Effect of Polymer Solution Viscoelasticity on Residual Oil

In this article, the oil displacement efficiencies of viscoelastic HPAM solution and viscous glycerin solution are studied by flooding at visual microscopic glass models. Also, the effect and mechanisms of the viscoelasticity of HPAM solution and glycerin solution on the displacement of residual oil in dead-ends are studied, and the relationship between the elasticity of HPAM and oil displacement efficiency is given. The results of microscopic oil displacement experiments indicate that the displacement efficiency of HPAM solution flooding and glycerin solution flooding gradually increase with the increase in a viscoelasticity of HPAM solutions and the viscosity of glycerin solution. However, for HPAM solution flooding, the displacement efficiency is always higher and residual oil saturation lower than that of glycerin at the same viscosity, same capillary number and at the same oil saturation after water flooding.     

聚合物溶液作用于残余油膜上的力学分析

结合连续性方程、运动方程和本构方程,使用计算流体动力学软件Polyflow,计算了聚合物溶液作用在亲油岩石表面上的残余油膜的应力。计算结果表明:聚合物溶液的粘弹性越大,作用在残余油膜上的应力越大,越有利于油膜的变形;流道宽度越大,作用在油膜上的偏应力越大,越有利于提高驱油效率。     

聚合物溶液粘弹性影响因素研究

通过理论与动态剪切实验研究,从聚合物分子结构及分子运动论的角度具体分析了聚合物溶液粘弹性在不同相对分子质量、浓度、矿化度、频率及温度等影响因素下的对比关系。从而得出：聚合物溶液的相对分子质量越大,浓度越高,矿化度越低,动态曲线中相应的储存模量与损耗模量也增加;粘弹性随频率的增加先增大后减小,随温度的增大而缓慢减小;聚合物溶液粘度很高时,弹性比粘性大很多,高弹性聚合物溶液能提高驱油效率。     

Results of Bench-Scale Oil Displacement of Novel Polymer Solution in Daqing Oilfield

Abstract

In order to improve the dissatisfied oil displacement results of conventional low molecular weight polymers in some thin and poor reservoirs of the Daqing Oilfield in China, two new polymers with low molecular weight are introduced. A series of laboratory experiments were performed to evaluate the performance index and oil displacement results of the novel polymers. The results show that the new polymers have the characteristics of higher viscosity, better salt and shearing resistance, and better solubility than conventional polymers, and the viscoelasticity and shearing resistance of the new polymers increases with a decrease in molecular weight. Bench-scale oil displacement experiments indicate that the oil displacement results of the new polymers are better than those of the conventional polymers with the same molecular weight and the performance will be better with a decrease in molecular weight. Novel polymers have a favorable matching relationship with low-permeability reservoirs that are fit for wide application in thin and poor reservoirs.     

砾岩油藏聚合物驱微观机理研究

应用微观透明仿真刻蚀模型和平面填砂模型研究了砾岩油藏聚合物微观驱油机理。微观模型驱油实验结果表明，聚合物可驱替砾岩油藏喉道和孔道中的剩余油，不能驱出盲端剩余油；油的流动机理，在亲水模型中以剪切夹带为主，而在亲油模型中以拉丝、桥接为主。平面填砂模型聚合物驱实验中明显看到形成油墙，波及体积增加，水驱剩余油明显减少。6种平面填砂模型聚合物驱提高采收率程度不同，最终采收率有较大差别。砾岩模型的最终采收率低于砂岩模型，这是由于砾岩油藏中不流通孔道和盲端较多，残留在其中的油较多。砾岩模型的非均质性越严重，聚合物驱的效果越好。砾岩储层岩心颗粒均匀充填模型的聚驱采收率增值为10．56％，主流线两侧充填密度不同的、主流线充填密度较高的及均匀充填的3个以陶瓷颗粒模拟砾岩颗粒的填砂模型，聚驱采收率分别为9．95％，9．06％及8．87％。聚合物驱仍能用于水驱后的砾岩油藏。图14表1参12。     

聚合物/羧基甜菜碱二元复合体系驱替水驱后残余油的机理

实验研究在30℃下进行。实验聚表二元复合体系为1.0 g/L HPAM、2.0 g/L羧基甜菜碱在矿化度3.7 g/L的模拟大庆油田采出水中的溶液,与模拟大庆油(黏度10 mPa.s)间的界面张力为5.8×10-3mN/m,1-1000 s-1范围的表观黏度与1.0 g/L HPAM溶液十分接近。在玻璃刻蚀大庆油藏仿真均质微观模型上,水驱20 PV的采收率为55.795%,注入20 PV二元体系使采收率增加39.724%;在二元复合体系驱替过程中,注入、采出口之间主流区域内的水驱后残余油在二元复合体系作用下发生变形,伸长并形成油丝,主要以油丝的形式被驱出;过渡区和边角区的残余油则主要以W/O乳状液的形式被驱出。W/O乳状液中的乳化水滴通过圈闭、Y型孔道挤压及水滴变形、断裂这3种方式形成并汇集为比较连续的W/O乳状液流,二元复合体系以W/O乳状液的形式由主流区扩展到两侧的过渡区,再进入边角区,启动死油区的残余油,从而扩大了波及体积,提高了驱油效率。图5参11。     

