粘弹性聚合物溶液提高驱油效率机理研究

为了了解聚合物溶液的粘弹性在多孔介质中对残余油的作用机理,描述油藏条件下以第一法向应力差为主要特征的聚合物溶液的流变性,采用上随体Maxwell本构方程,对粘弹性聚合物溶液在油藏孔隙模型--波纹管模型中的流动及其驱替残余油膜的机理进行了油藏工程方法分析,在理论上从力学的角度提出了聚合物驱提高驱油效率的机理.研究结果表明,粘弹性聚合物溶液产生的第一法向应力和剪切应力对油膜的携带作用大于相同粘度的牛顿流体,从而可携带部分残余油膜流动;聚合物溶液的粘弹性越强,作用于残余油膜的第一法向应力越大,对残余油膜的携带力越强,驱油效率越高;多孔介质越不规则,产生的第一法向应力越大,越有利于聚合物发挥粘弹性效应.     

粘弹性聚合物溶液提高驱油效率机理研究

为了了解聚合物溶液的粘弹性在多孔介质中对残余油的作用机理，描述油藏条件下以第一法向应力差为主要特征的聚合物溶液的流变性，采用上随体Maxwell本构方程，对粘弹性聚合物溶液在油藏孔隙模型——波纹管模型中的流动及其驱替残余油膜的机理进行了油藏工程方法分析，在理论上从力学的角度提出了聚合物驱提高驱油效率的机理。研究结果表明，粘弹性聚合物溶液产生的第一法向应力和剪切应力对油膜的携带作用大于相同粘度的牛顿流体，从而可携带部分残余油膜流动；聚合物溶液的粘弹性越强，作用于残余油膜的第一法向应力越大，对残余油膜的携带力越强，驱油效率越高；多孔介质越不规则，产生的第一法向应力越大，越有利于聚合物发挥粘弹性效应。     

有限体积法数值模拟粘弹性聚合物溶液的扩张流动

采用UCM本构方程,描述油藏条件下以第一法向应力差为主要特征的聚合物溶液的流变性.利用有限体积法对黏弹性聚合物溶液在突扩孔道内的流动特征进行数值模拟.绘制了流函数和速度等值线图、轴向距离与中心线速度图.研究了黏弹性的变化对微观波及效率的影响.数值模拟结果表明,聚合物溶液的黏弹性是影响波及效率的主要因素.凸角处的流动区域随着弹性的增加而不断增大,因此滞留区域不断减小,微观波及效率不断增大;具有黏弹特性的聚合物溶液相比于纯黏性的牛顿流体更利于提高驱油效率.     

聚合物动态剪切实验研究

为了研究聚合物KYPAM-6A溶液在油藏条件下的黏弹性情况,根据SY5523-2000配置聚合物溶液进行实验,研究质量浓度、矿化度、角频率的变化对溶液损耗模量、储存模量的影响.结果表明:①随着质量浓度的增大、矿化度的减小、频率的升高,聚合物溶液的储存模量、损耗模量均有不同程度的升高.②聚合物溶液在低频率下,以黏性流动为主,在中高频率下,以弹性流动为主.③随质量浓度的升高、矿化度的降低,聚合物溶液黏弹主导转化点频率,即储存模量、损耗模量交点频率随之升高.     

数值模拟黏弹性聚合物溶液在突扩收缩孔道中的流动特征

三次采油技术的实践表明,聚合物驱技术既能扩大波及系数,又能提高驱油效率.为了从理论上清楚地认识黏弹性聚合物溶液的微观渗流特征,提出了用同位有限体积法对黏弹性聚合物溶液在简化油藏微观孔道模型中的流动特征进行数值模拟,建立了黏弹性聚合物溶液在突扩收缩流道内流动的数学模型,利用有限体积方法对数学模型进行离散求解,得到了流函数...     

黏弹性聚合物驱油藏渗流规律及试井模型探讨

实验测定了不同浓度下高分子聚丙烯酰胺溶液在岩芯和流变仪中的流变性,证实了其在多孔介质中流动时存 在“弹性”,且在中等剪切速率范围内（0.1～100.0 s−1）符合非牛顿幂律渗流模式。基于实验取得的认识,利用黏弹性本 构方程表征聚合物溶液有效黏度,建立了黏弹性聚合物驱油藏的不稳定渗流数学模型,利用有限差分方法求得数值 解,研制了相应的无因次试井图版,并对实测试井资料进行了拟合解释,探讨了弹性对聚合物驱油藏试井曲线形态的 影响。研究表明,弹性虽然会造成近井地层压力大幅上升,但几乎不改变试井曲线形态。因而,在黏弹性聚合物驱油 藏试井分析中,可以忽略弹性的影响,应用非牛顿幂律试井模型求取解释参数。     

