研究水溶性聚合物在油田鉆井液中的應(yīng)用

孫斌

摘要：石油作為重要的戰(zhàn)略性能源，我國(guó)在油田鉆井液中應(yīng)用水溶性聚合物，既可以提高石油的開(kāi)采率，還能減少對(duì)環(huán)境的污染。本文圍繞水溶性聚合物的原理、結(jié)構(gòu)以及性能以及在油田鉆井中的應(yīng)用進(jìn)行深入的研究。水溶性聚合物具有多種功能，作為油田鉆井液可以組成增粘劑、降粘劑等。

關(guān)鍵詞：水溶性聚合物;油田鉆井處理劑;聚合物應(yīng)用;研究應(yīng)用

前言：

水溶性聚合物是鉆井液處理劑中主要的種類，在油田鉆井中應(yīng)用率較高。水溶性聚合物是維持鉆井平臺(tái)液體性能關(guān)鍵的化學(xué)制劑，應(yīng)用到油田鉆井中不僅可以防止油井發(fā)生坍塌，發(fā)揮降黏以及增粘等作用，還能保護(hù)鉆井平臺(tái)開(kāi)采區(qū)域內(nèi)的生態(tài)環(huán)境，最重要的是預(yù)防油田鉆井可能發(fā)生的安全事故。

1水溶性聚合物油田鉆井液的應(yīng)用

新型材料和技術(shù)的應(yīng)用成為水溶性聚合物使用在油田鉆井液中關(guān)鍵的推動(dòng)力量，已經(jīng)取代傳統(tǒng)的天然性改良處理劑。油溶性聚合物具有良好的親水性，與水分子相遇后發(fā)生融合，原有的物質(zhì)容積不斷增大，逐步形成可溶性溶液。水溶性聚合物分子結(jié)構(gòu)是由正負(fù)兩種電荷離子組成，在靜電狀態(tài)吸可以發(fā)出現(xiàn)吸引或者排斥現(xiàn)象。在同等條件下，水溶性聚合物粘稠度可以調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)后的物質(zhì)可以作為增稠劑和潤(rùn)滑劑在油田鉆井液中應(yīng)用。在下文中對(duì)幾種油田鉆井液處理劑的作用和利用現(xiàn)狀進(jìn)行分析。

1.1增粘劑

增粘劑一般應(yīng)用在鉆井管道的下方表面位置，既可以提升應(yīng)用位置的粘稠度，還可以讓該位置具備軟化和增塑等性能。水溶性良性聚合物增粘劑，PH值可以保持在穩(wěn)定的范圍，應(yīng)用在相對(duì)位置可以提升耐高溫以及耐高鹽能力。我國(guó)油田鉆井作業(yè)工程中已經(jīng)廣泛應(yīng)用增粘劑，增粘劑在合成過(guò)程中采用瞬間聚合方式，在聚合時(shí)較多使用陰離子和陽(yáng)離子，生產(chǎn)出雙離子原料。陰離子在單體原料中質(zhì)量占比在5%-95%范圍內(nèi)，陽(yáng)離子在單體原料中質(zhì)量占比在5%-60%范圍內(nèi)。

2.降黏劑。油田鉆井會(huì)在不同的地質(zhì)條件下進(jìn)行石油開(kāi)采，使用降黏劑不僅有效改善油井液的流變性能，還能時(shí)鉆井機(jī)械旋轉(zhuǎn)速度不斷加快。通常情況下，在油田鉆井液中應(yīng)用降黏劑，可以抑制地表結(jié)構(gòu)黏土物質(zhì)，利用降黏劑中陰離子對(duì)黏土進(jìn)行降黏，利用降黏劑中陽(yáng)離子對(duì)黏土水化膨脹進(jìn)行抑制。利用降黏劑兩種特性，在分散黏土組織的同時(shí)，對(duì)井壁產(chǎn)生較高的保護(hù)和穩(wěn)定效果。

