聚合物滞留特性对化学驱提高采收率的影响

为了揭示聚合物驱油机理和驱油剂黏度大小与聚合物驱采收率增幅间关系,在"等黏"和"等浓"条件下测试了聚合物和甘油溶液增黏性、流变性、黏弹性和渗流特性,并在均质和非均质岩心上开展了"等黏"甘油和聚合物溶液驱替效果以及它们注入先后顺序对驱替效果影响实验研究。结果表明,随浓度增大,甘油和聚合物溶液黏度都增加,但聚合物增黏能力远强于甘油。随剪切速率增加,甘油溶液视黏度保持恒定,聚合物溶液视黏度降低,表明前者为牛顿流体,后者为非牛顿流体。在"等黏"条件下,甘油和聚合物溶液阻力系数相差不大,但残余阻力系数相差很大,表明甘油在多孔介质内滞留能力很差。在"等黏"条件下,"先聚合物后甘油"比"先甘油后聚合物"注入方式增油效果好,表明驱油剂在高渗透层内滞留由此引起渗流阻力增加、全井注入压力升高是促使液流转向中低渗透层的动力源泉,也是聚合物驱提高采收率的主要机理和聚驱过程中发生"剖面反转"的根本原因。     

聚合物溶液粘弹性和拉伸流变性

聚合物溶液属于非牛顿流体，具有复杂的切变行为，同时还表现出弹性和可拉伸特性。聚合物溶液传输过程会遇到截面积变化，在受挤压过程遇到高剪切的流动时，会对其形变产生较大的阻抗，从而给聚合物注入系统带来一定影响。因此需要对聚合物溶液粘弹性及拉伸流变性进行研究，确定其对地面注入工艺过程的影响，化不利因素为有利因素，为聚合物注入系统的设计及优化改进提供科学依据。     

韦兰胶生物聚合物调驱技术可行性初探

针对延长长2油藏,通过室内试验,进行了韦兰胶生物聚合物溶液调驱技术的可行性研究,评价了韦兰胶生物聚合物溶液的黏浓关系、抗温性、抗剪切性、抗盐性和黏弹性,在此基础上通过单只岩心和并联岩心的调驱实验,对韦兰胶生物聚合物溶液的注入量、注入浓度对阻力系数、残余阻力系数和驱油效率等影响进行了初步研究,结果表明,韦兰胶生物聚合物溶液属于非牛顿流体,其抗温性、抗盐性、抗剪切性良好,具有强的黏弹性。韦兰胶生物聚合物的注入浓度对调驱效果影响较大,浓度愈大,驱油效率愈高,注入量对调驱效果影响较小,当浓度为1 000～3 000 mg/L,其阻力系数为6.2～59.6,残余阻力系数5.3～50.4,并联岩心注入调驱剂后流量变化明显(高渗区流量减小,低渗区流量显著增加),调驱效果最大增加15.4%,耐冲刷性强。韦兰胶生物聚合物可以用于延长油田长2油藏,建议注入浓度1 500～3 000 mg/L,注入量0.3 PV。     

非稳态法测定聚合物驱相对渗透率曲线

在研究聚合物溶液流变性基础上,通过测定聚合物溶液的阻力系数与残余阻力系数,确定了聚合物溶液在多孔介质中的有效粘度。建立了非稳态法聚合物驱油的实验技术和方法,设计了3种实验方案。通过大量的实验,对常规水驱油实验和聚合物驱油实验的相对渗透率曲线进行对比,说明了聚合物驱油体系的相对渗透率曲线特点,并研究分析了聚合物溶液在岩石中吸附／滞留对相对渗透率的影响。实验结果真实地反映了聚合物驱油过程的多相渗流规律。     

聚合物溶液的流变性及其在多孔介质流动中的应用

为了提高非均质油藏的采收率,近年来国内广泛开展了聚合物驱油的矿场试验,取得了明显的增油降水效果。聚合物溶液是非牛顿流体,即视粘度是流动过程的函数。现有的油藏工程计算,都是建立在牛顿流体为基础的水驱油之上,因此研究聚合物溶液的流变性及其在多孔介质流动中的应用,是正确进行聚合物驱油藏工程计算与分析、并指导矿场试验的前提和基础。     

