn)出比低，比較適合國內(nèi)油藏特點。下面介紹三次采油發(fā)展歷程、聚合物驅(qū)機理，驅(qū)油用聚丙烯酰胺現(xiàn)狀及存在問題、以及驅(qū)油用聚丙烯酰胺發(fā)展方向。

1、三次采油發(fā)展歷程

1986 年，我國完成了“中國陸上注水開發(fā)油田提高采收率潛力評價及發(fā)展戰(zhàn)略研究”，制定了“化學(xué)驅(qū)是我國東部油田提高采收率技術(shù)研究主攻方向”的方針，安排部署了聚合物驅(qū)工業(yè)化應(yīng)用試驗和多層次化學(xué)復(fù)合驅(qū)先導(dǎo)試驗。自1996 年起，聚合物驅(qū)油技術(shù)相繼在我國大慶、勝利、大港、中原、新疆等油田實現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)，1996 年為 359 萬噸，到 2000 年首次突破1,000 萬噸，2008 年已超過 1,500 萬噸，約占我國當(dāng)年產(chǎn)油量的 8%。

勝利油田上世紀(jì)60年代年開始聚合物驅(qū)室內(nèi)研究，1992年開展先導(dǎo)性礦場試驗，1994年開展擴大性礦場試驗，199７年開始工業(yè)化推廣應(yīng)用，上世紀(jì)80年代到1997年進行聚合物-表面活性劑-堿三元復(fù)合驅(qū)的應(yīng)用試驗；二十一世紀(jì)開始進行聚合物-表面活性劑二元復(fù)合驅(qū)的室內(nèi)研究，2003年開始進行先導(dǎo)性試驗(1)，2006年進行擴大試驗。

“十一五”期間，根據(jù) 2008 年 1 月勝利油田“十一五”油氣硬穩(wěn)定工作計劃對原“十一五”規(guī)劃做出的調(diào)整，為了確保三次采油增油效果，減緩產(chǎn)量遞減，一方面要加快覆蓋剩余一、二類儲量；另一方面要利用高油價有利條件，優(yōu)化方案實施，延長注聚單元注聚段塞，擴大二元驅(qū)規(guī)模并優(yōu)選油藏條件相對較好的三類油藏注聚。“十一五”三次采油覆蓋地質(zhì)儲量 1.38 億噸、使用聚合物干粉 22.9萬噸。同時，要開展三次采油新區(qū)先導(dǎo)試驗，為“十二五”做好技術(shù)儲備。EOR資源評價結(jié)果表明，勝利油田適用化學(xué)驅(qū)總資源占已注水單元地質(zhì)儲量的45.4%，進行化學(xué)驅(qū)有豐富的物質(zhì)基礎(chǔ)，潛力巨大。截至 2009 年，勝利油田共動用地質(zhì)儲量 3.71 億噸，占適用化學(xué)驅(qū)地質(zhì)儲量的 33%，占勝利油田地質(zhì)儲量的 9.3%。

2、聚合物驅(qū)油機理

聚合物的驅(qū)油機理主要是利用水溶性聚丙烯酰胺分子鏈的粘度，改善驅(qū)替液的流度比，提高驅(qū)替效率和波及體積，從而達到提高采收率的目的。

(1) 降低油水流度比，能夠改變分流量曲線。聚合物驅(qū)的前沿含油飽和度和突破時的含油飽和度都明顯高于水驅(qū)，這表明聚驅(qū)能降低產(chǎn)出液含水率，提高采油速度，具有更好的驅(qū)替效果。

(2) 聚合物驅(qū)通過改善水驅(qū)流度比，可以改善水驅(qū)在非均質(zhì)平面的粘性指進現(xiàn)象，提高平面波及效率;在垂向非均質(zhì)地層，聚合物段塞首先進入高滲層，利用高粘度特性“堵”住高滲層，使后續(xù)水驅(qū)轉(zhuǎn)向進入低滲層.增加了吸水厚度，擴大了垂向波及效率。

(3) 聚合物在通過孔隙介質(zhì)時發(fā)生吸附、機械捕集等作用而滯留，改變了聚合物所在孔隙處的滲透率。被吸附的聚合物分子鏈朝向流體的部分具有親水性，能降低水相相對滲透率而不降低油相相對滲透率，即堵水不堵油;同時聚合物滯留能增加阻力系數(shù)和殘余阻力系數(shù)，滲流阻力增加，引起驅(qū)動壓差增大，有利于驅(qū)動原來不曾流動的油層，提高油層波及體積。

