聚合物溶液在低渗透油层中的适应性实验研究

聚合物溶液的注入性和驱油能力是评价聚合物驱在油藏适应性方面的重要内容.通过室内不同渗透率岩心的流动实验,研究了相对分子质量分别为400×104和800×104的部分水解聚丙烯酰胺溶液在低渗透岩心中的注入性和驱油能力,并在此基础上,分析了中低相对分子质量聚合物溶液在低渗透油层的适应性.实验结果表明,质量浓度为700和1200mg/L的聚合物溶液能够注入到渗透率大于30×10-3μm2的岩心中,且相对分子质量越小,浓度越低,越易注入;但是,相对分子质量为400×104的聚合物溶液在岩心下部的驱油能力较差.综合比较聚合物溶液的注入性和驱油能力,对于渗透率为10×10-3～50×10-3μm2的低渗透油藏,建议选择相对分子质量为800×104、质量浓度为700mg/L的聚合物溶液.     

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。     

聚合物溶液在油藏中的实际黏度和黏度损失率

通过多测点岩心物模实验,研究了聚合物驱中聚合物溶液在油藏中的实际黏度及黏度损失率沿注入井向生产井方向的变化规律.分析了相对分子质量、浓度和岩心渗透率等因素对聚合物在油藏中黏度损失率的影响.研究结果表明,相对分子质量和浓度不同聚合物溶液在油藏深部黏度损失程度不同.对于中低相对分子质量聚合物溶液,当沿着生产井方向渗流时,实际黏度不断降低,黏度损失率不断增加,并最终达到平稳.相对分子质量越高、浓度越高,岩心的渗透率越低,黏度损失越严重.相对分子质量800万、浓度1200 mg/L聚合物溶液在渗透率为119.60×10-3μm2的储层中流动(流速1m/d),距注入井1/3井距处,黏度损失率为85%.相对分子质量400万、浓度1200 mg/L聚合物溶液在渗透率为106.73×10-3μm2、54.24×10-3μm2、19.63×10-3μm2的储层中流动,距注入井1/3井距处,黏度损失率分别为41%、51%和78%.在评价聚合物驱油效果和设计注聚相关参数时,应以聚合物溶液在油藏深部的实际黏度为依据.     

化学驱实用数学模型及其应用

为了使数值模拟能更加准确地描述化学驱油的复杂机理,根据近年来化学驱油理论研究的新认识,建立了描述化学驱油过程的数学模型。模型是一个三维多组分化学驱模拟器,具有单一相对分子质量聚合物驱、多种相对分子质量聚合物驱和表面活性剂一聚合物-碱复合驱模拟功能。该模型除具备商业化模型已有的流度控制和毛管驱替机理描述功能外,还新增了如下模拟功能:提高微观驱油效率的聚合物弹性描述、多种相对分子质量聚合物的混合驱油过程描述、低表面活性剂浓度化学复合驱过程的化学剂复合协同效应的表征,聚合物弹性和毛管数对相对渗透率的影响以及化学驱油过程所发生的对流、弥散、扩散和吸附等一系列物理化学现象的描述。该模型已在大庆油田化学驱油科研和生产实践中成功应用。     

具有弥散和扩散模拟功能的三维三相聚合物驱油数学模型

为使数值模拟技术能更加准确地描述聚合物驱油过程发生的复杂物理化学现象,研制了具有弥散和扩散模拟功能的三维三相聚合物驱油数学模型.建立了描述聚合物和阴阳离子在多孔介质中运移的物质传输和驱油机理数学模型,从对流、弥散和扩散等方面描述物质运移过程,从弹性、黏性和多种相对分子质量聚合物混合特性描述聚合物驱油机理;将物质传输和驱油机理数学模型与油气水三相黑油数学模型合成并求解,形成聚合物驱油数学模型.模型能够模拟黏弹性和多种相对分子质量聚合物驱油机理以及化学物质在多孔介质中运移所发生的对流、弥散、扩散、吸附等物化现象,可以进行聚合物驱油的机理研究、现场方案优化和开发效果预测.     

聚合物驱“吸液剖面反转”现象机理研究

聚合物驱油技术在中国已经得到了广泛应用,为提高原油采收率做出了巨大贡献.许多非均质性比较严重的区块出现聚合物驱阶段高渗透层吸液量大于水驱阶段吸液量,中低渗透层吸液量少于水驱阶段的"吸液剖面反转"现象.利用物理实验,对影响原油采收率的各种因素进行了系统研究.结果表明,油藏渗透率级差、聚合物相对分子质量和聚合物溶液注入时机均对聚合物驱过程中"吸液剖面反转"现象存在影响,这对提高聚合物驱油效果具有积极意义.     

FEASIBILITY STUDY ON POLYMER-FLOODING EOR FOR PUTAOHUA RESERVOIRS AROUND THE PERIPHERY OF DAQING OILFIELD

针对外围油田高含水葡萄花油层剩余油潜力大、井网加密效果差、水驱剩余可采储量小等问题,提出了中低渗透油藏聚合物驱技术.评价了外围油藏条件下聚合物溶液的稳定性及与外围储层的匹配性,利用物模模型和数值模型研究了其驱油效果.室内研究结果表明,相对低分子质量的聚合物溶液具有较好的增黏性和稳定性,能够注入外围油田大部分葡萄花油层,并取得较好的驱油效果.当温度60℃、空气渗透率200 × 10-3 μm2、原油黏度9.9 mPa·s时,聚合物驱能够提高采收率6.75％～9.50％.外围油田葡萄花油层实施聚合物驱油技术是可行的.     

聚合物驱油过程中形成油墙的动力学机理研究

目前关于聚合物驱油过程是否形成油墙可以根据产出液含水率曲线的变化特征进行推断,也可以通过在物理模拟模型上直接动态监测含油饱和度的方法判断,这些方法没有从理论上系统说明油墙形成的原因和过程.为了从理论上系统研究油墙的形成,利用分流理论,在分流方程的基础上,建立了聚合物驱油过程中形成油墙的动力学机理数学模型,根据聚合物驱油的基本规律,利用所建立的形成油墙动力学机理数学模型,证明了水驱过程含油饱和度表现出非增的现象,不会形成油墙;而在聚合物驱过程中,含油饱和度表现出增加的现象,有油墙形成.利用所建立的油墙形成动力学机理数学模型可以研究聚合物驱油过程油墙形成的时机,油墙规模大小的影响因素,从而为聚合物驱油过程分子量和注入浓度的选取提供科学的理论依据.     

适用于高渗稠油的缔合型聚合物驱室内效果评价

针对渤海海上稠油水驱采收率较低的问题,研究了疏水缔合型聚合物AP-P4溶液的驱油效果.结果表明:随着原油黏度的增加,水驱和聚合物驱的采收率均降低;采收率增幅先降低后增加再降低.原油黏度在100～300mPa-s时,AP-P4聚合物采收率增幅大于7％.随着AP-P4溶液浓度增加,剪切后溶液的阻力系数Fr和残余阻力系数Frr逐渐增加,Frr可达2.3～14.5,在高渗透多孔介质中建立高渗流阻力的能力较好.可以降低AP-P4溶液在稠油油藏聚合物驱中所需的溶液黏度,有助于降低聚合物溶液的浓度.在渤海典型稠油油藏的现场试验取得了明显的降水增油效果,为缔合型聚合物提高高渗稠油油藏的采收率提供了理论和应用依据.图3参5     

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。