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.     

聚合物溶液在驱油过程中对盲端类残余油的弹性作用

从微观驱油实验出发,研究了聚合物溶液的粘弹性对驱油效率的影响,定量分析了聚合物溶液的弹性在驱油过程中对残余油的作用机理.研究结果表明,对于油湿盲端,随着聚合物溶液弹性的增加,盲端类残余油的驱油效率提高.对于水湿“盲端”,聚合物溶液不能提高不可动残余油的驱替效率.如果“盲端”处的残余油为可动油,或有其他油滴流入“盲端”与残余油聚并,即可形成较大的可动油滴,用粘弹性流体驱替,可使“盲端”处残余油饱和度降低.对仿真类孔隙介质,聚合物溶液的粘弹性均可提高微观驱油效率.     

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。     

新型聚合物驱油数学模型

建立了能模拟多种分子量聚合物溶液混合驱油和聚合物黏弹性作用驱油机理的数学模型,该模型从弹性效应和黏性效应两个方面描述了聚合物驱油机理。弹性驱油作用的数学描述是:弹性能降低残余油饱和度,使油相相对渗透率提高;黏性驱油作用的数学描述是:聚合物能增加水相黏度,改善油水流度比及扩大驱替液的宏观波及体积。在多种分子量聚合物溶液混合驱油机理数学模型中,每一种分子量聚合物在油藏中流动满足各自独立的物质传输规律,在驱油机理上表现为多种分子量聚合物溶液浓度之和的总浓度总体驱油过程,驱油机理数学模型中的参数表示为各种分子量聚合物相应参数浓度加权平均的形式。所建立的模型能够模拟聚合物驱油提高微观驱油效率和流度控制驱油机理以及所发生的对流、弥散、扩散、吸附等物化现象。实际应用结果表明,该模型具有较强的实用性,可用于聚合物驱油的机理研究、矿场方案优选和开发效果预测。     

粘弹性聚合物溶液能够提高岩心的微观驱油效率

人们普遍认为,聚合物驱不能提高微观驱油效率。而新近的大量研究成果不再支持这一观点。通过实验室岩心驱油实验,对水驱后的不同残余油类型进行了研究,并将残余油的类型划分为:①岩石表面的油膜;②“盲端”状残余油;③毛管力作用下的孔喉残余油;④岩心微观非质部分未被波及的残余油。研究表明,粘弹性的聚合物溶液驱替后,所有类型的微观残余油均减少。而且其在孔隙中的速度分布与牛顿流体有很大不同,在驱替不同类型的残余油时,表现出很强的“拉、拽”作用。研究证实了微观驱油效率的提高与聚合物溶液的弹性有关。不同性质的聚合物溶液具有不同的弹性。选用不同的聚合物驱油时,其提高采收率幅度的差异可高达6%OOIP以上。大庆油田工业规模聚合物驱开发区块的密闭取心资料也证实了这一观点。研究较全面地阐述了:①一些聚合物驱成功与失败的原因;②开展聚合物驱油时应考虑的因素;③如何进一步提高聚合物驱油的采收率。粘弹性的流体在孔隙介质中的流变性还需进一步做大量的研究工作。研究牛顿流体所得到的许多结论在用于粘弹性流体时,还有待于重新评价。     

聚合物溶液在多孔介质中的渗流规律及其提高驱油效率的机理

通过室内实验，测定了聚丙烯酰胺（HPAM）溶液在流变仪中的流变性，通过多孔介质的流变性和残余阻力系数，并用不同的浓度，注入速度和岩心渗透率进行了驱油实验，结果表明，随着浓度的增加，聚合物溶液的体相粘度、表观粘度和残余阻力系数增加，衰竭层厚度减小，驱油效率增加，注入速度增加时，聚合物溶液的衰竭层厚度降低，粘弹性增加，驱油效率增加，渗透率的增加能使驱油效率增加，对提高驱油效率起作用的是聚合物分子的缠结作用引起的表观粘度的增加或衰竭层厚度的降低，这种作用能使平行于油水界面的拉动残余油的力增加。     

