高分子材料在采油工程中的應(yīng)用與展望

王鈞平(曲阜師范大學(xué) 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(xué)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(yīng)用。本文就高分子材料在采油工程中的應(yīng)用于展望進(jìn)行了綜述，希望對(duì)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(yīng)用進(jìn)展

1.高分子材料在油田鉆井液的應(yīng)用

當(dāng)前，我國使用的大部分油田鉆井液處理劑對(duì)環(huán)境有很大的污染，盡管無機(jī)處理劑的環(huán)保性能較好一些，但是其工程應(yīng)用效果要遠(yuǎn)遠(yuǎn)差于有機(jī)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(yīng)用研究越來越多。天然高分子碳水化合物具有來源廣泛、價(jià)格低廉，可再生，易降解等優(yōu)點(diǎn)。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(yīng)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(yīng)用于油田鉆探環(huán)節(jié)并取得良好環(huán)保效益和經(jīng)濟(jì)效益。當(dāng)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(jià)離子污染的能力和較強(qiáng)的抗溫能力，同時(shí)還具有很好的抑制頁巖水化膨脹分散的能力，能夠達(dá)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(cè)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(shì)使得其在油田開采鉆井液處理劑中有越來越多的應(yīng)用，并且具有良好的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試效果，產(chǎn)生了很好的經(jīng)濟(jì)效益。但是隨著石油勘探越來越復(fù)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(yuǎn)，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(yīng)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(diǎn)高，在砂巖表面吸附量少的優(yōu)點(diǎn)，但是同時(shí)具有抗鹽能力差，臨界膠束濃度高的缺點(diǎn)。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(duì)來說，非離子表面活性劑的抗鹽能力要強(qiáng)一些，并且具有較低的膠束濃度，但是其濁點(diǎn)低，因此不適用于超過其濁點(diǎn)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(diǎn)和抗鹽能力，從而在高溫和高鹽的地層中進(jìn)行應(yīng)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(shí)際應(yīng)用過程中，一般不會(huì)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(jìn)行配伍之后形成復(fù)合表面活性劑，通過相互配合達(dá)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(xué)技術(shù)的發(fā)展，一些新型表面活性劑也逐漸應(yīng)用到采油工程當(dāng)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(duì)石油勘探技術(shù)的發(fā)展，人們將會(huì)研制出更多的能適用于各種復(fù)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(yīng)用

隨著我國注水開發(fā)油田的不斷進(jìn)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(yīng)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(guān)注，但是其對(duì)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(xué)者的注意，各種對(duì)天然高分子進(jìn)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(shí)驗(yàn)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(shí)際生產(chǎn)當(dāng)中，還需要進(jìn)一步的改進(jìn)和完善。

二、對(duì)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(yīng)，需要加強(qiáng)對(duì)高分子材料在采油工程中應(yīng)用的進(jìn)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(yīng)加強(qiáng)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(xué)劑，因此，對(duì)于目前由于經(jīng)濟(jì)原因不能投產(chǎn)的具有應(yīng)用前景的材料，不能夠放棄研究，應(yīng)提供資助，保證技術(shù)的有效發(fā)展。再次，隨著我國環(huán)境保護(hù)意識(shí)的加強(qiáng)，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(jié)束語

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

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