聚丙烯酰胺在石油工業(yè)上的應(yīng)用：

聚丙烯酰胺作為多功能添加劑，在鉆井工藝中主要用于鉆井液的增稠劑、穩(wěn)定劑和沉降絮凝劑，用于改進(jìn)鉆井液的流變性；改進(jìn)懸浮顆粒的大小，提高懸浮力，加速原油過濾、分離。作為土壤結(jié)構(gòu)成型劑，使井壁表面抗沖擊性能提高；鉆井通過啟層時(shí)，使不易分散的鉆井液獲得較好的分離效果。使部分水解均聚丙烯酰胺與甲醛、乙二醛等發(fā)生羥甲基化反應(yīng)，而生成側(cè)鏈含甲基的產(chǎn)物，在原油生產(chǎn)中獲得滿意的效果。

一、聚丙烯酰胺在三次采油中的應(yīng)用

聚丙烯酰胺的增稠、絮凝和對(duì)流體的流動(dòng)性調(diào)節(jié)的作用所具備的性能，使其在石油開采中充當(dāng)了重要角色。被廣泛用于鉆井、堵水、酸化水、壓裂、洗井、完井、減阻、防垢和驅(qū)油等方面?？偟膩碚f，使用聚丙烯酰胺是為了提高石油的開采率。特別是許多油田已進(jìn)入二次、三次開采，油藏深度一般都在1000m以上，有的油藏深度達(dá)7000m，地層的非均質(zhì)性以及海上油田給采油作業(yè)提出了更加苛刻的條件，深層采油和海上采油相應(yīng)地也給聚丙烯酰胺提出了新的要求，要求它耐剪力，耐高溫（100℃以上直至200℃），耐Ca²⁺、Mg²⁺離子，耐海水降解。

在提高石油采油率的三次采用方法中，用聚丙烯酰胺作驅(qū)油劑占有重要地位。聚合物的作用是調(diào)節(jié)注入水的流變性，增加驅(qū)動(dòng)液的黏度，改善水驅(qū)波及效率，降低地層中水相滲透率，使水與油能勻速地向前流動(dòng)。采用膠束與聚合物驅(qū)油時(shí)，先將表面活性劑與助劑配成具有超低界面張力的微乳液注入井中，再注聚合物溶液，注水。水呈柱塞流動(dòng)向前推進(jìn)，驅(qū)替分散在空隙內(nèi)的殘余油，提高原油的采收率。用于三次采油的聚丙烯酰胺一般濃度為10-50%、相對(duì)分子質(zhì)量從幾十萬到千余萬。我國大型油田包括大慶、勝利、遼河、大港等已進(jìn)入開采中后期，采出油的綜合含水率日趨提高。

二、聚丙烯酰胺用作堵水調(diào)整劑

在油田生產(chǎn)過程中，由于地層的非均質(zhì)性，常產(chǎn)生水浸問題，需要進(jìn)行堵水，其實(shí)質(zhì)使改變水在地層中的滲流狀態(tài)，以達(dá)到減少油田產(chǎn)水、保持地層能量、提高油田最終采收率的目的。聚丙烯酰胺類化學(xué)堵水劑具有對(duì)油和水的滲透能力的選擇性，對(duì)油的滲透性降低較高可超過10%，而對(duì)水的滲透性減少可超過90%。

選擇性堵水這一特點(diǎn)是其他堵水劑所沒有的，通常按地層類型選擇合適的聚丙烯酰胺的相對(duì)分子質(zhì)量。均質(zhì)性好、平均滲透率高的油層，可選用相對(duì)分子質(zhì)量500-700萬的聚丙烯酰胺；基巖滲透率低的裂縫性油層或滲透率變化大的油層，可選用高相對(duì)分子質(zhì)量1000萬以上的聚丙烯酰胺。聚丙烯酰胺在使用時(shí)可不交聯(lián)使用，但可與鋁鹽、鉻鹽、鋯鹽等交聯(lián)生成凝膠使用，還可添加某些樹脂以形成互容聚合物網(wǎng)絡(luò)，使之具有更高的耐溫性。該方法已在國內(nèi)碳酸鹽底水油藏高含水油田堵水中應(yīng)用，取得明顯效果。采用聚丙烯酰胺還可以調(diào)整地層內(nèi)吸水剖面及封堵大孔道，實(shí)踐中已取得良好效果。

