廣泛用于油田提高原油采收率聚丙烯酰胺的產(chǎn)品為陰離子的水溶性部分水解聚丙烯酰胺（HPAM）。

在我國能源日趨緊張的情況下，石油能源的合理開發(fā)利用已引起人們的較大重視，因此，提高采油率已成為石油開采研究的重大課題。我國國內(nèi)主要油田都進(jìn)入開發(fā)后期，含水率迅速上升，現(xiàn)有的注水技術(shù)已難以滿足油田的需要。聚合物驅(qū)三次采油日趨成為提高采收率的一個重要方法。

1、聚合物驅(qū)油

通常把利用油層能量開采石油稱為一次采油；而在一次采油后，通過注水或非混相注氣提高油層壓力并驅(qū)替油層中原油的驅(qū)油方式稱為二次采油；而在利用天然能量進(jìn)行開采和傳統(tǒng)的用人工增補(bǔ)能量（注水、注氣）之后，利用物理的、化學(xué)的、生物的新技術(shù)來改善油、氣、水及巖石相互之間的性能進(jìn)行尾礦采油的開發(fā)方式，稱為三次采油。目前世界上已形成三次采油的四大技術(shù)系列，即化學(xué)驅(qū)、氣驅(qū)、熱力驅(qū)和微生物采油。其中化學(xué)驅(qū)包括聚合物驅(qū)、表面活性劑驅(qū)、堿水驅(qū)及其復(fù)配的三元復(fù)合驅(qū)等。

各種提高采收率方法中，聚合物驅(qū)油是目前潛力較大、具備工業(yè)化試驗和推廣生產(chǎn)的主要方法，可以經(jīng)濟(jì)、有效地提高原油采收率；周期短，見效快；聚合物驅(qū)以擴(kuò)大波及體積為主，因此它更適用于非均質(zhì)的中質(zhì)或較重質(zhì)的油藏；油藏滲透率高，利于聚合物驅(qū)；適用的油藏原油粘度范圍一般約為5-60mPa·s。

聚合物驅(qū)油在美國始于20世紀(jì)50年代末，從70年代到80年代中期，美國共進(jìn)行聚合物驅(qū)礦場試驗183次，采收率較高提高8.6%。此外，在前蘇聯(lián)的奧爾良油田和阿爾蘭油田、加拿大的HorseflyLake油田和Rapdan油田、法國的Chatearenard油田和Courtenay試驗區(qū)及德國、阿曼等，也都進(jìn)行了聚合物驅(qū)油工業(yè)性試驗，一般提高原油采收率6%-17%。

國內(nèi)的三次采油技術(shù)在20世紀(jì)90年代發(fā)展很快，繼大慶油田之后，勝利、大港、河南、遼河等油田也都進(jìn)行了先導(dǎo)性試驗，并取得了成功。其中，大慶油田、勝利油田等大型油田已形成注聚采油的規(guī)模生產(chǎn)，2003年大慶油田聚合物驅(qū)油生產(chǎn)原油已達(dá)到年產(chǎn)1000萬噸以上。2005年，勝利油田聚合物驅(qū)三次采油累積增油1000萬噸。目前，我國大型油田已成為聚丙烯酰胺的較大應(yīng)用領(lǐng)域。

聚合物驅(qū)油是通過在注入水中加入一定量的高相對分子質(zhì)量的聚丙烯酰胺（一般是陰離子型的），增加注入水的粘度，改善油水流度比，延緩油井含水率的上升速度，從而改善油藏開采效果，提高油田采收率。

聚丙烯酰胺水溶液作驅(qū)油劑又叫稠化水驅(qū)或增粘水驅(qū)。其驅(qū)替機(jī)理主要是通過減少水油的流度比，減少水的指進(jìn)，達(dá)到活塞式驅(qū)替，以提高驅(qū)油劑的波及指數(shù)，從而提高油層的采收率。

聚合物分子是一種柔性大分子，在油層多孔介質(zhì)中驅(qū)油時可形成長鏈狀或團(tuán)狀，它與原油的作用，是通過C-H鍵和外部H原子與油膜表面分子的摩擦和碰撞而發(fā)生的。在聚合物驅(qū)油過程中，由于分子的相互粘連、碰撞而使聚合物分子不斷儲存和釋放彈性能，使更多的不動油變?yōu)榭蓜佑?，從而提高?qū)油效率。一般情況下在與水驅(qū)相同的流速下，聚合物分子與巖石、油滴、油膜界面分子的相互作用，使其C-H鍵上存儲有彈性能，而使表面原子與原油分子發(fā)生作用力更大的碰撞，從而使更多的原油分子從油相上分離并與注入劑一起在溶液中運(yùn)動。聚合物分子的彈性能越大，驅(qū)動原油的力就會越大。隨著聚合物溶液流速的增高，聚合物分子對原油分子的沖擊和碰撞加劇，摩擦力也增大，從而使驅(qū)油效率增高。

