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...     

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。     

不同类型聚合物溶液在多孔介质中的渗流规律

为了研究不同类型聚合物溶液在多孔介质中的渗流规律，测定了聚丙烯酰胺溶液和黄原胶溶液在流变仪中的流变性和不同浓度，注入速度及岩心渗透率条件下通过多孔介质的流变性和残余阻力系数，研究结果表明，随浓度增加，聚丙烯酰胺溶液的体相粘度，表观粘度和残余阻力系数增加，衰竭层厚度减小，黄原胶溶液的体相粘度增加，浓度高于缠结浓度时，残余阻力系数随浓度的增加而增加，但衰竭层厚度和表观粘度的变化幅度不大，注入速度增加时，两种聚合物溶液的衰竭层厚度都降低，聚丙烯酰胺溶液的残余阻力系数不变，粘弹性增加，黄原胶溶液的残余阻力系数下降。     

多孔介质中聚丙烯酰胺溶液流变性研究

研究了聚丙烯酰胺溶液在多孔介质中的流变特征；分析了聚丙烯酰胺溶液渗流过程中的粘弹性及其影响因素。结果表明，聚合烯酰胺溶液在渗流过程中，浓度和渗流速度对其粘弹性影响较大。该溶液为剪切变稀的假塑性流体，只在井底附近出现弹性行为，会影响井底压力梯度。     

疏水缔合水溶性聚合物AP-P3在多孔介质中的缔合行为研究

疏水缔合水溶性聚合物是一种亲水性大分子链上带有少量疏水基团的水溶性聚合物，在宏观条件下由于其缔合作用，聚合物溶液表现出明显的抗剪切和剪切恢复的特性。通过室内实验研究了疏水缔合水溶性聚合物(AP-P3)溶液在多孔介质中的渗流特征，从而探讨了AP-P3溶液在多孔介质中的缔合行为。研究结果表明，AP-P3溶液在多孔介质狭小的空间中，仍能发生以分子问缔合为主的缔合行为，但是形成分子问缔合的溶液浓度明显高于宏观条件下的第二临界缔合浓度(CAC)；同时应用吸附滞留实验验证了。这种缔合作用，不是由于大量疏水缔合聚合物在多孔介质中的累积滞留效应引起的。当AP-P3溶液浓度高于孔隙介质中形成分子问缔合的浓度时，聚合物溶液的阻力系数随着浓度的增加，发生急剧增加的变化，表现出了AP-P3溶液具有较强的流度控制能力。     

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。     

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。     

黄原胶溶液在多孔介质中的渗流规律及其对提高采收率的作用

通过实验测定了黄原胶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，用不同的浓度，注入速率和岩心渗透率进行驱油实验。结果表明：随浓度增加，黄原胶溶液的体相黏度增加，浓度主于缠结浓度时，残余阻力系数随浓度的增加而增加，但衰竭层厚度，表观黏度和提高采率的幅度变化不大，同低于缠结浓度的情况相比，采收率保持较高的数值，最佳的黄原胶驱 度应稍高于缠结浓度。注入速度增加，黄原胶溶液的残余阻力系数下降，衰竭层厚度降低，采收率变化不大。渗透率增加能使采收率增加。对采收率提高起作用的是黄原胶分子的缠结作用下引起的表观黏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拉动残余汪的力增加。图4表1参11（张宏方摘）。     

多孔介质表面润湿性对交联聚合物溶液封堵性质的影响

 采用毛玻璃模型、砂填充管和人造岩心封堵实验,研究了多孔介质的表面润湿性对交联聚合物溶液（LPS）封堵性能的影响。结果表明,未经甲基硅油处理的毛玻璃模型注入4.5V_p（V_p—孔隙体积）的LPS后,体系压力明显上升,达到120kPa左右;经甲基硅油处理的毛玻璃模型注入10 V_p的LPS后,体系压力始终保持在比较低的水平（6~8kPa）。未经甲基硅油处理的填充砂管注入40 V_p的LPS后,体系压力达70kPa左右;经甲基硅油处理过的填充砂管注入80 V_p的LPS后,体系压力只达到18kPa,没有明显上升。岩心并联实验中,甲基硅油处理过岩心与未经甲基硅油处理的岩心相比, 注水时的出口液体流量明显降低, 但注LPS后的出口液体流量明显增加。这表明LPS具有选择性封堵性质,即易于封堵水润湿的多孔介质,而难于封堵油润湿的多孔介质。     

