高分子材料在油田开发领域中的运用及研究

检索方法及结果1.国内文献检索范围1中国期刊全文数据库(CNKI) 1994-2010.102中国重要会议论文全文数据库(CNKI) 1994-2010.103 超星电子图书 1999-2010.10 2.中文检索词、检索式#1油田开发用高分子材料#2聚丙烯酰胺在油田中的应用#3油田开发用生物聚合物#4采收率+高分子+聚合物#5钻井液+聚合物+高分子#6压裂液+聚合物3.检索步骤、检索结果3.1超星电子图书检索式：书名=油田开发用高分子材料检索结果：（共查到 1 本图书）油田开发用高分子材料作者：何勤功 古大治 等出版日期：1990主题词：油田开发-高分子材料 高分子材料-油田开发 化学驱油简介：本书论述了聚合物溶液与分散体系；油田开发用高分子材料的基本特性，天然水溶性聚合物，生物聚合物，合成聚合物的结构，性能及应用等分类： 数理科学和化学 化学 高分子化学(高聚物)3.2 CNKI期刊数据库3.2.1中国期刊全文数据库(主题=聚丙烯酰胺在油田中的应用) or (主题=油田开发用高分子材料) or (主题=油田开发用生物聚合物) or (主题=油田开发用生物聚合物) or (主题=采收率+高分子+聚合物) or (主题=钻井液+聚合物+高分子) or (主题=压裂液+聚合物)1 新型聚丙烯酰胺乳液合成及在油田中应用刘志良,齐宁,李晓军，等。钻采工艺, 2009, 32(4): 89-92 利用分散聚合法合成新型聚丙烯酰胺乳液,又称水包水型聚丙烯酰胺乳液,具有溶解速度快、现场使用方便、对环境友好等优点。室内试验表明该乳液在常温下15min内即可充分溶解,而聚丙烯酰胺干粉最快需40min。针对海上油田开发特点,对海上调剖技术开展初步研究。由分子量为(68)106、水解度为20%的阴离子型聚丙烯酰胺乳液,酚醛预缩聚交联剂组成的聚合物冻胶调剖体系,可用pH值为8.3、矿化度为31107.12mg/L的海水直接配制。该调剖体系在高矿化度的海水中迅速分散溶解,在70下成冻时间310d可调,成冻强度高,能够对高渗透层形成有效封堵,基本满足海上油田调剖需要。该乳液还有望在油田污水处理、防膨抑砂、酸化、防蜡、防垢等多个油田开发领域应用。2 高分子材料在采油工程中的应用与展望曹亚； 张熙； 李惠林； 黄荣华； 徐僖。油田应用化学，2003,20(01) 简介了由中石油集团公司科技发展部和高分子材料工程国家重点实验室合办的油田高分子材料研究室(设于四川大学高分子研究所内)20余年来在油田化学领域取得的成果。指出国内外提高采收率用聚合物方面的研究工作近期主要集中在改性共聚物和聚合物凝胶两方面。分3大类逐一介绍了该研究室研制、开发的提高采收率用聚合物:采用超声波辐照技术合成的嵌段/接枝聚合物;具有特殊相互作用的聚合物,包括疏水缔合聚合物,分子复合型聚合物,两相离子型聚合物及HPAM弱凝胶;高分子表面活性剂。从建立提高采收率基础理论和理论储备出发,建议研究开发耐温耐盐聚合物,具有潜在应用背景的高分子表面活性剂,高性能油田污水处理剂及输气管道用高分子材料及管道制造技术。3 高分子吸水材料在油田中的应用张丽芳； 李红； 从凤英； 单振国； 高德玉。高分子材料，2007,75(02) 石油是重要的能源和化工原料,在油田开发过程中,高分子吸水材料起着越来越重要的作用。本文介绍了高分子吸水材料在油田应用的现状与发展趋势。4 聚合物驱提高采收率发展现状与趋势李圣勇； 李圣涛； 陈馥。化学驱油，2005,19(08) 聚合物驱作为提高采收率技术是最先发展起来的,本文综述了聚合物驱在目前油田开发中的应用,并对现行的聚合物驱的驱油机理进行了探讨,对以后发展进行了展望。5 水基压裂液聚合物增稠剂的应用状况及展望侯晓晖； 王煦；王玉斌。压裂液、支撑剂及化学剂，2004,26(05) 增稠剂是水基压裂液中的主要添加剂 ,关系到压裂液的使用性能及压裂成败。目前使用的聚合物增稠剂品种很多 ,可分为天然聚多糖及其衍生物与合成聚合物两大类 ,其中胍胶及其衍生物的应用最广。