黏弹性聚合物溶液对盲端类残余油的微观作用机理

通过实验研究了黏弹性聚合物溶液对盲端类残余油的微观作用机理,得出了在油湿状态下,随着聚合物浓度的增加,即随着聚合物溶液弹性的增加,盲端类残余油的驱油效率有所提高;在水湿状态下,聚合物溶液不能提高不可动残余油的驱替效率,但能够提高可动油的驱油效率,即亲水岩心盲端状残余油若要流动,它必须先转变为可动油.     

利用聚合物溶液提高驱油效率的实验研究

实验测定了水解聚丙烯酰铵(HPAM)溶液和黄原胶溶液的流变特性及其在多孔介质中的流变特性,建立了衰竭层效应和粘弹性效应共同存在条件下聚合物溶液在多孔介质中的表观粘度计算模型.用这两种聚合物溶液在不同的浓度和注入速度条件下进行了驱油实验.结果表明,聚合物分子缠结作用的增强可引起表观粘度增加或衰竭层厚度降低,从而使平行于油水界面的拉动残余油的力增加,残余油饱和度降低,驱油效率提高.随浓度或注入速度的增加,HPAM溶液的驱油效率升高.在浓度低于缠结浓度时,黄原胶溶液的驱油效率很低.但其浓度只要高于缠结浓度一定程度后,驱油效率就会保持一个较高的值.增加注入速度时,黄原胶溶液的驱油效率提高值不变.     

大庆油田聚合物驱采出水配制的聚合物溶液驱油效果研究

收集了大庆油田北一区断西聚合物驱工业试验区采出水，用于配制聚合物溶液并在非均质人造油层物理模型上进行了驱油试验，其结果表明采出水直接回注或用于配制聚合物驱油溶液都是可行的     

聚合物溶液在油藏孔隙中的流动及微观驱油机理

研究了粘弹性聚合物溶液在盲端孔隙模型中的流动与驱替特性。微观流动实验和数值计算结果均表明，随着事物溶液粘性弹增强（Weissenberg数增大），在孔隙盲端及喉道中的粘弹性涡流加剧，涡流区域也随之扩大；计算得到的粘弹涡特征与Cochrane等给出的实验结果在定性规律上是一致性。这种粘弹涡可将孔隙盲端和喉道中的部位科油分散成油滴或油丝并携带至主流区，使之成为可驱动原油。所以，这种粘弹涡流效应是聚合物溶液提高微观驱油效率的重要机理之一。     

聚合物溶液黏弹性驱油微观机理

采用力学分析方法,针对被毛管力束缚在孔喉处的残余油,突扩孔隙空间的残余油以及盲端残余油,理论上分析了聚合物溶液黏弹性驱油微观机理,分别得到了聚合物溶液黏弹性作用下微观残余油动用增量表达式。当考虑黏弹性时,孔喉处可动油的临界半径要大于单考虑聚合物溶液黏性时的临界半径,这使得一部分原来不流动的孔喉残余油滴会发生流动,原来可动的油滴更容易动起来,提高了残余油动用程度。分析结果表明,单依靠聚合物溶液的黏性几乎不可能把盲端残余油驱替出来。当考虑聚合物溶液黏弹性的挤出胀大效应时,会进一步将突扩孔隙空间内、盲端残余油驱替出来。提出了表示毛管力和重力相对大小的无量纲量,当该无量纲量越大时,理论推导的突扩孔隙空间及盲端残余油动用量表达式就越准确。     

计入聚合物溶液粘弹性效应的聚合物驱油一维模拟

建立了预计聚合物一维驱油的简单模拟模型。模型假定油和聚合物两相之间互不混相。由于置换流体为非牛顿的可修正Buckley-Leverett公式，并推导出一个计算分相流动曲线的新的近似方法。用Ellis型模型和粘弹性模型来模拟聚合物溶液的流变特性。为验证该模型，对直径2.8cm、长47cm充填70/100目玻璃有孔小珠的松散岩芯进行了两次一维驱油实验。岩芯的孔隙度约为37％，渗透率约为25μm2.采用了两种粘度为25和200ppm聚丙烯酰胺溶液。在每次实验中，控制初始含水饱和度和每次开始驱油时几乎一样。对比了聚合物驱油的计算性能和实验数据。Ellis模型比实验数据预计出较早的聚合溶液突破和较低的原油采收率。另外，粘弹性模型很好地预计出了实验的分相流动曲线，原油采收率性能和突破时间。本文认为，聚合物溶液的粘弹性效应在提高原油采收率方面起重要作用。     

