乳状液在多孔介质中的流动模型

本文从数学角度研究了乳状液的流变性及在多孔质地层中的形成与流动。精确地评价了多孔介质中拟塑性流体的几个流动模型。用统一的形式来表达这些模型，使它能检测不同模型之间的差异。     

聚合物凝胶在多孔介质中封堵效果实验

为了分析聚合物凝胶在多孔介质中的封堵规律,利用岩心实验结合核磁共振(NMR)、扫描电镜(SEM)微观分析技术,从聚合物浓度、注入速度及注入量的角度研究凝胶对岩心的封堵效果。结果表明:在一定的凝胶体系实验条件下,当凝胶浓度升高时,突破压力和封堵率提高,核磁共振T_2谱峰面积逐渐缩小,水占岩心孔隙度分量逐渐下降,凝胶在岩心中的运移能力变弱,胶体滞留量增多,封堵性能变好;较快的凝胶注入速度会导致岩心突破压力和封堵率降低,核磁共振T_2谱峰面积增大,水占孔隙度分量升高,岩心中的凝胶滞留量减少,封堵效果变差;当凝胶注入量增加时,压力曲线变化幅度逐渐增大,突破压力和封堵率提高,核磁共振T_2谱峰面积逐渐减小,水占孔隙度分量下降,岩心中各处的凝胶滞留量大幅提高,胶体的运移能力下降,封堵效果变好。     

聚合物在多孔介质中的流变性研究

聚合物溶液的黏度是油藏方案设计、动态预测和数值模拟中最为重要的输入参数。其中,聚合物的宏观黏度与聚合物经过多孔介质后的剪切黏度具有很大差异。为了进一步完善聚合物驱设计过程中的黏度,采用室内物理模拟方法,利用岩心驱替装置系统分析了不同渗透率、不同质量浓度聚合物的剪切流变性。结果表明,聚合物经过多孔介质剪切后表观黏度均下降,随着岩心渗透率降低,黏度降解的程度增加,黏度损失率均随岩心渗透率的增大而减小。相同渗透率条件下,随着质量浓度的增加,聚合物溶液剪切后表观黏度升高。当聚合物质量浓度低时,黏度剪切降解对渗透率不敏感,随着质量浓度的增加,黏度损失率增加,黏度与剪切次数呈衰减趋势。      

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。     

交联聚合物溶液在多孔介质中调驱效果实验研究

用两种非均质填砂模型考察了交联聚合物溶液(LPS)的调驱效果。实验温度60℃;LPS由HPAM(300mg/L)、10%AlCit(37 5mg/L)、稳定剂(55mg/L)、矿化度1×105mg/L、含Ca2 800mg/L、含Mg2 200mg/L的标准盐水配成,在60℃反应3天后使用,粘度为2 35mPa·s(60℃,45s-1)注入量0 5PV;模拟原油60℃粘度12 4mPa·s。并联双岩心组调驱实验结果表明,岩心组渗透率级差较大时(14 9对5 74),进入低渗岩心的LPS比例较大(16%对2%),岩心组采收率提高幅度也较大(28 5%对21 0%)。仿五点井网井组(一注四采)平面非均质模型中渗透率递增的4个区域及全模型的水驱采收率分别为0%、1 77%、11 70%、15 60%及32 62%,注入0 5PVLPS后的采收率提高幅度分别为1 77%、2 34%、4 11%、6 03%及14 25%,即水驱采收率较高的区域注LPS提高采收率的幅度较大。调驱实验显示,LPS既具有深部调剖作用,又具有一定的驱油能力。表2参5。     

驱油用聚合物在多孔介质中分配特性实验研究

以大庆油田超高分子量聚合物为例,通过室内实验的方法,研究驱油用聚合物与岩石孔喉匹配特性,并给出不同匹配特性对驱油用聚合物在层间非均质模型中的驱油效果及模型各层阶段分流特征的影响,进一步验证驱油用聚合物线团尺寸与岩石孔喉配伍性关系。结果表明,岩石孔喉半径中值与聚合物分子线团尺寸匹配较好时,聚合物在多孔介质中具有较好的驱油效果和分流特性,聚合物与岩石的孔隙结构具有较好的匹配特性。     

基于聚合物溶液在多孔介质中的流变性研究

研究地下聚合物溶液的流变特性时,采用流变仪测量出的结果并不能表示其流变特性,本文采取设计实验的方法,分析了多孔介质中聚合物溶液的流变特性,以便于进一步提高聚合物驱的原油采收率。     

几种驱油聚合物在多孔介质中传输能力实验研究

在渗透率相同(0.132～0.137μm2)、表面亲水、长30 cm的石英砂胶结人造均质岩心上,在注清水之后分别注入用矿化度20g/L、含钙镁离子各0.1 g/L的模拟地层水配制的浓度1.0 g/L的6种聚合物溶液,由注入端和中间点压力得到岩心前段、后段压差.认为前后段压差越接近则聚合物在岩心中的传输能力越好.结果表明6种聚合物按传输能力大小排列顺序如下:大庆抗盐聚合物＞恒聚抗盐聚合物KYPAM-2＞法国SNF 3630S＞日本三菱Mo4000＞上海海博功能聚合物中科618-2＞四川光亚疏水缔合聚合物AP-P4.200 mg/L的3种聚合物清水溶液电镜照片显示,这些聚合物在溶液中均形成三维网络,大庆抗盐聚合物形成的网络较均匀,中科618-2特别是AP-P4形成的网络中有大量缔合微区.由此得出结论:在本实验条件下聚合物的传输性能决定于聚合物三维网络的结构.3630S与Mo4000显示重大差异的原因还不完全清楚.     