今后应重点开发具有无残渣、低伤害及耐剪切耐高温等性能的变性淀粉、微生物多糖及合成聚合物6 FLO-PRO无固相钻井液在冀东油田水平井中的应用韩立胜； 白亮清； 李晓岚； 王桂军； 胡勇科； 韦伸刚； 邱元瑞； 王小娜； 马倩芸； 解振宗。油田应用化学，2009,26(04) 冀东油田勘探开发的主要手段是水平井钻井,为满足水平井钻井、保护油层和保护环境的三重需要,在储层钻进中应用了FLO-PRO无固相钻井液。该体系是一种弱凝胶钻井液,专为水平井的储层保护而设计。介绍了该钻井液的技术特点和现场应用情况,并对其性能进行了评价。在冀东油田陆上油田4个区块的应用表明:FLO-PRO无固相钻井液性能稳定,油层保护效果好,流变性独特,携岩能力强,是适用于水平段钻进的优良钻井液,并且对环境影响小,满足冀东油田环境保护的要求。7 长庆油气田压裂用生物酶破胶技术及其应用管保山； 刘静； 周晓群； 薛小佳； 张燕明； 谢旋。压裂液、支撑剂及化学剂，2008,25(02) 用核磁共振技术研究了用APS破胶的硼交联瓜尔胶压裂液对长庆低渗岩心的伤害机理,认为主要伤害因素是压裂液的黏滞力和大分子聚合物。指出了长庆油气田使用APS破胶的不足之处。基于引进产品开发了酶破胶剂GLZ-1,该剂含-1,4-和-1,6-糖苷键特异水解酶,可将半乳甘露聚糖最终分解为单糖和二糖。根据酶活力测定,该剂适用温度范围为4090,适用pH范围为610,盐度在2%10%范围内对酶活力基本上无影响,该剂与压裂液添加剂配伍。与APS相比,破胶液残渣含量较低,破胶液滤液中总含糖量较高且随破胶时间的升幅较大,4、24、48 h破胶液中聚糖相对分子质量(M)主要分布区域分别为13005500、12004800、2503800,而用APS破胶时,破胶液中检测不到M5000的聚糖分子。GLZ-1破胶液对岩心渗透率的伤害小于20%,而APS破胶液的伤害为27.7%30.2%。在鄂尔多斯盆地苏力格气田8口井、西峰油田20口井压裂中使用GLZ-1破胶,油井返排液黏度65%,气田一次喷通,返排液黏度3 mPa.s,平均返排率90.2%。8 聚合物驱油机理和应用王新海； 韩大匡； 郭尚平。化学驱油，1994,15(01) 利用研制的聚合物驱模拟器对纵向非均质、油水粘度比、润湿性、流变性、重力、转注时间、扩散、不能进入的孔隙体积、聚合物的增粘、吸附、降低渗透率能力等进行了模拟研究，得到了一些新认识。对某些条件非常不利的反韵律油层，聚合物驱可能不提高甚至降低采收率；油湿比水湿对聚合物驱有利是有条件的；在一定范围内，非均质系数愈大对聚合物驱是否愈有利而取决于非均质类型；影响聚合物驱最重要的因素是油藏非均质程度与类型、油水粘度比、润湿性、聚合物性能；地层温度和地层水盐浓度不高，中等原油粘度和平均渗透率较大的适度非均质正韵律油湿油藏是聚合物驱的理想油藏；注采速度对反韵律油层的影响比正韵律油层要大。9 聚合物驱油技术的研究进展孙玉丽；钱晓琳；吴文辉。热力、混相、化学驱油(EOR,三次采油)，2006，7（02） 综述了近年来国内外聚合物驱油技术研究发展状况,对聚合物驱油剂的开发、应用作了较详细的介绍。阐述了提高聚合物驱油剂的耐温抗盐性能的两个方向,一是以非缔合型丙烯酰胺类聚合物为基体,引入具有抑制水解、络合高价阳离子、增加高分子链的刚性、强水化能力等功能性结构单元,提高驱油剂的耐温抗盐性能;二是合成具有特殊相互作用的聚合物驱油剂。提出了适合开发我国油藏驱油技术的思路。10 通过室内实验及同位素测井技术评价高分子聚合物驱油效果岳红霞。放射性测井，2007,22(03) 2500万超高分聚合物室内驱油实验研究了聚合物分子量、浓度、粘度、聚用量、段塞组合等各项性能指标对驱油效果的影响。本文根据室内实验结果,在北一区断西注聚后期开展矿场试验,取得了较好的开发效果。试验前后对比,注入粘度明显增大,月含水上升速度得到有效控制,吸入剖面有了新的动用,有63.1%的油井出现了明显的二次受效特征,取得了显著的经济效益。同时对驱油效果进行系统分析。驱油效果表明:应用2500万超高分聚合物是进一步提高聚驱采收率的有效途径。