表面活性剂对聚合物溶液流变性的影响

采用流变方法研究了胜利油田常用阴离子表面活性剂和非离子型表面活性剂对聚丙烯酰胺流变性的影响。结果表明,阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠、石油磺酸盐和非离子表面活性剂TW-80与聚合物混合溶液随着剪切速率的增加,溶液呈现假塑性流体;随着表面活性剂浓度的增大,溶液更接近牛顿流体。但非离子表面活性剂聚氧乙烯(9)月桂醇醚不同。通过研究盐度对聚合物溶液流变性的影响,发现单一聚合物体系的表观黏度随着盐度的增大而降低,混合溶液加入高浓度的盐后变为牛顿流体,剪切应力与速率基本呈线性关系。     

非牛顿流体孔隙介质弹性波动方程

重油、聚合物和压裂液等非牛顿流体普遍存在于油气勘探和开发过程中,研究孔隙尺度非牛顿流体流动及其对地震波场的影响具有重要意义.Biot理论忽略了流体黏性系数及剪切应力的非线性变化,虽然可用于描述完全饱和固体与经典牛顿流体在波场作用下的相互作用,但是对于非牛顿流体孔隙填充物来说不准确,因此需要研究含非牛顿流体效应的孔隙介质...     

一种适用于超高分子量聚合物的新型粘度计

高分子量聚合物稀溶液在常规乌氏粘度计中流动的剪切速率超过了溶液从牛顿流体转变为非牛顿流体的临界剪切速率，用这种粘度计测得的特性粘数值误差很大。本文介绍了一种新设计的玻璃毛细管粘度计，测粘流动的剪切速率低于公认的临界值，在牛顿流动区测定聚合物稀溶液的特性粘数，因而适用于高分子量和超高分子量聚合物。     

分子间缔合作用对缔合聚合物溶液阻力系数与残余阻力系数的影响

通过在缔合聚合物溶液中加入具有“内疏水,外亲水”结构的β-环糊精,研究了分子间缔合作用对缔合聚合物溶液的阻力系数与残余阻力系数的影响.实验结果表明,加入β-环糊精后,缔合聚合物溶液的粘度降低了98％左右,其微观结构由空间网络结构变为“柏树枝”状的松散结构,β-环糊精能消除缔合聚合物溶液分子间缔合作用;分子间缔合作用对缔合聚合物溶液阻力系数的贡献为83％左右,对残余阻力系数的贡献为59％左右,分子间缔合作用是缔合聚合物溶液建立阻力系数与残余阻力系数的主要方式;该作用对分析缔合聚合物溶液在地层中的吸附滞留量具有参考意义.     

DETECTING METHOD FOR THE RELATIVE PERMEABILITY CURVE OF POLYMER FLOODING

基于非牛顿流体渗流理论,推导并建立了聚合物溶液非牛顿流体体系驱油的分流量方程和前缘运动方程,考虑了体系流变性、储层物性以及驱替速度和不可及体积对聚合物驱渗流特征的影响,得到了新的聚合物驱相对渗透率计算模型.通过对实验流程和方法的改进,实现了恒速驱替,使实验过程与理论模型所要求的假设条件一致,建立了测定聚合物驱相对渗透率的新方法.新方法测定结果与常规水驱相对渗透率曲线的对比分析表明:聚合物驱两相跨度范围增大,残余油饱和度降低;同一含水饱和度下的水相相对渗透率偏低,油相相对渗透率偏高;在等渗点右侧,随含水饱和度的增加,水相相对渗透率上升幅度相对较缓.     

幂律流体中岩屑颗粒沉降速度实验

钻井过程中,任何井型都需要钻井液有效携带岩屑上返,以保持井眼清洁;但由于岩屑颗粒与钻井液存在密度差,遇到接单根、停钻等工况,岩屑颗粒就会在钻井液中沉降。对于大斜度井和水平井,岩屑沉降后会堆积在造斜和水平井段,形成岩屑床,造成恶性井下安全事故,因此,深入研究岩屑颗粒在钻井液中的沉降规律十分重要。文中首先综述了不同形状、不同粒径的固体颗粒在牛顿流体中的阻力系数和沉降速度计算模型,分析了牛顿流体中固体颗粒雷诺数和阻力系数之间的关系;应用与研究固体颗粒在牛顿流体中沉降的相同方法,并通过室内实验,得到了不同粒径岩屑颗粒在幂律流体中的沉降速度模型、颗粒雷诺数与阻力系数之间的关系模型。     

