聚合物溶液的弹性对驱油效率贡献的定量描述

通过可视化微观驱油实验研究不同质量浓度聚合物溶液和不同黏度甘油溶液驱替水驱后各类残余油的驱油效率,对比分析聚合物溶液的弹性对驱油效率的贡献。结果表明:在相同的黏度条件下,聚合物驱对盲端类、膜状类、斑状类和簇类残余油的驱油效率高于甘油驱的驱油效率,其驱油效率的差值是聚合物溶液弹性的贡献;对盲端类、膜状类、斑状类和簇类残余油,随聚合物溶液质量浓度的增加,驱油效率增加,弹性对驱油效率的贡献约为40%。     

聚合物溶液在地层渗流过程中粘弹性变化规律研究

研究了聚合物溶液在多孔介质中的流变特征。分析了聚合物溶液渗流过程中的弹性变化及其影响因素。结果表明,聚合物溶液的黏度在近井地带下降较大,随着推进距离的增加,降解率逐渐减小,保持较高的工作黏度;聚合物溶液在渗流过程中,弹性的变化分为两个阶段:解缠时产生的弹性和拉伸时产生的弹性。相同黏度聚合物溶液,低分子量聚合物溶液,因为浓度较高,分子链间的缠绕度大,解缠弹性较大。解缠弹性和拉伸弹性都改变井底压力梯度,提高驱油效率。     

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。     

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.     

化学驱中黏弹性驱替液的微观力对残余油的作用

在相同黏度情况下,黏弹性聚合物溶液和无弹性甘油溶液的驱油效率不同,用宏观力不能解释驱油效率产生差别的原因,冈此应分析弹性驱替液和无弹性驱替液作用在残余油上的微观力的变化以及对驱油效率的影响.通过理论分析和可视化驱油试验,计算了弹性驱替液和无弹性驱替液在简化孔模型中的流线和速度,分析了由速度和流线变化引起的微观力的变化及其对残余油的作用,用可视化岩心模制给出了不同黏弹性流体的驱油效果.结果表明,微观力不改变宏观压力梯度,且微观力主要作用在不同类型残余油的突出部分,引起了突出部分的形状变化和运移.     

粘弹性流体驱替残余油微观力计算

为进一步探索聚合物的弹性对残余油的驱替机理,选取上随体Maxwell本构方程,建立粘弹性流体在微孔道中的流动方程。在应力张量理论基础上,计算作用在残余油膜上的水平偏应力差。分析、对比不同流变性流体、油膜宽度及压力梯度对作用在残余油膜上的水平偏应力差的影响。结果表明:在油田生产实际平均压力梯度为0.02 MPa/m的情况下,水、幂律流体(n=0.6)、粘弹性流体(We=0.3)三者作用于残余油膜上的水平偏应力差的比值约为1:10:25,即粘弹性流体(We=0.3)驱油时对油膜的驱动力大约是水驱的25倍。进一步从理论上证明了粘弹性流体能够提高微观驱油效率这一结论。     

等粘度聚合物溶液对驱油效果影响研究

通过室内物理模拟实验,设计等黏度驱替实验中两种不同相对分子质量(1.9×107和2.5×107)聚合物溶液的黏度为78.9mPa·s(45℃下),对比了两者的黏弹性及其在等速注入和恒压注入下的驱油效果。实验结果表明,在等速注入和恒压注入,通过降低聚合物相对分子质量提高聚合物溶液浓度保持聚合物溶液黏度不变,低分子量高浓度方案化学驱采收率比高分子量低浓度方案提高近一个百分点;以等速方案最高压力恒定注入方案的化学驱采收率最高;在注入PV数相等时,相同黏度的两种不同聚合物交替注入驱方案驱油效果要优于这两种聚合物整体段塞驱方案。     

Cr~(3+)聚合物凝胶成胶效果及其影响因素

高质量浓度聚合物具有较强的黏弹性,但应用中有时会出现聚合物分子聚集体尺寸与油藏岩石孔隙配伍性较差的问题。针对大庆油田储层地质特征和流体性质,通过岩心流动性实验和驱油实验,以渗流特性为评价指标,利用正交试验优选出分子内交联聚合物凝胶体系后,研究凝胶体系黏弹性和驱油效率。结果表明:调节聚合物质量浓度、配制水矿化度、w(聚/Cr3+)可获得分子聚集体尺寸较小且阻力系数和残余阻力系数较高的分子内交联聚合物凝胶体系。聚合物溶液发生分子内交联后,一方面聚合物分子线团传输运移能力增强,且刚性增强,通过岩心孔隙时形变能力减弱,滞留能力增强,可有效提升注入压力,扩大波及体积;另一方面体系黏弹性和第一法向应力差均增大,洗油效率提高,二者综合作用表现出较高的驱油效率。     

粘弹性聚合物驱油的数学模型

为了研究粘弹性聚合物驱油规律,建立了粘弹性聚合物驱油数学模型。从弹性效应和粘性效应两个方面描述聚合物驱油机理。聚合物弹性能够降低残余油饱和度,聚合物粘性改善油水流度比,扩大波及体积。该模型能够模拟聚合物驱油具有的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、吸附等一系列物化现象。利用该模型拟合了实验室聚合物岩心驱油过程。数值模拟结果与实际岩心驱油过程基本一致,表明该模型可以进行聚合物驱油的机理研究、实际应用可行性研究、矿场方案优选和开发效果预测。     