11 一种新型多功能钻固一体工作液焦少卿；郭小阳；李早元；房志毅；樊凌云；王威林。固井工程，2008,25(06) 针对目前钻井工程面临的恶性漏失和絮凝虚泥饼无法固化的难题,研究出一种具有润湿、渗透、乳化、冲洗、固化功能于一体的特殊工作液。该工作液主要由黏土类增黏剂、纤维素衍生物增黏剂、木质素类稀释剂、表面活性剂、激活剂、固化剂和密度调节剂组成,介绍了其作用机理。性能评价结果表明,该工作液具有优良的悬浮能力和流变性以及很高的抗压强度、抗盐能力、对泥饼的冲刷能力和激活钻井液的能力,与钻井液、水泥浆的相容性好。它可作为一种可固化堵漏液使用,也可作为一种可固化滞留于界面上絮凝虚泥饼的前置液使用,能有效堵漏和提高固井质量,降低钻井成本,延长油井寿命,具有广阔的应用前景。12 钻井液处理剂应用现状与发展方向王中华。钻井液的使用与处理，2007,15(19) 介绍了钻井液处理剂的发展及现状,从分子设计的角度探讨了提高处理剂水平的途径,指出了钻井液处理剂方面存在的一些问题,提出了钻井液处理剂的发展方向。建议从研制专用原料、开发新型合成树脂、天然高分子材料深度改性和完善聚合物的分子设计等方面提高钻井液处理剂水平。13 钻井液用高分子处理剂分子设计杨小华； 王中华。化学处理剂、添加剂，2010,18(01) 从聚合物合成方法、钻井液对高分子处理剂性能的要求出发,讨论了高分子钻井液处理剂的分子设计,认为高分子处理剂的链结构、官能团、相对分子质量和官能团比例是设计的重点。从发展的角度看,将来分子设计要围绕提高处理剂的抗温能力,并针对深井、超深井钻井的需要,通过分子修饰提高已有高分子处理剂的综合性能,深化天然产物的化学改性研究,开发高性能、低成本钻井液处理剂。3.2.1中国重要会议论文全文数据库1 瓜尔胶聚合物低分子化的降解条件研究王丽伟； 卢拥军； 单文文； 张汝生。中国力学学会学术大会2005 正瓜尔胶是一种天然的高分子植物胶,具有良好的水溶性和增稠作用,广泛应用于石油开采、化工和食品领域。在石油天然气开采领域多用于水力压裂的增稠剂。为了改进瓜尔胶的水溶性、温度稳定性,降低残渣含量,在70年代成功地完成了瓜尔胶改性,如羟丙基瓜尔胶(HPG),羧甲基羟丙基瓜尔胶(CMHPG)。最近出现的低分子瓜尔胶压裂液是一种新型、性能优良的压裂液。通过对常规的高分子瓜尔胶进行降解,可得到不同低分子量的瓜尔胶稠化剂。低分子瓜尔胶压裂液具有特殊的流变性能,可以在压裂工程中重复再利用。2 水基植物胶压裂液体系与流变特性卢拥军； 陈彦东； 丁云宏； 蒋阗。“力学2000”学术大会 分析了瓜尔胶、香豆胶分子结构与化学组成,介绍了水基植物胶压裂液的化学配比,使用RS-75控制应力流弯仪研究了植物胶水溶液和交联冻胶的流变性能,讨论了在石油开采压裂过程中典型应用实例。高分子材料在油田开发领域中的运用及研究摘要：随着石油工业的发展，高分子材料在油田开发领域中的运用及研究范围越来越广，本文通过对过去和现在高分子材料在油田开发领域中的使用和发展情况，简要介绍了各类油田开发用高分子材料的结构、性质及应用，并根据具体用途分类介绍了高分子材料在油田开发中的基本应用，通过对过去和现在高分子材料的使用和发展情况，对高分子材料在油田开发领域的开发及和发展趋势进行了讨论，并对当前高分子材料在油田开发领域中出现的个别问题提出了相应的建议。关键词：油田开发；高分子材料；应用；发展趋势引言：随着石油工业的飞速发展，石油化工已逐渐发展成为石油开发技术中的一门新兴科学技术学科，特别是高分子化学，已渗透到油田开发的各个领域。油气开采过程中，为了稳产，高产，常常在进行酸化、压裂和其他作业的同时加人一些高分子材料，可以去除粘土颗粒、沉积物对地层的堵塞，达到扩大原油渗透率的目的，或者改变原油的物性如粘度、凝固点等，使抽气增产。从发展的角度看，将来分子设计要围绕提高处理剂的抗高温能力，并针对对深井、超深钻井的需要，通过分子修饰提高已有高分子处理剂的综合性能，深化天然产物的化学改性研究，开发高性能、低成本处理剂。来提高高分子材料在油田开发领域中的运用。