高浓度、大段塞聚合物驱油效果的研究

根据目前大庆油田的实际情况,探索了一种新的大幅度提高原油采收率的方法。在室内两维纵向非均质岩心上,进行了一元驱注入时机、聚合物段塞和相对分子质量对驱油效果的影响的研究。研究表明,聚合物浓度越高,采收率越大,产出液处理量越小,经济上越合算;越早转注一元驱,采收率越大,经济效益越好;随着聚合物段塞的增大,聚合物驱采收率增加,但聚合物段塞增大到一定值后,采收率增加的速率开始变缓;企业总利润开始随着聚合物段塞的增大而增加,但聚合物段塞增大到一定值后,企业总利润开始下降;企业最大总利润所对应的聚合物段塞随着油价的增加而增大,较为合理的段塞大小为0．8～1．0PV左右：相对分子质量越高。驱油效果越好。     

粘弹性聚合物溶液提高微观驱油效率的机理研究

实验研究了水解聚丙稀酰胺溶液的粘弹性,分析了粘弹性聚合物溶液对残余油的作用机理,研究了粘弹性聚合物溶液提高残余油驱替效率的机理。根据微观渗流实验,建立了描述聚合物溶液粘弹性的特征参数与孔隙盲端中残余油驱替效率的对应关系,粘弹性越强,对盲端中残余油的驱替效率越高。聚合物溶液可将残余油拉成“油丝”,形成新的油流通道——“油丝”通道,文中理论分析并证明了聚合物溶液的粘弹性可以形成稳定的“油丝”油流通道。研究结果表明,聚合物驱提高微观驱油效率的机理是由于聚合物溶液的粘弹特性,残余油是被聚合物溶液拉出来的,而不是推出来的。粘弹性的聚合物溶液均会不同程度地降低各类残余油量,粘弹性越大,携带出的残余量越大,驱替效率越高。     

聚合物溶液及三元复合体系驱替盲端油的微观机理

大庆油田聚合物驱已经开始了大规模的工业化应用，三元复合驱的矿场试验也已了极大的成功，为进一步推动两种技术的应用和完善，充分认识其驱油机理，利用微观仿真模型，对比研究了不同粘弹性体系驱扫盲端残余油的过程，并利用界面化学理论，解释了驱油过程中产生的界面现象，揭示了聚合物，三元复合体系粘弹性效应作用的差异，界面，以及粘弹性效率对提高微观驱油效率的不可忽视的作用，聚合物溶液可以很好地驱替盲端油，但因刚性水膜的存在而不适于水驱后亲油或中性盲端残余油。三元复合体系有较强的驱替盲端残余油能力，一方面低界面张力可破坏水膜，三元复合驱替液深入盲端，另一方面，体系的粘弹性则使三元复合驱替液接触到更多的残余油。     

盲端孔道内粘弹性聚合物驱油两相渗流规律

已有的聚合物溶液单相渗流理论与实验研究均已证实聚合物的弹性特征能够扩大其在多孔介质内的波及效率。在黏弹性聚合物溶液单相渗流理论的基础上,针对黏弹性聚合物溶液、原油两相流动中弹性对两相渗流的作用机制问题,建立了黏弹性流体、牛顿流体的两相渗流控制方程,用VOF方法进行两相界面追踪,以OpenFOAM为平台,运用有限体积法对控制方程组数值求解,研究了黏弹性聚合物溶液在盲端孔道内的流动规律。从饱和度分布、速度分布、驱替压差和第一法向应力差变化特征方面,揭示了黏弹性聚合物溶液的微观渗流机理。结果表明：随着松弛时间的增加,即聚合物溶液弹性的增大,两相界面向盲端内部扩展越深,驱油效率越高;当驱替时间达23.0s时,松弛时间为0.100s的聚合物溶液驱油效率,比松弛时间为0.001、0.010s时分别高19.0%、9.2%;聚合物溶液的弹性越大,附加压降越大,其第一法向应力差也越大,在一定程度上可提高驱油效率。研究结果为油田三次采油聚合物驱油体系设计、筛选提供了重要理论支持,同时有益于丰富黏弹性聚合物溶液的驱油机理。     

CO2启动盲端孔隙残余油的微观特征

低渗透油藏中存在大量的盲端孔隙,其中赋存的原油通常难以被水驱启动,成为水驱残余油的一种表现形式。建立玻璃刻蚀微观盲端孔隙模型,饱和油后开展室内实验模拟水驱、CO2非混相驱和CO2混相驱等开发过程,利用微观可视系统观测盲端孔隙中残余油在各种驱替方式下的启动特征。实验结果显示,水驱仅可以进入盲端孔隙较浅的区域,难以启动残余油;CO2非混相驱可深入盲端孔隙,部分残余油被启动,并沿内壁流出,进入主通道;CO2混相驱则可以驱替盲端孔隙深部的残余油,且随着CO2注入孔隙体积倍数的增大,基本可以将盲端孔隙中的原油驱替干净。分析认为,水驱仅依靠压力变化及流体弹性启动极少量的盲端孔隙残余油,而超临界CO2则可以不停地与残余油发生组分交换,通过流体间的传质作用进入盲端孔隙,从而启动大量残余油。因此,超临界CO2不仅对常规驱替介质波及的可流动孔隙具有较高的驱油效率,还可以启动盲端孔隙中的残余油,降低残余油饱和度,提高采收率。     