1.1降濾失劑

降濾失劑是油田鉆井液中常用的添加劑，應(yīng)用在油田鉆井液中可以使鉆井液的性能保持在良好的穩(wěn)定性，對(duì)地下油層既能產(chǎn)生良好的保護(hù)，防止有害氣體進(jìn)入到其它地質(zhì)結(jié)構(gòu)，同時(shí)使鉆井平臺(tái)井道的規(guī)則性保持在良好的狀態(tài)。降濾失劑的應(yīng)用原理，利用降濾失劑中陽(yáng)離子具有的聚合物性能，與地下砂石泥土顆粒相互作用時(shí)產(chǎn)生靜電吸附在表面，每個(gè)砂礫泥土顆粒間的作用力不斷增強(qiáng)。降濾失劑中的陰離子，在水化基團(tuán)狀態(tài)下，通過(guò)滲透的方式使黏土顆粒表面聚集大量的陰離子，生成的保護(hù)層可以避免發(fā)生濾失情況。

在油田鉆井液中應(yīng)用水溶性聚合物，通常需要考慮實(shí)際的地質(zhì)條件，每次應(yīng)用水溶性聚合物前油田企業(yè)應(yīng)對(duì)周圍的地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行詳細(xì)的勘察，根據(jù)勘察資料選擇合適的水溶性聚合物。目前，水溶性聚合物應(yīng)用在油田鉆井液中進(jìn)行石油生產(chǎn)，加快水溶性聚合物注入速度，注入量和濃度不斷升高的同時(shí)，油田石油開(kāi)采效果越加明顯。

2強(qiáng)化采油方面的作用

早起石油工業(yè)采油理論認(rèn)為，油田鉆井液中使用聚合物，可以增加石油中的水的粘度，避免油田整個(gè)水層吸水剖面低于正常水平，降低油井采油過(guò)程中的水量，使開(kāi)采的石油量和品質(zhì)提升。國(guó)外在油田鉆井液中應(yīng)用化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行堵水，利用化學(xué)物質(zhì)中陰離子聚丙酰胺類物質(zhì)，研制出的水基凝膠早期應(yīng)用在鉆井液進(jìn)行石油開(kāi)采。

我國(guó)在上世紀(jì)80年代中期，石油開(kāi)采已經(jīng)由粗放式轉(zhuǎn)入到現(xiàn)代化和精細(xì)化，在油田鉆井液中廣泛應(yīng)用驅(qū)油劑，應(yīng)用效果較聚丙烯酰胺類化學(xué)良好。聚丙烯酰胺類化學(xué)物質(zhì)自身存在大量的負(fù)電荷離子，無(wú)法應(yīng)用在砂巖地質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行石油開(kāi)采，該物質(zhì)自身產(chǎn)生的吸附力無(wú)法滿足鉆井液應(yīng)用需求，在水中結(jié)合反應(yīng)速度較慢。我國(guó)研究?jī)尚噪x子聚合物，既能避免水分結(jié)合較慢情況的出現(xiàn)，凝膠的強(qiáng)度和堵水效果都滿足使用要求。

我國(guó)研制的聚合物驅(qū)油劑，應(yīng)用在油田鉆井液的用量和注入速度，都會(huì)對(duì)油田采油的產(chǎn)量和質(zhì)量產(chǎn)生影響：（1）在不同地質(zhì)條件下油層會(huì)出現(xiàn)差異性，需要利用探測(cè)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)收集，根據(jù)收集數(shù)據(jù)建立模擬環(huán)境，計(jì)算聚合物驅(qū)油劑的使用量和采收率。在石油開(kāi)采的前期階段，采收率會(huì)因聚合物驅(qū)油劑用量的增加而提升，在用量高峰階段，采收率會(huì)明顯下降直至出現(xiàn)平滑的曲線;（2）油田鉆井液應(yīng)用聚合物驅(qū)油劑，該物質(zhì)分子結(jié)構(gòu)會(huì)展現(xiàn)不同程度的彈性，彈性與粘稠的關(guān)系十分密切。若聚合物驅(qū)油劑注入速度較慢，溶液會(huì)進(jìn)入到巖層縫隙，溶液濃度也會(huì)不斷降低。提升驅(qū)油劑的注入速度，若按照0.2m/d的注入速度，在N+1個(gè)注入速度值情況下，采收率按照N個(gè)注入速度進(jìn)行注入。根據(jù)研究表明得出結(jié)論，驅(qū)油劑的效率在注入速度增加的條件下也會(huì)不斷增加。

結(jié)論：

綜上所述，油田鉆井液中應(yīng)用水溶性聚合物范圍不斷擴(kuò)大，既可以提升石油開(kāi)采產(chǎn)量和質(zhì)量，還可以根據(jù)應(yīng)用效果進(jìn)行深入的研究，為我國(guó)石油開(kāi)采和發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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