1 油田开发用高分子材料简介1.1淀粉与纤维素类聚合物淀粉与纤维素都是来自植物的天然高分子化合物。前者主要储藏于植物的种子、根和叶中，纤维素则多集中于茎或花内。淀粉与纤维素都是有碳、氢、氧三种元素组成，其比例为6:10:5。由于其中的氢原子数与氧原子数的比值于水的组成相同，故习惯上由称它们为碳水化合物。1.1.1 淀粉淀粉除作食物外，由于它具有增稠、凝胶、粘结与成膜等性能；通过化学、物理、酶的作用能有效地改变淀粉的特性，可提高或抑制原有的某些性能，或赋予它以新的特性；淀粉成本低，货源广。因而广泛用于国民经济各部门。淀粉分为直链淀粉和支链淀粉。直链淀粉石油a-D型失水葡萄糖单元通过a-1，4键彼此连接而成，其结构如图1-1-1。图中n为10010000,分子量为162001620000。 图1-1-1 直链淀粉的化学结构淀粉除作食物外还广泛用于造纸工业、纺织工业、粘结技术等领域。在石油工业中主要用于钻井液，其他领域应用不多，这主要是热稳定性差、增粘能力不高，易受微生物侵蚀的缘故。在钻井作业中，淀粉及其衍生物如预凝胶淀粉、羧甲基淀粉、羟乙基淀粉等用作钻井液的降失水剂，并具有一定的稳定作用于润滑性能，这种钻井液还可用于含硫地层。在处理井漏时，在水泥浆中加入少量的淀粉作絮凝剂，可加快固相的絮凝过程，在水泥浆流入地层漏道时，固相颗粒迅速沉淀而形成良好的封堵作用。在固井作业中，糊精与波特兰水泥及石棉纤维混合物是油气井的高效固井材料。用镁粉与氯乙酸提高低渗透能力时，加入淀粉可延缓反应速度，进一步提高储层的渗透性，在三次采油作业中已作为流动度控制剂应用。1.1.2纤维素纤维素是最丰富的天然高分子化合物之一。纤维素主链之间的众羟基形成氢键，使其成为一种非塑性的材料，对羟基进行醚化或酯化使氢键破坏，可获得一系列用途广泛的可溶或可塑的材料。纤维素是由-右旋葡萄糖分子间1,4碳原子上的羟基脱水缩合而成，其结构如图1-1-2所示。实际结构并不完全符合上式，分子中还含有很少的羧基和甲氧基，分子量一般为11062106.。1-1-2 纤维素的化学结构在石油工业的勘探开发过程中无论是在钻井、完并、固井阶段，还是在水力压裂、酸化压裂和强化采油等工艺中，都迫切地需要数量大及品种多的油田化学处理剂来确保油气开采顺利而有效地进行。纤维素作为自然界中最丰富的可再生资源，其改性水溶性衍生物在油气开发中可作水的增粘剂和降阻剂，络合成的冻胶可配成水基冻胶压裂液等，具有很强的发展能力。1.1.3羟乙基纤维素羟烷基纤维素中最常用的有羟乙基纤维素（HEC）、羟丙基纤维素（HPC）及羟乙基甲基纤维素（HEMC）、乙基羟乙基纤维素（EHEC）、羟丙基甲基纤维素（HPMC）等。油田开发中最常用的是羟乙基纤维素。在石油工业中，HEC是钻井液、完井液、修井液的优良的增稠、悬浮、降失水之添加剂。HEC又能在酸化时水解，故能大大减少地层污染，恢复油气储层的渗透率，这对于准确评价油、气层的储量，提高开发速度与采收率都是十分有益的；此外，HEC还可以作为油气井的暂堵剂与驱油用的增稠剂。1.2 植物胶植物胶是来自植物种子、树胶的天然高分子。包括豆胶和海藻胶，豆胶是从豆科植物种子内胚乳得到的天然高分子，成分是半乳甘露聚糖。豆胶的种类很多，有瓜胶、田菁胶、槐豆胶等。豆胶和海藻胶做增粘剂，配制压裂液，海藻胶对高含钙出水井做堵水剂。1.2.1 瓜胶瓜胶是一种食用碳水化合物。它具有良好的增粘能力，是水的有效增稠剂。瓜胶及其衍生物是重要的水溶性聚合物之一，可用于石油天然气、纺织、造纸等工业。在石油工业中瓜胶及衍生物有多种用途，在压裂工业中，它们是很好的增粘剂，使压裂液的携砂能力大大提高。在钻井作业中，瓜胶及其衍生物可作为泥浆、完井液、修井液、隔离液的添加剂。瓜胶及其衍生物凝胶还可作为复杂地层钻井和酸化的暂时或永久性的封堵材料。岩心实验证明，在二、三次采油作业中，它们也可作为增粘剂，控制水的流动度，提高驱油效率。1.2.2 槐豆胶槐豆胶是一种与瓜胶十分类似的植物胶。它也来源于植物的种子，其主链也是有甘露糖组成，侧基为一半乳糖。