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）。     

利用聚合物溶液提高驱油效率的实验研究

实验测定了水解聚丙烯酰铵(HPAM)溶液和黄原胶溶液的流变特性及其在多孔介质中的流变特性,建立了衰竭层效应和粘弹性效应共同存在条件下聚合物溶液在多孔介质中的表观粘度计算模型.用这两种聚合物溶液在不同的浓度和注入速度条件下进行了驱油实验.结果表明,聚合物分子缠结作用的增强可引起表观粘度增加或衰竭层厚度降低,从而使平行于油水界面的拉动残余油的力增加,残余油饱和度降低,驱油效率提高.随浓度或注入速度的增加,HPAM溶液的驱油效率升高.在浓度低于缠结浓度时,黄原胶溶液的驱油效率很低.但其浓度只要高于缠结浓度一定程度后,驱油效率就会保持一个较高的值.增加注入速度时,黄原胶溶液的驱油效率提高值不变.     

聚合物驱不可及孔隙体积对渗流规律的影响

聚合物溶液在多孔介质中流动存在不可及孔隙体积和吸附滞留现象,以往研究聚合物溶液在多孔介质中的渗流规律时,常忽略不可及孔隙体积的影响。为此,通过实验测定了聚合物驱不可及孔隙体积、聚合物溶液的流变性和在多孔介质中的有效粘度;通过建立考虑不可及孔隙体积的并联毛细管模型,分析不同渗透率岩心的不可及孔隙体积对聚合物溶液阻力系数、有效粘度、剪切速率和衰竭层效应的影响。结果表明,对聚合物累积质量曲线求导得到的不可及孔隙体积更准确;不可及孔隙体积会使聚合物溶液阻力系数和有效粘度降低,剪切速率和衰竭层厚度增加;岩心渗透率越小,不可及孔隙体积越大,对阻力系数、有效粘度、剪切速率和衰竭层厚度的计算误差越大。     

疏水缔合聚合物溶液在多孔介质中的注入性能

在模拟某一油藏条件下,采用"串联岩心法"评价优选出的疏水缔合水溶性聚合物HAP与部分水解聚丙烯酰胺HPAM在多孔介质中的注入特性。结果表明:在高于临界缔合浓度时,HAP溶液具有良好的剪切稀释和粘度恢复特性,在多孔介质中表现出良好的流动性和传播性,其阻力系数和残余阻力系数明显高于HPAM,具有较强的流度控制能力和剖面控制能力;在临近临界缔合浓度时,HAP溶液因剪切和吸附滞留作用,导致其溶液粘度降低,故其注入压力相对较低且传播不均匀;在经水的稀释冲刷时,聚合物富集起来浓度增大,由于缔合作用而引起聚合物分子的物理尺寸增加,在孔喉处产生一定程度的堵塞,使流动阻力增加。     

聚合物在高矿化度油藏岩石表面的吸附研究

油井堵水或减少油井产水是石油工业中必须解决的问题。聚合物驱可降低油藏的水相渗透率,此外,由于聚合物在岩石表面吸附油藏的非均质性降低。研究了两种类型的聚合物—聚丙烯酰胺（PAA）和聚糖（黄原胶）,评价了不同矿化度、剪切速率和浓度条件下两种聚合物溶液的黏度。首先将准备好的聚合物溶液注入到岩心,目的是通过计算阻力系数和残余阻力系数来评价聚合物在岩石表面的吸附。此外,进一步研究了聚合物溶液注入速率的影响,结果表明：黄原胶溶液有高的耐盐性（20%）,而PAA对盐非常敏感;还需要温度与之配伍,可直达60℃;也发现注入速率越小,聚合物在岩石表面的吸附量越大。因此,推荐黄原胶用于高矿化度、高温油藏堵水。     

多孔介质中聚合物溶液衰竭层效应的计算

通过实验测定了聚合物溶液在流变仪中的流变曲线和流过多孔介质的流变曲线,用双流体模型和线形衰竭层模型计算了衰竭层效应.通过改变聚合物溶液浓度和岩心渗透率,计算了较宽浓度范围和渗透率范围内的衰竭层效应.结果表明:衰竭层厚度大小与聚合物分子的回旋半径级别相当;线形模型计算的衰竭层厚度高于双流体模型计算的结果.在聚合物浓度较低时,衰竭层厚度变化不大;浓度高于缠结浓度时,衰竭层厚度随浓度升高而降低.但是,即使浓度高至1500mg/L,衰竭层厚度对表观粘度的影响仍很大;衰竭层厚度与多孔介质的渗透率大小无关.因此,这种效应有利于聚合物在非均质油藏低渗透部位的流动,能起到扩大聚合物驱波及体积的作用.     

