科创中国

据统计,我国原油产量的70%来自于老油田,老油田挖潜仍是我国原油增产的主要手段。水溶性聚合物是石油、天然气开采不可或缺的化学材料,不仅在老油田储层改造、堵水调剖、油气集输特别是三次采油（2014年我国依靠与聚合物驱油相关的技术增加原油产量近1600万吨）中不可或缺,而且在非常规油气开采包括页岩气钻井、体积压裂以及老油田的“井工厂”压裂作业中必不可少。但随着油气开采转向高温、高盐、低渗等恶劣油气藏以及海洋、页岩气开采等特殊作业环境,现有水溶性高分子高分子材料已难以满足要求,集中体现在： 首先,耐温、抗盐性差,无法应用于高温、高盐的作业环境。

其次,溶解速度慢,难以直接应用于海上油田作业和“井工厂”压裂。因为海上平台空间狭小,难以放置大型溶聚、熟化装置,无法在线溶解。进行海上油田调剖、堵水作业时,通常需在陆地上预配高浓度聚合物母液,船运至平台附件再稀释至设计浓度后投入应用;页岩气开采体积压裂或致密油开采的“井工厂”压裂作业时,由于液量极大（>1万方/井）,难以在现场配置如此多的溶聚装置。

 第三,对配注水质要求高,目前多采用淡水配制高浓度聚合物母液,再船运至平台附近用海水稀释;陆地作业时,也需要先用清水配制母液,再用采出水稀释。

第四,在非常规油气压裂作业中,由于加砂量达、排量大、液量大,导致摩阻大,因此要求压裂液必须在线溶解,无需交联,而传统胍胶体系不仅难以在线溶解,而且必须交联。

针对上述共性技术难题,提出从聚合物分子结构设计和制备方式两方面改进聚合物溶解性的新思路。通过在聚丙烯酰胺主链上引入及少量疏水基团（<1mol%）得到疏水缔合聚丙烯酰胺（HAPAM）以保持较好的耐温抗盐性,分别利用水介质分散聚合及反相乳液聚合制备HAPAM“水包水”或“油包水”乳液以改善聚合物的溶解性。通过系统的研究和现场应用,取得了如下创新性成果：

1、采用水介质分散聚合新工艺研制出了速溶型缔合聚合物“水包水”乳液,解决了其在线溶解难题,提升了耐温抗盐能力,形成了1000吨/年生产能力。

2、利用反相乳液聚合技术研制出了缔合聚合物“油包水“乳液,解决了其组成易漂移的难题,稳定了产品质量,形成了3000吨/年的生产能力。

3、研制了用于乳液在线溶解的射流混合器及管道混合器,实现了海水及采出水实时在线溶解,缩短了流程,使聚合物的溶解时间由2小时以上缩短到5分钟之内。

4、研发了“水+增稠剂+支撑剂”免交联压裂液悬砂技术,实现了在混砂车内的实时混配,极大地提高了压裂施工效率。 上述成果在中石化胜利油田、江苏油田近60余口油井的堵水、调剖、防砂、“井工厂”压裂作业中得到了成功应用,并在胜利油田9个采油厂的采出液处理等方面得到了广泛应用。

所研制的高性能缔合聚合物“乳液”产品可用海水、采出水、地表水直接稀释配液,解决了现有聚合物只能淡水配液的难题,显著节约了淡水资源,极大地节约了运输成本和人力资源;“水包水”乳液不含任何油类物质和表活剂,适合环境敏感地区;缔合聚合物“乳液”的速溶特性量节省了现场作业空间和减少了设备的使用。 两种聚合物“乳液”产品已初步出口加拿大、俄罗斯及马来西亚,在中国第一个“井工厂”-胜利油田盐227“井工厂”的成功应用案例被人民网、中国石化报、中国石化网报道,被誉为“中国致密油开发的样板工程”。