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 本刊论文 |
| 坚持稳中求进 促进经济社会持续健康发展 |
| 作者：徐绍史 时间：2016/09/24 点击：542 |
摘 要：石油时一种非常重要的能源和化工原料，随着社会经济的高速发展，人们对石油的需求量不断增加，而其储量却不断的减少。高分子材料，特别是水溶性聚合物，由于其独特的功能在石油采油工程中各个环节都起着十分重要的作用，已经成为不可替代的材料。因此本文就高分子材料在采油工程中的应用和展望进行了综述，并对高分子材料在采油工程中的进一步发展进行了展望。
关键词：高分子材料；采油工程；应用；展望；
1 前言
作为一种非常重要的能源和化工原料，石油一直在国民经济中占有很重要的地位。高分子材料是一种来源广泛的环境友好型材料，当前在石油开采过冲中的应用也越来广泛，解决了许多石油开采过程中的难题。本文从油田钻井液、堵水剂、驱油表面活性剂、采油废水处理等几个方面对高分子材料在采油工程中的应用进行了综述，并且对其在采油工程中的进一步发展进行了合理展望。
2 高分子材料在采油工程中的应用
2.1 高分子材料在油田钻井液中的应用
当前油田中使用的许多油田钻井液处理剂存在由于降解困难，合成时引入重金属元素，使用后遗留有毒单体等原因，对环境造成了严重的不良影响。无机处理剂的环保性能更好一些，但是其工程性能又不能够达到有机处理剂的效果。天然高分子原料来源广泛、价格低廉，并且具有可再生，易降解的有点，因此成为许多油田研究学者关注的焦点。调查显示，美国、挪威、英国、加拿大等国家已经将天然高分子聚合糖应用于油气井钻井液当中，并且取得了很好的效果。
当前，国内外常见的高分子钻井液处理剂主要有改性淀粉类、改性纤维素类、植物胶类聚合物、甲壳素/壳聚糖类木质素类等等。其中改性淀粉作为钻井液油田化学品的研究已经有五十多年的历史。改性淀粉具有很强的抗盐性，因此是饱和盐水钻井液理想的降滤失剂。淀粉改性的方式有很多，常用的有醚化、酯化和部分氧化三种。例如淀粉与氯乙酸在碱性条件下进行醚化能够得到羧甲基淀粉，该改性淀粉具有很强的抗盐能力，在淡水、盐水、饱和盐水和低固相钻井液中有很多的应用，淡水其抗钙镁离子的能力较差。与醚化改性相比，淀粉接枝改性的产物既能够保持淀粉的抗盐性，同时还提高了其抗温能力。常见的淀粉接枝共聚物有淀粉与丙烯酰胺、丙烯酸、阳离子单体等的接枝共聚物。改性纤维素类高分子材料在采油工程中常被用作降滤失剂、增粘剂、固井水泥缓凝剂、稠化剂、降失水剂等。常见的纤维素改性方法有氧化、酯化、醚化、接枝共聚等，常用到的改性纤维素产物有羟乙基纤维素、羧甲基羟乙基纤维素、羟甲基纤维素钠、羧丙基纤维素等等。植物胶类聚合物在采油工程钻井液中也有非常广泛的应用，常见的植物胶类聚合物有瓜胶、黄原胶、硬葡聚糖等。其中瓜胶以其优异的性能和低廉的价格已经备受青睐。瓜胶在钻井液中能够保持体系具有适当的粘度和切力，但是做为泥浆处理剂的效果并不理想，因此也需要对其进行一定的改性，通常是加入交联剂和处理剂是胶粒变得更加致密。低浓度的黄原胶溶液能够表现出很好的粘度和良好的流变性，因此在保持钻井液粘度，控制其流变性能上有一定的应用。实验结果显示，在相同的条件下，黄原胶比其他的增稠剂提黏效果更好，并且乳化稳定性也更好。木质素类雷源丰富，价格低廉，并且能够生物降解，对环境无污染，因此广泛的应用于钻井液处理剂的制备当中，也是目前国内外用途较广、种类最多，价格较低的钻井液处理剂。
2.2 高分子材料在油田堵水调剖中的应用
随着我国油田开采的深入，油田综合含水率不断增加，堵水调剖难度也越来越大。传统的堵水调剖方法中主要利用的是高分子材料聚丙烯酰胺，但是该材料耐温抗盐性比较差，易于降解，并且在不同程度上对地层、油层造成一定的伤害，因此其应用受到了一定的限制。近些年来，为了改善这一状况，各种交联聚丙烯酰胺体系走入市场，尽管改善了抗温和抗盐性的不足，但是对环境造成了一定程度的污染，因此需要寻找更加耐温抗盐的环境友好型堵水剂。因此改性淀粉类堵剂、改性纤维素堵剂、改性木质素类堵剂等天然高分子堵水剂受到了广大学者的关注，但是目前这些仅停留在实验室阶段，并没有真正投入大规模的生产当中，因此还需要相关学者的进一步深入研究。
2.3 高分子材料在油田污水处理中的应用
油田污水处理也是石油开采中的一大难题。许多学者在关注高分子材料的特性之后，开展了新型高分子材料进行油田污水处理的研究，并取得了一定的成果。郝敬辉等人利用高分子材料和电化学原理对油田污水中的杂质颗粒进行了截留和吸附，为油田污水处理提供了新的思路，并且该工艺不用使用任何药剂，减少了化学试剂的投资费用，并且避免了二次污染。
3 展望
随着油田开采难度的逐步加大，要想保证原油产量和质量，需要进一步加强对高分子材料在采油工程上的应用的研究和开发。要在我国不同温度和矿化度油藏的要求下，加强耐温抗盐类聚合物新材料的开发，并且加强高分子表面活性剂的开发，对于不能应用实际生产但是具有应用前景的材料要继续提供资助，不能放弃研究。另外，加强高分子材料在污水处理中的应用研究也是未来的一个重要的研究方向。
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