2、聚合物驅(qū)油存在的問題

雖然聚合物驅(qū)已形成了較為完善的配套工藝技術(shù)，但遇到的問題也逐漸增多。聚丙烯酰胺高溫易水解，高溫高鹽情況下易從溶液中沉淀出來，溶液粘度對溫度和鹽度非常敏感，在高溫高鹽環(huán)境中溶液的保留粘度很低，受地層的剪切作用粘度下降也很大。所以，聚合物溶液粘度的穩(wěn)定性一直是影響聚合物驅(qū)的關(guān)鍵問題。

另外，這種方法需要的地面設(shè)施復(fù)雜，要建注聚站；微量污染和凝膠會引起地層堵塞；聚合物驅(qū)后油藏的滲透率降低；注入的聚合物質(zhì)量要求高，與地層水及其添加劑配伍性好，要有長期的熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性和生物穩(wěn)定性；對于高溫高鹽油田，實施聚合物驅(qū)困難和風(fēng)險較大。

同時，在聚合物驅(qū)油大力推廣時，也有些礦場試驗沒成功，其原因很多，可動油飽和度低、原油粘度高以及地面處理問題等，其中水質(zhì)不達(dá)標(biāo)也是造成礦場試驗失敗的一個重要因素。

3、聚合物驅(qū)油對環(huán)境的危害

聚丙烯酰胺在為油田生產(chǎn)提高采收率的同時，對其采出液的處理遇到很大問題。注入地層的聚丙烯酰胺隨原油/水混合液進(jìn)入地面油水分離與水處理終端，大幅提高了混合液的粘度和乳化性，使油水分離難度加大，造成采出水含油量嚴(yán)重超標(biāo)。聚丙烯酰胺對環(huán)境的直接影響是油田生產(chǎn)過程中部分污水外排。由于油田配制聚丙烯酰胺需要新鮮水和以及部分低滲透地層，使部分含有較高濃度的聚丙烯酰胺采出水外排。絕大多數(shù)的聚丙烯酰胺進(jìn)入地下油層，由于地層結(jié)構(gòu)原因，很難避免其滲透到地下水層。聚丙烯酰胺在地面水體和地下水中的長期滯留，必將對當(dāng)?shù)厮h(huán)境造成潛在的危害。

聚丙烯酰胺本身是安全無毒的，但是其單體丙烯酰胺是一種有毒化學(xué)物質(zhì)，對其毒性國內(nèi)外已經(jīng)進(jìn)行了大量的研究。對于環(huán)境中的丙烯酰胺濃度各國都有相應(yīng)的法律法規(guī)：美國職業(yè)安全與衛(wèi)生法（OSHA） 規(guī)定職業(yè)接觸標(biāo)準(zhǔn)是空氣中丙烯酰胺的閾值-時間加權(quán)平均（TLA-TWA） 為0.3mg·m^-3，英國規(guī)定飲料中丙烯酰胺含量＜0.25×10^-6g·L^-1，日本規(guī)定向河水中排放丙烯酰胺含量＜10×10^-6g·L^-1；我國費(fèi)渭泉等提出，丙烯酰胺在水中的剩余濃度＜10x10^-6g·L^-1.由于其良好的水溶性，排入環(huán)境的丙烯酰胺基本上進(jìn)入地面水體和地下水中。

丙烯酰胺長期與皮膚接觸可引起皮炎，直接接觸可引起眼睛發(fā)炎；過分曝露于高濃度蒸汽700mg·kg-1中導(dǎo)致眼睛和呼吸道感染，會引起頭痛、頭昏、嗜睡和對其他中樞神經(jīng)系統(tǒng)造成影響甚至死亡，吸入微量丙烯酰胺會引起嚴(yán)重的肺部傷害甚至死亡。動物試驗結(jié)果顯示，丙烯酰胺是一種可能致癌物。職業(yè)接觸人群的流行病學(xué)觀察表明，長期低劑量接觸丙烯酰胺會出現(xiàn)嗜睡、情緒和記憶改變、幻覺和震顫等癥狀，伴隨末梢神經(jīng)?。ㄊ痔讟痈杏X、出汗和肌肉無力）。

殘留在環(huán)境中的聚丙烯酰胺會發(fā)生緩慢降解，包括物理降解（熱降解、機(jī)械剪切作用）、化學(xué)降解（水解、氧化以及催化氧化）和生物降解（微生物酶解），釋放出有毒的丙烯酰胺單體，這將給當(dāng)?shù)丨h(huán)境帶來巨大的長期的影響。