近期的研究认为，主链中每四个甘露糖单元上有一半乳糖侧基，且不均匀。因此，它不像瓜胶那样是一种交替共聚物。槐豆胶与瓜胶的来源、化学组成、都很相似，因此，它们的制造方法、产品性质亦十分近似。槐豆胶在石油工业中主要用作钻井液和压裂液的添加剂，它具有较好的增粘、悬浮、减阻、润滑、降失水及相容等性能。1.3生物聚合物 生物高分子是一种新型聚合物，生物聚合物是由多糖类的碳水化合物经微生物作用而得到的产物。这类聚合物具有优良的增粘、相容、耐热、抗酶及抗剪切等作用，因此生物聚合物的研制与应用引起了人们的极大兴趣。目前石油工业中使用的生物聚合物主要是Xanthan胶。 Xanthan胶有优良的增粘性、流变性、相容性、稳定性和无毒性。在石油工业中广泛用于钻井与开发作业、在表面活性剂和聚合物驱油技术中，Xanthan胶是目前最理想的流动度控制剂，在低浓度下能产生控制水的流动度所需要的粘度，这种粘度对注入时的剪切作用、地温速度、地下水矿化度、配制水矿化度有良好的稳定性。与槐豆胶合用，可进一步提高泥浆的稳定性。这些性能也使它成为完井液、修井液、压裂液的优良添加剂。其缺点在与成本太高，应用尚属有限。1.4聚丙烯酰胺 聚丙烯酰胺（PAM）是人们熟悉的合成水溶性聚合物。1893年Moureu首次研制出PAM，但直至本世纪50年代初才成为有意义的商业产品。由于它的多种优越性能，很快便涉足于各个领域。丙烯酰胺不仅可通过多种聚合方法合成聚合物，而且也可通过某些方法与带阴离子、阳离子或非离子特征的乙烯、丙烯衍生物反应生成共聚物。 聚丙烯酰胺具有良好的降失水、增粘、流变、絮凝和降低湍流摩阻等性能，故在石油工业中应用极为广泛。在油田开发的堵水作业中，聚合物堵水主要使用的材料是聚丙烯酰胺。在钻井作业中，PAM及其衍生物与共聚物广泛用作泥浆添加剂，能有效地控制失水、增粘，改善泥浆的流变性、润滑性及防塌性能。1.5聚醚在石油工业中应用较多的聚醚类聚合物有聚乙二醇（PEG）、聚氧化乙烯（PEO）。聚乙二醇与聚氧化乙烯都是由环氧乙烷在催化剂作用下，通过开环加聚而得的产物。人们常把低分子量的产物称为聚乙二醇；把高分子量的产物称为聚氧化乙烯。 在石油工业中，聚乙二醇及它们的酯类已有效地用于高盐水腐蚀及含H2S、CO2油井中作防腐剂。与乙烯醇和海水或盐水配制成的溶液，可用于钻柱解卡，它比常用的柴油解卡液更为有效。 高分子量的聚氧化乙烯作水包油型乳化液的破乳十分有效，尤其适用与分离现场处理焦油砂、油砂所制得的水-油乳化液，不受粘土、表面活性剂、沥青等的影响，破乳既快又经济。在采油作业中，聚氧化乙烯及其嵌段共聚物具有很高的的增稠能力。1.6油溶性聚合物 石油工业中应用的油溶性聚合物主要是聚烯烃、聚丙烯酸酯、乙烯-醋酸乙烯酯、环氧树脂、有机硅、天然橡胶等、在此主要讨论作为防蜡、降凝、减阻用的聚烯烃、聚丙烯酸酯。 在石油工业中聚烯烃主要用作原油开发、集输中的降凝剂和减阻剂。聚异丁烯、乙烯-丙烯嵌段共聚物等乙烯基类高聚物均可作为原油流动的减阻剂，减阻效率随分子量、溶解性、分子链柔性的提高，支化度减少而增加。无规聚丙烯与聚丙酸丁酯的接枝共聚物也具有降凝作用。聚乙烯、聚丙烯溶于180200的矿物油中，是钻机重型摩擦部件的优良润滑剂。此外，油、气输送管道内壁涂敷聚乙烯后，改善了表面光洁度，降低了原油与管壁的摩擦阻力，从而提高输送效率，并能有效地防止腐蚀，减少结垢。在石油工业中主要用于油品集输中作为减阻剂与降凝剂。2 油田用高分子材料基本特性聚合物结构研究的目的在于了解聚合物的结构与其物理性能的关系，以此指导我们正确地选择和使用聚合物材料，并通过各种途径改变聚合物的结构，以有效地改进其性能，设计、合成具有指定性能的聚合物材料。聚合物结构的主要特点是：1.高分子链式由很大数目（103105数量级）的结构单元所组成，每个重复结构单元相当于一个小分子，它们通过共价键连接成不同的结构。2.一般高分子的主链都有一定的内旋转自由度，可以弯曲，使高分子链具有柔性。且由于分子的热运动，柔性链的形态可时刻改变，呈现无数可能的构象。如果组成高分子链的化学键不能内旋转，或结构单元间有强烈的相互作用，则形成刚性链，使高分子链具有一定的构象及构型。