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发酵工程学科的进展 ——第四次全国发酵工程学术讨论会论文集 生物聚合物应用于提高采油率(EOR)的研究进展 吴剑荣1， 郑志永1， 贾 薇b2， 詹晓北h (1．江南大学生物工程学院，无锡214036， 2．上海市农业科技院食用菌研究所，上海201106) 摘要：生物聚合物是一类来源于微生物或植物的高分子材料，并且已广泛应由于原油的 开采．本文综述了黄原胶、威仑胶、Simusan、硬葡聚糖、§7和瓜尔胶的来源、特点和应用于 采油的方法． 关键词：生物聚合物，提高采油率；油田；黄原胶}威仑胶 随着石油资源的日益枯竭，主要产油国家的油田开发多进入中后期，产量迅速递减，国 际油价逐渐上升，石油产业可持续发展面临严峻挑战。由于已采油田进入高含水期，剩余的 深部油藏具有高温、高盐和地质构成十分复杂的特点，采油效率低下，油田的稳产、高产开发 形势严峻，因此油田的三次开采和提高原油采收率的工作已经处于十分紧迫的地位n]。提 高采油率的方法有：泡沫驱、火驱、微生物驱、C02混相驱及聚合物驱。在使用不同驱油技术 的过程中会遇到这样的现实：不同地质条件的油层，其渗透性的差异很大，在这种条件下，驱 油流体倾向于进人高渗透率的区域，而不能到达低渗透率的高产油区域。在驱油流体中加 入调驱剂后能选择性在高渗透区的形成凝胶，堵塞高渗透率的“贼区”，控制油藏剖面的渗透 率，从而有利于驱油流体进入低渗透区，实现原油的高产和稳产[2]。 目前，聚合物驱油技术己形成了配套工艺技术，从原料、设备、生产到技术攻关己形成 等[3】。聚丙烯酰胺具有水溶性好，增粘效果明显等特点，但不利的一点是其线形分子在遇到 电解质溶液时，会有很大的收缩，因而导致粘度下降，而且会造成潜在的地层环境污染。因 此，以黄原胶为代表的生物聚合物作为提高采油率的高分子材料将是未来可持续发展的方 聚合物驱油的关键技术是制备性能优良、价格低廉的水溶性聚合物，要求聚合物在 稀水溶液中具有较强的增粘能力，能在恶劣的油田环境(如高温、高剪切、高矿化度下保 持较高的粘度r¨．本文概括了近年来各种生物聚合物应用于提高采油率的相关研究。 1 黄原胶 黄原胶(Xanthangum)Y．称黄胶、汉生胶、黄单细胞多糖，是由甘蓝黑腐病黄单胞杆 菌(Xanthomonas 基金项目：上海市科技攻关计划项目(054319940) 706 第四次全国发酵工程学术讨论会， 发酵产生的一种高分子酸性胞外杂多糖(图1)。黄原胶是目前性能最优越，生产规模最 大的的生物胶。由于黄原胶具有增稠性能、剪切稀释性能、抗盐、抗机械降解、热稳定性 好等特点，已在第三次采油中得到广泛的应用。目前黄原胶在油田主要应用于钻井液、 完井液、修井液、压裂液等，黄原胶的驱油清扫效率高于当前的驱油剂，可以提高采收率。 黄原胶作为一种高分子材料，其分子结构具有自身特点，有一定的刚性，在遇到电解质溶 液时不发生收缩和卷曲。因此黄原胶表现出比聚丙烯酰胺更好的优越性[5]。 在作为深部调剖剂时，黄原胶分子链段中 的羧基与多价金属离子Cr3+、AI件的产生交 联反应，形成弱凝胶。一般选择聚合物浓度为 0．1％一o．3％，交联剂乙酸铬浓度为0．06％。 由于黄原胶具有良好的剪切恢复性，对其交联 时间的限制不大，但形成的凝胶脆性比较大， 抗冲刷能力不强，且交联反应易受地层水矿化 度和pH值的影响，在一定程度限制了这一体 系的应用。使用温度以30一80℃为宜，不适 合超大剂量深部处理。我国在河南、中原和华 图1黄原胶的分子结构 北油田等都进行了黄原胶深部调剖试验，也取 得了一定的降水增油效果“’7]。 黄原胶在高温条件下易发生降解，即分子断链，导致黄原胶分子量降低，从而使其溶 液粘度在短期内严重下降。黄原胶分子的降解主要包括热氧化降解、细菌降解和Fe3+降 解。吕茂森通过加入一定量的添加剂(Na2 度变小，热稳定性得到有效的改善，粘度保留率得到了明显的提高[8]。 一 刘卫东等[9]在黄原胶中加入稳定剂和抗高温降解助剂，制成BP-I新型驱油剂，它具有 较好的增粘性能，能够耐较高的温