1.Einführung

Polyacrylamid (PAM für kurz) ist ein wichtiger wasserlöslicher Hochmolekülpolymer. Aufgrund seiner hervorragenden Verdickungseigenschaften, Flockungseigenschaften und rheologischen Regulierungseigenschaften wird es häufig im Bereich der Öl- und Gasförderung eingesetzt. Bei der Entwicklung von Öl- und Gasfeldern wird PAM hauptsächlich in Schlüsselbereichen wie der Verbesserung der Rohölrückgewinnung (EOR), der Optimierung von Bohrflüssigkeiten, der Verdickung von Frac-Flüssigkeiten und der Abwasserbehandlung eingesetzt. Dieser Artikel wird detailliert den Wirkmechanismus, die Anwendungsszenarien und die zukünftigen Entwicklungstrends von PAM in Öl- und Gasfeldern untersuchen.

2.Die Hauptrolle von PAM in Öl- und Gasfeldern

2.1 Verbesserte Rohölgewinnung (EOR)

In den mittleren und späteren Phasen der Ölfeldentwicklung nimmt die Fluidität des Rohöls im Reservoir ab, und es ist schwierig für konventionelle Ölextraktionsmethoden, das verbleibende Öl effektiv zu fördern. Als Polymer-Ölverdrängungsmittel kann PAM die Ölrückgewinnungsrate auf folgende Weise erhöhen:

Erhöhung der Viskosität der wässrigen Phase: PAM-Lösung hat eine relativ hohe Viskosität, die das Wasser-Öl-Fließverhältnis reduzieren, das Phänomen der "Fingerpenetration" verringern und die Ölaustreibungseffizienz verbessern kann.

Verbesserung der Ripple-Effizienz: Die PAM-Lösung kann die hochpermeable Schicht abdichten, wodurch die Verdrängungsflüssigkeit gezwungen wird, in die niedrigpermeable Schicht einzutreten und das Ripple-Volumen zu erweitern.

Mikroskopischer Öldisplacement-Effekt: PAM-Moleküle können die Grenzflächenspannung zwischen Öl und Wasser reduzieren, was das Abziehen und die Migration von verbleibenden Öltropfen fördert.

Anwendungsfälle: Das Daqing-Ölfeld, das Shengli-Ölfeld und andere haben teilweise hydrolysiertes Polyacrylamid (HPAM) für die Polymerflutung eingesetzt, wodurch die Rückgewinnungsrate um 10 % bis 20 % erhöht wurde.

2.2 Bohrflüssigkeitszusätze

Während des Bohrprozesses spielt PAM als Behandlungsagent für Bohrflüssigkeiten hauptsächlich die folgenden Rollen:

Schmierung und Reibungsreduzierung: Reduzieren Sie die Reibung zwischen dem Bohrer und dem Bohrloch, um die Bohrleistung zu verbessern.

Stabilisierung des Bohrlochs: Durch Adsorption an der Oberfläche von Tonpartikeln hemmt es die Hydratation und Ausdehnung von Schiefer und verhindert den Zusammenbruch des Bohrlochs.

Kontrollieren Sie den Filtrationsverlust: PAM kann einen dichten Filterkuchen bilden, wodurch der Filtrationsverlust von Bohrflüssigkeit in die Formation verringert wird.

Häufige Typen:

Nichtionisches PAM (NPAM): Es hat eine gute Salzbeständigkeit und ist für hoch mineralisierte Schichten geeignet.

Anionisches PAM (APAM): Geeignet für Süßwasser- oder Niedrigsalzgehalts-Bohrfluid-Systeme.

2.3 Verdickungsmittel für Frac-Flüssigkeiten

In der Entwicklung von Schieferöl und -gas sowie von engen Reservoirs ist die hydraulische Frakturierung ein wichtiges Mittel zur Produktionssteigerung. PAM, als Verdicker für Frakturierungsflüssigkeit, kann:

Verbessern Sie die Sandtransportkapazität: Erhöhen Sie die Viskosität der Frac-Flüssigkeit, um sicherzustellen, dass Stützmittel (wie Quarzsand) effektiv tief in die Risse transportiert werden.