3.高分子链间一旦存在有交联结构，即使教练度很小，聚合物的物理力学性能也会发生很大变化，导致聚合物不溶和不熔。4.由于高分子具有为数很大的重复结构单元，因此结构单元之间的范德华力相互作用显得十分重要，对聚合物的聚集态结构及聚合物材料的物理力学性能均有重要的影响。5.聚合物的分子聚集态结构存在有晶态和非晶态。聚合物的晶态比小分子晶态的有序程度差很多，但聚合物的非晶态却比小分子液态的有序程度高。这是由于长链高分子移动比较困难，分子的几何不对称性大，致使高分子链的聚集态具有一定程度的有序排列。这对聚合物材料使用性能是十分重要的。3 油田开发中高分子材料的基本应用3.1 用于钻井工作液的聚合物钻井液又称泥浆。钻井液处理剂又称钻井液用化学品,是用量最大的油田用化学品之一,约占油田用化学品总量的50%左右,价值在40%以上。目前世界上新型钻井液处理剂的研究主要集中在各种新型聚合物材料的研究、各种工业下脚料的利用和一些传统处理剂(包括天然材料)改性方面。我国在新型处理剂研究上,重点是充分利用传统原料和开发新型合成聚合物(包括单体)两方面。国外钻井液处理剂自20世纪80年代开始快速发展,进入90年代后发展相对平稳,但重点更突出,即以含磺酸基的合成聚合物为基础的各种产品是主流,这也是未来的发展方向。目前,我国钻井液处理剂已发展到18类,上千个品种,年用量近30万t,而且各种聚合物和新型表面活性剂类处理剂的研究和应用更深入,推广应用越来越普遍,但适用于特殊条件的处理剂研究与应用还存在差距,钻井液处理剂还不能完全满足石油工业快速发展的需要,这便为新型钻井液处理剂的开发提出了要求。每一个新型钻井液体系的出现都与钻井液处理剂发展密切相关。从钻井液处理剂的发展看,20世纪70年代以来,水解聚丙烯腈盐类和聚丙烯酰胺或水解聚丙烯酰胺在钻井液中得到广泛应用,并形成了低固相不分散钻井液体系,从而促进了钻井液技术水平的提高,解决了一系列复杂问题。磺化酚醛树脂的成功应用,出现了抗高温的深井钻井液体系,从而促进了研制新型钻井液处理剂及钻井液体系的步伐。随着世界石油钻井技术的迅速发展，特别是从七十年代以来，高分子材料被广泛应用于泥浆处理剂。在扩大泥浆品种、改善泥浆性能方面取得了很大的成绩。为提高钻速，降低成本做出了贡献，因而受到普遍的重视。在钻井作业中，泥浆的主要功能是：1.携带和悬浮钻屑2.冷却和清洗钻头3.稳定井壁。泥浆在井下循环过程形成泥饼，以增进井壁的稳定性。4.用泥浆建立能平衡底层压力的液抗，防止卡、漏、塌、喷等事故。对泥浆性能的要求首先是具有合适的年度和流变性以达到悬浮和携带钻屑的目的，其次是有相适宜的失水性能和较强的抗盐、抗钙、耐温等性能。高分子材料加入泥浆中一般作为降失水剂、增粘剂、絮凝剂和剪切稳定剂等。3.2 压裂液水力压裂液是油气井增产，水井增注的一项重要技术措施。它具有很高的渗透能力，大大地改善了油气层的渗透性，使油气畅流入井，起到增产、增注的作用。压裂液的性能要求：黏度高，润滑性好，滤失量小，对被压裂的流体层无堵塞及损害，对流体矿无污染。压裂就是利用压力将地层压开，形成裂缝，并用支撑剂将它支撑起来，以减小流体流动阻力的增产、增注措施。其中的支撑剂又称为压裂液。压裂液可分为：A 水基压裂液（稠化水压裂液，水冻胶压裂液，水包油压裂液，水基泡沫压裂液）；B 油基压裂液（稠化油压裂液，油冻胶压裂液，油包水压裂液，油基泡沫压裂液）。3.2.1水基压裂液中的聚合物添加剂水基冻胶压裂液具有粘度高、摩阻低及悬砂性好的优点。今年来已经成为主要使用的压裂液。用于水基压裂液中的添加剂有：1.天然植物胶及其衍生物。如：瓜胶，田菁粉等及其衍生物。2.纤维素的衍生物。如：羧甲基纤维素，羟乙基纤维素及羧甲基羟乙基纤维素等。3.合成聚合物。如：聚丙烯酰胺，部分水解聚丙烯酰胺，甲叉基聚丙烯酰胺，聚氧化乙烯以及他们的共聚物等。3.2.2油基压裂液中的聚合物添加剂油基压裂液，适用于水敏性地层的压裂。这类压裂液包括原油、粘性成品油及油基冻胶压裂液，常用环烷酸皂、脂肪酸皂类及油溶性高分子材料作为增稠剂和减阻剂。