聚合物溶液收敛流动对油相界面拉拽作用的热力学分析.pdfVIP

维普资讯 大 庆 石 油 学 院 学 报 第 29卷 第 5期 2005年 10月 JOURNAlOFDAQING PETROlEUM INSTITUTE VolI29 No．5 Oct． 2005 聚合物溶液收敛流动对油相界面 拉拽作用的热力学分析 崔万军 。，贾振岐 ，陈 静。 (1．大庆石油学院 石油工程学院，黑龙江 大庆 163318；2．大庆油 田有限责任公司 第一采油厂，黑龙江 大庆 163001；3 大庆油 田有限责任公司 采油工程研究院，黑龙江 大庆 163453) 摘 要：运用热力学理论研究油藏聚合物溶液微观驱油机理可 以避免复杂的数学计算，更易于从本质上认识聚合物 驱油相运移与水驱油相运移的差别．热力学能量守恒表明：聚合物溶液 自由能增量是溶液压能、动能、位能及摩擦热的变 化总量 ；聚合物溶液 自由能增量是由聚合物溶液熵变产生的，它可以转化成油相界面 自由能增量，使得聚合物溶液对油 相界面产生一种拉拽作用 ；水驱毛管数理论不能满足聚合物溶液微观驱油效率的分析．聚合物驱较水驱有更高的微观驱 油效率． 关 键 词 ：聚合物 ；收敛流动；界面 ；自由能；拉拽作用 ；热力学 中图分类号 ：TE357 文献标识码：A 文章编号 ：1000—1891(2005)05—0019一O5 聚合物溶液强大的分子间作用力、突出的熵效应和黏弹性使聚合物溶液驱油机理较水驱复杂得多． 聚合物驱油藏中大量存在着聚合物溶液与油相组成的两相界面，以及聚合物溶液、油相、岩石共 同组成的 三相界面．油相运移涉及聚合物溶液 、油相 、岩石三者之 间的分子相互作用力 ，其作用结果要反映在油相 界面面积的变化上．热力学第一、第二定律不考虑物质 内部的具体结构，不涉及变化的速度和过程 的机 理 ，只是在宏观上阐述能量的守恒及其过程进行的方向和限度．因此 ，运用热力学理论探讨油藏聚合物溶 液微观驱油机理可避免复杂的数学计算，易于从本质上认识聚合物驱油相运移与水驱油相运移的差别． 1 油相界面的拉拽作用 1．1 实验条件 玻璃管 ：总长为 50cm，内径为 15mm，末端收敛角度为 3O。，喉管长度为 5 mm，喉管内径为 1mm．实验药品：质量分数为 9O％的甘油溶液 ；抗盐聚合物 KY— PAM，相对分子质量为2500万 ，北京市恒聚油 田化学剂有限公司生产 ；普通柴油． 实验温度 ：2O℃．聚合物溶液的质量分数 ：0．2 ． 1．2 实验过程与现象 在玻璃管中分别加入甘油溶液 、聚合物溶液形成 40mm高的液柱，在玻璃管 丝状 底部加入少量柴油 ，柴油上浮形成直径约 5mm 的油滴．油相丝状运移 见 图 1． 在图 1中，当油滴上浮时打开玻璃喉管通道，使流体 向下流淌；当甘油溶液 向下流 图 1 油相丝状运移 淌时，油滴随甘油溶液一同向下运动，当玻璃管收敛区油滴与玻璃管壁直接接触变 形，并沿玻璃喉管流动；当聚合物溶液 向下流淌时，油滴先呈圆形 向下运动，在接近收敛区玻璃喉管约 1 cm处 ，柴油滴底部界面沿溶液流线方 向呈锥形突起 ，且锥形前部油相界面不断运移形成丝状 ，油相 以丝状 形式携裹在聚合物溶液之 中通过玻璃喉管． 收稿 日期 ：2004一O9—12；审稿人：吴文祥；编辑 ：关开澄 作者简介 ：崔万军(1964一)，男，博士生，工程师，主要从事油 田化学方面的研究 维普资讯 大 庆 石 油 学 院 学 报 第 29卷 2005年 2 结果与分析 在玻璃管收敛 区，油滴丝状运移表明聚合物溶液对油相界面的作用不同于甘油小分子溶液对油相界 面的作用．聚合物溶液收敛流动对油相界面有一种拉