本文介紹了聚丙烯酰胺在勝利油田三次採油中的應用情況，對聚丙烯酰胺的驅油機理、聚合物應用現狀及存在問題進行了闡述，提出了三次採油用聚丙烯酰胺的發展方向。
聚丙烯酰胺作為三次採油用驅油劑,，目前已經在大慶油田、勝利油田、大港油田，長慶油田、新疆油田、河南油田等投入使用，其中勝利油田每年投入乾粉５萬噸左右，大慶油田每年投入１０萬噸以上的聚合物，兩個油田三次採油的增油量分別達到１７０萬和１０００萬噸以上，為東部老油田增產穩產提供了保證，是目前國內聚丙烯酰胺使用量最大的應用領域。相對於其他三次採油技術。聚合物驅技術成熟、成本低廉、投入產出比低，比較適合國內油藏特點。下面介紹三次採油發展歷程、聚合物驅機理，驅油用聚丙烯酰胺現狀及存在問題、以及驅油用聚丙烯酰胺發展方向。
方法/步驟
三次採油發展歷程 1986 年，我國完成了“中國陸上注水開發油田提高採收率潛力評價及發展戰略研究”，制定了“化學驅是我國東部油田提高採收率技術研究主攻方向”的方針，安排部署了聚合物驅工業化應用試驗和多層次化學複合驅先導試驗。自1996 年起，聚合物驅油技術相繼在我國大慶、勝利、大港、中原、新疆等油田實現了工業化生產，1996 年為 359 萬噸，到 2000 年首次突破1,000 萬噸，2008 年已超過 1,500 萬噸，約佔我國當年產油量的 8%。 勝利油田上世紀60年代年開始聚合物驅室內研究，1992年開展先導性礦場試驗，1994年開展擴大性礦場試驗，199７年開始工業化推廣應用，上世紀80年代到1997年進行聚合物-表面活性劑-鹼三元複合驅的應用試驗；二十一世紀開始進行聚合物-表面活性劑二元複合驅的室內研究，2003年開始進行先導性試驗(1)，2006年進行擴大試驗。 “十一五”期間，根據 2008 年 1 月勝利油田“十一五”油氣硬穩定工作計劃對原“十一五”規劃做出的調整，為了確保三次採油增油效果，減緩產量遞減，一方面要加快覆蓋剩餘一、二類儲量；另一方面要利用高油價有利條件，優化方案實施，延長注聚單元注聚段塞，擴大二元驅規模並優選油藏條件相對較好的三類油藏注聚。“十一五”三次採油覆蓋地質儲量 1.38 億噸、使用聚合物乾粉 22.9萬噸。同時，要開展三次採油新區先導試驗，為“十二五”做好技術儲備。EOR資源評價結果表明，勝利油田適用化學驅總資源佔已注水單元地質儲量的45.4%，進行化學驅有豐富的物質基礎，潛力巨大。截至 2009 年，勝利油田共動用地質儲量 3.71 億噸，佔適用化學驅地質儲量的 33%，佔勝利油田地質儲量的 9.3%。
聚合物驅油機理 聚合物的驅油機理主要是利用水溶性聚丙烯酰胺分子鏈的粘度，改善驅替液的流度比，提高驅替效率和波及體積，從而達到提高採收率的目的。 (1) 降低油水流度比，能夠改變分流量曲線。聚合物驅的前沿含油飽和度和突破時的含油飽和度都明顯高於水驅，這表明聚驅能降低產出液含水率，提高採油速度，具有更好的驅替效果。 (2) 聚合物驅通過改善水驅流度比，可以改善水驅在非均質平面的粘性指進現象，提高平面波及效率;在垂向非均質地層，聚合物段塞首先進入高滲層，利用高粘度特性“堵”住高滲層，使後續水驅轉向進入低滲層.增加了吸水厚度，擴大了垂向波及效率。 (3) 聚合物在通過孔隙介質時發生吸附、機械捕集等作用而滯留，改變了聚合物所在孔隙處的滲透率。被吸附的聚合物分子鏈朝向流體的部分具有親水性，能降低水相相對滲透率而不降低油相相對滲透率，即堵水不堵油;同時聚合物滯留能增加阻力系數和殘餘阻力系數，滲流阻力增加，引起驅動壓差增大，有利於驅動原來不曾流動的油層，提高油層波及體積。 (4)由於聚合物溶液粘滯力的作用，使得其很難沿孔隙夾縫和水膜竄進，在孔道中以活塞式推進，克服了水驅過程中產生的“海恩斯跳躍”現象，避免了孔隙對油滴的捕集和滯留 另外，聚合物溶液具有改善油水接口粘彈性的作用，使得油滴或油膜易於拉伸變形，更容易通過狹窄的喉道，提高微觀驅油效果，提高原油採收率
