高分子材料在采油工程中的應用與展望

王鈞平(曲阜師范大學 曲阜市 273100)

前言

石油是非常重要的能源和化工原料。高分子材料是一種來源廣泛的環(huán)境友好型材料。隨著高分子材料學科的發(fā)展，在石油開采過程中，高分子材料有了越來越多的應用。本文就高分子材料在采油工程中的應用于展望進行了綜述，希望對高分子材料在采油工程的正確使用提供一定的參考。

一、高分子材料在采油工程中的應用進展

1.高分子材料在油田鉆井液的應用

當前，我國使用的大部分油田鉆井液處理劑對環(huán)境有很大的污染，盡管無機處理劑的環(huán)保性能較好一些，但是其工程應用效果要遠遠差于有機處理劑。因此，天然高分子碳水化合物在環(huán)保型處理劑的開發(fā)方面的應用研究越來越多。天然高分子碳水化合物具有來源廣泛、價格低廉，可再生，易降解等優(yōu)點。目前，美國、英國、加拿大等過已經(jīng)有成功使用天然高分子聚合糖應用于油氣井鉆井液中的案例，我國江蘇油田也成功將雜多糖應用于油田鉆探環(huán)節(jié)并取得良好環(huán)保效益和經(jīng)濟效益。當前國內(nèi)外常用的天然高分子鉆井液處理劑有很多種：

(1)改性淀粉類，其中包括淀粉的醚化改性、接枝改性、酶法改性等等，具有抗鹽、抗高價離子污染的能力和較強的抗溫能力，同時還具有很好的抑制頁巖水化膨脹分散的能力，能夠達到長期穩(wěn)定抑制黏土水花膨脹的目的；

(2)改性纖維素類，包括氧化改性、酯化改性、醚化改性、接枝共聚等等，在油氣開發(fā)中廣泛的用作降濾失劑、增粘劑、固井水泥緩凝劑、降失水劑、稠化劑等等；

(3)植物膠類聚合物，有瓜膠、黃原膠、硬葡聚糖等等；

(4)甲殼素/殼聚糖類，具有良好的絮凝效果，在油田的絮凝測試中效果理想。

(5)木質(zhì)素類，具有良好的降黏效果和抗鹽、抗溫效果。

天然高分子材料綠色環(huán)保，易被生物降解的優(yōu)勢使得其在油田開采鉆井液處理劑中有越來越多的應用，并且具有良好的現(xiàn)場測試效果，產(chǎn)生了很好的經(jīng)濟效益。但是隨著石油勘探越來越復雜，越來越困難，天然高分子鉆井液處理劑的研究還任重而道遠，這將成為鉆井液工作者今后努力的方向。

2.高分子材料在驅(qū)油表面活性劑中的應用

使用驅(qū)油表面活性劑能夠降低油和水的界面張力，增加洗油能力。目前，常見的驅(qū)油表面活性劑類型有陰離子表面活性劑和非離子型表面活性劑。陰離子表面活性劑具有濁點高，在砂巖表面吸附量少的優(yōu)點，但是同時具有抗鹽能力差，臨界膠束濃度高的缺點。常見的陰離子表面活性劑有烷基苯磺酸鹽、石油磺酸鹽、木質(zhì)素磺酸鹽等等。相對來說，非離子表面活性劑的抗鹽能力要強一些，并且具有較低的膠束濃度，但是其濁點低，因此不適用于超過其濁點的地層。但是，將非離子型表面活性劑經(jīng)過一定的改性之后，能夠有效的提高其濁點和抗鹽能力，從而在高溫和高鹽的地層中進行應用。目前常見的非離子型表面活性劑有烷基酚系聚氧乙烯醚、脂肪醇系聚氧乙烯醚、油酸聚氧乙烯酯等等。在石油開采的實際應用過程中，一般不會單一的使用一種表面活性劑，經(jīng)常是將幾種表面活性劑進行配伍之后形成復合表面活性劑，通過相互配合達到提高采油量和采油效率的目的。另外，根據(jù)采用的體系不同，還可以將表面活性劑劃分為活性水驅(qū)、膠束溶液驅(qū)、堿水驅(qū)、微乳液驅(qū)、增稠水驅(qū)、泡沫驅(qū)、正向異常液驅(qū)等等。隨著科學技術的發(fā)展，一些新型表面活性劑也逐漸應用到采油工程當中，如生物表面活性劑、兩性離子表面活性劑、高分子表面活性劑以及含氟表面活性劑等等。相信，隨著對石油勘探技術的發(fā)展，人們將會研制出更多的能適用于各種復雜環(huán)境的新型表面活性劑。

3.高分子材料在堵水調(diào)剖中的應用

隨著我國注水開發(fā)油田的不斷進行，油田的綜合含水量不斷增加，因此堵水調(diào)剖中面臨了越來越多的問題。傳統(tǒng)的聚丙烯酰胺堵水方法的應用已經(jīng)越來越受限，近些年來，各種交聯(lián)聚丙烯酰胺體系以及聚丙烯酰胺接枝共聚物出現(xiàn)，改善了傳統(tǒng)聚丙烯酰胺的一些缺陷，因此引起了油田工作者的關注，但是其對環(huán)境的破壞和污染性卻是人們難以解決的難題。因此，環(huán)境友好型天然高分子材料開始引起許多專家學者的注意，各種對天然高分子進行改性的油田調(diào)堵劑也隨之出現(xiàn)。目前研究比較熱門的調(diào)堵劑主要有改性淀粉類堵劑、改性纖維素類堵劑、改性木質(zhì)素類堵劑、殼聚糖類堵劑、腐殖酸類堵劑、黃原膠類堵劑和植物膠類堵劑等等。盡管在實驗過程中，天然高分子堵劑有很好的堵水效果，但是還沒有真正的投入到大規(guī)模的實際生產(chǎn)當中，還需要進一步的改進和完善。

二、對高分子材料在采油工程中的展望

隨著油田開采難度的增大，為了保證原油能夠持續(xù)的供應，需要加強對高分子材料在采油工程中應用的進一步開發(fā)。首先在我國不同溫度與礦化度油藏的要求下，應加強耐溫抗鹽類聚合物新材料的開發(fā)。其次，高分子表面活性劑是一類能夠有望在油田開采中發(fā)揮重要作用的化學劑，因此，對于目前由于經(jīng)濟原因不能投產(chǎn)的具有應用前景的材料，不能夠放棄研究，應提供資助，保證技術的有效發(fā)展。再次，隨著我國環(huán)境保護意識的加強，開發(fā)污水處理性能高的分子材料也將是未來高分子材料的重要研究方向。

結束語

我國采油條件越來越苛刻，從而為我國的勘探技術提出了更高的要求。隨著對高分子材料在采油工程中應用的深入研究，高分子材料在采油工程中將會有越來越廣泛的應用，將會為我國的石油行業(yè)帶來更多的經(jīng)濟效益和社會效益。

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