Reibungsreduzierung: Die Leistung zur Reduzierung des Widerstands von PAM kann den Druckverlust in Rohrleitungen verringern und die Frakturierungseffizienz verbessern.

Kontrollierbare Degradation: Einige vernetzte PAM können das Gel nach dem Bruch zerbrechen und so die Bildungsschäden reduzieren.

Anwendungstrend: In den letzten Jahren wurde hydrophobe assoziative Polyacrylamid (HAPAM) aufgrund seiner Temperatur- und Salzbeständigkeit häufig in Hochtemperatur- und Hochdruckreservoirs eingesetzt.

2.4 Abwasserbehandlung von Öl- und Gasfeldern

Das produzierte Wasser aus Öl- und Gasfeldern enthält eine große Menge an schwebenden Feststoffen, Ölen und chemischen Stoffen. PAM wird als Flockungsmittel verwendet in:

Öl-Wasser-Trennung: Durch Elektro-Neutralisation und Adsorptions-Brücken-Effekte koaleszieren winzige Öltropfen, was die Trennung erleichtert.

Schlammentwässerung: Wenn es mit anorganischen Flockungsmitteln (wie PAC) kombiniert wird, verbessert es die Effizienz der Schlammabscheidung und -entwässerung.

Reinjektionswasserbehandlung: Stellen Sie sicher, dass das Reinjektionswasser die Standards für niedrige Feststoffphase und niedrigen Ölgehalt erfüllt, um eine Verstopfung der Formation zu verhindern.

Häufige Typen:

Kationisches PAM (CPAM): Geeignet für ölhaltige Abwässer und Schlammdewatering.

Amphoteres PAM: Anpassungsfähig an komplexe Wasserqualitätsbedingungen.

3.Herausforderungen der PAM-Anwendung in Öl- und Gasfeldern

Obwohl PAM in der Öl- und Gasindustrie weit verbreitet ist, stehen die folgenden Herausforderungen weiterhin im Vordergrund:

Unzureichende Temperatur- und Salzbeständigkeit: Konventionelles HPAM neigt zur Degradation in Hochtemperatur- (>80℃) oder stark mineralisierten Schichten.

Mechanische Scherabbau: Unter Hochgeschwindigkeitsinjektion oder Scherwirkung bei der Bildung neigen Molekülketten zu Bruch, was die viskositätssteigernde Wirkung verringert.

Biologische Stabilitätsproblematik: Mikroorganismen können PAM abbauen, was die langfristige Ölersatzwirkung beeinträchtigt.

Lösung:

Entwickeln Sie hochtemperatur- und salzresistente PAM-Typen (wie hydrophob modifizierte und nano-komposite PAM).

Polymervernetzungstechniken (wie Chromvernetzung und Organometronvernetzung) werden angewendet, um die Stabilität zu erhöhen.

4.Zukünftige Entwicklungstrends

Intelligente reaktive PAM: wie pH-/temperaturempfindliche PAM, die sich unabhängig an die Bildungsumgebung anpassen kann.

Nano-verstärktes PAM: Durch die Zugabe von Nanopartikeln wie SiO₂ und TiO₂ werden die Temperaturbeständigkeit und die Scherfestigkeit verbessert.

Grünes und umweltfreundliches PAM: biobasiertes PAM oder abbaubares PAM, das die Umweltbelastung reduziert.

5. Fazit

Polyacrylamid (PAM) spielt eine unersetzliche Rolle in der Entwicklung von Öl- und Gasfeldern und zeigt herausragende Leistungen von der verbesserten Ölrückgewinnung bis zur Abwasserbehandlung. In Zukunft wird mit der Forschung und Entwicklung neuer PAM-Materialien ihre Anwendung in unkonventionellem Öl und Gas (wie Schiefergas und schwerem Öl) weiter ausgedehnt, was eine wichtige technische Unterstützung für die nachhaltige Entwicklung der Erdölindustrie bietet.