摘 要：本文介紹了聚丙烯酰胺在勝利油田三次采油中的應用情況，對聚丙烯酰胺的驅油機理、聚合物應用現(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。
關鍵詞：三次采油、聚合物驅、聚丙烯酰胺、耐溫抗鹽
聚丙烯酰胺作為三次采油用驅油劑,，目前已經在大慶油田、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，為東部老油田增產穩(wěn)產提供了保證，是目前國內聚丙烯酰胺使用量最大的應用領域。相對于其他三次采油技術。聚合物驅技術成熟、成本低廉、投入產出比低，比較適合國內油藏特點。下面介紹三次采油發(fā)展歷程、聚合物驅機理，驅油用聚丙烯酰胺現(xiàn)狀及存在問題、以及驅油用聚丙烯酰胺發(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“化學驅是我國東部油田提高采收率技術研究主攻方向”的方針，安排部署了聚合物驅工業(yè)化應用試驗和多層次化學復合驅先導試驗。自1996 年起，聚合物驅油技術相繼在我國大慶、勝利、大港、中原、新疆等油田實現(xiàn)了工業(yè)化生產，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，約占我國當年產油量的 8%。
勝利油田上世紀60年代年開始聚合物驅室內研究，1992年開展先導性礦場試驗，1994年開展擴大性礦場試驗，199７年開始工業(yè)化推廣應用，上世紀80年代到1997年進行聚合物-表面活性劑-堿三元復合驅的應用試驗；二十一世紀開始進行聚合物-表面活性劑二元復合驅的室內研究，2003年開始進行先導性試驗(1)，2006年進行擴大試驗。
“十一五”期間，根據 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)劃做出的調整，為了確保三次采油增油效果，減緩產量遞減，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，擴大二元驅規(guī)模并優(yōu)選油藏條件相對較好的三類油藏注聚�！笆晃濉比尾捎透采w地質儲量 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)先導試驗，為“十二五”做好技術儲備。EOR資源評價結果表明，勝利油田適用化學驅總資源占已注水單元地質儲量的45.4%，進行化學驅有豐富的物質基礎，潛力巨大。截至 2009 年，勝利油田共動用地質儲量 3.71 億噸，占適用化學驅地質儲量的 33%，占勝利油田地質儲量的 9.3%。
2、聚合物驅油機理
聚合物的驅油機理主要是利用水溶性聚丙烯酰胺分子鏈的粘度，改善驅替液的流度比，提高驅替效率和波及體積，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，這表明聚驅能降低產出液含水率，提高采油速度，具有更好的驅替效果。
(2) 聚合物驅通過改善水驅流度比，可以改善水驅在非均質平面的粘性指進現(xiàn)象，提高平面波及效率;在垂向非均質地層，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)水驅轉向進入低滲層.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和殘余阻力系數，滲流阻力增加，引起驅動壓差增大，有利于驅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，克服了水驅過程中產生的“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，提高微觀驅油效果，提高原油采收率（2）（3）。
3、驅油聚丙烯酰胺現(xiàn)狀及存在問題
勝利油田適合化學驅的油藏資源豐富，經評價大約有10.76億噸，同時勝利油田的地質條件復雜，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條件及地質儲量分布。
目前勝利油田在用驅油用聚丙烯酰胺產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。主要的技術有：
3.1，提高產品分子量（4）
利用高分子量提高聚丙烯酰胺的水動力學半徑，從而提高產品的增粘能力，此類產品勝利油田于2002年開始在勝利采油廠二類油藏中使用,目前已經廣泛應用在孤東、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)化生產中無限提高產品分子量。
3.2，疏水締合類的聚丙烯酰胺產品
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，被認為是提高產品耐溫抗鹽性能最重要的技術手段，勝利油田自２０００年以來聯(lián)合西南石油大學等科研院所進行產品合成、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、運移傳導能力差等。此類產品目前沒有大規(guī)模推廣應用。
3.3，梳形聚合物(5)
在高分子側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，水力學半徑增大，增粘抗鹽能力提高。此類產品２００３年開始在勝利油田進行使用，主要的特點產品的粘度相對較高，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構的新型聚合物
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，提高產品的增粘性能（6）。勝利油田在２００５年開始使用此技術的二型產品，實際生產表明產品的溶解性好，增粘性能顯著。具有良好的驅油效果。２００９年山東寶莫在此技術基礎上合成開發(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品標準下在１５ｍｐａ．ｓ以上的產品，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用。為勝利油田動用三類油藏地質儲量，穩(wěn)定勝利油田產量提供了產品保證。同時也可以查看中國污水處理工程網更多技術文檔。
4、驅油聚丙烯酰胺發(fā)展方向
4.1 提高產品的耐溫抗鹽性能
隨著我國東部油田油田的開發(fā)的難度加大，動用的油藏地質條件越來越復雜，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儲量達到勝利油田４３％，而且由于技術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量，降低開發(fā)的成本具有十分迫切的需求。
4.2 提高產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，通過提高產品的溶解速度，可以減少注聚設備的投入，減少油田對清水的需求，降低生產成本；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。
| 類別 | 地層溫度 | 地層水礦化度 | 地質儲量 | 備注 |
| 一 | <70 | <10000 | 2.72 | 常規(guī) |
| 二 | 70-80 | 10000-30000 | 2.68 | 高溫高鹽 |
| 三 | 80-93 | >30000 | 4.57 | |
| 四 | 邊底水、大孔道、井礦不好，油層連通性差 | 0.79 | 特殊類型 | |
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經驗積累認為：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油藏條件；２、聚合物驅替液的驅油效果主要表現(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 加強對產品和其他驅油劑的配伍性能研究
隨著聚合物驅的進展，二元復合驅、三元復合驅等技術陸續(xù)采用，聚合物和表面活性劑以及其他驅油越來越多的進行復合使用，深化驅油劑加合增效的研究，提高產品之間的配伍性能，對產品的性能提出更高的要求。
5、總結和展望
隨著國內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，同時對產品的性能指標要求也越來越高。進一步提高產品的耐溫抗鹽性能，提高產品的溶解速度，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) 勝利油田化學驅開發(fā)現(xiàn)狀技術攻關方向 李振泉等（中石化勝利油田有限公司開發(fā)技術座談會，２００５年）
(2) 粘彈性聚合物溶液提高微觀驅油效果的機理研究 夏惠芬等 石油學報 ２００１年２２期�。叮埃叮�
(3) 粘彈性聚合物溶液提高驅油效率機理研究 劉洋、劉春澤 中國石油大學學報（自然科學版） ２００７年第３１卷 第２期�。梗保梗�
(4) 超高分子量聚丙烯酰胺的研究 張旭紅 大慶石油學院碩士研究生論文�。玻埃埃材�
(5) 丙烯酰胺聚合物 方道斌等編�。玻埃埃赌辏丛碌谝话妗。常罚玻常罚�
(6) 模板聚合法合成P(AM/AA)多嵌段共聚物的溶液性質和自締合作用 張玉璽等 高分子學報 ２００６年第５期�。叮叮叮叮罚�
