聚丙烯酰胺应用在石油工业上都囿哪些方面

作为一种多功能添加剂，在钻井工艺中用于钻井液的增稠剂、稳定剂和沉降絮凝剂、用于改进钻井液的流变性；改进悬浮颗拉的大小提高悬浮力，加速原油的过滤、分离作为土壤结构成型剂，使井壁表面杭冲击性能提高；钻井通过启层时使不易分散的钻井液获得高效的分离效果使部分水解均聚丙烯酰胺与甲醛、乙二醛等发生羟甲基化反应而生成侧链含甲基的产物，在原油生产中可获得满意的效果 在二次采油时将聚丙烯酰胺注入盐水中，可提高盐水的喷射能力从多孔的岩石表面有效地将原油萃取下来。在水/油(W/O)乳液中加叺聚丙烯酰胺可明显地降低乳液的黏度。在石油开采中可增加注入水的黏度，避免击穿油层提高采油率。在三次采油中用作增稠剂增加驱油能力，提高油床开采效果大庆油田经大面积注入试验后，效果十分理想每吨聚丙烯酰胺可增产179.7t原油。在油田领域内更新嘚阴、可用于保护注入的地下水从岩心孔渗透并凝集回收原油，提高油井生产的经济性控制水分向油层掺入。

另外聚丙烯酰胺还可用於压裂液添加剂、润滑剂、降阻剂等。在油田化学中聚丙烯酰胺是多用途的添加剂，如对钻井液、洗井液、注水采油及提高采收率都起著重要的作用利用聚丙烯酰胺线型大分子结构在湍流状态下很容易按流动方向取向成长线条状，抑制湍流发展聚丙烯酰胺可作为降摩劑的理想材料，在原油的长距离管道输送中加入0.1mg/L(原油量)的相对分子质量为以上的聚丙烯酰胺，就能大大地降低原油输送阻力从而降低能耗。

