研究水溶性聚合物在油田钻井液中的应用

孙斌

摘要：石油作为重要的战略性能源，我国在油田钻井液中应用水溶性聚合物，既可以提高石油的开采率，还能减少对环境的污染。本文围绕水溶性聚合物的原理、结构以及性能以及在油田钻井中的应用进行深入的研究。水溶性聚合物具有多种功能，作为油田钻井液可以组成增粘剂、降粘剂等。

关键词：水溶性聚合物;油田钻井处理剂;聚合物应用;研究应用

前言：

水溶性聚合物是钻井液处理剂中主要的种类，在油田钻井中应用率较高。水溶性聚合物是维持钻井平台液体性能关键的化学制剂，应用到油田钻井中不仅可以防止油井发生坍塌，发挥降黏以及增粘等作用，还能保护钻井平台开采区域内的生态环境，最重要的是预防油田钻井可能发生的安全事故。

1水溶性聚合物油田钻井液的应用

新型材料和技术的应用成为水溶性聚合物使用在油田钻井液中关键的推动力量，已经取代传统的天然性改良处理剂。油溶性聚合物具有良好的亲水性，与水分子相遇后发生融合，原有的物质容积不断增大，逐步形成可溶性溶液。水溶性聚合物分子结构是由正负两种电荷离子组成，在静电状态吸可以发出现吸引或者排斥现象。在同等条件下，水溶性聚合物粘稠度可以调节，调节后的物质可以作为增稠剂和润滑剂在油田钻井液中应用。在下文中对几种油田钻井液处理剂的作用和利用现状进行分析。

1.1增粘剂

增粘剂一般应用在钻井管道的下方表面位置，既可以提升应用位置的粘稠度，还可以让该位置具备软化和增塑等性能。水溶性良性聚合物增粘剂，PH值可以保持在稳定的范围，应用在相对位置可以提升耐高温以及耐高盐能力。我国油田钻井作业工程中已经广泛应用增粘剂，增粘剂在合成过程中采用瞬间聚合方式，在聚合时较多使用阴离子和阳离子，生产出双离子原料。阴离子在单体原料中质量占比在5%-95%范围内，阳离子在单体原料中质量占比在5%-60%范围内。

2.降黏剂。油田钻井会在不同的地质条件下进行石油开采，使用降黏剂不仅有效改善油井液的流变性能，还能时钻井机械旋转速度不断加快。通常情况下，在油田钻井液中應用降黏剂，可以抑制地表结构黏土物质，利用降黏剂中阴离子对黏土进行降黏，利用降黏剂中阳离子对黏土水化膨胀进行抑制。利用降黏剂两种特性，在分散黏土组织的同时，对井壁产生较高的保护和稳定效果。

1.1降滤失剂

降滤失剂是油田钻井液中常用的添加剂，应用在油田钻井液中可以使钻井液的性能保持在良好的稳定性，对地下油层既能产生良好的保护，防止有害气体进入到其它地质结构，同时使钻井平台井道的规则性保持在良好的状态。降滤失剂的应用原理，利用降滤失剂中阳离子具有的聚合物性能，与地下砂石泥土颗粒相互作用时产生静电吸附在表面，每个砂砾泥土颗粒间的作用力不断增强。降滤失剂中的阴离子，在水化基团状态下，通过渗透的方式使黏土颗粒表面聚集大量的阴离子，生成的保护层可以避免发生滤失情况。

在油田钻井液中应用水溶性聚合物，通常需要考虑实际的地质条件，每次应用水溶性聚合物前油田企业应对周围的地质环境进行详细的勘察，根据勘察资料选择合适的水溶性聚合物。目前，水溶性聚合物应用在油田钻井液中进行石油生产，加快水溶性聚合物注入速度，注入量和浓度不断升高的同时，油田石油开采效果越加明显。

2强化采油方面的作用

早起石油工业采油理论认为，油田钻井液中使用聚合物，可以增加石油中的水的粘度，避免油田整个水层吸水剖面低于正常水平，降低油井采油过程中的水量，使开采的石油量和品质提升。国外在油田钻井液中应用化学物质进行堵水，利用化学物质中阴离子聚丙酰胺类物质，研制出的水基凝胶早期应用在钻井液进行石油开采。

我国在上世纪80年代中期，石油开采已经由粗放式转入到现代化和精细化，在油田钻井液中广泛应用驱油剂，应用效果较聚丙烯酰胺类化学良好。聚丙烯酰胺类化学物质自身存在大量的负电荷离子，无法应用在砂岩地质结构进行石油开采，该物质自身产生的吸附力无法满足钻井液应用需求，在水中结合反应速度较慢。我国研究两性离子聚合物，既能避免水分结合较慢情况的出现，凝胶的强度和堵水效果都满足使用要求。

我国研制的聚合物驱油剂，应用在油田钻井液的用量和注入速度，都会对油田采油的产量和质量产生影响：（1）在不同地质条件下油层会出现差异性，需要利用探测设备进行数据收集，根据收集数据建立模拟环境，计算聚合物驱油剂的使用量和采收率。在石油开采的前期阶段，采收率会因聚合物驱油剂用量的增加而提升，在用量高峰阶段，采收率会明显下降直至出现平滑的曲线;（2）油田钻井液应用聚合物驱油剂，该物质分子结构会展现不同程度的弹性，弹性与粘稠的关系十分密切。若聚合物驱油剂注入速度较慢，溶液会进入到岩层缝隙，溶液浓度也会不断降低。提升驱油剂的注入速度，若按照0.2m/d的注入速度，在N+1个注入速度值情况下，采收率按照N个注入速度进行注入。根据研究表明得出结论，驱油剂的效率在注入速度增加的条件下也会不断增加。

结论：

综上所述，油田钻井液中应用水溶性聚合物范围不断扩大，既可以提升石油开采产量和质量，还可以根据应用效果进行深入的研究，为我国石油开采和发展奠定坚实的基础。

参考文献：

[1]韩玉贵.新型两性聚合物絮凝剂的反相乳液法制备及性能研究[J].工业水处理.2006（08）

[2]杨健茂，石启增，张秀娟.两性絮凝剂P（AM/AMPS/DMDAAC）的合成及应用[J].工业水处理.2005（07）：120-121.