3.2.3聚合物乳化压裂液聚合物乳化压裂液一般是由油和稠化水组成。油相为原油、成品油、残凝析油；水相是水溶性高分子和表面活性剂的水溶液。根据配方不同可制成油包水（W/O）或水包油（O/W）型乳化液。聚合物油包水或水包油乳化压裂液，他同时具有油基和水基压裂液的特点，是一种新型的压裂液。与水基压裂液相比，他具有粘度大、滤失量小、稳定性好的优点。特别对于油层能力低、油层性质变化大的压裂施工，尤为适宜。目前应用的有香豆水包油、田菁水包油和CMC水包油乳化压裂液。其中，现场应用较多的是田菁冻胶原油乳化压裂液。该体系粘度大、滤失量小、摩阻低，适用应用油层饱和压力低、井筒压力损失大、泥质含量高、对水敏感的地层。 3.3 用于提高采收率的聚合物油田开发一般经历三个阶段。第一阶段是利用油层原有能量开采，采收率只有1020%；第二阶段为注水开发阶段，我国主要油田均利用水驱提高采收率，约为2545%；第三阶段为强化采油，施于能量或注入驱油剂开采油层的残余油，如聚合物溶液驱，聚合物表面活性剂驱，碱水驱以及碱水-表面活性剂-聚合物复合体系驱等，以提高采收率。目前在油田开采用高分子材料中,可以选用的的高粘度凝胶体系。材料有部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)、丙烯酰胺与丙烯酸的共聚物、生物聚合物(黄胞胶)、纤维素醚化合物、聚乙烯吡咯烷酮等,可供使用的聚合物驱油剂仅有HPAM和黄胞胶两类,并以HPAM为主。HPAM已在我国聚合物驱油中广泛使用,并取得了良好的结果。HPAM产品剪切稳定性差,耐温抗盐性能不好。黄胞胶抗盐、抗剪切性能优良,但注入性入实际应用。与耐温性差,且价格昂贵。HPAM和黄胞胶均难以满足高温高含盐油藏的需要。各国学者在研制高性能的提高采收率用高分子材料方面开展了大量研究工作,取得了一定进展,但目前尚无可投入工业应用的具有优良耐温抗盐性能的聚合物驱油剂商业产品。国外研究工作主要集中在以下两个领域：1.改性共聚物（1）.以丙烯酰胺或丙烯酸类聚合物为基础,通过聚合物改性或共聚引入能抑制酰胺基团水解的结构单元,或强水化性的离子基团,或可络合二价金属离子的单体,制备改性聚合物等。（2）.针对高分子量聚合物在剪切下易降解,低分子量聚合物的增粘效果差的弱点,在共聚物中引入疏水结构单元,形成疏水缔合交联体,提高耐盐性和抗剪切性。（3）.研制具有低界面张力的聚合物作为驱油剂,替代传统的表面活性剂/聚合物复合体系,克服复合体系在流动中的色谱分离现象。2.聚合物凝胶聚合物凝胶根据其形态结构与性能的不同,在聚合物凝胶根据其形态结构与性能的不同,在开油田可作为堵水调剖剂使用;低强度凝胶(如胶态分散凝胶)兼有驱油和调整吸水剖面的双重作用,可有效地提高石油采收率。目前研究和应用的主要（1）.将部分水解聚丙烯酰胺、羧甲基纤维素、聚多糖、丙烯酰胺共聚物等与醛类、有机过渡金属或有机金属交联剂作用,制备用途不同的聚合物凝胶。（2）.针对传统丙烯酰胺类聚合物与交联剂交替N2乙烯基吡啶、甲基丙烯酰胺和丙烯酸结构单元的共聚物与交联剂同时注入地下,获得强度较高的凝胶体。（3）.制备杂多糖的复合物与金属离子交联形成的高粘度凝胶体系。综上所述,国外对用于采油工程的高分子材料的研究集中在丙烯酰胺、丙烯酸与一些耐温抗盐功能单体的共聚物、改性天然高分子以及聚合物复合凝胶体系上,基体材料以聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、纤维素、聚多糖为主,采用化学合成方法进行改性。但大多新型聚合物驱油剂尚停留在室内研究上,未投入实际应用。4 油田高分子材料发展趋势及研究在多数油田开采难度越来越高的情况下,为了保证原油持续的供应,应重视对提高采收率技术的基础研究和理论储备。基础理论研究是原油采出量稳定的保证,是提供新方法、新思路、制备新材料的基础,是创新性的具有自主知识产权成果的源泉。 1.开发耐温抗盐聚合物新材料在目前HPAM与黄胞胶产品不能满足驱油需要的情况下,需要大力加强对高性能聚合物驱油剂的研究。