两种新型驱油聚合物在多孔介质中的黏弹性

以HPAM ART525和MO-4000为对比，对疏水缔合聚合物HAP3和抗盐梳形聚合物CP4污水溶液的黏弹性进行了实验研究。实测参数为：HAP3、CP4与HPAM的表观黏度比Rη和储能模量比RG，HAP3、CP4的弹性黏度ηe（达西黏度与表观黏度之差）。讨论了ηe的测定原理。CP4的Rη和RG′小，溶液浓度Cp增大时增幅小，30℃、70℃的Rη～Cp曲线几乎重叠，CP4耐温性好。随Cp增大（在cac以上），HAP3的Rη大幅度上升而RG，大幅度下降，70℃的Rη～Cp曲线较30℃曲线大幅下移，HAP3黏度对温度敏感。1000mg／L聚合物溶液流经1．0μm^2岩心测得的ηe，ART525最小，CP4次之，HAP3最大；随γ增大，前二种聚合物ηe增大而HAP3的ηe却减小且随渗透率增大而明显减小，反映疏水缔合结构的易破坏性。认为HAP溶液通过多孔介质流动的压力降，除黏性和弹性分量外，还包含疏水缔合分量．后者应大于前二者之和，由此推断，HAP体系注入时起压快，注入压力高，易进入低渗区，造成的封堵易被破坏。将0．3PV浓度1000mg／L的聚合物溶液注入1．0／μm^2的岩心，ART525、HAP3、CP4提高采收率增幅分别为7．62％、11．28％、12．10％。用HAP溶液中形成类似“项链”结构的疏水缔合聚集体解释HAP3的黏弹性。图6参10。     

低渗透油藏中水驱油两相渗流分析

在进行水驱油活塞式驱替时,假设流体不可压缩,忽略重力和毛管力的作用,则渗流存在水区（含不可动油）和油区。研究油、水相启动压力梯度对渗流的影响,得到注采压差、产量和界面运动公式,并绘制了启动压力梯度对无量钢产量的影响曲线。水相的启动压力梯度削弱指进,而油相的启动压力梯度增强指进。油相启动压力梯度越大,驱替产量越小、越困难;流度比对渗流的影响大于启动压力力梯度。比较各种水驱形式的无量纲产量曲线可知,垂     

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。     

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     

聚合物驱数值模拟渗流参数的测定研究

本文采用部分水解聚丙烯酰胺,在大庆油田厚层试验区的天然岩心上,建立了聚合物驱数值模拟渗流参数的测定方法,研究了渗透率、注入速度、温度、分子量和矿化度对渗流参数的影响,初步建立了R_K_(max)、b_p与渗透率、线性推进速度和温度的关系式,从而充实和完善了原聚合物驱模型,为厚层聚合物驱矿场试验提供了数值模拟参数。     

聚合物驱油体系弹性对高黏稠油驱油效率的影响

为了解聚合物驱油体系的弹性对高黏稠油驱油效率的影响, 建立了一套模拟层内均质性的平板夹砂可视驱油实验装置, 提出了一种新的量化评价驱油效率的方法—灰度法, 研究了部分水解聚丙烯酰胺（HPAM）和疏水缔合聚丙烯酰胺 （HAWSP-2） 的弹性及其对稠油驱油效率的影响。结果表明： 由于疏水缔合作用的存在, 在低剪切速率下 HAWSP-2的抗剪切性好于 HPAM; 剪切黏度均为 100 mPa· s的 HPAM和 HAWSP-2的流型指数、 第一法向应力差、 屈服应力和形变恢复率分别为 0.384、 20.60 Pa、 0.29 Pa、 35.67%和 0.204、 67.50 Pa、 1.25 Pa、 183.15%,HAWSP-2的弹性大于 HPAM; 驱油实验中, 随着驱替模拟稠油黏度的增加, HPAM和 HAWSP-2的驱油效率均逐渐降低, 但 HAWSP-2的驱油效率总是高于 HPAM; 驱替同黏度的模拟稠油时, 单位驱油效率增幅所对应的弹性参数变化幅度从大到小依次为： 形变恢复率>屈服应力>第一法向应力差>流型指数, 即变形-恢复能力、 屈服应力、 第一法向应力差和流型指数对驱油效率的贡献依次增大。聚合物弹性对稠油驱油效率的影响为正相关关系, 流型指数是决定聚合物弹性对驱油效率影响的主导因素。图6表3参12     

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。     

聚合物驱油体系高效络合剂研究

针对部分水解聚丙烯酰胺在高矿化度条件下增黏能力下降的问题,采用仪器检测和物理模拟等方法,对具有能够去除或屏蔽水中Ca²⁺、Mg²⁺的络合剂进行筛选、复配和评价,并在此基础上,进行流动性实验和驱油效果实验研究。结果表明,10种络合剂中,氨基三甲叉膦酸与羟基乙叉二膦酸对部分水解聚丙烯酰胺具有很好的增黏效果,增黏率达到了30%左右。综合考虑增黏效果、稳黏效果、反应时间和成本等方面因素,将10种络合剂复配,其中,“SY-Ⅰ”络合剂提高初始黏度效果明显,“SY-Ⅱ”络合剂提高黏度稳定性效果明显。与未加络合剂的聚合物溶液相比较,加入络合剂的聚合物溶液分子线团尺寸更大,黏弹性更好,阻力系数和残余阻力系数更大,驱油效果更好。矿场试验表明,加入络合剂的聚合物在驱替过程中注入压力明显提升,采油井的含水明显下降,产油量明显增加,增油降水效果显著。该研究对提高聚合物驱技术经济效益、指导矿场实践应用具有重要意义。     

