油井出水是油田开发过程中尤其是在老油田开发中后期是很常见的。稀油区块的注入水、油藏圈闭边底水。驱替水和边水的窜流最好用深部调剖技术, 但该技术还不够成熟, 因此从生产井封堵高渗透层的堵水技术仍是不可缺少的方法。对于底水锥进的问题, 最好通过建立油水调剖界面方法解决。油井出水会消耗地层能量, 降低油层采收率;降低油井的泵效;严重腐蚀管线和设备。因而油田堵水调剖就具有重要的意义, 目前应用比较广泛的堵水调剖剂就是聚丙烯酰胺。
1 聚丙烯酰胺的常用合成方法
1.1 水溶液聚合
水溶液聚合法制备聚丙烯酰胺是目前比较常见的一种合成方法。此种方法聚合过程安全隐患小, 经济效益相对较大, 能够被多数人所接受。通过对该方法的进一步研究, 诸如引发剂体系的选择、反应介质p H值高低、添加剂的选择及用量、溶剂和聚合温度等诸多因素对水溶液聚合反应产品吸水性能产生影响。丙烯酰胺水溶液聚合过程中, 最为主要的因素应该是引发剂体系的选择, 能够影响最终产物分子量, 进而影响产物吸水性能[1]。
1.2 反相乳液聚合法
丙烯酰胺类反相乳液聚合体系包括水溶性丙烯酰胺类单体、水溶性阴、阳离子功能单体、引发剂、乳化剂、水相、连续相和助剂等。乳化剂的选择至关重要, 可能会直接影响产品性能。该法制备的聚合物具有相对分子质量高、溶解快, 降解慢、稳定性好等特点。聚丙烯酰胺胶乳性质则有流变行为, 剪切、电解质和冷冻稳定性, 电泳现象等。若将乳液制成胶粒齐化学特性还能继续保持, 但物理性能将受到较大影响。
1.3 悬浮聚合法
悬浮聚合法是采用强烈的搅拌使单体或单体混合物分散在介质中, 成为细小的微粒再进行聚合。悬浮聚合体系一般由单体、油溶性引发剂、分散剂以及水组成。丙烯酰胺水溶液在分散稳定剂存在的情况下, 可分散在惰性有机介质中进行悬浮聚合。在悬浮聚合中, 反应是在悬浮于水中的单体液滴内进行, 不同的是单体液滴很小, 在水中分散较好, 比本体聚合更容易排除聚合热[2]。
1.4 沉淀聚合法
在丙烯酰胺水溶液中加入有机溶剂, 甚至完全是有机溶剂时, 丙烯酰胺可进行沉淀聚合。在该聚合反应过程中, 聚丙烯酰胺一旦生成就沉淀析出, 使反应体系出现两相, 故叫沉淀聚合。沉淀聚合得到的聚合物相对分子量较低, 因为在聚合过程中使用的有机溶剂, 对丙烯酰胺的聚合是很活泼的链转移剂, 此外, 当聚合物的分子链增长到一定长度后便沉淀出来, 因而限制了分子链的进一步增长, 沉淀聚合得到的聚合物相对分子质量较低。
2 聚丙烯酰胺在油田行业中的应用
2.1 油井堵水调剖剂
聚丙烯酰胺作为堵水剂, 比其他种类的堵水剂的优势在于选择性, 可以减少油田产水, 保持地层能量, 提高单井产油量。
2.2 辅助提高采油效率
在三次采油过程中, 聚丙烯酰胺的使用频率逐年增加。地层内注入聚丙烯酰胺能够有效调节注人水的流波及方向增加动用半径, 降低地层渗透率, 驱动地层流体以一定速度向采出井移动, 提高采收率[3]。
2.3 压裂液添加剂
老油田压裂作业考虑到地层的开采程度及破裂压力, 应该选用性能更佳的交联剂, 应用聚丙烯酰胺交联制成的压裂液, 悬砂良好、摩阻低、豁度高、方便配制、滤失量小、稳定性好、成本低, 因此被多数油田广泛应用。
2.4 广泛应用于钻井过程中
将聚丙烯酰胺混入钻井泥浆, 使泥浆分散均匀, 控制失水, 增加稳定性, 降低摩阻, 提高固井速度能够提高泥浆的稠度、悬浮力。因此, 聚丙烯酰胺可用作钻井泥浆的增稠剂、沉降絮凝剂和稳定剂[4]。
3 结语
目前聚丙烯酰胺在采油领域等到了广泛应用。单纯的以机械为主的工艺措施无法满足如大庆、辽河等老油田的需要, 经过数十年的开发, 老油田内部地层情况复杂, 水窜水淹情况较为严重, 进入三次采油的主要阶段, 结合当前国际油价形式, 稳产的同时也需要降低成本, 聚丙酰胺作为较为的代表性的化学驱油剂和堵水剂不但降低了生产成本, 而且相对机械作业更为安全。但各种聚丙酰胺的合成方法的产物均具有一定的缺陷, 而目前油田油田勘探开发方向是一些复杂断块及物性一般的储层, 这就要求所用的聚丙酰胺能够同时满足多项指标要求, 例如, 堵水剂需要更高分子量, 从而加强堵水效果;这就需要从合成工艺入手, 氧化还原体系的选择, 反应温度的控制等等都将是今后聚丙烯酰胺合成的主要研究方向。
摘要：聚丙烯酰胺类化学堵水, 是油田开发中广泛用的一种驱油堵水技术措施。目前国内很多油田都已经进入开发中后期, 含水相对较高。油井出水问题已经十分普遍。以往油田习惯采用机械堵水, 但从效果来看并不能满足现在形势的需要, 化学堵水剂的出现为油田堵水调剖提供了新方法, 众多种类的化学堵水调剖剂中, 聚丙烯酰胺应用比较普遍, 如何制备具有高性能的聚丙酰胺也成为了目前的研究方向。
关键词：油田,堵水剂,合成,聚丙烯酰胺
参考文献
[1] 李富生, 胡星琪等.聚丙烯酰胺合成技术及应用研究[J].应用化工, 2002:31 (5) :1-4.
[2] 闫丽娟, 赵达文, 毕成良等.反相乳液聚合法制备聚丙烯酰胺及其应用[J].天津化工, 2007:21 (1) :32-33.
[3] 吴蒙, 邓生富, 魏发林等.聚丙烯酰胺合成技术及其在油田开发中的应用[J].精细石油化工进展, 2011:12 (12) :1-4.
[4] 汪海波, 刘东根, 李绵贵等.分散聚合法合成聚丙烯酰胺的研究进展[J].云南化工, 2007:34 (1) :77-79.