高浓度聚合物驱的研究现状与发展趋势..docVIP

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高浓度聚合物驱的研究现状与发展趋势.

高浓度聚合物驱的研究现状与发展趋势 油工08-6班 赵文荟 080603140210 摘要 石油是一种不可再生的资源,更是国家经济发展的重要经济命脉。随着油田的开采,尤其是高含水开采阶段,无论是经济指标,还是技术指标,都将变差。油井含水增加,产量下降,基本建设投资增加,成本增大。如何经济有效地开采水驱开发后残留在地层中的60~70%的剩余油,己成为世界各国油藏工程专家努力攻关的课题。大庆油田采用聚合物和三元复合驱油技术提高原油采收率取得了显著成效一般研究认为,聚合物用量(mg/L·PV)一定时,改变注入孔隙体积倍数与浓度,对采收率提高值并无明显影响。而室内研究结果表明,高分子量、高浓聚合物驱采收率提高值可达到或超过三元复合驱的水平。注入高分子量、高浓聚合物是挖掘聚合物驱增油潜能、提高经济效益的重要措施,而对这方面的理论和应用研究却显得十分滞后,目前为止国内外未见有系统的理论研究和较为成功的矿有效地开采水驱剩余油做出贡献。。 另一方面,由于高浓度聚合物溶液视黏度较 高,而且表现出较强的抗剪切性,当它在多孔介质中流动时能显著地改善油水流度比,有效地克服二 类油层注水开发中所出现的指进和窜流现象,使注入液比较均匀的向井口推进,调整地层吸液剖面,从而使高浓度聚合物溶液充分地进入中低渗透层,扩大波及体积,并且高浓度聚合物溶液注入时机愈早、用量愈大,注入液扩大波及体积能力越强,增油效果就越显著。 微观上,高浓度聚合物溶液内聚合物分子密度很大,分子链问的物理缠结点增多,造成链与链问的滑动现象减弱,聚合物溶液的黏弹性随之增强。一方面,高浓度聚合物溶液流经几何形状复杂的油层孔隙喉道时,会诱导出二次流,产生“旋涡”。当雷诺数较小时,即在油藏驱替流动条件下,聚合物溶液的弹性效应可使其以“黏弹涡”的形式波及孔隙盲端深处,将其中的残余油剥离分散成油滴或油丝,携带至主流区,成为可驱动原油。随着聚合物溶液黏弹性增强,涡流区明显扩大,对盲端和喉道中残余油的驱替能力增强,这种黏弹涡驱替效应是高浓度聚合物溶液提高微观驱油效率的重要机理之一。 图1 视粘度与剪切速率关系曲线 另一方面,高浓度聚合物在多孔介质中流动时“衰竭层”厚度较普通浓度聚合物要薄,油水界面上同样厚度内聚集的分子数量明显增多,而且聚合物分子间的相互缠绕使其分子线团回旋半径增大,在多孔介质中流动时聚合物分子之间的运动会互相制约,因而随着注入压力的增高,聚合物分子产生拉伸变形,带动后面和周围的分子运动。因此,高浓度聚合物溶液能高效地携带孔隙盲端中的残余油,提高微观洗油效率。 综上所述,高浓度聚合物溶液作为驱油剂不仅可以扩大宏观波及体积,而且可以提高微观洗油效率,大幅度提高原油采收率。 图2 高浓度和低浓度聚合物驱注入压力与注入空隙体积倍数关系曲线 二、高浓度聚合物驱理论国内外发展的现状 1、聚合物溶液在多孔介质中的粘弹性效应 原胶溶液在多孔介质中的流动只呈现假塑性特性,H队M溶液在多孔介质中流动时,当流速达到一定程度后,随速度增加,表观粘度增加,表现出粘弹性,这一现象已被许多研究人员的实验所证实。Moan、Jone和Walte产I认为,由于多孔介质存在收缩—扩张的通道,聚合物溶液通过这些通道时发生变形,产生拉伸流动,增加了流动的阻力,导致表观粘度上升. 关于多孔介质中粘弹性效应的描述,已有过许多报道,Christopher通过幂律流体在充填床中的流动实验,把Blake-Kozeng方程进行了修正,提出了幂律流体在多孔介质中的流动时摩擦因子和雷诺数的计算方法。Marsha定义了一个用于描述粘弹性流体流动特征的重要参数一德博拉(Deborah)数。终曼丽等人对德博拉数做了测量和计算。 粘弹性存在条件下的表观粘度一般被认为由粘性粘度和弹性粘度两部分组成。夏惠芬认为阻力系数与流速之间为线性关系,Flew则认为弹性枯度与剪切枯度之比与剪切速率间的关系为指数关系。 韩显卿用升压和降压实验对滞留在多孔介质中的聚合物溶液进行了研究,定义了一个粘弹性系数,并进行了测定,提出了利用粘弹性效应调整吸水剖面的方法。蒲万芬在不同的多孔介质模型中测定了压力突然变化时聚合物溶液的蠕变回复,并且研究了蠕变回复与驱油效率之间的关系。 尽管关于聚合物溶液在多孔介质中的粘弹性效应已有许多研究,对于黄原胶溶液在多孔介质中是具有较弱的弹性还是不具有弹性这一问题,至今还没有确切的回答。没有关于HPAM溶液和黄原胶溶液在多孔介质中粘弹性效应对驱油贡献的较全面的对比研究。 2、粘弹性效应对聚合物驱采收率的作用研究 聚合物溶液可以提高波及系数曾被认为是提

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