高浓度聚合物体系稳定性及驱油效果评价

高浓度聚合物驱油技术是一种新型的大幅度提高原油采收率的方法,但是高浓度聚合物体系的黏度稳定性及体系的驱油效果是目前矿场需要了解的问题。在室内试验的基础上,进行了高浓度聚合物体系黏度稳定性评价,并对体系的浓度和相对分子质量对驱油效果的影响进行研究。试验表明:时间对体系黏度有一定影响,而且随着体系浓度的增加,时间对体系黏度的影响逐渐减小;在剪切速率和剪切时间分别一定的条件下,体系的降解率随着相对分子质量的增加而降低,随体系浓度的增加而增加,但是高浓度体系的保留黏度大;聚合物浓度越高、相对分子质量越高,驱油效果越好。     

聚合物驱压裂井油水两相渗流不稳定压力分析方法

基于两相渗流理论,考虑聚合物的剪切变稀、剪切增稠、对流、扩散、吸附滞留、不可及孔隙体积和有效渗透率下降的综合影响,建立了聚合物驱压裂井油水两相渗流不稳定压力分析模型。采用有限体积差分和牛顿迭代方法对模型进行求解,分析了裂缝导流系数、注入聚合物质量浓度、地层初始聚合物质量浓度和含水饱和度对压裂井试井典型曲线的影响规律。结果表明：裂缝导流系数增加,压力传导加快,压降减小,过渡流段压力曲线下移,双线性流段的持续时间更短,线性流段出现更早,且线性流持续时间更长。注入聚合物质量浓度增加,水相有效黏度增大,压力传播损耗增加,压力和压力导数上移,双线性流段缩短。地层初始聚合物质量浓度增加,水相有效黏度增加,井筒储集段后的压力曲线整体上移。地层含水饱和度增加,水相相对渗透率变大,油相相对渗透率减小,油水两相总流度增加,压力传播损耗减小,井筒储集段后的压力曲线整体下移。模型退化后计算结果和商业试井软件计算结果对比及实测试井资料验证了新模型的可靠性、实用性。     

交联聚合物驱油机理研究

该文用微观和宏观两种渗流实验方法研究了交联聚合物的驱油机理，认为交联聚合物不但有调剖作用，同时还具有驱油作用。交联聚合物可明显改善油藏高含水期水驱油效果，控制含水上升速度。在注水时，以适当的主段塞和副段塞组合可获得较好的增油降水效果。在该实验条件下，推荐段塞组合为：主段塞０．２ＰＶ，不加清水隔离段塞，副段塞０．０５～０．１ＰＶ。实验采用此段塞组合可提高采收率２０％～２６％。含水率下降３０％以上。     

高浓度聚合物驱油体系对不同渗透率油层的动用状况研究

本研究中使用分子量2.5×107的一种抗盐HPAM,柱状人造均质岩心,实验条件模拟大庆主力油藏条件,聚合物溶液用矿化度3700 mg/L的盐水配制。聚合物溶液在岩心中的阻力系数Fr和残余阻力系数Frr随聚合物浓度的增大和岩心渗透率的减小而增大,高浓(2500 mg/L)溶液与常浓(1000 mg/L)溶液的Fr值比和Frr值比,岩心Kg=1.0μm2时最小,分别为3.7和3.2,Kg=1.5μm2时最大,为30.0和29.3,Kg=0.5μm2时为3.3和14.1。在Kg为2.26,0.47,0.15μm2的高、中、低渗三岩心并联的非均质模型上,水驱之后注入高浓溶液0.570 PV,与注入常浓溶液1.425 PV相比,高、中、低渗岩心和岩心组的聚驱采收率增值分别提高1.6%,2.1%,8.9%和4.2%,最终采收率分别提高2.0%,2.9%,9.1%和4.7%。讨论了常浓和高浓聚合物驱中不同渗透率油层(岩心)的动用程度。表3参5。     

聚合物分子量对聚合物驱油效率的影响

在人工均质岩芯和变异系数０．７２的二维纵向非均质岩芯上，用３种分子量（５５０万、１１００万、１８００万）的聚合物溶液在等浓度（１０００ｍｇ／ｌ）和等粘度（１１．０２ｓ－１、４５℃下３４．５ｍＰａｓ左右）两种条件下进行了驱油实验。随着聚合物分子量的增大，均质和非均质岩芯上的驱油效率在等浓度驱替条件下有大幅度升高，在等粘度驱替条件下也有一定程度的升高。在大庆油田，选用高分子量的聚合物有利于提高聚合物驱的经济效益。     

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。