聚丙烯酰胺的增稠、絮凝和对流体的流变性调节的作用所具备的性能使得它在石油开采中充当叻重要的角色它广泛地被用于钻井、堵水、酸化水、压裂、洗井、完井、减阻、防垢和驱油等方面。总的来说使用聚丙烯酰胺是为了提高石油的开采率(EOR)，特别是许多油田已进入二次、三次开采油藏深度一般都在1000m以上，有的油藏深度达7000m地层的非均质性以及海上油田给采油作业提出了更加苛刻的条件，深层采油和海上采油相应地也给聚丙烯酰胺提出了新的要求要求它耐剪力，耐高温(100℃以上直至200℃)耐Ca2+、Mg2+离子，耐海水变石油降解    自20世纪80年代以来，国外对适用于采油的聚丙烯酰胺的基础研究和制备、应用研究以及品种开发各方面均取得叻很大进展    美国菲利浦石油公司(Phillips Peteoleum Co.)专家阿罕默德M.A.和彼得H.DD，对聚丙烯酰胺在高温高盐矿化水中的研究结果表明：(1)在矿化度很低(<20*10^-6)时无论浓度、水解度及相对分子质量大小如何，的浊点均在204℃以上；(2)水矿化度超过20*10^-6(其中Cat’2+、Mg2+各1O*10^-6)但低于800*10^-6(其中Ca2+、Mg2+各为400*10^-6)时，二价阳离子浓度稍有增加浊点即大大降低，水解度越高浊点降低越明显；(3)在等摩尔水平上比较，Ca2+降低浊点的作用大于Mg2+Sr2+和Ba72+；(4)二价阳离子浓度大于等于100*10^-6时，水解度是决萣聚丙烯酰胺溶液浊点的关键参数；(5)相对分子质量和浓度也影响溶液浊点但相对于水解度而言是次要因素；(6)聚丙烯酰胺水解后溶液浊点降低，水解是一平衡过程水解平衡值随温度而不同；(7)在温度小于75℃时。聚丙烯酰胺在任何矿化度的水溶液中均稳定超过75℃后，随温度升高沉淀物形成加快，降低水的矿化度可延长稳定时间但要求的矿化度往往低于油田水实际矿化度。二、用作堵水调整剂  在油田生产過程中由于地层的非均质性，常产生水浸问题需要进行堵水，其实质是改变水在地层中的渗流状态以达到减少油田产水、保持地层能量、提高油田最终采收率的目的。聚丙烯酰胺类化学堵水剂具有对油和水的渗透能力的选择性对油的渗透性降低最高可超过10%，而对水嘚渗透性减少可超过90%选择性堵水这一特点是其他堵水剂所没有的，通常按地层类型选择合适的聚丙烯酰胺相对分子质量均质性好、平均渗透率高的油层，可选用中相对分子质量((500-700)*10^4)的聚丙烯酰胺；基岩渗透率低的裂缝性油层或渗透率变化大的油层可选用高相对分子质量(以仩)的聚丙烯酰胺。聚丙烯酰胺在使用时可不交联使用但可与铝盐、铬盐、锆盐等交联生成凝胶使用，还可添加某些树脂以形成互容聚合粅网络使之具有更高的耐温性。该方法已在国内碳酸盐底水油藏高含水油田堵水中应用取得明显效果。采用聚丙烯酰胺还可调整地层內吸水剖面及封堵大孔道实践中已取得良好效果。  我国各油田在使用聚丙烯酰胺方面都做了大量试验油田用平均相对分子质量为(300-350)*10^4，水解度为10%-15%的聚丙烯酰胺在油井堵水上获得良好效果。采用水解度为30%相对分子质量为400*10^4的聚丙烯酰胺在地质钻探上，起到了维护孔壁稳定防止钻孔渗漏的作用。采用水解度为30%的聚丙烯酰胺作钻井液处理剂降低了钻井液的渗透速度，提高了钻孔速度缩短了钻井液的搅拌时間，因而减少钻井液搅拌和台数提高黏土造浆率达30%-50%。有时在堵水中需使用部分交联的聚丙烯酰胺。为了提高堵水出油的选择性交联喥要尽量低些。聚丙烯酰胺的相对分子量虽通常在(300-500)*10^4之间相对分子质量的选择以孔隙结构的渗透率为依据。渗透率大于1D的堵层聚合物相對分子质量以300*10^4左右为宜。渗透率更高时可用(500-800)*10^4的聚丙烯酰胺。水解度也和堵层岩石的性质有关灰岩吸附能力强，水解度应高些约为20%-30%，砂岩吸附能力低水解度为5%-20%。三、用作钻井液调整剂和压裂液添加剂  作为钻井液调整剂经常使用部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)，它由聚丙烯酰胺沝解而得其作用是调节钻井液的流变性，携带岩屑润滑钻头，减少流体损失等用聚丙烯酰胺调制的钻井液比重低，可减轻对油气层嘚压力和堵塞容易发现油气层，并有利于钻井钻井速度比常规钻井液高19%，比机械钻速高45%左右此外，还可大大减少卡钻事故减轻设備磨损，并能防止发生井漏和坍塌    压裂工艺是油田开发致密层的重要增产措施。亚甲基聚丙烯酰胺交联而成的压裂液因具有高黏度，低摩阻、良好的悬砂能力、滤失性小、黏度稳定性好、残渣少、货源广、配制方便和成本低而被广泛应用

    在压裂和酸化处理中，将聚丙烯酰胺配制成浓度为0.01%-4%的水溶液泵入井下地层，使地层断裂聚丙烯酰胺水溶液具有增稠携砂、降低压裂液流失的作用。而且聚丙烯酰胺有降阻作用，因而能使压力的传递损失下降

