生物聚合物PS-01是由微生物發酵淀粉質原料生產的一種高分子多糖聚合物,具有半剛性,使其具有很強的增稠能力,抗溫和抗剪切的能力。
一、PS-01的特性
(1) 獨特的流變性、假塑性
PS-01的溶液是一種典型的假塑性流體,其溶液黏度與剪切速率成反比,即隨剪切速率的增加溶液黏度明顯降低,隨著剪切速率的減弱溶液黏度即刻恢復。剪切速率為零時(靜止狀態),分子以聚合體的狀態存在,在高剪切速率下,聚合體結構解聚為無規則線團結構使黏度迅速降低,當剪切速率解除時,分子結構再次恢復到聚合體狀態,使溶液黏度瞬間恢復到******。作為添加劑可賦予加工品假塑性流體的特征而易于泵送和灌注,便于高固體物質的混合攪拌。
(2)高黏性
PS-01能溶于冷水中,但溶脹速度較慢,用熱水溶解則能加快溶解速度。在水溶液中呈現規則、穩定的結構。與其它多糖溶液相比,25℃時PS-011.0%的水溶液黏度比黃原膠低,達到1000mPa.s,而黃原膠在此濃度下黏度一般1600-1800mPa.s。
(3) 良好的熱穩定性
PS-01水溶液熱穩定好,適應溫度高,在80℃人造的高礦化度地層水中可維持數月,在90℃海水中粘度可保持一年以上。說明PS-01溶液的表觀黏度的變化基本不受溫度的影響。121℃下對其溶液滅菌15分鐘其黏度不會下降, 這種耐高溫性質在石油開采方面具有非常重要的作用,應用前景廣闊。
(4) 酸堿穩定性
PS-01水溶液對酸、堿十分穩定,在酸性和堿性條件下都可使用。在pH2~12范圍內黏度無變化,所以對于含高濃度酸或堿的混合物,PS-01是一個很好的選擇。
(5)良好的耐鹽性能
PS-01水溶液在礦化度為0~100, 000(ppm)范圍內粘度基本保持不變,因而具有良好的耐鹽性能, 與大多數鹽都有配伍性,在多種鹽存在時,PS-01具有良好的相容性和穩定性。在有高濃度糖類存在的情況下,PS-01也可保持穩定的增稠體系。
(6) 具有廣泛的相溶性和良好的配伍性
PS-01與其他膠體均有很好的兼容性,能與大多數合成的或天然的增稠劑配伍,混合后黏度顯著增加。例如,當其與黃原膠復配使用時,表現出很強的協同增稠作用,且耐鹽抗溫性質不受影響。
(7)具有極強的抗氧化和抗酶解作用。
PS-01溶液放置在室溫下,保持一個月而不發生腐敗,粘度基本保持穩定。
(8)良好的懸浮性和乳化性
PS-01水溶液具有假塑性流體特征(攪稀作用),靜止狀態下有良好的懸浮功能,且性質穩定。在工業生產中可作為優良的懸浮穩定劑,此外由于PS-01溶液的增稠性可降低油相與水相的不相容性,從而起到乳化的作用。
(9)無味、無臭、使用安全性強
PS-01主成份是采用天然原料發酵而成的生物高聚物,無毒害,無污染,具有良好的環境友好性。
(10)溶解性
PS-01在室溫下易溶解,提高溫度或增加攪拌能夠加快PS-01的溶解速度。
二、在油田中的應用
正是由于PS-01具有獨特的流變性及耐溫性等優越性能,在國際市場廣受青睞,供不應求,因此也成為嘉吉和巴斯夫等國際行業巨頭投資領域,目前國內因為技術的原因還沒有相關生產企業,全部依賴進口,而國內石油開采行業由于國外產品售價過高大都采用聚丙烯酰胺和黃原膠等,石油開采使用的聚丙烯酰胺用量大、在自然界中不易降解,環境危害大;黃原膠產品由于耐溫性不足,易降解在從采油行業也收到限制。PS-01產品將填補國內的空白,打破國外對于該產品生產技術的壟斷,為國內石油開采領域提供一種性能優越的新型環保材料。
1、PS-01用于鉆井液;由于它具有高結構低觸變特性,具有典型的假塑性流體特性,懸浮能力強,環空鉆屑不易于在下井壁沉積,即使少量的沉積鉆屑也不能形成堅實的沉積帶,有利于防止井眼中未被清除的鉆屑形成巖屑床;合理調整鉆井液流變參數,可減少斜井段大小環空的流速差,提高井眼凈化能力。
2、在調剖堵水上的應用;PS-01系列產品中的交聯處理劑型,能夠形成凍膠,可作為調剖劑在注水波及效率低的油層,改善注水波及系數,提高采收率。由于PS-01具有降低失水量、增粘、擬制黏土膨脹等作用,可應用在惡劣條件的鉆井。
3、在三次采油上的應用;驅油劑是指從注入井注入地層,并將油驅至采油井的物質。聚合物驅油是指通過提高波及體積而增加采收率,驅油劑必須與其它強化驅油作用的油田化學劑(如示蹤劑、調剖劑、堵水劑、犧牲劑、流速控制劑等)協同使用。PS-01作為驅油劑時,不會由于孔喉大小和流場的變化而產生附加的粘度升高,即粘度比較穩定。
目前黃原膠已大量應用于油田中,由于黃原膠本身分子結構問題,應用于油田時仍存在一些問題,其中最突出的就是普通黃原膠的耐鹽性差、抗高溫性弱。而對于開采地層較深(比如中原油田的開采層深達3000米左右),地層溫度較高,容易引起黃原的化學降解,影響使用效果。