摘要：聚丙烯酰胺（PAM）类产品广泛应用于三次采油、水处理、造纸和选矿等工业领域。随着经济的发展，污水处理量、纸张用量和原油需求量急剧增加，从而导致对聚丙烯酰胺类产品的需求也快速增加。本文研究利用均聚后水解工艺生产阴离子型聚丙烯酰胺的生产过程成本的控制技术。结合作者工作单位实际生产情况，详细研究了如何对生产工艺进行优化，降低生产成本。
关键词：提高采收率；聚丙烯酰胺；蒸汽；电；降低成本
前言
我国大庆、胜利、华北、辽河、大港等油田已进入开采中后期，为稳定油田产量一般采用三次采油技术。目前国内聚丙烯酰胺生产厂家众多，市场面临供大于求，竞争激烈，因此需降低生产成本提高市场竞争力。现阶段公司采用均聚后水解工艺生产阴离子型聚丙烯酰胺，通过生产成本分析结果显示，影响成本因素很多，因此对聚丙烯酰胺生产成本控制技术研究势在必行。
1 概述
1.1 三次采油技术发展概况
现有的原油开采工艺过程主要包括三个阶段：第一阶段，不添加任何物质，依靠油层中天然的能量，钻出井筒仅仅为原油提供油通道是人类在开采油藏的主要作用，采用方式被称为一次采油，采收率一般只可达5-10%；第二阶段，随着原油开采天然能量逐渐消耗导致压力降低，在天然能源无法满足开采需求时，一般情况下是注入水和气体，通过外界能源辅助开采，但开采成本较高，同时采油量还不到油田总量的一半；第三阶段，为了不浪费石油资源，通过向油田中添加其他物质，提高石油的开采量，通常能达到70%左右，这就是三次采油，也叫强化采油（Enhanced Oil CATcovery，简称 EOR）。化学驱油是三次采油所使用的方法中最为普遍的，该方法主要包括表面活性剂驱油和聚合物驱油等。
1.2 大港油田三次采油现状
大港油田是一个典型的复杂断块油田，以河流相沉积复杂断块油藏为主。经过50余年注水开发，目前整体已进入高含水—特高含水开发阶段，约70%的地质储量用注水开发方式难以采出，实施三次采油提高采收率、挖掘剩余储量，是油田稳产的必由之路。历经了近40多年的探索与实践，大港油田三次采油技术研究和矿场试验走在同行前列，形成了以污水配制聚合物驱为主的成熟配套技术和以聚/表二元驱、针对中高渗油藏2亿吨储量主体推广应用聚/表二元驱及弱碱三元驱技术；针对孔南高温高盐油藏2亿吨储量主体试验研究功能型聚/表二元驱和空气泡沫驱技术。
滨港公司生产基地以立足大港油田三次采油项目对聚丙烯酰胺的需求为基础，采用均聚后水解工艺，低温引发聚合，能够生产分子量为2500万以上的耐温抗盐聚合物，适用于大港油田复杂区块的三次采油注聚需求。工艺流程为丙烯酰胺水溶液低温引发聚合，经过一次造粒、水解、二次造粒以及干燥研磨工段，最终包装成品。均聚后水解工艺相较于其他生产工艺优势在于能够生产超高分子量的产品，并且在水解度、粘度等方面也同样较大优势，是高温高盐区块首选驱油剂。
2 均聚后水解生产工艺的优化
2.1 蒸汽消耗的高效利用优化方案
聚丙烯酰胺生产过程中，聚丙烯酰胺会发生物态变化，由胶体状态通过干燥烘干水分形成固体颗粒形态，过程中需要蒸汽进行换热干燥，消耗大量蒸汽，蒸汽单耗在5吨左右，换热完成后，蒸汽冷凝成80℃左右的热水。
2.1.1 换热器串联改造工艺
干燥过程中，除保证干燥需要的正常温度外，考虑如何将蒸汽热量重复高效利用是优化方案的核心内容。干燥器采用双质体振动流化床，共有4组换热器，对生产现场换热器进行数据采集（见表1）。
表1：流化床各组换热器数据统计表
蒸汽通过换热器进行换热后，会形成饱和蒸汽，温度相对较高，其中1#换热器排水温度略高于3#换热器的进气温度，从蒸汽重复利用的角度出发，将1#换热器排水管线与3#换热器进气管线相连接，此项工艺管线调整，能够完全减少3#换热器进气量，重复利用1#换热器的蒸汽热量。通过实际生产情况，进行观测，上述工艺技术改造的完成能够满足生产需求，达到降低蒸汽消耗的目的。
2.2 电消耗的优化方案
阴离子型聚丙烯酰胺的后水解生产工艺是将非离子聚丙烯酰胺胶体颗粒与水解剂充分混拌均匀后，发生水解反应。而胶体与水解剂混拌均匀与否严重影响着阴离子型聚丙烯酰胺的水解度及其质量。传统的动态水解器是利用电动机的动力装置带动水解器搅拌，将造粒机造好的聚丙烯酰胺湿胶粒与加入水解器内的水解剂充分混拌，在水解器搅拌的作用下，湿胶粒与水解剂充分混拌俩小时左右的时间，达到水解目的。传统的动态水解器优点是可以将水解剂与胶粒充分混合，达到较好的水解效果；缺点是电动机耗电量大，能耗增加；并且在混拌的过程中，过度的机械搅拌会发生严重的机械剪切，影响着聚合物的粘度。快速的搅拌使胶粒的受到的剪切力加大，降低聚合物的粘度。
因此结合动态水解器的优缺点，自主创新一条固态水解系统，由造粒机、输料螺杆、加碱机、水解料仓等组成。造粒机将聚丙烯酰胺湿胶体造粒成胶粒，通过输料螺杆输送至水解料仓，在输料过程中，利用加碱机将水解剂均匀的加入螺杆中，使胶粒与水解剂均匀混合并且在输料过程中伴有加热。这一过程代替了动态水解器的混拌过程，大大降低了机械剪切，并且大幅度的降低了能耗。混合好的胶粒进入固态水解器内水解，并且保证料仓内温度65℃以上。通过大量实验确定整个水解过程为5小时左右，混合好的胶粒连续不断的进入固态水解器，水解好的胶粒通过下部出口连续离开固态水解器，颗粒进入固态水解器到离开固态水解器整个滞留时间为5-6小时，从而达到连续生产的目的。通过此项工艺技术创新，降低了机械剪切对聚合物粘度的伤害，减低了电能方面的消耗，每月电能相较动态水解器降低3万kW·h。
3 总结
通过对聚丙烯酰胺的生产工艺技术措施的研究，从而提高聚丙烯酰胺生产效率，使其更好地为油田生产服务，作为三次采油注入的原料，扩大注入剂的波及体积，达到提高油田采收率的效果。无论采用哪种聚合物的生产工艺技术措施，均需要合理控制生产参数，优化生产的工艺流程，获得符合三次采油生产需要的聚丙烯酰胺，达到预期的生产效率。
参考文献：
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[3]程杰成.超高分子量聚丙烯酰胺的合成及在三次采油中的应用研究[D].大连：大连理工，2000.
论文作者:兰海宽
论文发表刊物:《基层建设》2019年第14期
论文发表时间:2019/7/26
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