三、聚丙烯酰胺用作鉆井液調(diào)整劑和壓裂液添加劑

作為鉆井液調(diào)整劑，經(jīng)常使用部分水解聚丙烯酰胺，它由聚丙烯酰胺水解而得。其作用是調(diào)節(jié)鉆井液的流變性，攜帶巖屑，潤滑鉆頭，減少流體損失等。用聚丙烯酰胺調(diào)制的鉆井液比重低，可減少對(duì)油氣層的壓力和堵塞，容易發(fā)現(xiàn)油氣層，并有利于鉆井，鉆井速度比常規(guī)鉆井液提高19%，比機(jī)械鉆速高45%左右。此外，還可大大減少卡鉆事故，減輕設(shè)備磨損，并能防止發(fā)生井漏和坍塌。

壓裂工藝是油田開發(fā)致密層的重要增產(chǎn)措施。亞甲基聚丙烯酰胺交聯(lián)而成的壓裂液，因具有高黏度，低摩阻、良好的懸砂能力、濾失性小、黏度穩(wěn)定性好、殘?jiān)?、貨源廣、配制方便和成本低而被廣泛應(yīng)用。

在壓裂和酸化處理中，將聚丙烯酰胺配制成濃度為0.01%-4%的水溶液，泵入井下地層，使地層斷裂。聚丙烯酰胺水溶液具有增稠攜砂、降低壓裂液流失的作用。而且，聚丙烯酰胺有降阻作用，因而能使壓力的傳遞損失下降。

四、聚丙烯酰胺用作油井水泥外加劑

以AMPS與甲基丙烯酸、丙烯酰胺制備的三元共聚物，適用于各種鹽水鉆井液，起到良好的高溫緩凝作用。美國Halliburton公司推出的AMPS與丙烯酸的共聚物，AMPS與N，N-二甲基丙酰胺的共聚物和羧甲基羥乙基纖維素組成的復(fù)合物作為油井水泥外加劑，可有效降低水鉆井液的高溫濾失量。

五、聚丙烯酰胺用作鉆井液處理劑

AMPS與丙烯酰胺和淀粉的接枝共聚物，AMPS與丙烯酰胺和N，N-二甲基丙烯酰胺的共聚物，AMPS與腐殖酸和丙烯酰胺的接枝共聚物在淡水鉆井液、鹽水鉆井液、飽和鹽水鉆井液和海水鉆井液中均具有較好的降濾失和抗溫、抗鹽能力。

黏土分散和其他因素造成的污染往往引起鉆井液的黏度增加，此時(shí)需要用降黏劑來控制鉆井液的流變性。常見的，用量較大的鉆井液降黏劑為鐵鉻木質(zhì)素硫磺鹽降黏劑。AMPS與丙烯酸和甲基丙烯酸的三元共聚物用作鉆井液降黏劑取代FCLS，即保留了FCLS良好的抗鹽性能和抗溫性能，又克服了FCLS的毒性。研究表明，三元共聚物比二元共聚物的抗高價(jià)金屬離子的能力更強(qiáng)。

六、聚丙烯酰胺用作完井液和修井液添加劑

AMPS與丙烯酸和衣康酸的共聚物，可用作配制海水、鹽水的增黏劑，使完井液黏度提高4倍以上，并且具有良好的熱穩(wěn)定性，克服了傳統(tǒng)聚合物在鹽水體系中黏度下降的缺點(diǎn)。

七、聚丙烯酰胺用作油田水處理劑

AMPS的均聚物與丙烯酸、丙烯腈、丙烯酰胺等形成的共聚物，可做油田污水處理的絮凝劑、污泥脫水劑和防垢阻垢劑，F(xiàn).Goodrich公司推出的由AMPS、丙烯酸和苯乙烯硫磺鈉組成的三元共聚物對(duì)硫酸鈣垢和磷酸鈣垢都有很好的抵制作用，其阻垢率均達(dá)到97%以上。文獻(xiàn)資料表明，以AMPS共聚物作水處理劑具有用量少，效果優(yōu)于現(xiàn)有聚丙烯酰胺類水處理劑的特點(diǎn)。