(4)由于聚合物溶液粘滯力的作用，使得其很難沿孔隙夾縫和水膜竄進，在孔道中以活塞式推進，克服了水驅(qū)過程中產(chǎn)生的“海恩斯跳躍”現(xiàn)象，避免了孔隙對油滴的捕集和滯留
另外，聚合物溶液具有改善油水接口粘彈性的作用，使得油滴或油膜易于拉伸變形，更容易通過狹窄的喉道，提高微觀驅(qū)油效果，提高原油采收率（2）（3）。

3、驅(qū)油聚丙烯酰胺現(xiàn)狀及存在問題

勝利油田適合化學(xué)驅(qū)的油藏資源豐富，經(jīng)評價大約有10.76億噸，同時勝利油田的地質(zhì)條件復(fù)雜，不同油藏條件差別很大，相對與大慶油田，存在地層礦化水礦化度高，地層溫度高，滲透率高，淡水資源緊張等突出。以下是勝利油田不同油藏的地質(zhì)條件及地質(zhì)儲量分布。

目前勝利油田在用驅(qū)油用聚丙烯酰胺產(chǎn)品主要圍繞提高分子量，利用分子間作用力，提高分子鏈剛性和提高分子鏈對鈣鎂等離子的耐受力幾方面進行的。主要的技術(shù)有：

3.1，提高產(chǎn)品分子量（4）

利用高分子量提高聚丙烯酰胺的水動力學(xué)半徑，從而提高產(chǎn)品的增粘能力，此類產(chǎn)品勝利油田于2002年開始在勝利采油廠二類油藏中使用,目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用在孤東、孤島、河口等各大采油廠，是勝利油田用量最大的聚合物產(chǎn)品。但是隨著勝利油田開發(fā)難度不斷加大，對于地層溫度和礦化度比較高的油藏，此類產(chǎn)品具有比較大的局限性，而且分子量的提高具有極限，不可能在工業(yè)化生產(chǎn)中無限提高產(chǎn)品分子量。

3.2，疏水締合類的聚丙烯酰胺產(chǎn)品

通過疏水單體(一般含有長支鏈)和非離子、陽、陰單體共聚得到疏水締合類的聚丙烯酰胺,此類產(chǎn)品具有很高的增粘能力，尤其是在高溫高鹽的條件下粘度高達30ｍｐａ．ｓ以上，被認為是提高產(chǎn)品耐溫抗鹽性能最重要的技術(shù)手段，勝利油田自２０００年以來聯(lián)合西南石油大學(xué)等科研院所進行產(chǎn)品合成、實驗評價等。但是在使用過程中低于臨界濃度表觀粘度很低,同時由于技術(shù)的問題，存在分子量低，溶解性不好，表觀粘度不可控，在地層中的穩(wěn)定性不好、運移傳導(dǎo)能力差等。此類產(chǎn)品目前沒有大規(guī)模推廣應(yīng)用。

3.3，梳形聚合物(5)

在高分子側(cè)鏈同時引入不同親水和親油基團，利用親油基團和親水基團的互相排斥，使分子鏈的卷曲和分子間的纏繞減少，高分子鏈在水溶液中排列成梳子形狀，分子鏈剛性提高，水力學(xué)半徑增大，增粘抗鹽能力提高。此類產(chǎn)品２００３年開始在勝利油田進行使用，主要的特點產(chǎn)品的粘度相對較高，但是隨著勝利油田開發(fā)難度不斷提高，其產(chǎn)品的耐溫抗鹽性能越來越不滿足油田的要求。

3.4，模板聚合合成具有微嵌段結(jié)構(gòu)的新型聚合物

此工藝通過聚合前引入摸板，在低溫條件下合成的聚合物分子主鏈上存在丙烯酸鏈段，利用丙烯酸鏈段的負電荷互相排斥以及在水溶液中形成自締合作用，減少分子主鏈的卷曲，提高產(chǎn)品的增粘性能（6）。勝利油田在２００５年開始使用此技術(shù)的二型產(chǎn)品，實際生產(chǎn)表明產(chǎn)品的溶解性好，增粘性能顯著。具有良好的驅(qū)油效果。２００９年山東寶莫在此技術(shù)基礎(chǔ)上合成開發(fā)出分子量在２５００萬以上，溶解時間小于１.５小時，表觀粘度在勝利三型產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)下在１５ｍｐａ．ｓ以上的產(chǎn)品，滿足了勝利油田三類油藏要求，現(xiàn)在勝利油田開始推廣應(yīng)用。為勝利油田動用三類油藏地質(zhì)儲量，穩(wěn)定勝利油田產(chǎn)量提供了產(chǎn)品保證。同時也可以查看中國污水處理工程網(wǎng)更多技術(shù)文檔。

