1.Introdução

O poliacrilamida (PAM, abreviação) é um importante polímero de alto peso molecular solúvel em água. Devido à sua excelente propriedade de espessamento, propriedade de floculação e desempenho de regulação reológica, é amplamente utilizado no campo da extração de petróleo e gás. No desenvolvimento de campos de petróleo e gás, o PAM é utilizado principalmente em elos-chave, como a melhoria da recuperação de petróleo bruto (EOR), otimização de fluidos de perfuração, espessamento de fluidos de fraturamento e tratamento de águas residuais. Este artigo explorará em detalhes o mecanismo de ação, cenários de aplicação e tendências de desenvolvimento futuro do PAM em campos de petróleo e gás.

2.O papel principal do PAM em campos de petróleo e gás

2.1 Recuperação Aprimorada de Petróleo Bruto (EOR)

No meio e nas fases posteriores do desenvolvimento de campos de petróleo, a fluidez do petróleo bruto na formação diminui, e é difícil para os métodos convencionais de extração de petróleo extrair efetivamente o petróleo restante. Como um agente de deslocamento de óleo à base de polímero, o PAM pode aumentar a taxa de recuperação de petróleo das seguintes maneiras:

Aumentando a viscosidade da fase aquosa: A solução de PAM tem uma viscosidade relativamente alta, o que pode reduzir a razão de fluxo água-óleo, diminuir o fenômeno de "penetração de dedo" e melhorar a eficiência de deslocamento de óleo.

Melhorando a eficiência das ondas: A solução PAM pode selar a camada de alta permeabilidade, forçando o líquido de deslocamento a entrar na camada de baixa permeabilidade e expandindo o volume da onda.

Efeito de deslocamento de óleo microscópico: As moléculas de PAM podem reduzir a tensão interfacial entre óleo e água, promovendo a remoção e migração de gotículas de óleo residual.

Casos de aplicação: O Campo de Petróleo de Daqing, o Campo de Petróleo de Shengli e outros adotaram poliacrilamida parcialmente hidrolisada (HPAM) para injeção de polímero, aumentando a taxa de recuperação em 10% a 20%.

2.2 Aditivos para Fluido de Perfuração

Durante o processo de perfuração, o PAM, como um agente de tratamento de fluido de perfuração, desempenha principalmente os seguintes papéis:

Lubrificação e redução de arrasto: Reduza o atrito entre a broca e o poço para aumentar a eficiência de perfuração.

Estabilizando o poço: Ao se adsorver na superfície das partículas de argila, inibe a hidratação e a expansão do xisto e previne o colapso do poço.

Controle a perda de filtração: PAM pode formar um bolo de filtro denso, reduzindo a perda de filtração do fluido de perfuração na formação.

Tipos comuns:

Nonionic PAM (NPAM) : Possui boa resistência ao sal e é adequado para estratos de alta mineralização.

Aniónico PAM (APAM) : Adequado para sistemas de fluidos de perfuração em água doce ou de baixa salinidade.

2.3 Espessante de fluido de fraturamento

No desenvolvimento de petróleo e gás de xisto e reservatórios apertados, a fraturação hidráulica é um meio chave para aumentar a produção. PAM, como um espessante para fluido de fraturação, pode:

Aumentar a capacidade de transporte de areia: Aumentar a viscosidade do fluido de fraturamento para garantir que os agentes de suporte (como areia de quartzo) sejam efetivamente transportados para o fundo das fraturas.

Redução de atrito: O desempenho de redução de arrasto do PAM pode reduzir a perda de pressão na tubulação e melhorar a eficiência de fraturamento.

Degradação controlável: Alguns PAM reticulados podem quebrar o gel após fraturação, reduzindo danos à formação.

Tendência de aplicação: Nos últimos anos, o poliacrilamida associativa hidrofóbica (HAPAM) tem sido amplamente utilizada em reservatórios de alta temperatura e alta pressão devido à sua resistência à temperatura e ao sal.

2.4 Tratamento de Efluentes de Campos de Petróleo e Gás

A água produzida de campos de petróleo e gás contém uma grande quantidade de sólidos suspensos, óleos e agentes químicos. O PAM é utilizado como floculante em:

Separação óleo-água: Através da eletro-neutralização e dos efeitos de ponte de adsorção, pequenas gotículas de óleo se coalescem, facilitando a separação.

Desaguamento de lodo: Quando combinado com floculantes inorgânicos (como PAC), melhora a eficiência da sedimentação e desaguamento do lodo.

Tratamento de água de reinjeção: Garantir que a água de reinjeção atenda aos padrões de baixa fase sólida e baixo teor de óleo para prevenir o bloqueio da formação.

Tipos comuns:

Catiônico PAM (CPAM): Adequado para águas residuais oleosas e desidratação de lodo.

PAM anfotérico: Adaptável a condições complexas de qualidade da água.

3.Desafios da Aplicação de PAM em Campos de Petróleo e Gás

Embora o PAM seja amplamente utilizado em campos de petróleo e gás, os seguintes desafios ainda são enfrentados:

Insuficiente resistência à temperatura e sal: O HPAM convencional é propenso à degradação em estratos de alta temperatura (>80℃) ou altamente mineralizados.

Degradação por cisalhamento mecânico: Sob ação de cisalhamento de injeção ou formação em alta velocidade, as cadeias moleculares são propensas a ruptura, reduzindo o efeito de aumento da viscosidade.

Problema de estabilidade biológica: Micro-organismos podem degradar PAM, o que afeta o efeito de deslocamento de óleo a longo prazo.

Solução:

Desenvolver tipos de PAM resistentes a altas temperaturas e sal (como PAM modificada hidrofóbica e PAM nano-composta).

Técnicas de reticulação de polímeros (como reticulação com cromo e reticulação organometálica) são adotadas para aumentar a estabilidade.

4. Tendências Futuras de Desenvolvimento

PAM inteligente responsivo: como PAM sensível a pH/temperatura, que pode se adaptar ao ambiente de formação de forma independente.

Nano-reforçado PAM: Ao adicionar nanopartículas como SiO₂ e TiO₂, a resistência à temperatura e a resistência ao cisalhamento são aprimoradas.

PAM verde e ambientalmente amigável: PAM de base biológica ou PAM degradável, reduzindo a carga ambiental.

5.Conclusão

O poliacrilamida (PAM) desempenha um papel insubstituível no desenvolvimento de campos de petróleo e gás, demonstrando desempenho excepcional desde a recuperação avançada de petróleo até o tratamento de águas residuais. No futuro, com a pesquisa e desenvolvimento de novos materiais de PAM, sua aplicação em petróleo e gás não convencionais (como gás de xisto e petróleo de rocha compacta) se expandirá ainda mais, fornecendo suporte técnico chave para o desenvolvimento sustentável da indústria petrolífera.