黏弹性聚合物溶液渗流数学模型

分析聚合物溶液在简化孔喉模型中的流动情况,建立了综合考虑聚合物溶液特性和多孔介质特征的黏弹性本构模型,并在此基础上建立了聚合物溶液不稳定渗流数学模型,并利用数值方法求解.通过实例计算,对聚合物溶液的特征时间、稠度系数、幂律指数、孔隙因子(喉道长度与喉道直径之比)和注入速度对注入压力的影响进行了分析,绘制了相应的理论图版.结果表明:注入压力随聚合物溶液特征时间、稠度系数和注入速度的增大而增大,随幂律指数和孔隙因子的增大而减小.     

粘弹性聚合物溶液对残余油膜的作用机理

针对水驱后残余油膜的存在形式,及油藏孔隙内聚合物溶液粘弹特性,选取具有相继收数和扩张特性的波纹管模型和广泛用于数值计算粘弹性流体的上随体M~U本构方程,建立了由连续性方程、运动方程和上随体Maxwell本构方程、流函数、涡量函数及边界条件组成的较完整的数学模型。通过有效的数值求解,从力学的角度提出聚合物驱在理论上提高驱油效率的机理是:(l)粘弹性聚合物溶液产生的第一法向应力和剪切应力对油膜的携带作用大于相同粘度的牛顿流体产生的剪切应力对油膜的携带作用,从而可携带部分残余油膜流动;(2)粘弹性聚合物溶液与牛顿流体相比,相同流函数值的流线位置发生改变,其波及范围大于相同粘度的牛顿流体。     

高矿化度下特殊黏弹性流体的性能评价及驱油机制研究

采用黏度计、流变仪、动态光散射仪和扫描电镜,对交联聚合物凝胶和聚合物溶液的黏度、分子聚集体、分子线团尺寸(Dh)和黏弹性及其影响因素进行研究。采用岩心流动实验和调驱实验装置,评价交联聚合物凝胶的流动性和调剖能力。结果表明:调整溶剂水矿化度、聚合物和交联剂质量浓度可以使聚合物溶液中生成以分子内交联为主的凝胶或以分子间交联为主的凝胶,分子内交联会使交联聚合物凝胶黏弹性大幅度增加,分子间交联对黏弹性影响较小,交联反应先发生分子内交联,然后演变为分子间交联;黏弹性不仅能够提高洗油效率,而且能够提高微观波及系数;与相同质量浓度聚合物溶液相比,分子内交联聚合物凝胶的黏度接近,Dh略大,黏弹性、阻力系数和残余阻力系数明显增大,具有较高的驱油效率。     

特高矿化度Cr3+交联聚合物溶液渗流特性及其机制

针对特高矿化度油藏深部调剖需求,研制具有优良抗盐性的Cr³⁺交联聚合物溶液,用黏度计、动态光散射仪、流变仪和岩心流动等实验方法对其进行表征,研究矿化度对Cr³⁺交联聚合物溶液黏度、分子线团尺寸、黏弹性和流动特性的影响。结果表明:与聚合物溶液相比,Cr³⁺交联聚合物溶液的黏度略有下降,分子线团的尺寸小幅增加,黏弹性有所上升,阻力系数和残余阻力系数大幅度增加;当预热时间较短时,随着溶剂水矿化度的增加Cr³⁺交联聚合物溶液的阻力系数和残余阻力系数逐渐增大;当预热时间较长时,随着矿化度的增加阻力系数和残余阻力系数逐渐减小;在Cr³⁺交联聚合物溶液中,交联反应首先发生在同一分子的不同支链间(简称分子内交联),然后扩展到不同聚合物的分子链间(简称分子间交联),形成区域性网状聚集态。     

聚合物熔体在直线型异型材挤出口模内三维粘弹流动分析

利用罚函数有限元法，采用PTT粘弹模型，对聚合物熔体在直线型异型材挤出口模内的三维等温流动进行了数值模拟，得出了不同挤出量下的速度和应力分布．结果表明：口模截面上流动中心位于流动阻力较小的部分，而且这部分的流速较快；必须依据流动阻力的大小来匹配组成口模截面的各部分所对应的成型区长度，流动阻力大的部分，长度应较小，以免产生流动不平衡从而导致挤出物离模后的扭曲；过渡区对熔体在其上游的稳流区和在其下游的成型区内的流动均有明显影响；聚合物熔体的松弛时间对熔体流速无影响，对剪切应力的影响非常小，随着松弛时间的增大，熔体的粘弹性拉伸应力下降，而且熔体粘弹性拉伸应力对总拉伸应力的贡献很大．     