渤海油田聚合物驱油剂性能特征评价实验研究

针对渤海油田聚合物驱技术需求,利用室内实验评价方法,对AP-P4聚合物、"结构型"聚合物、KYPAM聚合物等3种聚合物驱油剂的溶液性能和驱油效果进行了评价,结果表明:AP-P4聚合物溶液常规理化性能指标及增粘性、抗剪切性和粘度保留率性能均好于另外2种聚合物溶液,而且其阻力系数和残余阻力系数最大,驱油效果最好,综合分析后可推荐其作为渤海油田聚合物驱油剂。     

泡沫增强聚合物体系与聚合物溶液渗流特性研究

利用填砂管模型 ,研究了泡沫增强聚合物体系与单一聚合物溶液在多孔介质的渗流特性。结果表明 ,该体系比相同浓度的单一聚合物有更高的阻力系数和残余阻力系数 ,且不同的注入方式对该体系的渗流特性有显著的影响 ,同时也表明该体系具有很强的调剖能力 ,对解决单一注聚合物过程中聚合物溶液沿大通道窜流问题具有明显优势。     

缔合聚合物溶液在多孔介质中的流变性实验

通过阻力系数、残余阻力系数随孔隙流速的变化,研究了缔合聚合物溶液在多孔介质中的流变规律。研究结果表明,在临界缔合浓度(CAC)上,缔合聚合物溶液的阻力系数随孔隙流速的增加先下降、后上升,当上升到一定程度时又开始下降;当浓度在CAC以下时,溶液的阻力系数随孔隙流速的增加先上升后下降;缔合聚合物溶液的残余阻力系数随孔隙流速的增加先上升、后下降。与MO4000相比,缔合聚合物溶液具有更好地改善水驱流度比的能力,且岩心渗透率越低,改善水驱流度比的能力越强,表现出弹性效应的孔隙流速越低;在低速下缔合聚合物溶液阻力系数的增加主要来源于其比较高的吸附滞留量,而在高速下其阻力系数增加主要来源于溶液比较好的弹性。     

交联聚合物技术在胜利油田的应用

交联聚合物技术是一项调驱结合、能大幅度提高原油采收率的工艺技术,与聚合物驱相比不仅大幅度提高了溶液粘度、阻力系数和残余阻力系数,同时也能改善油藏的非均质状况。该技术既可用于交联聚合物驱油,也可用于注聚区低压井添加交联剂改善聚合物驱效果,另外,增大溶液浓度和强度可用于交联聚合物深部堵水调剖。孤岛油田渤19断块交联聚合物驱试验和胜利油区注聚低压井添加交联剂矿场试验结果表明:与聚合物驱相比,交联聚合物在油藏中更容易吸附和滞留,可抑制聚合物窜流,改善油藏的非均质性,提高原油采收率。     

聚合物驱剖面返转规律及返转机理

利用室内并联岩心物理模拟实验及渗流力学的基本定律,对聚合物驱油过程中的剖面返转规律及返转机理的研究表明,油层非均质性是剖面返转的主要原因,随着渗透率级差的增大及返转时机提前,低渗透层累积吸液比例下降。在固定渗透率级差条件下,随着聚合物分子量及浓度的增大及返转时机提前,低渗透层累积吸液比例下降及聚合物驱波及效率下降。剖面返转的根本原因在于聚合物溶液在高、低渗透层中的动态阻力系数表现规律不同,高渗透层中阻力系数呈对数式上升。低渗透层中阻力系数呈指数式上升。即高、低渗透层中阻力系数变化率不同,高渗透层中阻力系数变化率不断下降,低渗透层阻力系数变化率不断上升,在注聚合物初期,高渗透层中阻力系数变化率大于低渗透层阻力系数变化率,当二者相等的时候,吸水剖面开始发生返转。     