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。     

流经孔隙介质时聚合物稀溶液德博拉数的确定

德博拉数(N_Dc)是表征流体粘弹性的流变参数,可由实验测得的流体第一法向应力差■求出。但聚合物稀溶液的■数值太小,在一般流变仪上测不出。用半经验公式计算N_(De)的方法虽然简便,但应用范围有限。作者改装了威森堡锥板流变仪并用改装的仪器测定了聚丙烯酰胺稀溶液(1000mg/l)的N_(De)及表征流体由粘流型转变为粘弹型的临界德博拉数■,将实验结果与用半经验公式计算的结果进行了对此。结果表明,该半经验公式只适用于中等分子量(小于10×10~6)的浓度不大于1000mg/l的聚合物稀溶液,而对于高分子量(大于10×10~6)或较高浓度(大于1000mg/l)的聚合物溶液则误差较大,不宜使用。     

溶蚀下碱溶液在多孔介质中的传质规律研究

将溶蚀反应的溶蚀速率常数和多级反应级数引入到碱溶液传输方程中,建立了碱溶液在地层矿物多孔介质中含多级反应动力学的传输方程,并计算了碱溶液在地层矿物中一维浓度的分布.结果表明,物理模拟和数值模拟的一致性较好.该计算方法可以用作碱溶液传输过程的机理分析和实际驱替过程的模拟.分析了影响碱溶液在地层多孔介质中浓度分布的因素,如吸附、扩散系数、注入量、驱替速度和溶蚀等.该模型可用于预测碱耗、优化碱溶液浓度和注入量等参数,改善碱水驱或含碱复合驱的驱油效果,提高地层原油采收率.图5表1参16     

聚合物在多孔介质中流动的实验和理论研究

本文对黄原胶／示踪剂段塞在胶结砂岩中的流动进行了广泛地研究。研究现象涉及到聚合物／示踪剂的扩散、排斥／不可进入体积，聚合物的吸附和粘性指进。在一些驱替中，存在有明显的非平衡效应。导出的宏观流动方程及其概念被用来模拟以上各种现象的行为。一种微观处理方法也得到发展，它半定量地描述了聚合物在多孔仙质中流动的一些特性。     

聚合物稀溶液流经孔隙介质时的粘弹效应及其表征

通过均匀粒子充填床层流动试验求得了多种聚合物稀溶液在稳定层流条件下由纯粘性流动转变为粘弹性流动的临界条件:临界流速,临界雷诺数、临界德博拉数、综合阻力系数>1。讨论了聚合物链结构、分子量、溶液浓度、床层孔隙结构等对粘弹效应的影响。粘弹性流体流经均匀粒子充填床层时的总压力降由粘性压力降和弹性压力降组成:ΔP_T=ΔP_C+ΔP_E,作者利用修正的 Blake-Kozeny 方程得到了ΔP_V 的表达式,基于实验结果求出了ΔP_E 的表达式:ΔP_E=C_0ηpθ_(fl)V_0~m/Dp~2,其中 C_0和 m 为流体参数。     

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。     

三元复合体系在多孔介质中的渗流特性

通过渗流实验,分析了影响三元复合体系及其乳状液在多孔介质中渗流特性的因素,建立了三元复合体系在多孔介质中表现为粘弹流体的本构方程,分别推导出了三元复合体系表现为粘性和粘弹性流体的渗流方程。结合实验,对其渗流方程计算结果进行了检验。结果表明,用粘弹流体的渗流方程可以较准确地描述三元复合体系的渗流特性。此研究结果对油田开展三元复合驱技术具有指导意义     

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）。     

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。     

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。