极限含水条件下三元复合驱及聚合物驱提高采收率效果分析

以大庆油田杏二西油层为例，探讨长期含水100％、地层中的原油以残余油为主条件下化学驱提高原油采收率的问题。在杏二西油层实施了三元复合驱试验，中心井区提高采收率幅度达19．46％，表明对于水驱采出程度非常高、地层中的原油主要是残余油的油层，采用三元复合驱可大规模驱动残余油、大幅度提高驱油效率。三元复合驱提高采收率机理是大幅度提高驱油效率及扩大波及体积，而聚合物驱则仅通过扩大波及体积提高油田采收率，无法提高驱油效率。油田大量实际资料和杏二西油层数值模拟研究表明，对高含水、以残余油为主的油层采用聚合物驱不能提高驱油效率，因而其提高采收率幅度低，对类似杏二西油藏条件的油层不宜采用聚合物驱，而宜采用三元复合驱提高采收率。图4参24     

不同驱油剂应用于聚合物驱油后油层的适应性分析

国内一些油田已陆续进入聚合物驱后续水驱阶段,亟待研发聚合物驱油后进一步提高采收率技术。为此,运用物理模拟方法,研究了不同驱油剂的渗流能力及聚合物驱油后驱油效果。实验结果表明,泡沫复合体系阻力系数及残余阻力系数最高,流度控制作用最强,扩大了波及体积,同时由于表面活性剂的加入,进一步提高了驱油效率,驱油效果较好,聚合物驱油后采收率提高10.6个百分点。     

聚/表二元复合驱提高普通稠油水驱后残余油采收率的研究

采用椰油脂肪酸二乙醇酰胺型烷醇酰胺(6501)与部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)组成二元复合驱体系,利用旋转滴法测定了该二元复合驱体系的耐温、抗盐、抗二价离子等性能,通过人造岩心物模实验和微观驱油实验分别评价了该体系的驱油效果。实验结果表明,0.1%(w)HPAM+0.3%(w)6501二元复合驱体系在40~80℃、矿化度1 000~13 000 mg/L、Ca~(2+)含量50~350 mg/L范围内的油水界面张力在10~(-3)~10~(-2) m N/m间保持稳定;人造岩心物模实验和微观驱油实验结果均显示,水驱后注入聚合物驱或二元复合驱时,二元复合驱体系较单独的聚合物驱可进一步提高采收率。     

聚合物驱提高驱油效率机理及驱油效果分析

根据分子动力学基本原理,描述了聚合物驱过程中驱油的分子作用力,经与水驱的分子作用力对比证明,聚合物溶液的粘弹性是聚合物分子与原油分子摩擦力和撞击力的宏观表现,聚合物驱能够提高驱油效率.对大庆油田北一区断西试验区相距30m检查水驱效果的北1-6-检27井和检查聚合物驱效果的北1-6-检26井进行了密闭取心资料研究,由岩心剩余油饱和度密度分布曲线发现,聚合物驱较水驱达到残余油饱和度的岩心比例明显增高,高含油饱和度的岩心比例明显降低.从而证明:在相近条件下,聚合物驱较水驱既能扩大波及体积,又能提高驱油效率.     

聚合物驱后石油磺酸盐体系提高采收率室内实验研究

针对孤岛油田中一区Ng4砂层组油藏条件,开展了聚合物驱后以石油磺酸盐为主剂的表面活性剂驱油提高采收率的室内实验研究工作。通过大量的室内实验,研制出以石油磺酸盐为主剂的复配体系,并开展了驱油效率实验。对比了几种低界面张力活性剂驱油体系的驱油效果,筛选出效果最好曲石油磺酸盐驱油配方体系：0．3％SLPS-01C＋0．1％助剂1#。研究了不同转注时机对石油磺酸盐体系提高采收率效果的影响,在注聚合物后含水率最低时,由于聚合物驱的作用,形成“油墙”,可防止表面活性剂窜流,此时转注石油磺酸盐体系效果最好,洗油效果最佳。图4表7参21     

Necessity and feasibility of improving the residual resistance factor of polymer flooding in heavy oil reservoirs

The efficiency of water flooding in heavy oil reservoirs would be improved by increasing the viscosity of the displacing phase, but the sweep efficiency is not of significance due to the low mobility of the vicious oil. On the basis of mobility control theory, increasing the residual resistance factor not only reduces the water-oil mobility ratio but also decreases the requirement for viscosity enhancement of the polymer solution. The residual resistance factor caused by hydrophobic associating polymer solu...