针对我国油藏油层温度和矿化度变化范围大这一现状,研制能满足我国不同温度与矿化度油藏要求的系列聚合物驱油剂,使聚合物驱油剂的性能/价格比达到最佳,聚合物驱油技术的经济效益最优化。通常采用提高分子量和在分子链上引入功能性基团对HPAM进行改性。建议突破常规改性方法,采用新方法、新原理制备高分子材料,拓宽聚合物驱油剂的特性和种类。通过高分子间的相互作用(氢键、库仑力、疏水缔合作用、电荷转移作用)与反应性的多官能团,利用油藏条件实现其自组装功能,形成超分子聚集体;利用具有结构互补和良好溶解性的多种缔合与活性聚合物的相互作用,制备速溶、耐盐与高增粘的聚合物驱油剂;通过分子设计和聚合物链结构与超分子结构控制合成具有不同性能与价格的聚合物驱油剂系列产品。 2.开发具有潜在应用前景的高分子表面活性剂对某些目前由于经济效益等原因尚不能投产,但确具有创新性和潜在应用前景的材料,应继续支持,提供资助,以保证EOR技术的持续高效展。高分子表面活性剂是一类可望用于石油开采的新材料。利用高分子表面活性剂既有增粘能力,又能降低油水界面张力的特性,提高波及系数与驱油效率,解决聚合物2表面活性剂复合驱体系的色谱分离效应问题。国外已有类似共聚物的报道,但分子量不高,增粘能力不强。我室已开展的大量研究工作表明,高分子表面活性剂可使油水界面张力降至10-2 mN/m,有5种高分子表面活性剂的复合体系-3能使油水界面张力降至10 mN/m的超低值。为了能将这种具有自主知识产权的新材料尽快推向工业应用,需要进一步投入力量进行研究和开发。 3.开发污水处理高性能高分子材料我国采用注水开油田,每年要注入大量的水。目前全国油田产出液的平均综合含水率早已超过80%,经破乳分离后的污水,除含有原油外,还有固体微粒、溶解盐等物质,需要进一步处理才能达到外排或回注标准。我国油田污水产量巨大,1995年产出污水为5.9810 m,1997年为6.5810 m,2年间增长10%。随着开采程度提高,污水排量还会逐年增大。大量的含油污水排放将对环境造成污染，在采油过程中，为了油田的稳产、增产，还需通过注水井向地层注水。因此，将采出的油田污水经净化处理后，再回注地层是充分利用废水，改善环境和节约水源的有效措施。在油田污水水处理过程中，为了保证水质的提高，提高注水开发效果使用了大量的化学品。水处理用化学剂有以下10类:絮凝剂、助滤剂、浮选剂、杀菌剂、缓蚀剂、除氧剂、粘土稳定剂、除油剂、防垢剂、除垢剂。这其中很大部分是高分子材料。此外,随着聚合物驱油等三次采油技术的推广应用,产出液中的聚合物、表面活性剂等化学剂的含量必然会逐渐增加,给产出液的油水分离和污水处理带来更大的困难,输水管线腐蚀严重,急需研究高效多功能的新型絮凝剂与先进的水处理技术。为了保护环境、提高水资源的利用及经济效益,建议开展新型高效絮凝剂和三次采油产出液破乳剂的研制与开发工作。 4.开发用于原油集输的新型高分子材料西部大开是我国现代化战略的重要组成部分,对中华民族的繁荣昌盛具有极其重要的意义。西气和西油东输是西部大开的重要内容之一。实施这一工程需要大量的配套管材料。根据欧、美各国及日本对各种塑料管材的研究结果,适用于燃气输配系统的塑料管材以聚乙烯管材最佳,其中又以中密度聚乙烯为佳。国外对聚乙烯管材专用料的研工作起步较早,目前已在第三代树脂(PE80)的基础上开出了第四代PE树脂(PE100),将原材料的耐慢速开裂增长和耐快速开裂扩展的能力大大提高。国内现阶段生产聚乙烯燃气管材几乎都使用进口料,主要牌号为PE80。国内树脂的研制还处于第二代阶段,仅考虑材料的长期强度,未能认真考虑材料的耐快速开裂扩展能力。现在国内尚无厂家研制中密度聚乙烯管材专用料,更没有大批量生产燃气专用高分子材料。建议开以聚乙烯为基础的长期强度高、耐快速开裂扩展性能优良、阻隔性能好的高性能管材专用料。采用超声辐照2挤出加工一体化新技术、连续微波辐照新方法、微观复合方法研制和开以聚乙烯和聚乙烯/尼龙为基础的管材专用料,已有的工作基础表明制备长期强度高、耐快速开展扩展性能优良、阻隔性能好的高性能管材专用