4、驅(qū)油聚丙烯酰胺發(fā)展方向

4.1 提高產(chǎn)品的耐溫抗鹽性能

隨著我國東部油田油田的開發(fā)的難度加大，動用的油藏地質(zhì)條件越來越復(fù)雜，主要表現(xiàn)為地層溫度高，地層礦化度高，通過統(tǒng)計勝利油田高溫高鹽的油藏地質(zhì)儲量達到勝利油田４３％，而且由于技術(shù)的限制目前沒有得到有效開發(fā)，同時中石化、中海油以及中國石油等公司積極開展海上采油，對聚丙烯酰胺的耐鹽能力提出了更高的要求。因此進一步提高產(chǎn)品的耐溫抗鹽能力，對穩(wěn)定東部老油田特別是勝利油田產(chǎn)量，降低開發(fā)的成本具有十分迫切的需求。

4.2 提高產(chǎn)品溶解速度特別是鹽水中的溶解速度

目前油田注聚工藝普遍采用清水溶解，污水配注的工藝，通過提高產(chǎn)品的溶解速度，可以減少注聚設(shè)備的投入，減少油田對清水的需求，降低生產(chǎn)成本；減少采出液的排放，減少環(huán)境污染；同時海上油田用聚合物由于海上淡水的缺乏和平臺相對有限，更加需要提高在高濃度鹽水中的溶解速度。

4.3 粘彈性聚合物的合成研究

通過勝利油田多年的聚合物驅(qū)經(jīng)驗積累認為：１、片面的追求高粘度和高分子量在采油過程中不一定適應(yīng)油藏條件；２、聚合物驅(qū)替液的驅(qū)油效果主要表現(xiàn)在提高波及體積，但是同時也具有微觀驅(qū)油的效果，因此研究和改進聚合物溶液的流變特性，改善聚合物的粘彈性，提高聚合物的驅(qū)油效果，是今后聚合物合成研究的主要方向之一。

4.4 加強對產(chǎn)品和其他驅(qū)油劑的配伍性能研究

隨著聚合物驅(qū)的進展，二元復(fù)合驅(qū)、三元復(fù)合驅(qū)等技術(shù)陸續(xù)采用，聚合物和表面活性劑以及其他驅(qū)油越來越多的進行復(fù)合使用，深化驅(qū)油劑加合增效的研究，提高產(chǎn)品之間的配伍性能，對產(chǎn)品的性能提出更高的要求。

5、總結(jié)和展望

隨著國內(nèi)各大油田紛紛進入開發(fā)后期，采出液含水不斷上升，對國家的能源安全來說三次采油越來越重要，作為我國三次采油主要的助劑――聚丙烯酰胺的需求量越來越大，同時對產(chǎn)品的性能指標(biāo)要求也越來越高。進一步提高產(chǎn)品的耐溫抗鹽性能，提高產(chǎn)品的溶解速度，特別是在鹽水中的溶解速度，滿足不同油藏條件下的使用要求，是今后聚丙烯酰胺發(fā)展一個重要的方向。

參考文獻
(1) 勝利油田化學(xué)驅(qū)開發(fā)現(xiàn)狀技術(shù)攻關(guān)方向 李振泉等（中石化勝利油田有限公司開發(fā)技術(shù)座談會，２００５年）
(2) 粘彈性聚合物溶液提高微觀驅(qū)油效果的機理研究　夏惠芬等　石油學(xué)報　２００１年２２期　６０－６５
(3) 粘彈性聚合物溶液提高驅(qū)油效率機理研究　劉洋、劉春澤　中國石油大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版）　２００７年第３１卷　第２期　９１－９４
(4) 超高分子量聚丙烯酰胺的研究　張旭紅　大慶石油學(xué)院碩士研究生論文　２００２年
(5) 丙烯酰胺聚合物　方道斌等編　２００６年４月第一版　３７２－３７４
(6) 模板聚合法合成P(AM/AA)多嵌段共聚物的溶液性質(zhì)和自締合作用　張玉璽等　高分子學(xué)報　２００６年第５期　６６６－６７０