聚合物驱油技术综述

李雪凝

摘 要：本文综述了近年来国内外聚合物驱的研究现状，对聚合物驱的机理及应用做了阐述，并着重介绍了几种常见的驱油剂的研究进展，主要包括生物聚合物、耐温抗盐单体聚合物、疏水缔合聚合物、交联聚合物、梳型聚合物和星型聚合物等。通过分析这些驱油聚合物的性能及优缺点，对驱油聚合物现在应用存在的问题及今后的研究方向提出了建议。

关键词：聚合物驱;生物聚合物;疏水缔合聚合物;交联聚合物;梳型聚合物;星型聚合物

石油是最重要的能源之一，是“黑色的金子”。随着人类社会的进步及经济的发展，现代社会对石油的消耗与日俱增，石油资源已经变得日渐稀缺。我国油田属于陆相沉积，具有严重的非均质性、原油黏稠等特点，并且由于长时间不间断的开采，几乎所有国内油田均已处于高及特高含水期。为了提高采收率，三次采油技术的应用已成为主体趋势，我国三次采油主要以聚合物驱为主要手段。合成新型的水溶性耐温抗盐聚合物是聚合物开发的发展方向。近年来，国内外科研工作者在这方面付出了大量的努力，并取得了相当的成就。

1 聚合物驱及驱油机理

聚合物是一大类高分子物质的总称，聚合物驱能够提高采油效率，目前多用于三次采油过程中。聚合物因为其自身所具有高分子量的长链结构使其具有较高的粘弹性，在流动过程中对油滴、油膜进行拉伸，从而增大其携带能力。聚合物驱是向地层注入高粘度的聚合物溶液来大大降低流度比、扩大波及体积从而提高采收率的驱油工艺，可以有利于油气田后期开发。

聚合物驱是指在注入水中混入聚合物溶液，通过增加注入水的黏度，增大了流动阻力和驱替压力，迫使溶液向低渗透层流动，改善水油流度比，提高原油采收率。聚合物被注入油层后主要产生三方面作用：一是可以增加注入水的黏度，二是因聚合物的滞留作用导致油层渗透率的下降，三是聚合物溶液的“海绵效应”可以“扫”出岩石孔隙中的残余油。配制的聚合物溶液的黏度越高，其波及面积越大，驱油效果也就越理想。从聚合物驱油机理可以看出，提高注入水黏度和降低注入水渗透率是聚合物驱油的核心技术。

2 水溶性聚合物

2.1 生物聚合物

黄原胶又称黄胶、黄单胞多糖，是一种由假黄单胞菌属发酵产生的单孢多糖，是一种重要的生物聚合物。黄原胶具有很好的乳化性、悬浮性、水溶性、增稠性，以及良好的酸碱稳定性。但是使用黄原胶的局限性较大，其耐温性、耐磨性和抗剪性比较差。黄原胶分子链的刚性程度较大，能够强于聚丙烯酰胺，机械剪切不会对其破坏。但是黄原胶容易被细菌降解，对细菌较敏感，会堵塞油层剖面，因而必须使用杀菌剂和除氧剂进行适当清理。黄原胶聚合物在性能方面得到合适的改进后才能在矿场上得到更广泛的应用。

2.2 合成水溶性聚合物

2.2.1 耐温抗盐单体聚合物

耐温抗盐单体聚合物适用于高温高盐的特殊地层环境，该聚合物是把耐温、不易水解又能抑制酰胺基团水解的大的侧基引入到聚丙烯酰胺分子链上，合成出提高聚合物驱油剂的耐温抗盐性能的共聚物。聚丙烯酰胺易溶于水形成氢键，能够相互缔合，从而起到增黏的作用，同時分子链之间因为电性排斥得以充分舒展，拥有较高的流体动力体积。耐温抗盐单体聚合物的缺点是易机械损失，使其应用也受到了一定的限制。

2.2.2 疏水缔合聚合物

疏水缔合水溶性聚合物具有良好的增黏性、耐温性和抗盐性，该聚合物是指在亲水主链上引入疏水基团。疏水基团的引入产生了分子内和分子间的疏水缔合的物理交联作用，形成巨大的特殊三维立体网状结构，因此聚合物具有良好的增黏性、抗剪切性和性。疏水缔合聚合物的这些性能使其在剪切力降低时能够恢复一定黏度，并很好地满足了油田三次采油的操作需求。疏水缔合聚合物的优点是具有较好的剪切恢复性、黏弹性与增黏性，但其也存在一定的缺陷，即力学性能较差，溶解性、耐磨性和抗蠕变性有待加强。