用驱油效率实验优选矿场应用的聚合物分子量及用量

用不同分子量，不同浓度的聚丙烯酰胺（ＨＰＡＭ）溶液在人造岩心上进行较系统的驱油实验。结果表明（１）分子量越高，或浓度越大，溶液的增粘性就越强，驱油效率也越高；（２）当分子量和溶液粘度相同时，驱油效率随残余阻力系数的增加而提高；（３）当注入溶液的孔隙体积一样时，每吨聚合物的增油量随溶液浓度的增加而下降，以岩心做的驱油效率实验为基础，用简便方法优选出适合河南油田的聚合物分子量为１４３０万，用量主３２０     

BP16溶液在多孔介质中的流动特性

本文采用西德BASF公司生产的丙烯酸和丙烯酰胺的共聚物乳液BP16,用双聚合物段塞法测定了BP16在多孔介质中的滞留和不可进孔隙体积。在较低的注入速度范围内,研究了聚合物溶液的浓度、注入速度对阻力系数的影响,并采用简单的方法计算了聚合物溶液在多孔介质中的粘度。这个计算方法避免了其它计算方法中由一些难以确定的参数引入的误差,所计算的粘度对矿场方案的设计和实施很有参考价值。     

疏水缔合聚合物建立流动阻力机理研究

利用填砂管模型流动实验,研究了疏水缔合聚合物与超高分子量聚丙烯酰胺溶液在高渗透多孔介质中建立流动阻力的能力和机理。与超高分子量聚丙烯酰胺相比,疏水缔合聚合物在高渗透多孔介质中能够建立较高的阻力系数和残余阻力系数;疏水缔合聚合物在多孔介质中可形成超分子聚合体结构,这是其能够建立较高的流动阻力的主要原因。     

One Factor Influencing the Oil-displacement Ability of Polymer Flooding: Apparent Viscosity or Effective Viscosity in Porous Media?

Abstract

Polymer flooding has been an important process to enhance oil recovery (EOR) worldwide. In practice, partially hydrolyzed polyacrylamides (HPAMs) have many defects including shear degradation and sensitivity to salt. For these reasons, hydrophobically associating polyacrylamides (HAPAMs) have been developed for harsh oil reservoirs. In this work, the properties of two classes of polymers (HPAMs and HAPAMs), including apparent viscosities, effective viscosities in porous media, and oil-displacement efficiencies, are studied. As expected, HAPAM exhibits apparent viscosity enhancement properties due to intermolecular hydrophobic association while HPAM cannot. However, the effective viscosity of HAPAM is always lower than HPAM possibly because of adsorption loss and the reduction in strength of the hydrophobic association through porous media. The tertiary oil recovery increases with the increment of the effective viscosity of polymer. Oil-displacement efficiency of HAPAM is also lower than HPAM at the same concentration of 2,000 mg/L.     

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。     

石油羧酸盐三元复合体系渗流特性的实验研究

鉴于对石油酸盐－碱－部分水解聚丙烯酰胺三元复合体系的流度控制未曾有过探讨，在实验室内研究了这种三元复合体系在残余油和无残油时通过多孔介质渗流的特性。     

聚合物驱后地下聚合物的固定技术研究

通过填砂管试验，以残余阻力系数作为评价指标，筛选了最优固定剂配方，研究了固定剂在填砂管中对聚合物溶液的固定效果，同时研究固定剂对试管中的HPAM在不同条件下的固定强度，最后通过室内物模试验比较几种聚合物驱之后的提高采收率措施。研究表明：随着固定剂质量分数的增加，对HPAM的固定后残余阻力系数逐渐增加；HPAM相对分子质量越高，固定后残余阻力系数越高，固定后所形成的冻胶体系粘度也越高。通过流动试验数据说明，聚合物驱后注入固定剂溶液可以使聚合物驱后水驱采收率增加10．33％，若之后再进行适度地深部调剖，采收率还有一定程度的增加。与聚合物驱后直接注入深部调剖剂相比，具有成本低廉，采出程度高以及对地下存在聚合物利用程度高等优点。     

聚丙烯酰胺溶液的地下流变模型

通过岩心模拟流动实验，在相当宽的流速范围内，测定了高分子量聚丙烯酰胺（HPAM）溶液在70℃油层温度下通过油藏岩石流动时的稳态压力降与流速的关系曲线，从而揭示了HPAM溶液在多孔介质中的复杂双重流变特性：在低速下呈剪切变稀的假塑性，在高速下出现剪切增稠的粘弹性。将流变仪测得的流变性和获得的本体流变模型引入描述多孔介质的毛细管束模型，从而把达西公式推广到了幂律流体。合理修正了Hirasaki的视剪切速率表达式，获得了多孔介质的视剪切速率与达西流速之间的关系式，进而建立了HPAM聚合物溶液的地下流变模型。     

近井地带剪切作用对驱油用聚合物溶液渗流特性的影响

在前人的工作基础上设计了一个近井地带剪切模拟装置,选用两种较为典型的聚丙烯酰胺类聚合物——部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)和疏水缔合聚丙烯酰胺(HAPAM)进行室内实验,研究两种聚合物溶液经剪切后的渗流特性。实验结果表明：随着吸水强度的增加,两种浓度为1750 mg/L的聚合物溶液的黏度和黏度保留率快速下降。由于自身的疏水缔合作用,HAPAM溶液剪切后具有高于HPAM溶液的黏度及黏度保留率。在吸水强度10 m³/(m·d)和20 m³/(m·d)条件下剪切两种聚合物溶液,经剪切后的HAPAM溶液的阻力系数和残余阻力系数远大于HPAM溶液的,HAPAM溶液的阻力系数损失率小于HPAM溶液,而残余阻力系数损失率大于HPAM溶液。经剪切后的HAPAM溶液具有更高的驱油效率,剪切后HAPAM的溶液原油采收率损失略高于HPAM溶液的。