1.Introducción

El poliacrilamida (PAM para abreviar) es un importante polímero de alto peso molecular soluble en agua. Debido a su excelente propiedad de espesamiento, propiedad de floculación y rendimiento de regulación reológica, se utiliza ampliamente en el campo de la extracción de petróleo y gas. En el desarrollo de campos de petróleo y gas, el PAM se utiliza principalmente en enlaces clave como el aumento de la recuperación de petróleo crudo (EOR), la optimización de fluidos de perforación, el espesamiento de fluidos de fracturación y el tratamiento de aguas residuales. Este artículo explorará en detalle el mecanismo de acción, los escenarios de aplicación y las tendencias de desarrollo futuro del PAM en campos de petróleo y gas.

2.El papel principal de PAM en los campos de petróleo y gas

2.1 Recuperación Mejorada de Petróleo Crudo (EOR)

En las etapas medias y tardías del desarrollo de un campo petrolero, la fluidez del petróleo crudo en la formación disminuye, y es difícil para los métodos convencionales de extracción de petróleo extraer de manera efectiva el petróleo restante. Como agente de desplazamiento de petróleo a base de polímeros, PAM puede mejorar la tasa de recuperación de petróleo de las siguientes maneras:

Aumentar la viscosidad de la fase acuosa: La solución de PAM tiene una viscosidad relativamente alta, lo que puede reducir la relación de flujo agua-aceite, disminuir el fenómeno de "penetración de dedos" y mejorar la eficiencia de desplazamiento de aceite.

Mejorando la eficiencia de las ondas: La solución PAM puede sellar la capa de alta permeabilidad, forzando al líquido de desplazamiento a entrar en la capa de baja permeabilidad y expandiendo el volumen de las ondas.

Efecto de desplazamiento de aceite microscópico: Las moléculas de PAM pueden reducir la tensión interfacial entre el aceite y el agua, promoviendo la eliminación y migración de las gotas de aceite residuales.

Casos de aplicación: El campo petrolero de Daqing, el campo petrolero de Shengli y otros han adoptado poliacrilamida parcialmente hidrolizada (HPAM) para la inundación de polímeros, aumentando la tasa de recuperación en un 10% a 20%.

2.2 Aditivos para Fluidos de Perforación

Durante el proceso de perforación, PAM, como agente de tratamiento de fluidos de perforación, desempeña principalmente los siguientes roles:

Lubricación y reducción de la fricción: Reduce la fricción entre la broca y el pozo para mejorar la eficiencia de perforación.

Estabilizando el pozo: Al adsorberse en la superficie de las partículas de arcilla, inhibe la hidratación y expansión de la pizarra y previene el colapso del pozo.

Controlar la pérdida de filtración: PAM puede formar un denso cake de filtración, reduciendo la pérdida de filtración del fluido de perforación en la formación.

Tipos comunes:

Noniónico PAM (NPAM): Tiene buena resistencia a la sal y es adecuado para estratos de alta mineralización.

Aniónico PAM (APAM): Adecuado para sistemas de fluidos de perforación de agua dulce o baja salinidad.

2.3 Agente espesante para fluidos de fracturación

En el desarrollo de petróleo y gas de esquisto y reservorios compactos, la fracturación hidráulica es un medio clave para aumentar la producción. PAM, como un espesante para el fluido de fracturación, puede:

Mejorar la capacidad de transporte de arena: Aumentar la viscosidad del fluido de fracturación para garantizar que los agentes de soporte (como la arena de cuarzo) se transporten de manera efectiva a las profundidades de las fracturas.

Reducir la fricción: El rendimiento de reducción de arrastre de PAM puede reducir la pérdida de presión en la tubería y mejorar la eficiencia de fracturación.

Degradación controlable: Algunos PAM entrecruzados pueden romper el gel después de fracturarse, reduciendo el daño en la formación.

Tendencia de aplicación: En los últimos años, el poliacrilamida asociativa hidrofóbica (HAPAM) se ha utilizado ampliamente en reservorios de alta temperatura y alta presión debido a su resistencia a la temperatura y a la sal.

2.4 Tratamiento de aguas residuales de campos de petróleo y gas

El agua producida de los campos de petróleo y gas contiene una gran cantidad de sólidos suspendidos, aceites y agentes químicos. PAM se utiliza como floculante en:

Separación aceite-agua: A través de la electro-neutralización y los efectos de puente de adsorción, pequeñas gotas de aceite se coalescen, facilitando la separación.

Deshidratación de lodos: Cuando se combina con floculantes inorgánicos (como PAC), mejora la eficiencia del asentamiento y deshidratación de lodos.

Tratamiento de agua de reinyección: Asegúrese de que el agua de reinyección cumpla con los estándares de baja fase sólida y bajo contenido de aceite para prevenir el bloqueo de formaciones.

Tipos comunes:

PAM catiónico (CPAM): Adecuado para aguas residuales aceitosas y deshidratación de lodos.

PAM anfótero: Adaptable a condiciones complejas de calidad del agua.

3. Desafíos de la aplicación de PAM en campos de petróleo y gas

Aunque PAM se utiliza ampliamente en los campos de petróleo y gas, aún se enfrentan los siguientes desafíos:

Insuficiente resistencia a la temperatura y sal: El HPAM convencional es propenso a la degradación en estratos de alta temperatura (>80℃) o altamente mineralizados.

Degradación por corte mecánico: Bajo la acción de corte por inyección a alta velocidad o formación, las cadenas moleculares son propensas a romperse, reduciendo el efecto de aumento de viscosidad.

Problema de estabilidad biológica: Los microorganismos pueden degradar PAM, lo que afecta el efecto de desplazamiento de petróleo a largo plazo.

Solución:

Desarrollar tipos de PAM resistentes a altas temperaturas y a la sal (como PAM modificada hidrofóbicamente y PAM nano-compuesta).

Se adoptan técnicas de entrecruzamiento de polímeros (como el entrecruzamiento con cromo y el entrecruzamiento organometálico) para mejorar la estabilidad.

4. Tendencias de Desarrollo Futuro

Inteligente PAM sensible a la respuesta: como PAM sensible al pH/temperatura, que puede adaptarse de forma independiente al entorno de formación.

Nano-reforzado PAM: Al agregar nanopartículas como SiO₂ y TiO₂, se mejoran la resistencia a la temperatura y la resistencia al corte.

PAM verde y ecológico: PAM de base biológica o PAM degradable, reduciendo la carga ambiental.

5.Conclusión

El poliacrilamida (PAM) desempeña un papel insustituible en el desarrollo de campos de petróleo y gas, demostrando un rendimiento excepcional desde la recuperación mejorada de petróleo hasta el tratamiento de aguas residuales. En el futuro, con la investigación y el desarrollo de nuevos materiales de PAM, su aplicación en petróleo y gas no convencionales (como el gas de esquisto y el petróleo de lutitas) se expandirá aún más, proporcionando un apoyo técnico clave para el desarrollo sostenible de la industria petrolera.