驅油聚丙烯酰胺現狀及存在問題 勝利油田適合化學驅的油藏資源豐富，經評價大約有10.76億噸，同時勝利油田的地質條件複雜，不同油藏條件差別很大，相對與大慶油田，存在地層礦化水礦化度高，地層溫度高，滲透率高，淡水資源緊張等突出。以下是勝利油田不同油藏的地質條件及地質儲量分佈。 目前勝利油田在用驅油用聚丙烯酰胺產品主要圍繞提高分子量，利用分子間作用力，提高分子鏈剛性和提高分子鏈對鈣鎂等離子的耐受力幾方面進行的。主要的技術有： 1，提高產品分子量 利用高分子量提高聚丙烯酰胺的水動力學半徑，從而提高產品的增粘能力，此類產品勝利油田於2002年開始在勝利採油廠二類油藏中使用,目前已經廣泛應用在孤東、孤島、河口等各大采油廠，是勝利油田用量最大的聚合物產品。但是隨著勝利油田開發難度不斷加大，對於地層溫度和礦化度比較高的油藏，此類產品具有比較大的侷限性，而且分子量的提高具有極限，不可能在工業化生產中無限提高產品分子量。 2，疏水締合類的聚丙烯酰胺產品 通過疏水單體(一般含有長支鏈)和非離子、陽、陰單體共聚得到疏水締合類的聚丙烯酰胺,此類產品具有很高的增粘能力，尤其是在高溫高鹽的條件下粘度高達30ｍｐａ．ｓ以上，被認為是提高產品耐溫抗鹽性能最重要的技術手段，勝利油田自２０００年以來聯合西南石油大學等科研院所進行產品合成、實驗評價等。但是在使用過程中低於臨界濃度表觀粘度很低,同時由於技術的問題，存在分子量低，溶解性不好，表觀粘度不可控，在地層中的穩定性不好、運移傳導能力差等。此類產品目前沒有大規模推廣應用。 3，梳形聚合物(5) 在高分子側鏈同時引入不同親水和親油基團，利用親油基團和親水基團的互相排斥，使分子鏈的捲曲和分子間的纏繞減少，高分子鏈在水溶液中排列成梳子形狀，分子鏈剛性提高，水力學半徑增大，增粘抗鹽能力提高。此類產品２００３年開始在勝利油田進行使用，主要的特點產品的粘度相對較高，但是隨著勝利油田開發難度不斷提高，其產品的耐溫抗鹽性能越來越不滿足油田的要求。 4，模板聚合合成具有微嵌段結構的新型聚合物 此工藝通過聚合前引入摸板，在低溫條件下合成的聚合物分子主鏈上存在丙烯酸鏈段，利用丙烯酸鏈段的負電荷互相排斥以及在水溶液中形成自締合作用，減少分子主鏈的捲曲，提高產品的增粘性能（6）。勝利油田在２００５年開始使用此技術的二型產品，實際生產表明產品的溶解性好，增粘性能顯著。具有良好的驅油效果。２００９年山東寶莫在此技術基礎上合成開發出分子量在２５００萬以上，溶解時間小於１.５小時，表觀粘度在勝利三型產品標準下在１５ｍｐａ．ｓ以上的產品，滿足了勝利油田三類油藏要求，現在勝利油田開始推廣應用。為勝利油田動用三類油藏地質儲量，穩定勝利油田產量提供了產品保證。
驅油聚丙烯酰胺發展方向
1 提高產品的耐溫抗鹽性能
隨著我國東部油田油田的開發的難度加大，動用的油藏地質條件越來越複雜，主要表現為地層溫度高，地層礦化度高，通過統計勝利油田高溫高鹽的油藏地質儲量達到勝利油田４３％，而且由於技術的限制目前沒有得到有效開發，同時中石化、中海油以及中國石油等公司積極開展海上採油，對聚丙烯酰胺的耐鹽能力提出了更高的要求。因此進一步提高產品的耐溫抗鹽能力，對穩定東部老油田特別是勝利油田產量，降低開發的成本具有十分迫切的需求。
2 提高產品溶解速度特別是鹽水中的溶解速度
目前油田注聚工藝普遍採用清水溶解，汙水配注的工藝，通過提高產品的溶解速度，可以減少注聚設備的投入，減少油田對清水的需求，降低生產成本；減少採出液的排放，減少環境汙染；同時海上油田用聚合物由於海上淡水的缺乏和平臺相對有限，更加需要提高在高濃度鹽水中的溶解速度。
3 粘彈性聚合物的合成研究
通過勝利油田多年的聚合物驅經驗積累認為：１、片面的追求高粘度和高分子量在採油過程中不一定適應油藏條件；２、聚合物驅替液的驅油效果主要表現在提高波及體積，但是同時也具有微觀驅油的效果，因此研究和改進聚合物溶液的流變特性，改善聚合物的粘彈性，提高聚合物的驅油效果，是今後聚合物合成研究的主要方向之一。
4 加強對產品和其他驅油劑的配伍性能研究
隨著聚合物驅的進展，二元複合驅、三元複合驅等技術陸續採用，聚合物和表面活性劑以及其他驅油越來越多的進行復合使用，深化驅油劑加合增效的研究，提高產品之間的配伍性能，對產品的性能提出更高的要求。
總結和展望
隨著國內各大油田紛紛進入開發後期，採出液含水不斷上升，對國家的能源安全來說三次採油越來越重要，作為我國三次採油主要的助劑――聚丙烯酰胺的需求量越來越大，同時對產品的性能指標要求也越來越高。進一步提高產品的耐溫抗鹽性能，提高產品的溶解速度，特別是在鹽水中的溶解速度，滿足不同油藏條件下的使用要求，是今後聚丙烯酰胺發展一個重要的方向。