孔隙介质对HPAM交联性能的影响

聚合物溶液在通过孔隙介质时产生的剪切降解作用与流速有关,流速越大,剪切降解越严重。流经孔隙介质后的聚合物溶液的阻力系数和残余阻力系数明显低于原始聚合物溶液,交联效果也明显差于原始聚合物,产生弱交联需要更高的聚合物浓度和交联剂浓度。因此在室内评价调剖剂性能时,应考察在一定流速下流经孔隙介质后的聚合物的交联情况。同时也说明,聚合物驱产出液中的聚合物在一定条件下可以通过弱交联技术实现增粘回注。     

港西三区聚合物/表活剂二元驱注入方式优化研究

化学剂注入方式对提高油藏采收率幅度有着重大的指导作用。为了确定大港油田港西三区油藏最佳的化学剂注入方式,提高其开发效果。针对均质和非均质多孔介质模型,分别设计了7种注入方式的室内流动实验。结果表明:与聚合物驱、表活剂驱相比聚合物/表活剂二元驱注入方式提高采收率的幅度更大;二元驱在均质模型中,其提高采收率幅度为18.1%,高于其他注入方式;在非均质模型中,为21.93%,高于其他注入方式;其在非均质模型高于非均质模型3.83%,更适合于非均质模型。聚合物、表活剂小断塞交替注入方式能够有效降低注入压力。对于改善港西三区油藏采油效果的调整措施,首选二元驱注入方式,其次采用聚合物、表活剂小断塞交替注入方式。     

聚合物粘弹性及其力学模型

针对经典粘弹性力学模型不能准确描述聚合物材料力学行为这一缺点,建立了一种能反映聚合物材料各种力学现象的力学模型,该模型可以准确地描述聚合物的蠕变行为和应力松弛现象．利用具有不同弹性刚度和粘度的双弹簧双活塞元件,运用流变学和弹性力学原理,得出了聚合物粘弹性的物理模型和数学表达式．文中最后讨论了交变载荷下聚合物的粘流特性,并得到以下结论：(1)在交变载荷下,聚合物的粘性流动与振幅成正比;(2)振动频率存在一个最佳值,只有当频率等于这个最佳值时,其对粘性流动的影响才是最大的。     

各向异性低渗储层渗流特征分析

各向异性、启动压力梯度和应力敏感现象是低渗油藏最显著的特征。建立了同时考虑以上三因素的低速非达西渗流数学模型,考虑方程强烈的非线性,用近似的解法求出稳定渗流以及不稳定渗流方程的解;根据物质平衡原理,得到了定产量、变产量和定流压生产时动边界的运动规律、地层压力分布特征以及产量变化规律。结果表明,各向异性地层激动区边界以椭圆形式向外拓展,改变了井网合理井排距;启动压力梯度和应力敏感使油井产能降低,边界移动速度变慢,单井控制面积减小,增大了油藏的开采难度。     

变形介质中粘弹性稠油驱替特征

通过建立变形介质中考虑弛张特性的一维两相粘弹性稠油驱替的数学模型 ,并进行数值求解 ,分析了地层变形以及弛张特性对水驱稠油的影响 .分析表明 :介质变形对含水饱和度的分布没有影响 ,而对地层压力的影响是非常显著的 ,随着变形介质弹性的增加 ,地层压力越来越低 ,并且越靠近注入端 ,地层压力下降越快 ;原油的弛张特性同时影响含水饱和度和地层压力的分布 ,在其它条件一定时 ,随着弛张时间的增加 ,含水饱和度越来越低 ,地层压力越来越高 .在油田开发实际中 ,应考虑地层变形和原油弛张特性的影响 ,以提高原油采收率     

粘弹流体中Giesekus模式和Oldroyd模式的改进

详细研究了粘弹性流体的Ｇｉｅｓｅｋｕｓ和Ｏｌｄｒｏｙｄ两类重要模式,给出了它们本构方程的新表达形式,并对模式的特点进行了分析。文中采用分区覆盖算法对两种模式在Ｗｅ＝２．９的高Ｗｅｉｓｓｅｎｂｅｒｇ数下进行了大量的数值计算并与有关实验数据进行了细致的比较。数值计算表明两种模式在本文采用的分区覆盖算法下均能得到Ｗｅ＝２．９的收敛解,而且修改的Ｏｌｄｒｏｙｄ模式比Ｇｉｅｓｅｋｕｓ模式更贴近实验值。