油田常用(yòng)的聚合物(wù)-壓裂液是一種化學(xué)性質(zhì)穩定的高分(fēn)子聚合物(wù),在正常條件下很(hěn)難降解,但也并不是不能(néng)降解,能(néng)使聚丙烯酰胺降解的因素主要有(yǒu)以下幾種。
1.強氧化還原反應
水中(zhōng)的溶解氧和過硫酸鹽、過氧化物(wù)等強氧化劑會直接氧化聚丙烯酰胺碳鏈使其斷裂,這是壓裂液較為(wèi)常見的氧化降解方式;如果溶液中(zhōng)同時存在強氧化、強還原性物(wù)質(zhì),所産(chǎn)生的氧化還原反應會進一步誘發一系列自由基反應,導緻碳鏈斷裂。
2.光
自然光和紫外線(xiàn)的照射就能(néng)直接導緻壓裂液降解,這是因為(wèi)C—C鍵的鍵能(néng)較低,容易受到電(diàn)磁波的攻擊而斷裂。不過該反應速率較慢,但是如加入TiO2即可(kě)明顯加快反應進程。
3.剪切力
多(duō)項研究表明,壓裂液在多(duō)孔介質(zhì)中(zhōng)流動時會發生剪切降解。聚丙烯酰胺的相對分(fēn)子質(zhì)量越大、濃度越大、在多(duō)孔介質(zhì)的流動時間越長(cháng)、流動速度越快,就越容易發生降解。此外,金屬離子含量(尤其是Ca2+)的存在也會起到促進作(zuò)用(yòng)。
4.高溫
壓裂液在300℃以上時會發生明顯降解,降解後生成NH3和CO2,不過如加入過渡金屬離子會使其更穩定。
如上所述,壓裂液發生降解所需的條件比較苛刻,往往需要較強的能(néng)量。在油藏環境中(zhōng),使壓裂液發生降解的主要因素是剪切力,以及人工(gōng)投放的強氧化性解堵劑。但對于殘留壓裂液問題比較嚴重的聚合物(wù)驅後油藏來說,滞留在多(duō)孔介質(zhì)中(zhōng)的壓裂液分(fēn)子很(hěn)難再繼續流動與孔道發生剪切作(zuò)用(yòng);解堵劑則難以深入油藏深處。如果微生物(wù)可(kě)以在油藏環境中(zhōng)有(yǒu)效地降解壓裂液,就将成為(wèi)清除油層多(duō)孔介質(zhì)中(zhōng)聚合物(wù)的理(lǐ)想手段。有(yǒu)實驗表明:高相對分(fēn)子質(zhì)量的PAM或HPAM在特定情況下是可(kě)以被自然界存在的微生物(wù)降解的。這樣,就有(yǒu)可(kě)能(néng)利用(yòng)微生物(wù)清除油藏中(zhōng)的殘留PAM或HPAM,進而提高采收率。