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聚丙稀酰胺在油田采油的應用

作者:管理員 來源: 日期:2015/9/16 3:01:35 人氣: 标簽:
 1986 年,我國完成了“中國陸上注水開發油田提高采收率潛力評價及發展戰略研究”,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化應用試驗和多層次化學複合驅先導試驗。自1996 年起,聚合物驅油技術相繼在我國大慶、勝利、大港、中原、新疆等油田實現了工業化生産,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,約占我國當年産油量的 8%。

  勝利油田上世紀60年代年開始聚合物驅室内研究,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-堿三元複合驅的應用試驗;二十一世紀開始進行聚合物-表面活性劑二元複合驅的室内研究,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”油氣硬穩定工作計劃對原“十一五”規劃做出的調整,為了确保三次采油增油效果,減緩産量遞減,一方面要加快覆蓋剩餘一、二類儲量;另一方面要利用高油價有利條件,優化方案實施,延長注聚單元注聚段塞,擴大二元驅規模并優選油藏條件相對較好的三類油藏注聚。“十一五”三次采油覆蓋地質儲量 1.38 億噸、使用聚合物幹粉 22.9萬噸。同時,要開展三次采油新區先導試驗,為“十二五”做好技術儲備。EOR資源評價結果表明,勝利油田适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,占适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鍊的粘度,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,這表明聚驅能降低産出液含水率,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,使後續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生吸附、機械捕集等作用而滞留,改變了聚合物所在孔隙處的滲透率。被吸附的聚合物分子鍊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;同時聚合物滞留能增加阻力系數和殘餘阻力系數,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)由于聚合物溶液粘滞力的作用,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,克服了水驅過程中産生的“海恩斯跳躍”現象,避免了孔隙對油滴的捕集和滞留

  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、驅油聚丙烯酰胺現狀及存在問題

  勝利油田适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複雜,不同油藏條件差别很大,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産品主要圍繞提高分子量,利用分子間作用力,提高分子鍊剛性和提高分子鍊對鈣鎂等離子的耐受力幾方面進行的。主要的技術有:

  3.1,提高産品分子量(4)

  利用高分子量提高聚丙烯酰胺的水動力學半徑,從而提高産品的增粘能力,此類産品勝利油田于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産品。但是随着勝利油田開發難度不斷加大,對于地層溫度和礦化度比較高的油藏,此類産品具有比較大的局限性,而且分子量的提高具有極限,不可能在工業化生産中無限提高産品分子量。

  3.2,疏水締合類的聚丙烯酰胺産品

  通過疏水單體(一般含有長支鍊)和非離子、陽、陰單體共聚得到疏水締合類的聚丙烯酰胺,此類産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,被認為是提高産品耐溫抗鹽性能最重要的技術手段,勝利油田自2000年以來聯合西南石油大學等科研院所進行産品合成、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,在地層中的穩定性不好、運移傳導能力差等。此類産品目前沒有大規模推廣應用。

  3.3,梳形聚合物(5)

  在高分子側鍊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,使分子鍊的卷曲和分子間的纏繞減少,高分子鍊在水溶液中排列成梳子形狀,分子鍊剛性提高,水力學半徑增大,增粘抗鹽能力提高。此類産品2003年開始在勝利油田進行使用,主要的特點産品的粘度相對較高,但是随着勝利油田開發難度不斷提高,其産品的耐溫抗鹽性能越來越不滿足油田的要求。

  3.4,模闆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闆,在低溫條件下合成的聚合物分子主鍊上存在丙烯酸鍊段,利用丙烯酸鍊段的負電荷互相排斥以及在水溶液中形成自締合作用,減少分子主鍊的卷曲,提高産品的增粘性能(6)。勝利油田在2005年開始使用此技術的二型産品,實際生産表明産品的溶解性好,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産品标準下在15mpa.s以上的産品,滿足了勝利油田三類油藏要求,現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,穩定勝利油田産量提供了産品保證。同時也可以查看中國污水處理工程網更多技術文檔。

  4、驅油聚丙烯酰胺發展方向

  4.1 提高産品的耐溫抗鹽性能

  随着我國東部油田油田的開發的難度加大,動用的油藏地質條件越來越複雜,主要表現為地層溫度高,地層礦化度高,通過統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,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。因此進一步提高産品的耐溫抗鹽能力,對穩定東部老油田特别是勝利油田産量,降低開發的成本具有十分迫切的需求。

  4.2 提高産品溶解速度特别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,通過提高産品的溶解速度,可以減少注聚設備的投入,減少油田對清水的需求,降低生産成本;減少采出液的排放,減少環境污染;同時海上油田用聚合物由于海上淡水的缺乏和平台相對有限,更加需要提高在高濃度鹽水中的溶解速度。

  類别地層溫度地層水礦化度地質儲量備注

  一<70<100002.72常規

  二70-8010000-300002.68高溫高鹽

  三80-93>300004.57

  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适應油藏條件;2、聚合物驅替液的驅油效果主要表現在提高波及體積,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,是今後聚合物合成研究的主要方向之一。

  4.4 加強對産品和其他驅油劑的配伍性能研究

  随着聚合物驅的進展,二元複合驅、三元複合驅等技術陸續采用,聚合物和表面活性劑以及其他驅油越來越多的進行複合使用,深化驅油劑加合增效的研究,提高産品之間的配伍性能,對産品的性能提出更高的要求。

  5、總結和展望

  随着國内各大油田紛紛進入開發後期,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,同時對産品的性能指标要求也越來越高。進一步提高産品的耐溫抗鹽性能,提高産品的溶解速度,特别是在鹽水中的溶解速度,滿足不同油藏條件下的使用要求,是今後聚丙烯酰胺發展一個重要的方向。
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