耐温抗盐聚合物溶液的黏弹性试验研究

通过动态剪切试验,研究了聚合物相对分子质量、矿化度、温度对耐温抗盐聚合物溶液黏弹性的影响。试验结果表明,相同浓度时,相对分子质量越大,动态曲线中相应的储存模量G＇与损耗模量G″也越大;对同一种聚合物,浓度越大,聚合物分子缠结越严重,在一定的频率范围表现出较强的弹性效应;温度升高对黏弹性影响较小;矿化度越高,黏弹性越小;表面活性剂的加入对聚合物溶液黏弹性影响较小。室内驱油试验结果表明,聚合物的高黏弹性对采收率的提高有较大贡献,浓度为1 500 mg/L的PAM2溶液提高采收率为15.4%。     

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。     

聚合物表面活性剂溶液微观驱油特征

为从微观研究聚合物表面活性剂(简称聚表剂)的驱油机理和驱油效果,采用微观刻蚀仿真模型进行微观可视化驱油实验,并与岩心驱替实验驱油效果对比。结果表明,在微观驱油实验中,水驱后微观模型中产生6种类型残余油,而聚表剂驱后对盲端残余油的驱替效果不明显;聚表剂的驱油机理主要是通过其增黏作用、黏弹性作用和乳化作用来扩大波及体积,降低渗流阻力",拉""、拽"残余油,将大油滴乳化分散成小油滴,从而将残余油有效驱出;不同浓度的聚表剂在微观模型和岩心驱替实验中的驱油效果基本相符,聚表剂浓度越大,残余油启动能力越高,驱油效果越好。聚表剂质量浓度为2000 mg/L时的驱油效果最好,采收率增幅为19.69%。图27表1参15     

油/聚合物溶液体系动态界面扩张模量的测量

以十二烷为油相,以HPAMMo 4000(M=2.0×107,HD=24%)在0.5%NaCl盐水中的溶液为水相,用法国ITConcept公司的Tracker型全自动液滴界面张力仪在30℃测定了油水界面的动态扩张模量E。结果表明,初始滴体积V对E～t曲线无明显影响;固定V=20μL,E达到动态平衡值所需时间(振荡周期λ=10s)随水相聚合物浓度CP增大而缩短,E平衡值随CP增大而增大,随λ增大而略有减小,因此V,t,λ等测量参数均需采用实验方法确定。根据纯水表面张力测量值,此方法的实验误差为0.7%。介绍了测量原理。用此法测定胜利孤岛原油(70℃粘度52.9mPa·s)与0.75、1.0、1.5g/LMo 4000溶液间的E值,分别为16.4、17.8、21.4mN/m。图3表2参7。     

孤岛油田聚合物驱见聚特征及影响因素

孤岛油田聚合物驱试验取得了明显的降水增油效果。注聚区内油井单井见效、见聚特点不同,按单井含水的变化划分为5种类型：见效低谷型、见效初期型、见效波动型、回返型、不见效型;每种类型的影响因素不同,主要影响因素是储层参数、剩余油饱和度、注采关系等。     

Constitutive Model of Viscous-Elastic Polymer Solution in Porous Media

Abstract

The rheological behavior of viscous-elastic polymer solution in porous media of an oil reservoir is different from that in the shearing rheometer. Its flowing complexity lies in not only the complication of polymer's molecular structure and character but also in the change of the physicochemical effect between formation and polymer in space and time, which make it difficult to describe rheological behavior of viscous-elastic polymer solution in porous media. Based on the analysis of viscous-elastic polymer solution flowing in a throat of porous media, the flowing process is divided into three stages as entrance constriction, pore passage, and extrusion. Accordingly, the pressure drop in every stage is separated into viscous drop and elastic drop. Pressure expressions of every stage are established with a tensor analysis method in consideration of such factors as pseudoplasticity, elastic properties, elastic recovery characteristics, pore throat ratio, porosity, and other characteristics. As a result, the constitutive model of viscous-elastic solution in the porous media is established, which is examined and analyzed by a shearing and rheological experiment and a displacement experiment.     