聚合物溶液在多孔介质中的流动特性

为探索聚合物溶液经多孔介质机械降解后黏度/浓度的分布规律以及调整非均质性的能力,开展了聚合物溶液在多孔介质中流动特性的研究实验.实验结果表明,流速越高/运移距离越远/渗透率越低,聚合物溶液黏度损失率越高.聚合物黏度损失存在着快速降解的"临界流速"和极限降解的"极限流速";黏度损失主要发生在岩心入口端和油藏近井地带;黏度...     

双重介质油藏聚合物和交联聚合物驱油研究

对双重介质油藏,提出了用聚合物和交联聚合物驱油的方法来提高其采收率.建立了双重介质油藏聚合物驱油和地下交联聚合物驱油的两维两相五组分的双渗双孔数学模型.该模型考虑了溶剂驱替过程中的各种物理化学现象(粘度、阻力系数、吸附、滞留、扩散以及双重介质中的渗吸等),对该模型中所涉及的主要参数提出了易于应用的数学表达式;采用有限差分法对模型进行求解;并进行了一系列的数值计算.分析了聚合物和交联聚合物在双重介质油藏中的渗流规律,研究了聚合物浓度、交联聚合物驱的交联强度以及裂缝渗透率与基质渗透率之比等因素对双重介质油藏驱油效果的影响,比较了聚合物驱和地下交联聚合物驱的驱油效果,得到了一些有价值的结论.为双重介质油藏进行聚合物驱和地下交联聚合物驱提供理论指导和优选方法.     

多孔介质中两亲聚合物驱稠油渗流规律实验研究

以渤海油田稠油为样本,对两亲聚合物驱稠油作用机理和渗流规律进行了实验研究。室内微观实验表明,新型两亲聚合物溶液能够降低胶质和沥青质在石英表面的吸附层厚度和吸附质量,通过乳化分散作用减小油滴尺寸,从而改善稠油流动性;随着两亲聚合物溶液与原油混合体系中聚合物溶液比例增加,流动时间逐渐降低,体系的流动性明显改善。物理模型宏观实验表明:一方面两亲聚合物-原油混合体系在渗流过程中持续与油相接触,启动更多稠油,提高驱油效率;另一方面,混合体系因吸附滞留作用在多孔介质中能够建立渗流阻力,扩大波及体积,提高采收率。本文研究成果对于明确两亲聚合物提高采收率原理和指导矿场试验具有重要意义。     

聚合物在多孔介质中水动力学滞留研究

部分水解聚丙烯酰胺（ＨＰＡＭ）的分子量越高，满足流度控制所需要的ＨＰＡＭ的浓度就越低，ＨＰＡＭ用量就少。因此，矿场应用的ＨＰＡＭ的分子量有越来越高的趋势。但是，ＨＰＡＭ分子量越高，其在多孔介质中的滞留量就越易受到注入速度的影响。研究了高温（７２℃）条件下，不同分子量的ＨＰＡＭ在天然岩心中的渗流特性，结果表明：在注入速度为１５ｍＬ／ｈ的条件下，低分子量的ＨＰＡＭ３３３０Ｓ的浓度剖面图基本对称，滞留量为１９．５μｇ／ｇ；高分子量的ＨＰＡＭＳ５２５的浓度剖面图呈明显的前缘滞后和拖尾现象，滞留量为６４．０μｇ／ｇ。把Ｓ５２５溶液的注入速度从１５ｍＬ／ｈ提高到３０ｍＬ／ｈ，Ｃ／Ｃ０值随注入孔隙体积的增大先下降而后上升，滞留量增加了４１．５μｇ／ｇ；当Ｃ／Ｃ０值上升到１后再将注入速度提高到６０ｍＬ／ｈ，浓度剖面图特征与上述基本相同，滞留量又增加了４５．０μｇ／ｇ。３个流速下ＨＰＡＭＳ５２５的总滞留量为１３７．７μｇ／ｇ，呈现出典型的水动力学滞留现象，并且ＨＰＡＭ的分子量越高，岩心渗透率越小，水动力学滞留现象就越明显，滞留量越大。因此在实际应用时，应充分考虑到水动力学滞留现象的有利和不利的影响。图１表１参４（郭海莉摘     

