聚合物驱油机理及影响因素研究

65科技创新导报ScienceandTechnologyInnovationHerald工业技术2011NO.34ScienceandTechnologyInnovationHerald科技创新导报聚合物驱油可在水驱基础上提高采收率10%OOIP左右。聚合物浓度越高,采收率越大;越早转注高浓聚合物,采收率越大。因此,尽可能采用最高浓度的聚合物,尽可能早地转注高浓聚合物,不仅采收率可大幅提高,而且经济效果越好。1聚合物驱油机理聚合物驱油是60年代初发展起来的一项三次采油技术,其特点是向水中加入高分子量的聚合物,从而使其粘度增加,改善驱替相与被驱替相间的流度比,扩大波及体积,进而提高原油采收率。深入进行聚合物驱的研究,对改善油田开发效果,保持原油稳产,提高原油最终采收率具有重要意义[2]。(1)提高宏观波及系数(VE)。聚合物注入地层后,会提高注入水的粘度,降低水相渗透率,使得油层吸水剖面得到调整,平面非均质性得到改善,水洗厚度增加,扩大了水相的波及体积,从而提高宏观波及系数。(2)提高微观驱油效率(DE)。只要选择合适的油藏,有正确的注入体系设计,聚合物驱可提高采收率10%以上[3]。国内外专家认为,这是由于聚合物在一定注入速度下具有粘弹效应,从而提高了微观驱油效率。聚合物驱替机理主要有:(1)粘弹性聚合物溶液对孔隙盲端中残余油的拖拉携带。(2)聚合物溶液对连续油膜的携带机理。(3)粘弹性聚合物溶液对孔喉处的残余油的携带机理。(4)聚合物溶液的粘弹性对圈闭残余油的携带机理。2聚合物驱油影响因素由于聚合物驱主要是利用聚合物提高注入水的粘度,降低水油流度比,因此,聚合物水溶液的粘度大小,直接影响聚合物驱的效果,是聚合物驱油的主要影响因素[2]。(1)聚合物的结构及浓度的影响。聚合物分子越大,聚合物相互缠绕的程度越大,聚合物溶液的粘度越大。水解度是影响聚合物溶液粘度的重要因素,一般水解的聚丙烯酰胺要比相应未水解的聚丙烯酰胺的视粘度高,这主要是由于已水解分子上的电荷能使聚合物分子的链最大限度展开,并由此提高了溶液的视粘度。聚合物的浓度也是影响聚合物溶液粘度的一个重要因素。因为聚合物的浓度越大,被溶解在水中的聚合物分子越多,分子相互缠绕的机会明显增多,聚合物溶液的粘度增加。但这种缠绕作用同时伴随着剪切应力增加,使其具有明显的的假塑性特性,即溶液的粘度更易受剪切应力的影响。聚合物浓度较低时,溶液的粘度较低,受剪切的作用相对比较小,溶液接近于牛顿流体的特性。(2)油藏岩石类型的影响。降低聚合物在地层中驱油效果的一个重要因素是聚合物在岩石表面的吸附。产生吸附使溶液中聚合物的浓度下降,另外降低渗透率,增加油水的流动阻力。吸附不仅与聚合物的性质有关,还与岩石的类型及矿物组成有关。不同的岩石,在地层水中及岩石表面产生的离子也不同,有些离子与聚合物的离子相互作用,产生沉淀物质,或者进行自由基取代,使聚合物降解,聚合物溶液的粘度下降。因此,用聚合物驱油时必须考虑岩石的组成。(3)地层水矿化度的影响。地层水矿化度增加,聚合物在岩石表面上的吸附量越大,会使聚合物溶液的有效浓度下降,粘度降低。除此之外,矿化度增加,水中的离子与聚合物分子链上的离子之间的排斥力增大,聚合物分子伸展的能力大大降低,聚合物溶液的粘度下降。另外,矿化度的增加,使聚合物对剪切更加敏感。(4)注入速度的影响。聚合物溶液的粘度受剪切的影响是很大的,特别是聚丙烯酰胺。聚合物溶液的流动速度越大,即剪切速率越大,其溶液的粘度下降的越快。(5)注入水水质的影响。注入水的水质直接影响聚合物驱的效果。在水注入地层之前,一般必须进行必要的处理,以减小上述因素对聚合物驱油效果的影响。如在水中加入除氧剂或抗氧剂等,抑制聚合物的氧化,同时会使水中的高价阳离子还原成低价阳离子,减少聚合物的聚结、胶凝等。随着温度的增加,聚合物溶液的粘度下降很快,同时,聚合物的化学及生物降解也会加重。因此,在选择聚合物驱时,必须考虑油层温度的高低。3聚合物驱油对油层的要求由于聚合物驱油受油层条件和岩石组成的影响,因此,聚合物驱油时必须考虑油层条件[4]。(1)油藏几何形状和类型:对于具有气顶的油藏,或者地层具有裂缝、孔洞的油层不能应用聚合物驱。因为注入的聚合物会充填到气顶中,或者沿着裂缝前进造成聚合物绕流,而不能在多孔介质中的孔隙中流动降低流体的流度。(2)油层岩石为砂岩,不含泥岩或含量非常少,岩石平均渗透率最好大于100×10-3μm2。(3)原油性质在很大程度上决定了聚合物驱是否可行。原油粘度越高,聚合物驱对流度比改善越大。一般原油粘度在5mPa·s到50mPa·s之间比较适合聚合物驱。此外,地层的含油饱和度必须大于残余油饱和度,而且含油饱和度越高,聚合物驱效果越好。(4)油层温度:聚合物驱的油层温度不能太高。多数聚合物在70℃