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聚丙烯酰胺(PAM)在油田工业中的应用

作者: 云海净水材料 编辑: 聚丙烯酰胺(PAM) 来源: http://www.yunhjs.com/ 发布日期: 2019.03.07
信息摘要:
聚丙烯酰胺(PAM)在油田工业中的应用分析

      油田在开采的过程中是比较复杂的,包括钻井、固井、完井、修井、压裂、酸化、注水、堵水调泡、采油驱油、采出液处理等过程,使用的化学品种也是非常多样的,而聚丙烯酰胺(PAM)可以广泛用于石油开采的各种作业过程,特别是在钻井、堵水调泡和驱油领域。中国的石油工业是聚丙烯酰胺(PAM)的最大应用领域。30%-40%的聚丙烯酰胺(PAM)用于石油工业。

油田

在钻井中的应用

     在油气田工业中,井是所有工程的基础,钻井质量是油气开采的关键性因素,在钻井过程中,需要使用液态泥浆给钻头冷却和润滑,并将岩石碎屑带出油井,以前使用清水作为钻井液,由于清水分散作用较弱,钻井液黏度低,易分层,钻井液不稳定。后来将聚丙烯酰胺应用于钻井液处理,大大改善了钻井环境,提高钻井速度。现在聚丙烯酰胺已经在钻井中的降滤失、凝、页岩抑制、堵漏等方面起重要作用。

聚丙烯酰胺

(1) 降滤失剂

    在钻井过程中,泥浆中的水分会向地层中渗透。钻井液渗入地层后,会起黏土膨胀垮塌,井壁不稳定,同时水损失后导致滤饼增厚、并壁减小等问题。滤失量过大给钻井工作带来很大危害,甚至可能导致井报废,单位面积上的滤失量与井内外压差、滤液黏度等因素有关。其中决定因素是滤液的黏度和滤饼的性质。聚丙烯酰胺(PAM)作为降滤失剂在钻井液中主要起到护、水化膜增厚、增稠、堵孔的作用,通过这些作用降低水分滤失的速度。

(2)护胶作用

    在钻井液中,聚丙烯酰胺起一部分分散剂作用。分散剂使得细小的黏土颗粒表面更加稳定,难以团聚形成大颗粒,当分散的细小黏土颗粒形成足够浓度后,可以在井壁形成薄而致密的滤饼,从而提高水分通过滤饼的阻力,降低滤失量。

(3)水化膜增厚

    根据吸附理论,分散好的黏颗粒表面会形成一定厚度的吸附层,吸层的增加可以使黏土颗粒水化膜增厚,降低滤饼固相的体积分数,根据式(3-3)可知,单位面积滤失量会降低。

(4)增黏作用

    聚丙烯酰胺的加入可以提高钻井液粘度,根据式(33),滤失量与滤液黏度的平方根成正比,聚丙烯酰胺的加入可以降低滤失量聚合物钻井液处理最早使用的是水解聚丙烯睛,选择分子量在10万~20万的聚丙烯腈或聚丙烯酰胺,经碱水解成盐,分子链中的腈基和酰胺基有利于聚合物在黏土颗粒上的吸附,羧基起水化作用,提高黏度并且增加水化膜厚度。现在根据不同现场特性逐步开发出多种性能更加优良的多元共聚物。例如磺化聚丙烯酰胺、耐温抗盐共聚物阳离子型共聚物系列等。

(5)页岩抑制剂

     在钻井过程中以及油井使过程中,来自下钻过程钻头的碰撞、钻井液冲刷、地层压力和应力的释放、松散地层的塌和变形等影响,会导致井壁改变形态,这种现象称为井壁不稳。
      钻井液中的聚丙烯酰胺通过吸附作用和堵孔作用,保护钻井液中的溶胶颗粒,可有效减少滤液的渗透,防止黏土水化影胀。常用的聚合物类页岩抑制剂主要有聚丙烯酰胺、水解聚丙烯酰胺和磺化聚丙烯酰胺,它们吸附在黏土颗粒表面后,形成纵横交错的分子膜,增强井壁上页岩的强度。此外水化基团的水化作用能形成可压缩性泥饼,阻止水向地层渗透,防止黏土水化膨胀。分子链含有阴、阳离子的两性聚丙烯酰胺具有很强的抗盐、抗钙、耐高温及降滤失能力,抑制性强,防塌效果好

(6)堵漏剂

      在地层中往往存在钻井液漏失情况,通常钴井液漏失的主要原因有高渗透砂岩地质导致的渗透性漏失,地层天然裂缝或人工裂缝引起的裂缝性漏失以及溶洞地质引起的溶洞性漏失。当钻井液出现漏失时,需要利用漏剂对地层进行封堵。渗透性地层的堵漏可以采用聚丙烯酰胺形成凝胶堵漏,对于裂缝性和洞性的地层漏洞,需要用膨胀型聚丙烯酰胺凝胶颗粒堵漏。当凝胶尺寸达到漏缝尺寸的13,就可以通过颗粒间的桥连产生滤饼形成漏失地层封堵,在封堵时往往还加入无机材料进行混合使用,提高密封强度。
      综述:那么在钻井的过程中,聚丙烯酰胺(PAM)主要通过对黏土分散体系中的稳定,以及提高黏土水化层,形成致密滤饼,并适当提高钻井液的黏度,实现降低钻井液的虑失性。

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