聚合物驅油機理及影響因素研究

摘 要：聚合物驅油在我國已形成大規模的推廣和應用。本文針對二類油層聚驅進行優化，以提高原油采收率和經濟效益。本文介紹了聚驅的發展狀況，敘述了聚合物的性質及聚合物驅油機理，揭示了聚合物濃度與采收率的關系。

關鍵詞：高濃聚合物；聚合物驅油

中圖分類號：TE357 文獻標識碼: A 文章編號：1674-098X(2011)12(a)-0000-00

聚合物驅油可在水驅基礎上提高采收率10%OOIP左右。聚合物濃度越高，采收率越大；越早轉注高濃聚合物，采收率越大。因此，盡可能采用最高濃度的聚合物，盡可能早地轉注高濃聚合物，不僅采收率可大幅提高，而且經濟效果越好。

1 聚合物驅油機理

聚合物驅油是60年代初發展起來的一項三次采油技術，其特點是向水中加入高分子量的聚合物，從而使其粘度增加，改善驅替相與被驅替相間的流度比，擴大波及體積，進而提高原油采收率。深入進行聚合物驅的研究，對改善油田開發效果，保持原油穩產，提高原油最終采收率具有重要意義[2]。

（1）提高宏觀波及系數（）。聚合物注入地層后，會提高注入水的粘度，降低水相滲透率，使得油層吸水剖面得到調整，平面非均質性得到改善，水洗厚度增加，擴大了水相的波及體積，從而提高宏觀波及系數。

（2）提高微觀驅油效率（）。只要選擇合適的油藏，有正確的注入體系設計，聚合物驅可提高采收率10%以上[3]。國內外專家認為，這是由于聚合物在一定注入速度下具有粘彈效應，從而提高了微觀驅油效率。

聚合物驅替機理主要有：①粘彈性聚合物溶液對孔隙盲端中殘余油的拖拉攜帶。②聚合物溶液對連續油膜的攜帶機理。③粘彈性聚合物溶液對孔喉處的殘余油的攜帶機理。④聚合物溶液的粘彈性對圈閉殘余油的攜帶機理。

2 聚合物驅油影響因素

由于聚合物驅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，直接影響聚合物驅的效果，是聚合物驅油的主要影響因素[2]。

（1）聚合物的結構及濃度的影響。聚合物分子越大，聚合物相互纏繞的程度越大，聚合物溶液的粘度越大。水解度是影響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應未水解的聚丙烯酰胺的視粘度高，這主要是由于已水解分子上的電荷能使聚合物分子的鏈最大限度展開，并由此提高了溶液的視粘度。

聚合物的濃度也是影響聚合物溶液粘度的一個重要因素。因為聚合物的濃度越大，被溶解在水中的聚合物分子越多，分子相互纏繞的機會明顯增多，聚合物溶液的粘度增加。但這種纏繞作用同時伴隨著剪切應力增加，使其具有明顯的的假塑性特性，即溶液的粘度更易受剪切應力的影響。聚合物濃度較低時，溶液的粘度較低，受剪切的作用相對比較小，溶液接近于牛頓流體的特性。

（2）油藏巖石類型的影響。降低聚合物在地層中驅油效果的一個重要因素是聚合物在巖石表面的吸附。產生吸附使溶液中聚合物的濃度下降，另外降低滲透率，增加油水的流動阻力。吸附不僅與聚合物的性質有關，還與巖石的類型及礦物組成有關。不同的巖石，在地層水中及巖石表面產生的離子也不同，有些離子與聚合物的離子相互作用，產生沉淀物質，或者進行自由基取代，使聚合物降解，聚合物溶液的粘度下降。因此，用聚合物驅油時必須考慮巖石的組成。

（3）地層水礦化度的影響。地層水礦化度增加，聚合物在巖石表面上的吸附量越大，會使聚合物溶液的有效濃度下降，粘度降低。除此之外，礦化度增加，水中的離子與聚合物分子鏈上的離子之間的排斥力增大，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，礦化度的增加，使聚合物對剪切更加敏感。

（4）注入速度的影響。聚合物溶液的粘度受剪切的影響是很大的，特別是聚丙烯酰胺。聚合物溶液的流動速度越大，即剪切速率越大，其溶液的粘度下降的越快。

（5）注入水水質的影響。注入水的水質直接影響聚合物驅的效果。在水注入地層之前，一般必須進行必要的處理，以減小上述因素對聚合物驅油效果的影響。如在水中加入除氧劑或抗氧劑等，抑制聚合物的氧化，同時會使水中的高價陽離子還原成低價陽離子，減少聚合物的聚結、膠凝等。隨著溫度的增加，聚合物溶液的粘度下降很快，同時，聚合物的化學及生物降解也會加重。因此，在選擇聚合物驅時，必須考慮油層溫度的高低。

3 聚合物驅油對油層的要求

由于聚合物驅油受油層條件和巖石組成的影響，因此，聚合物驅油時必須考慮油層條件[4]。

（1）油藏幾何形狀和類型：對于具有氣頂的油藏，或者地層具有裂縫、孔洞的油層不能應用聚合物驅。因為注入的聚合物會充填到氣頂中，或者沿著裂縫前進造成聚合物繞流，而不能在多孔介質中的孔隙中流動降低流體的流度。（2）油層巖石為砂巖，不含泥巖或含量非常少，巖石平均滲透率最好大于100×10-3μm2。（3）原油性質在很大程度上決定了聚合物驅是否可行。原油粘度越高，聚合物驅對流度比改善越大。一般原油粘度在5mPa·s到50mPa·s之間比較適合聚合物驅。此外，地層的含油飽和度必須大于殘余油飽和度，而且含油飽和度越高，聚合物驅效果越好。（4）油層溫度：聚合物驅的油層溫度不能太高。多數聚合物在70℃左右，其性質會發生變化，聚丙烯酰胺在70℃表現出很強的絮凝傾向高溫下降解反應會加速，吸附量增大。（5）地層水的性質是聚合物篩選的重要依據之一。如果地層水礦化度很高，就必須選用耐鹽性能好的聚合物，或者用淡水對地層進行沖洗。

4結語

（1）聚合物濃度越高，采收率越大；越早轉注高濃聚合物，采收率越大。（2）在水注入地層之前，必須進行必要的處理，以減小聚合物驅油效果的影響。（3）在選擇聚合物驅時，必須考慮油層溫度的高低。

參考文獻

[1] Wang Demin， Xia Huifen， Liu Zhongchun et al. Study Of the Mechanism Of Polymer Solution With Visco-Elastic Behavior Increasing Microscopic Oil Disolacement Efficiency and the Forming of Steady”Oil Thread”Flow Channels[J]. SPE 68723，2001

[2] 姜繼水，宋吉水.提高石油采收率技術[M].石油工業出版社，1999:2-10.

[3] 侯吉瑞.化學驅原理與應用[M].石油工業出版社，1997:40，42-44.

[4] Cheng Jiecheng， Sui Xinguang， Bai Wenguang et al.Cases Studies on Polymer for Poor Reservoirs in Daqing Oilfield[R]. SPE 108661，2007.

[5] 王茂盛.聚驅后泡沫與AS體系交替注入提高采收率研究[D].大慶石油學院碩士論文.2006:1-2.