聚合物溶液对孔隙结构特征的影响

通过水驱、聚合物驱及后续水驱实验,研究了不同相对分子质量、不同质量浓度聚合物溶液的阻力系数和残余阻力系数;通过常规压汞实验,研究了聚合物驱后岩心孔隙结构特征,对比分析了不同相对分子质量、不同质量浓度的聚合物溶液驱替对岩心孔隙结构特征的影响。结果表明,由于聚合物溶液在岩心孔隙中的吸附滞留,随聚合物溶液相对分子质量、质量浓度的增加,阻力系数和残余阻力系数增大,渗透率下降幅度越大;毛管压力曲线从左下方到右上方逐次排列,孔隙体积在大孔道处减少,而在下一级的小孔道处增加,岩心的平均孔隙半径、半径均值、歪度、结构系数、均质系数各参数降低,其结果对聚合物驱后进一步提高原油采收率的方法研究具有重大的指导意义。     

疏水缔合聚合物溶液的渗流特性

针对渤海某高渗透油藏,单纯依靠聚合物溶液粘度对大孔道中的驱替进行流度控制具有较大难度.对疏水缔合聚合物溶液在高渗透多孔介质中的渗流特性的研究发现:随着疏水基摩尔分数的增加,梳型疏水缔合聚合物的溶液结构增强,在高渗透多孔介质中的阻力系数先增加后降低,但降低的幅度小,而残余阻力系数则一直增加;当疏水基摩尔分数相同时,星型比梳型疏水缔合聚合物的溶液结构强,在高渗透多孔介质中的阻力系数和残余阻力系数较高,星型疏水缔合聚合物能够更有效地改善流度比,降低水相渗透率.实验结果表明,疏水缔合聚合物的溶液结构能够提高聚合物溶液在高渗透多孔介质中的流度控制能力.     

井筒管流、喷嘴节流及地层渗流耦合的聚驱分注井分层流量调配方法——以大庆油田为例

在聚合物的注入过程中,聚合物从井口注入后在油管内流动,利用非牛顿流体力学原理建立垂向管流沿程压力损失方程。当聚合物溶液流过喷嘴时损失一部分压力与粘度。通过室内的聚合物溶液过喷嘴实验,得出了喷嘴的长径比（L/D₁）及摩阻系数λ与雷诺数Re之间的关系。应用纲量分析的方法,建立了聚合物流过喷嘴后的压力损失Δp和粘度损失Δη的基本方程。结合实验数据,利用SAS软件进行回归分析,分别得到了压降及粘降关联公式。聚合物溶液流过喷嘴后进入地层,在聚合物溶液压力的作用下,聚合物溶液与岩石空隙的骨架相互挤压,聚合物的注入量也随时间逐渐降低。按照非牛顿流体在地层岩石中的渗流特点建立的单相非牛顿流体径向流的偏微分方程,结合大庆油田聚合物注入井的实际数据和前面的井筒管流、喷嘴节流产生的压力损失Δp和粘度损失Δη来束缚方程的边界条件,使用有限差分将方程离散,并应用软件求解,得出了聚合物注入压力、注入量与时间的关系,为聚合物分层配产提供了理论依据。     

注入速度对疏水缔合聚合物剪切后恢复性能的影响

针对渤海绥中36-1油田的实际油藏地层条件模拟设计了近井地带模型。研究了注入速度分别为5m³/(m·d)、10m³/(m·d)和20m³/(m·d)时,部分水解聚丙烯酰胺与疏水缔合聚合物2种不同分子结构的聚合物剪切后溶液性能恢复过程。实验结果表明,部分水解聚丙烯酰胺溶液的黏度、阻力系数、残余阻力系数等不能恢复,而疏水缔合溶液经高速剪切后溶液性能可以恢复。在注入速度为5m³/(m·d)时,疏水缔合聚合物在近井地带最终黏度保留率为92.3,阻力系数保留率为43.7,残余阻力系数保留率为81.1,且随着注入速度增大,溶液的黏度、阻力系数、残余阻力系数降低。在注入速度为10m³/(m·d)时,黏度、阻力系数、残余阻力系数保留率分别为70.6、35.2、72.7。注入速度为20m³/(m·d)时,黏度、阻力系数、残余阻力系数保留率分别为55.6、26.3、55.8。利用原子力显微镜观察剪切后疏水缔合聚合物微观形态认为,疏水基团的缔合作用使得原本被高速剪切破坏的溶液网络结构重新生成。