三次采油瓶颈难绕

　　对石油勘探稍有了解的人都知道,油田的开发方式直接决定着油气采收率的高低。在石油行业,通常把利用油层能量开采石油称为一次采油;向油层注入水、气,给油层补充能量开采石油称为二次采油;而用化学物质来改善油、气、水及岩石相互之间的性能,开采出更多的石油,称为三次采油。

　　据专家介绍,在这三种采油方式中,三次采油是应用最为广泛,也是采收率{zg}的一种,特别在我国,它已成为老油田降低含水、提高原油采收率的主要措施。进一步推广三次采油技术,对我国石油行业的重要性愈加凸显。但长期以来,我国在这方面始终存在技术障碍。

　　首先,早期三次采油所用的聚合物主要是聚丙烯酰胺,但由于我国聚合物生产工艺设备还相对落后,使得国产聚丙烯酰胺质量达不到三次采油的技术要求,相关粉剂只能依赖进口,这大大提升了采油成本。其次,聚丙烯酰胺抗盐性能差,必须使用淡水配制,而油田的产出水一般矿化度高,配制的聚合物溶液粘度低且不稳定,往往造成大量油田产出水得不到利用还污染环境的尴尬局面。

　　据了解,技术人员在这方面一直没有停止过努力,但遗憾的是,多年来,国内外耐温耐盐聚合物的研制没有取得进展。这一技术难题已成为我国推广三次采油难以绕开的瓶颈。

　　创新思路终克难关

　　如何攻克这一难关,真正推广好三次采油技术,成为摆在中国石油人面前的一道题目。而这道题目的题眼就是,创造出可以直接利用油田产出水配制的三次采油用新型聚合物。

　　一直以来,中国石油勘探开发研究院采油工程研究所就开展了针对我国三次采油用新型聚合物研究的综合性攻关项目,这一项目依托国家“七五”、“八五”和“九五”相关重点课题,历经15年艰难攻关,首次创新性的提出了采用梳形聚合物分子结构来大幅度提高油田三次采油用聚合物抗盐性能的分子设计思路,北京恒聚化工集团有限责任公司据此生产出一种梳形抗盐聚合物(KYPAM),产品的优越性先后在大庆、胜利、大港、克拉玛依、华北及渤海油田的三次采油和深部调驱应用中得到了证明。该公司现已形成了每年4万吨的生产能力,成为目前世界第二大聚丙烯酰胺生产企业。2005年,这一处于国际{lx1}水平的产品被国家科技部定为xxxx新产品,在出口海外过程中,产品还被法国科技质量监督评价委员会推荐为高质量产品。

　　“与普通超高分子量聚丙烯酰胺相比,运用梳形抗盐聚合物分子能够在降低10%成本并保护环境的同时,让油田采收率多增加两个百分点,大大提高了原油的可采储量。这使相关技术实现了跨越式发展,在我国三次采油的推广中发挥出关键作用。”项目负责人、中国石油勘探开发研究院油田化学研究所党支部书记、副所长罗健辉深知其中的意义。

　　实际上,这一突破的意义还不止于此,通过这种设计思路与工业化生产配套技术的结合,形成了三次采油用新型聚合物研发技术体系,为不断开发出适合不同油田油藏条件要求(温度、矿化度、渗透率)的三次采油用新型聚合物提供理论和技术支持。

2008年我国原油对外依存度达48.5%，国家石油安全战略要求中国石油稳产和增产。但主力油田综合含水高达88.8%以上，三次采油技术是我国老油田降低含水、提高原油采收率的主要措施之一。早期三次采油用聚合物主要是普通聚丙烯酰胺，但国内丙烯酰胺单体质量不稳定，特别是聚合物生产工艺设备落后，国产聚丙烯酰胺粉剂产品质量均达不到三次采油用要求，三次采油用聚丙烯酰胺粉剂产品只能依赖进口。而且，聚丙烯酰胺抗盐性能差，必须使用淡水配制。油田的产出水由于矿化度高，配制的聚合物溶液粘度低且不稳定，大量的油田产出水得不到利用且污染环境，成为推广三次采油技术必须解决的重大技术难题。目前国内外耐温耐盐聚合物的研制方面多年所进行的两性聚合物、耐温耐盐单体共聚物、疏水缔合聚合物、复合型聚合物和共混聚合物的研制均没有取得实用性进展。核心问题是耐温耐盐单体均太昂贵；疏水缔合聚合物水溶性差，过滤因子高，弹性驱油效果差，溶液稳定性能极差；普通两性聚合物溶解性能较差，在地层中的吸附量大，溶液稳定性差；复合型聚合物和共混聚合物只是对聚合物性质部分改良，并没有本质上的突破。因此，创新研发出适合不同油田油藏条件要求（温度、矿化度、渗透率）、可以直接利用油田产出水配制的三次采油用新型聚合物是中国石油推广三次采油技术的关键。

　　中国石油勘探开发研究院采油工程研究所依托国家“七五”、“八五”和“九五”重点攻关课题，开展了针对我国三次采油用新型聚合物研究的综合性攻关项目。在项目负责人罗健辉带领下，经过历时15年的攻关研究，首次创新性的提出了采用梳形聚合物分子结构来大幅度提高油田三次采油用聚合物抗盐性能的分子设计思路：在高分子的侧链同时带亲油基团和亲水基团，通过亲油基团和亲水基团的相互排斥，高分子链在水溶液中排列成梳子形状(对分子链起桥墩的支撑作用)，盐含量对聚合物分子形态影响减少，在盐水中的增粘能力远远优于普通聚丙烯酰胺，从而大幅度提高三次采油用聚合物抗盐性能。成功研制并由北京恒聚化工集团有限责任公司工业化生产出一种三次采油用梳形抗盐聚合物（KYPAM），形成4万吨/年的生产能力（世界第二大聚丙烯酰胺厂）。产品在大庆、胜利、大港、克拉玛依、华北及渤海油田的三次采油和深部调驱中应用证明，与普通超高分子量聚丙烯酰胺相比，在降低10％采油成本和保护环境的同时，油田提高采收率多增加了2个百分点，大幅度提高了原油的可采储量，成为油田新一代的高效驱油剂，达到了国际{lx1}水平，使三次采油用聚合物和采油技术实现了跨越式发展，显著促进了驱油用聚合物行业和采油行业的科技进步，被国家科技部定为2005年xxxx新产品。产品出口并被法国科技质量监督评价委员会推荐为高质量产品。其溶液性能达到了国际{lx1}水平。     　　

       该项目的研究过程中，构建起了（1）提高聚合物的分子量和溶解性的“低温复合引发体系”；（2）保持聚合物的分子量和溶解性的“专用胶体造粒机”、“专用后水解器”、“专用防水解粘连技术”和“低温快速防降解干燥技术”；（3）解决聚合物粉剂产品的细粉扬尘和溶解易结团问题的“聚丙烯酰胺细粉处理方法”。将这些新型技术集成，形成一套独具特色三次采油用新型聚合物工业化生产配套技术，通过三次采油用新型聚合物分子设计思路与三次采油用新型聚合物工业化生产配套技术结合，最终形成三次采油用新型聚合物研发技术体系，为不断创新开发出适合不同油田油藏条件要求（温度、矿化度、渗透率）的三次采油用新型聚合物提供理论和技术支持。