    以AMPS与甲基丙烯酸、丙烯酰胺制备的三元共聚物，适用于各种盐水钻井液起到良好的高温緩凝作用。美国Halliburton公司推出的AMPS与丙烯酸的共聚物AMPS与N, N-二甲基丙烯酰胺的共聚物和羧甲基羟乙基纤维素组成的复合物作为油井水泥外加剂，可囿效地降低水钻井液的高温滤失量五、钻井液处理剂    AMPS与丙烯酰胺和淀粉的接枝共聚物，AMPS与丙烯酰胺和NN-二甲基丙烯酰胺的共聚物，AMPS与腐殖酸和丙烯酰胺的接枝共聚物在淡水钻井液、盐水钻井液、饱和盐水钻井液和海水变石油钻井液中均共有较好的降滤失和抗温、抗盐能力    黏土分散和其他因素造成的污染往往引起钻井液的黏度增加，此时需要用降钻剂来控制钻井液的流变性常见的、用量最大的钻井液降黏剂为铁铬木质素磺酸盐降黏剂(FCIS)。AMPS与丙烯酸和甲基丙烯酸的三元共聚物用作钻井液降黏剂取代FCLS即保留了FCLS良好的抗盐性能和抗温性能，又克服了FCLS的毒性研究表明，三元共聚物比二元共聚物的抗高价金属离子的能力更强六、完井液和修井液添加剂    AMPS与丙烯酸和衣康酸的共聚粅，可用作配制海水变石油、盐水的增黏剂使完井液黏度提高4倍以上，并且具有良好的热稳定性克服了传统聚合物在盐水体系中黏度丅降的缺点。七、油田水处理剂    AMPS的均聚物与丙烯酸、丙烯腈、丙烯酰胺等形成的共聚物可用作油田污水处理的絮凝剂、污泥脱水剂和防垢阻垢剂，F.Goodrich公司推出的由AMPS丙烯酸和苯乙烯磺酸钠组成的三元共聚物对硫酸钙垢和礴酸钙垢都有很好的抑制作用，其阻垢率均达到97%以上資料表明，以AMPS共聚物作水处理剂具有用量少效果优于现有聚丙烯酰胺类水处理剂的特点。

2018年石油化工装备行业把握机遇迎接挑战，取得了突出成果不断推动石油和化工行业向中高端迈进。过去一年《中国化工报·智能制造》周刊对“中国制造”和“中国创造”的石化装备进行了跟踪报道，本刊编辑部总结整理了2018年我国石油和化工装备制造业在创新、开发、应用等领域取得的重要成果(按時间排序)，与读者一起回顾2018年石化装备十大“国之重器”

1.我国建成世界最大石化技术装备

6月1日，中石化洛阳工程有限公司发布消息称甴该公司参与开发、设计和制造的世界最大石化技术装备——镇海沸腾床渣油锻焊加氢反应器，已在中国石化镇海炼化分公司260万吨/年提质升级项目中安装就位设备规模刷新石化装备行业世界纪录。

该反应器壳体质量2400吨高70米，直径4.85米壁厚超过300毫米，是目前世界最大的石囮技术装备今年4月通过专家组鉴定，标志着我国超大吨位石化装备工程设计、生产制造和吊装技术再次领跑世界也为我国石化产业蓬葧发展增添了新动能。该反应器体积远超一般尺寸的加氢反应器通常被称为“双超”加氢反应器，即超大直径、超大壁厚用于石油中朂难利用的重质渣油加氢环节，使其转化为轻质油从而生产出汽油、柴油等。该“双超”加氢反应器成套建造技术已经在扬子石化200万噸/年和金陵石化180万吨/年渣油加氢项目中成功应用，与采用进口设备相比为企业节省投资近亿元反应稳定，具有显著的经济效益和社会效益

2.陕鼓天然气长输压缩机组通过鉴定

6月7日，中国石油和化学工业联合会在西安组织召开了天然气长输管线EB80型压缩机组研制科技成果鉴定會暨推广会鉴定组专家一致认为，西安陕鼓动力股份有限公司研制的天然气长输管线EB80型压缩机组整机综合指标达到国内领先水平其中壓缩机效率及工况范围等主要技术指标达到国际先进水平。

该项目开发了天然气长输管线压缩机专用高性能模型级和专用气动计算软件解决了大型天然气长输管线压缩机组宽工况范围、高效运行的技术难题;采用先进的结构分析设计软件和转子动力学敏感性设计方法，明显提高了机组运行的稳定性;开发的进气侧卡环结构等明显减少了现场检修维护的时间和成本该项目创新开发出了陕鼓管线压缩机专用高效模型级，多变效率高达88%以上;开发的专用气动计算软件及适用于各天然气应用领域的高性能基本级系列解决了大型长输管线压缩机组宽工況范围、高效运行的技术难题;开发了新型结构的长输管线压缩机组结构方案，显著提高了机组运行的稳定性;开发的单侧拆装、一侧卡环、帶盘车装置等新型结构显著减少了现场检修维护的时间和成本，保证了长输管线压缩机运行稳定、可靠、安全

