1. Введение

Полиакриламид (сокращенно PAM) является важным водорастворимым высокомолекулярным полимером. Благодаря своим отличным свойствам загущения, флокуляции и регуляции реологических характеристик, он широко используется в области добычи нефти и газа. В разработке нефтяных и газовых месторождений PAM в основном используется в ключевых звеньях, таких как повышение коэффициента извлечения нефти (EOR), оптимизация буровых растворов, загущение фрекинговых жидкостей и очистка сточных вод. Эта статья подробно рассмотрит механизм действия, сценарии применения и будущие тенденции развития PAM в нефтяных и газовых месторождениях.

2.Основная роль PAM в нефтегазовых месторождениях

2.1 Улучшенное извлечение нефти (EOR)

В средних и поздних стадиях разработки нефтяных месторождений текучесть сырой нефти в пласте уменьшается, и традиционным методам добычи нефти становится трудно эффективно извлекать оставшуюся нефть. В качестве полимерного агента для вытеснения нефти PAM может повысить коэффициент извлечения нефти следующими способами:

Увеличение вязкости водной фазы: раствор ПАА имеет относительно высокую вязкость, что может снизить соотношение водно-масляного потока, уменьшить явление "проникновения пальца" и повысить эффективность вытеснения нефти.

Улучшение эффективности ряби: решение PAM может запечатать слой с высокой проницаемостью, заставляя вытесняющую жидкость входить в слой с низкой проницаемостью и увеличивая объем ряби.

Микроскопический эффект вытеснения масла: молекулы PAM могут снижать межфазное натяжение между маслом и водой, способствуя отделению и миграции остаточных капель масла.

Примеры применения: Нефтяное месторождение Дачин, Нефтяное месторождение Шэнли и другие использовали частично гидролизованный полиакриламид (HPAM) для полимерного закачивания, увеличив коэффициент извлечения на 10% до 20%.

2.2 Добавки для буровых растворов

В процессе бурения ПАМ, как агент для обработки бурового раствора, в основном выполняет следующие функции:

Смазка и снижение трения: Уменьшите трение между буровым долотом и стволом скважины для повышения эффективности бурения.

Стабилизация ствола скважины: Путем адсорбции на поверхности глиняных частиц, он ингибирует гидратацию и расширение сланца и предотвращает обрушение ствола скважины.

Контроль потерь фильтрации: PAM может образовывать плотный фильтровальный осадок, уменьшая потери фильтрации бурового раствора в пласт.

Общие типы:

Неионный ПААМ (NPAM): Он обладает хорошей стойкостью к солям и подходит для высокоминерализованных пластов.

Анионный ПАМу (APAM): Подходит для систем буровых жидкостей пресной воды или с низкой соленостью.

2.3 Загуститель фракционного раствора

В разработке сланцевой нефти и газа и плотных резервуаров гидравлический разрыв является ключевым средством увеличения производства. PAM, как загуститель для флюида разрыва, может:

Увеличение способности к переноске песка: Увеличьте вязкость жидкости для гидроразрыва, чтобы обеспечить эффективную транспортировку проппантов (таких как кварцевый песок) глубоко в трещины.

Снижение трения: Производительность снижения сопротивления PAM может уменьшить потерю давления в трубопроводе и повысить эффективность гидравлического разрыва.

Контролируемое разложение: Некоторые сшитые ПАМы могут разрушать гель после разрушения, уменьшая повреждение пласта.

Тенденция применения: В последние годы гидрофобный ассоциативный полиакриламид (HAPAM) широко используется в высокотемпературных и высоконапорных резервуарах благодаря своей температурной и солевой стойкости.

2.4 Обработка сточных вод нефтяных и газовых месторождений

Произведенная вода из нефтяных и газовых месторождений содержит большое количество взвешенных твердых частиц, масел и химических веществ. ПАМы используются в качестве флокулянта в:

Разделение масла и воды: Через электро-нейтрализацию и эффекты адсорбционного мостика, крошечные капли масла сливаются, облегчая разделение.

Обезвоживание осадка: При сочетании с неорганическими флокулянтами (такими как PAC) это повышает эффективность осаждения и обезвоживания осадка.

Обработка воды для реинъекции: Убедитесь, что вода для реинъекции соответствует стандартам низкой твердой фазы и низкого содержания масла, чтобы предотвратить образование засоров.

Общие типы:

Катионный ПАА (CPAM): Подходит для обезвоживания масляных сточных вод и осадка.

Амфотерный ПАМА: Адаптируемый к сложным условиям качества воды.

3. Проблемы применения PAM в нефтегазовых месторождениях

Хотя PAM широко используется в нефтяных и газовых месторождениях, все еще сталкиваются со следующими проблемами:

Недостаточная температура и солеустойчивость: Обычный HPAM подвержен деградации в условиях высокой температуры (>80℃) или в сильно минерализованных слоях.

Механическое разрушение сдвига: При высокоскоростном инжекции или действии сдвига при формировании молекулярные цепи подвержены разрыву, что снижает эффект увеличения вязкости.

Проблема биологической стабильности: Микроорганизмы могут разлагать ПАМы, что влияет на долгосрочный эффект вытеснения нефти.

Решение:

Разработать типы ПАА с высокой температурой и устойчивостью к соли (такие как гидрофобно модифицированный и нано-композитный ПАА).

Техники перекрестного связывания полимеров (такие как перекрестное связывание хромом и органометронное перекрестное связывание) используются для повышения стабильности.

4. Тенденции будущего развития

Интеллектуальный реагирующий PAM: такой как pH/температурочувствительный PAM, который может самостоятельно адаптироваться к условиям формирования.

Нано-усиленный ПАМ: Добавляя наночастицы, такие как SiO₂ и TiO₂, повышаются температурная стойкость и стойкость к сдвигу.

Зеленый и экологически чистый PAM: биоосновной PAM или разлагаемый PAM, уменьшающий экологическую нагрузку.

5. Заключение

Полиакриламид (ПАА) играет незаменимую роль в разработке нефтяных и газовых месторождений, демонстрируя выдающиеся результаты от повышения нефтеотдачи до очистки сточных вод. В будущем, с исследованием и разработкой новых материалов ПАА, их применение в нетрадиционной нефти и газе (таких как сланцевый газ и трудноизвлекаемая нефть) будет дополнительно расширяться, предоставляя ключевую техническую поддержку для устойчивого развития нефтяной промышленности.