不同粘弹性驱替液下毛管数对驱油效果的影响

通过在微亲水人造岩心上开展的室内驱油物理模拟试验,探讨了毛管数对不同粘弹性聚合物溶液驱油效率及残余油饱和度的影响.同时,在相同毛管数条件下,研究了不同粘弹性聚合物溶液对其驱油效率及残余油饱和度的影响,得到了不同粘弹性条件下毛管数与驱油效率关系的一族曲线;比较系统地研究了不同粘弹性聚合物溶液下毛管数对驱油效率及残余油饱和度的影响规律,即在毛管数相同的条件下,聚合物溶液的粘弹性越高,体系的采收率越高,残余油饱和度越低,说明了聚合物溶液的弹性也是影响其提高采收率、降低残余油饱和度的重要因素.对进一步深入研究聚合物驱油机理和现场作业具有行重要指导意义.     

聚合物/两性表面活性剂二元体系提高水驱后残余油采收率研究

针对三元复合驱中的碱大幅度降低聚合物溶液的黏弹性，降低波及效率和驱油效率，含碱驱油体系引起地层黏土分散和运移、形成碱垢、导致地层渗透率下降等问题，利用不加碱可形成超低界面张力的聚丙烯酰胺／两性表面活性剂二元复合体系，通过人造岩心驱油实验，研究了聚表二元复合体系提高水驱后残余油采收率的可能性。研究表明，聚表二元复合体系在驱替水驱后残余油中，可以同时发挥活性剂的超低界面张力特性和聚合物溶液的粘弹特性，使得该二元体系的采收率高于单一的表面活性剂体系和聚合物驱油体系，并且二元体系的聚合物浓度越高，采收率越高。     

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.     

孔隙介质中聚合物溶液的粘弹性及流变性

根据聚合物溶液在孔隙介质中的渗流理论，提出了确定其有效粘度的方法，导出了孔隙介质中包含粘弹性因素的聚合物溶液有效粘度与剪切速率的关系式，该式适用于较广的速度范围；实验证实，聚合物溶液有效粘度由弹性粘度和剪切粘度组成，孔隙介质性质及降合物溶液浓度对临界流变流速影响的研究表明，在油层流速条件下，聚合物溶液很可能出现拉伸流动和胀流型流变特征，因此在聚合物驱及数值模拟中应考虑粘弹性因素的影响。     

聚合物溶液性质对其数模参数测定结果的影响

通过矿化度对聚合物溶液滤过性、流变性的影响实验 ,研究了AMPS聚合物溶液的性质以及矿化度的增加对这种聚合物数模参数测定结果的影响。研究结果表明 ,随着矿化度的增加 ,溶液中的分子形态及颗粒组成发生变化。这是造成AMPS共聚物溶液静吸附、残余阻力系数测定结果偏高的主要原因     

渣油性质对S-RHT催化剂的影响

在中型渣油加氢试验装置上考察了钠离子、镍、钒、硫和渣油粘度对S-RHT催化剂活性的影响。结果表明,金属钠对催化剂性能影响极大,重金属镍和钒、硫对催化剂活性无明显影响,而渣油粘度对催化剂的脱杂质性能有不利影响。试验结果对工业S-RHT装置原料的选择有重要的指导意义。     

聚合物浓度对原油采收率的影响研究及现场试验

通过实验,研究了水驱后及在不同开采阶段注入不同浓度聚合物对聚合物驱采收率的影响。结果表明,随着聚合物浓度增加,采收率提高;当聚合物浓度为1500mg／L时,采收率达25％;再增加聚合物浓度,采收率提高幅度不大。并且聚合物注入时期越早,得到的采收率越高。大庆萨中油田现场试验表明,采用聚合物浓度为2000-2500mg／L的聚合物驱得到的采收率是邻近区块采用聚合物浓度为1000mg／L聚合物驱的2倍左右,并且聚合物段塞的突破时间大幅延长。     

涠洲11-4油田聚合物驱物理模拟研究

针对涠洲11-4油藏地质构造、储层物性和流体性质特征,通过筛选国内外现有抗盐耐温聚合物产品,对品质较优聚合物产品的驱油效果进行了评价。实验结果表明,聚合物用量、段塞尺寸及组合方式、驱替相与被驱替相粘(流)度比以及调剖剂类型将影响聚合物驱增油效果。当聚合物用量采用300mg/L.PV时,“单一整体聚合物段塞”驱油效果好于“组合段塞”,“前置调剖剂段塞+聚合物主段塞”好于“单一聚合物段塞”,“法国SNF”好于“抗盐2号”。