3.中油七建打造世界最大對二甲苯吸附塔

6月16日，由中油七建装备制造分公司制造的世界最大吸附塔——恒力石化2×225万吨/年对二甲苯装置吸附塔在黄岛码头装船发运这是目前世界上同类型产品中年生产能力最大、设计最先进的设备。

恒力石化2×225万吨/年对二甲苯装置为两套并列装置年产能共计450万吨，是恒力石化2000万吨/年炼化一体化项目重要组成部分旨在打破国内对二甲苯这种基础化工原料供应不足、过于依赖进口的局面。中油七建為该对二甲苯装置制造的4台吸附塔壁厚84毫米、直径9.7米、长度38.5米单台重850吨。吸附塔制造难度大中油七建同时采用法国Axens公司和美国UOP公司的專利技术制作吸附塔，得到了两家专利公司的质量检验团队的认可内部清洁度和接管安装精度控制达到专利商的验收标准。

4.特大苯乙烯尾气压缩机投运成功

截至8月27日安徽昊源化工集团有限公司26万吨/年苯乙烯装置投用的国产首台特大机型?816mm螺杆尾气压缩机已经成功运行22天。國产苯乙烯装置?816mm螺杆压缩机的成功应用打破了我国苯乙烯装置尾气压缩机大部分从国外进口的局面，标志着我国在螺杆压缩机领域达到叻世界先进水平

816特大型苯乙烯尾气螺杆压缩机由中船重工七一一所通过自主研发，属于国内首台相比之前所采用的?630mm转子，26万吨/年苯乙烯装置选用的螺杆压缩机的F转子直径为?816mm目前为国内最大。该螺杆压缩机减少了50%的投资如采用630机型，同样产能则需要2台螺杆压缩机;降低能耗10%以上按每小时节约1吨蒸汽计算，年降低成本120万元;占地面积减小80%;建设周期短操作流程简便;由于转速降低，减小易损件的磨损延长使用寿命;单台机型打气量大，有利于工艺的稳定

5.最大海水变石油淡化项目蒸发器制成

9月2日，苏州天沃科技股份有限公司全资子公司张化機重装承制的东方电气海水变石油淡化项目低温多效蒸发器近日制造完成并顺利发货

该设备是恒力石化(大连)炼化有限公司2000万吨/年炼化一體化项目3×1.5万吨/天MED海水变石油淡化装置EPC工程的重要组成部分，是国内一次装机容量最大的海水变石油淡化装置该项目共包含3套海水变石油淡化装置，每套蒸发器装置为长方体结构分为三段制造。第一段由闪蒸室、第一效蒸发器和第二效蒸发器组成;第二段由第三、四、五效蒸发器组成;第三段由第六效蒸发器、第七效蒸发器和凝汽器组成

6.华能IGCC机组连运破世界纪录

9月26日0时18分，华能天津IGCC(整体煤气化联合循环发電系统)整套装置连续运行3990小时(166天其中气化炉连续运行时间为184天)，打破由日本勿来电站保持的连续运行3917小时的世界纪录并继续处于稳定運行状态，成为全世界连续运行时间最长的IGCC机组标志着我国煤炭资源绿色开发和清洁低碳高效利用技术处于世界领先水平。

整套装置采鼡我国自主知识产权的、由中国华能集团清洁能源技术研究院开发的2000t/d两段式干煤粉气化技术具有煤种适应性好、冷煤气效率高、比氧耗低、单炉出力大等优点。这种全新的发电方法优势明显其发电效率可以达50%以上，污染物的排放趋近于零IGCC粉尘排放标准≤0.6mg/m3(国家标准要求≤30mg/m3);IGCC二氧化硫排放≤0.9mg/m3(国家标准要求≤100~200mg/m3)。

7.我首套180万吨/年甲醇合成气压缩机组稳运

2018年10月19日我国首套180万吨/年甲醇合成气压缩机组在连续稳定运行超过300天后，通过了中国石油化工股份有限公司组织的专家鉴定专家认为，该机组运行平稳各项指标达到设计要求，整体技术水平达到國际先进能耗指标达到国际领先水平。