用挤出物胀大等方法测量聚合物熔体的第一法向应力差

在挤出机上安装自行设计的毛细管口模,对PP,HDPE和PS熔体采用挤出物胀大法在较高剪切速率下测量第一法向应力差N_1,发现:由于N_1受胀大比B和剪切应力τ_W的双重影响,因此弹性测试比粘性测试所需的毛细管口模长径比要大;将挤出物胀大法与其他测量N_1的方法进行综合的分析比较,结果表明,挤出物胀大法所测N_1值比较合理,并可满足一般工程计算的要求。     

Rheology Behavior of Cellulose/NMMO/Water Solution

Rheology properties of cellulose/NMMO/water solution are important parameters for spinning. The storage and loss modulus and viscosity of the solution decrease with increasing water concentration of solvent in certain range. Flow-activation energy of two kinds of cellulose solution is quite different in view of their molecular weight. The molecular weigh distribution of cellulose samples can be characterized by the value of Gc. Since the different cellulose samples have different MWD and DP, the relations of the first normal stress difference N1 vs. shear rate are different. Moreover, the rheology properties of cellulose solution produced by twin-screw extruder process are also investigated.     

Viscosity and Normal Stress Difference of Aggregating Colloid

Following a sticky particle model and Its computer simulation scheme proposed In the previous papers, the viscosity and normal stress difference are cakulated when the aggregating colloid is being sheared. The plotting of the viscosity vs shear strain shows a sigmoidal shape, which Is also observed in experimental results. The normal stress difference is plotted vs shear strain, which has not been reported in the literatures till now.     

三元体系的界面特性对驱油效率的影响机制

大量实验表明,不同碱浓度、相同界面张力的三元驱油体系的驱油效果不同。除了体系黏弹性差异之外,影响驱油效果的因素还可能与界面黏弹性有关。针对这一现象,分别使用相同界面张力、不同界面黏弹性的三元复合体系和相同界面黏弹性、不同界面张力的三元复合体系进行微观驱油实验,通过实验分析油水界面黏弹性、界面张力对驱油效率的影响机制。结果表明:三元体系的界面张力、界面黏弹性均对驱油效率有影响,降低界面张力和界面黏弹性均有利于残余油乳化及驱油效率的提高;三元体系的界面张力低、界面黏弹性低,驱油效率高;随着界面张力和界面黏弹性的降低,三元复合体系对残余油的乳化作用由乳化油滴向乳化油丝转变。上述规律与贝雷岩心实验结果一致。     

高含水期水平井提高水驱采收率机制

以孤岛油田地质及开发动态特征为基础,应用水驱油相似原理,建立三维大型物理胶结正韵律多层模型。当井组物理模型生产至高含水阶段,应用水平井以及直井在剩余油富集区进行挖潜,并结合数值模拟方法,研究不同储层参数以及工作制度条件下,水平井相对于直井扩大波及系数与提高驱油效率对提高采收率的贡献程度。结果表明:应用水平井进行高含水期剩余油挖潜,相对直井有着较大的优势;水平井相对于直井主要是通过扩大波及系数来提高水驱采收率,并且储层条件以及工作制度对波及系数与驱油效率的贡献率差异程度有着较大影响;随着含水率的上升,波及系数与驱油效率贡献率差异程度逐渐减小,但二者贡献率比值始终大于1。     

江苏油田三元复合驱研究

针对江苏普通稠油油藏水驱采收率低的问题,通过配方优化和岩心物模驱替实验,构建了适合区块原油的三元复合驱配方。首先通过动态界面张力评价,筛选出了具有较高界面活性的表面活性剂/碱体系;同时采用不同HLB值的表面活性剂复配,优化体系的亲水亲油平衡,获得了具有超低界面张力的二元体系。最后通过岩心驱替物理模拟实验,评价了碱/表二元复合驱、聚合物驱、三元复合驱的驱油能力。结果表明,对于普通稠油油藏,单纯碱/表二元体系由于无法提高波及系数导致其提高采收率能力较差,而三元驱体系可以兼顾波及系数与洗油效率,所以获得了较高的采收率,因此对于水驱稠油提高采收率的首要指标是提高驱油剂的波及效率。     

堤坝型堆积体接触应力分布规律的数值研究

将堤坝型堆积体分为三类情形,基于有限差分法求解了三种情形下的接触应力分布规律及其影响因素,得出以下结论:同三棱柱堆积体类似,堤坝型堆积体的法向接触应力,并非人们认为的线性分布,而是呈曲线分布,堤坝高度开始出现变化的附近(对应三棱柱堆积体的中心)存在应力凹陷的现象;当相比于三棱柱堆积体,堤坝型堆积体的应力凹陷程度受到缓解(因堤坝自身的反压),同时应力凹陷的延伸范围也仅限于0.5~1倍堤坝高度的范围;对比底边有无水平约束两类情形,说明了接触面上的切向应力加重了应力凹陷的程度;下伏岩土体的刚度(弹模)也将影响到应力凹陷的程度,刚度相较上覆堆积体越大,应力凹陷越严重。