1.Introduction

Le polyacrylamide (PAM en abrégé) est un polymère de haute masse moléculaire soluble dans l'eau. En raison de ses excellentes propriétés d'épaississement, de floculation et de régulation rhéologique, il est largement utilisé dans le domaine de l'extraction de pétrole et de gaz. Dans le développement des champs pétroliers et gaziers, le PAM est principalement utilisé dans des liens clés tels que l'amélioration de la récupération du pétrole brut (EOR), l'optimisation des fluides de forage, l'épaississement des fluides de fracturation et le traitement des eaux usées. Cet article explorera en détail le mécanisme d'action, les scénarios d'application et les tendances de développement futur du PAM dans les champs pétroliers et gaziers.

2.Le rôle principal du PAM dans les champs pétroliers et gaziers

2.1 Récupération Améliorée du Pétrole Brut (EOR)

Dans les phases intermédiaires et tardives du développement des champs pétroliers, la fluidité du pétrole brut dans la formation diminue, et il est difficile pour les méthodes d'extraction pétrolière conventionnelles d'extraire efficacement le pétrole restant. En tant qu'agent de déplacement du pétrole polymère, le PAM peut améliorer le taux de récupération du pétrole de plusieurs manières :

Augmenter la viscosité de la phase aqueuse : La solution de PAM a une viscosité relativement élevée, ce qui peut réduire le rapport d'écoulement eau-huile, diminuer le phénomène de "pénétration par les doigts" et améliorer l'efficacité du déplacement du pétrole.

Amélioration de l'efficacité des ondes : La solution PAM peut sceller la couche à haute perméabilité, forçant le liquide de déplacement à entrer dans la couche à faible perméabilité et à augmenter le volume des ondes.

Effet de déplacement d'huile microscopique : Les molécules de PAM peuvent réduire la tension interfaciale entre l'huile et l'eau, favorisant le décollage et la migration des gouttelettes d'huile résiduelles.

Cas d'application : Le champ pétrolier de Daqing, le champ pétrolier de Shengli et d'autres ont adopté du polyacrylamide partiellement hydrolysé (HPAM) pour l'injection de polymères, augmentant le taux de récupération de 10 % à 20 %.

2.2 Additifs de Fluide de Forage

Pendant le processus de forage, le PAM, en tant qu'agent de traitement des fluides de forage, joue principalement les rôles suivants :

Lubrification et réduction du frottement : Réduire le frottement entre la mèche et le puits pour améliorer l'efficacité du forage.

Stabilisation du puits : En s'adsorbant à la surface des particules d'argile, cela inhibe l'hydratation et l'expansion de la roche schisteuse et empêche l'effondrement du puits.

Contrôlez la perte de filtration : le PAM peut former un gâteau de filtre dense, réduisant la perte de filtration du fluide de forage dans la formation.

Types courants :

Nonionic PAM (NPAM) : Il a une bonne résistance au sel et est adapté aux strates à forte minéralisation.

Anionic PAM (APAM) : Convient pour les systèmes de fluides de forage d'eau douce ou à faible salinité.

2.3 Épaississant de fluide de fracturation

Dans le développement du pétrole et du gaz de schiste et des réservoirs étroits, la fracturation hydraulique est un moyen clé d'augmenter la production. PAM, en tant qu'épaississant pour le fluide de fracturation, peut :

Améliorer la capacité de transport de sable : Augmenter la viscosité du fluide de fracturation pour garantir que les agents de soutènement (tels que le sable de quartz) sont efficacement transportés profondément dans les fractures.

Réduction de la friction : La performance de réduction de traînée du PAM peut réduire la perte de pression dans les pipelines et améliorer l'efficacité de fracturation.

Dégradation contrôlable : Certains PAM réticulés peuvent rompre le gel après fracturation, réduisant les dommages à la formation.

Tendance d'application : Au cours des dernières années, le polyacrylamide associatif hydrophobe (HAPAM) a été largement utilisé dans les réservoirs à haute température et haute pression en raison de sa résistance à la température et au sel.

2.4 Traitement des eaux usées des champs pétroliers et gaziers

L'eau produite des champs pétroliers et gaziers contient une grande quantité de solides en suspension, d'huiles et d'agents chimiques. Le PAM est utilisé comme floculant dans :

Séparation huile-eau : Grâce à l'électro-neutralisation et aux effets de pontage par adsorption, de minuscules gouttelettes d'huile coalescent, facilitant la séparation.

Déshydratation des boues : Lorsqu'il est associé à des floculants inorganiques (tels que le PAC), il améliore l'efficacité du décantation et de la déshydratation des boues.

Traitement de l'eau de réinjection : Assurez-vous que l'eau de réinjection respecte les normes de faible phase solide et de faible teneur en huile pour prévenir le blocage de formation.

Types courants :

Cationique PAM (CPAM) : Convient pour les eaux usées huileuses et le déshydratation des boues.

PAM amphotère : Adaptable aux conditions de qualité de l'eau complexes.

3. Défis de l'application PAM dans les champs pétroliers et gaziers

Bien que le PAM soit largement utilisé dans les champs pétroliers et gaziers, les défis suivants sont encore rencontrés :

Insuffisante résistance à la température et au sel : Le HPAM conventionnel est sujet à la dégradation dans des strates à haute température (>80℃) ou fortement minéralisées.

Dégradation par cisaillement mécanique : Sous l'action de cisaillement à haute vitesse d'injection ou de formation, les chaînes moléculaires sont susceptibles de se rompre, réduisant l'effet d'augmentation de la viscosité.

Problème de stabilité biologique : Les micro-organismes peuvent dégrader le PAM, ce qui affecte l'effet de déplacement d'huile à long terme.

Solution:

Développer des types de PAM résistants à haute température et au sel (tels que le PAM modifié hydrophobe et le PAM nano-composite).

Les techniques de réticulation des polymères (telles que la réticulation au chrome et la réticulation organométallique) sont adoptées pour améliorer la stabilité.

4. Tendances de développement futur

PAM réactif intelligent : tel que le PAM sensible au pH/ à la température, qui peut s'adapter de manière autonome à l'environnement de formation.

Nano-renforcé PAM : En ajoutant des nanoparticules telles que SiO₂ et TiO₂, la résistance à la température et la résistance au cisaillement sont améliorées.

PAM vert et respectueux de l'environnement : PAM d'origine biologique ou PAM dégradable, réduisant la charge environnementale.

5.Conclusion

Le polyacrylamide (PAM) joue un rôle irremplaçable dans le développement des champs pétroliers et gaziers, démontrant des performances exceptionnelles allant de la récupération améliorée de pétrole au traitement des eaux usées. À l'avenir, avec la recherche et le développement de nouveaux matériaux PAM, leur application dans le pétrole et le gaz non conventionnels (tels que le gaz de schiste et le pétrole de roche mère) s'élargira encore, fournissant un soutien technique clé pour le développement durable de l'industrie pétrolière.