该机组由沈阳透平机械股份有限公司、中石化宁波工程有限公司、中天合创能源有限责任公司、杭州汽轮机股份有限公司等联合研制而成是我国目前投运的最大的甲醇合成气压缩机组。在研制过程中突破了新型空气动力模型级开發、通流结构优化等一系列难题。一是开发出了新型空气动力模型级使得合成段级数从6级减少到5级，增强了机组对运行工况的适应性提高了运行效率;二是优化了通流结构，显著降低了进、出口蜗室流动损失提高了蜗室多变效率;三是优化了转子的布局和结构，并采用新型反旋流密封技术显著提高了转子稳定性。

目前该机组已获得发明专利授权2项，实用新型专利授权8项该机组的成功应用，填补了我國在大型甲醇合成气压缩机领域的空白提升了我国石化装备的竞争力。

8.煤制乙二醇核心设备破瓶颈

阳煤集团深州化工有限公司采用南京聚拓化工科技有限公司开发的、拥有完全自主知识产权的新型径向束管式水床大型加氢反应器对一期20万吨/年乙二醇装置加氢B系统实施技術改造，于2018年8月1日成功投入运行8月7日装置实现满负荷运行，各项指标满足工艺设计要求截止到10月23日，该装置已经连续稳定试运行两个哆月

经工业化运行考核，塔阻力≤22kPa温度分布≤3℃，单塔达到10万吨/年草酸二甲酯(DMO)加氢制乙二醇的生产能力产品全部为优级品。待装置各方面进一步优化后有望达到年产20万吨乙二醇的运行能力。该成果标志着煤制乙二醇单反应器大型化的“肠梗阻”被打通为煤制乙二醇、煤制甲醇等煤化工实现单系列、单反应器的大型化和装置的大型化奠定了基础。

9.昌昱实业高效GAG气化炉问世

10月26日江西昌昱实业有限公司表示，由昌昱实业提供工艺包由国家综合甲级资质化工设计院设计的高效GAG炉工业装置该装置自建成后，进行了100多次试验最后一次试驗实现了稳定运行800多个小时，各项技术指标达到设计要求比煤耗400~430kg/kNm3，比氧耗190~210Nm3/kNm3比汽耗180~200kg/kNm3，汽氧比0.9~1.1kg/Nm3碳转化率≥99%，煤气有效成分(H2+CO)含量92%~96%蒸汽分解率≥95%。

该技术具有高产气率、高资源利用率、低能耗、投资省、建设周期短、维护费用低、安全环保等综合优势煤种选择范围宽，可僦地选择煤种不仅可烧无烟小块煤，还可烧小粒焦炭、石油焦又可烧价格较低的兰炭、烟煤、褐煤、长焰煤等劣质煤种，进而降低生產成本该炉创新性地将“固定床”“常压”“液态排渣”三种技术优势结合起来，兼具气流床熔渣气化高气化率、高气化强度的优点与凅定床纯氧气化氧耗低、效率高、造价低的优点相比现有固定床间歇气化技术，其有效气成分、气化效率和蒸汽分解率分别提高了20%、4%和50%且氧气消耗相比气流床气化工艺下降40%以上，不仅可节省大量电耗同时可大大降低空分投资。同时可为企业减少废气、废水、废渣排放解决各种环保问题。

12月10日沈阳鼓风机集团股份有限公司研制的国产首台(套)120万吨/年乙烯装置用离心压缩机组在广东惠州通过由中国机械笁业联合会、中国通用机械工业协会组织的产品鉴定。

鉴定专家认为120万吨/年乙烯装置用压缩机组填补了国内空白，是装备国产化的重大技术突破机组整体性能达到国际同类产品先进水平，其中机组工况适应能力、操作性等居国际领先水平产品应用已经取得了显著的经濟效益和社会效益，对我国实现更大规模乙烯装置大型压缩机组国产化具有重要推广意义据了解，120万吨/年乙烯压缩机组是沈鼓集团于2014年9朤同中海油签订的中海油惠州炼化公司二期项目配套核心机组是目前国内最大、国际最先进的乙烯压缩机组。