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。     

不同熟化程度的聚合物在多孔介质中的渗流规律及驱油性能

聚合物在注入地层过程中受到的物理、化学降解严重,黏度损失大。为了减少聚合物注入过程产生的黏度 损失,提出不完全熟化聚合物驱油技术。在70 ℃下,通过改变机械搅拌器的搅拌时间,制得具有不同黏度和熟 化程度为60%～100%的聚合物体系;基于宏观和微观模型对不同熟化程度聚合物在多孔介质中的渗流规律及 驱油性能进行研究。结果表明,相较于完全熟化聚合物,不完全熟化聚合物体系具有更好的黏弹性,可更好地动 用残余油、提高微观驱油效率;不完全熟化聚合物体系可以建立更高的阻力系数和残余阻力系数,经多孔介质剪 切后可以保留更高的有效驱替黏度;聚合物熟化程度过低不利于聚合物进入油藏深部,60%熟化程度聚合物体 系堵塞主要发生在靠近填砂管注入端0—1/5处,而80%和100%熟化程度聚合物体系堵塞主要发生在靠近填砂 管注入端1/5—2/5处;相对于水驱,60%、80%及100%熟化程度聚合物宏观驱油的采收率增幅分别为26.2百分 点、29.0百分点和23.3百分点,微观驱油的采收率增幅分别为37.3百分点、44.9百分点和36.0百分点。对于非均 质油藏,由于不完全熟化聚合物残留的未溶解胶团颗粒具有良好的封堵调驱性能,提高了低渗透层的吸液量,扩 大了波及体积,从而提高了低渗透层的采收率。研究结果可为不完全熟化聚合物驱油现场试验提供一定的理论 指导。     

氮气泡沫在多孔介质中的封堵特性及其影响因素研究

泡沫在多孔介质中的封堵特性受到许多因素的影响。利用室内物理模拟实验方法研究了气液比、渗透率、注入速率、含油饱和度、地层内残留聚合物对泡沫在多孔介质中的封堵特性的影响。结果表明,气液比在（1：1）～（3：1）之间时,泡沫在多孔介质中封堵能力最强;泡沫在多孔介质中的表观粘度随着渗透率的增大而增大,其高渗透岩心中的相对封堵强度要大于在低渗透岩心中的封堵强度;泡沫在多孔介质中的注入速率越大其阻力因子越大,泡沫的注入速率最好控制在2m／d以上;当含油饱和度大于30％时,泡沫无法形成较大的封堵压差;聚驱后残留的聚合物可以增大泡沫的封堵压差。     

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。     

含分散油聚合物在多孔介质中的流动

聚合物和聚合物凝胶适于油气生产中降低产水 ,但它们存在明显降低与水共存油量的开采风险。通过不同比例渗透率降低法 (DPR)降低水的渗透率时 ,这种风险会小些 ,但是可能要用到大量的化学品。这就是频繁动用机械方式隔离油层使聚合物只进入需要水层的原因。本文关心的是为得到油层中聚合物的低渗透性 ,从而确保在挤注处理过程中聚合物向水层转向的含分散油聚合物 (ODP)的作用。岩心流动试验是在盐水或油饱和的砂岩岩心中进行的。到目前为止完成了以下研究。油饱和岩心中油分散聚合物流 (ODP)的流度降低比水饱和岩心中多 ;相反 ,油饱和岩心中渗透率下降较小。这个结果可用油存在条件下ODP流动过程中出现了较强的黏滞扩散现象来解释 ,黏滞扩散主要由微滴圈闭和聚合物吸附引起。结果表明聚合物中油滴的存在可以降低油层中聚合物的渗透性 ,因而聚合物可从油层转向水层     

两种聚合物在多孔介质中的渗流特性

疏水缔合水溶性聚合物(HAWP)是大分子链中含有少量疏水基团的水溶性聚合物，在模拟某一油藏条件下，研究了HAWP和ASG两种不同类型聚合物溶液在多孔介质中的渗流特性。研究结果表明，由于HAWP分子疏水基团发生分子间缔合作用，形成动态物理交联网络，HAWP溶液表现出很强的流度控制能力；在远离注入端的多孔介质中，HAWP溶液比ASG溶液具有更高的抗冲刷性和降低孔隙介质渗透率的能力。两种聚合物溶液在多孔介质中表现出的不同渗流特性与聚合物的分子结构有密切关系。     

缔合聚合物在多孔介质中的渗流运移特征

为了探讨缔合聚合物在多孔介质中能否保持较高的有效粘度,并指导其矿场应用,进行了不同类型缔合聚合物溶液性能评价和物理模拟实验。测试了不同类型聚合物在不同的质量浓度和剪切速率条件下的增粘性能,在高质量浓度条件下,缔合聚合物的增粘性较常规驱油用聚合物好,但其表观粘度受剪切速率影响大。在多孔介质中的有效视粘度和渗流运移特征及驱油效果表明,具有超高相对分子质量且分子间存在缔合作用的聚合物表现出了较好的增粘性和在多孔介质中均匀的压力传递特征,其作为驱油剂具有较好的应用前景,而仅靠分子间缔合作用增粘的普通缔合聚合物作为驱油剂的应用有待进一步改进和完善。     

聚合物在多孔介质中流动的实验和理论研究

尾部的粘性指进模拟：包括粘性段塞在内的所有驱中，粘性指进现象是明显的（见图5）。前面，我们已经讨论了根据粘性指进分相流动模型而建立的两种解析形式（VF1和VF2）。