2.3 交联聚合物

交联作用是指通过化学反应在聚合物主链之间形成化学键的过程。交联聚合物通过交联作用形成立体三维网状结构，因此具有很好的相容性，其热稳定性、抗蠕变性、耐磨性、耐溶剂性和力学性也都较好。不同聚合物，尤其是互不相容的聚合物之间发生交联反应可明显提高两种聚合物的相容性，甚至使其成为相容组分。交联聚合物驱油技术优点是能明显提高采收率、性能优良、成本低，并且具有很好的流动性和选择性。因此，交联聚合物溶液在深部调剖、改善储层性质、改善流体性质方面都能够发挥良好的作用。但交联聚合物的缺点是酸碱稳定性方面较差，影响其现场应用效果。

2.4 梳型聚合物

梳型聚合物的特点是聚合物主链在水溶液中排列成梳子形状，这是因为聚合物的结构是在主链的侧链同时引入亲油基团和亲水基团，亲油基团和亲水基团的相互排斥使得分子链相互伸展，从而形成梳子的形状。梳型聚合物分子内和分子间分子链的卷曲、缠结较少，因而具有更好的溶液性能。梳型聚合物的优点是溶解性好，但缺点是抗剪切性能和热稳定性能不好。

2.5 星型聚合物

星形聚合物是由星形核与聚合物分子相连接而形成的水溶性聚合物。星形聚合物主链的星形使该聚合物具有规整的分子结构，并且星型有效增加了聚合物分子链的刚性，使得聚合物分子链能够伸展，增加了分子链旋转的水力学半径，该聚合物增黏性和耐温抗盐能力得到明显的增强。星形聚合物在油田中广泛用作驱油剂、泥浆助剂、堵剖剂等。星形聚合物的优点是增黏性和耐温抗盐性能良好，缺点是抗剪切性、酸碱稳定性、耐磨性较差。

3 成为聚合物驱油剂的条件

聚合物的剪切性、黏弹性、耐盐性、热稳定性和生物稳定性等都是影响聚合物驱油的因素，因此选择提高油田三次采油效率的聚合物应满足以下几点：水溶性好、注入性好;具有一定的热稳定性及抗剪切降解能力;具有较好的化学稳定性和生物稳定性;对油层和环境无污染;成本低且易于运输。为此，我国各大油田的研究方向大都放在新型廉价质优的聚合物研究上。

4 聚合物驱油面临的困难及解决办法

聚合物驱油技术在带来了很好的经济效益的同时也会引起对储层的伤害、对套管的损伤，或者引起聚合物驱油堵塞的问题。聚合物驱技术存在的问题主要有以下几点：多孔介质的吸附及剪切作用会极大的减小聚合物溶液的粘度;聚合物溶液在高温高矿化度的环境下发生性质的改变;聚合物溶液与原有地层中的金属离子反应生成不能降解的化合物堵塞地层，降低了原油的采收率。对于三次采油已达到中后期的老油田，解决这一矛盾刻不容缓，这直接影响着油田的经济效益。

解决聚合物驱技术的存在的问题的方法包括：①研发出耐剪切的聚合物，或者在剪切作用降低后能够恢复一定黏度的聚合物;②研发出更加耐高温、耐矿化度的聚合物。③将聚合物降解来解决储层堵塞的问题。

5 结论

我国是世界上三次采油工业化程度最高的国家，聚合物驱油技术研究与应用走在世界前列。近年来三次采油增产的油量已占到我国石油产量的6%，且逐年上升。进行三次采油是减缓我国多数油田衰老速度、维持我国原油稳产、减少我国对国外原油依赖程度的战略要求。希望科研工作者能够研制开发出价格低廉、耐温、耐盐、抗剪切等综合性能良好的聚合物驱油剂，以满足现代石油工业日益发展的需求。

参考文献：

[1]谢晓庆，康晓东，陈文娟等.海外高温油田聚合物驱高效开发策略研究[J].中外能源，2017（11）：61-65.

[2]孙玉丽，钱晓琳，吴文辉等.聚合物驱油技术的研究进展[J].精细石油工进展，2006，7（2）：26-29.

[3]严志虎，寇磊，姬洪明.聚合物驱提高采收率研究[J].辽宁化工，2010，39（9）：945-947.

[4]刘雨文.KYPAM抗盐聚合物的性能研究[J].断块油气田， 2003（7）：62-63.