淺談聚合物在油田中的應(yīng)用

摘要：為了有效地發(fā)揮聚合物驅(qū)的作用，進一步提高采收率，本文選取大慶油田采油一廠北一區(qū)中塊已結(jié)束注聚區(qū)塊的典型井組，利用其靜態(tài)資料數(shù)據(jù)，分別對聚驅(qū)注入速度、聚合物用量、聚合物分子量、注入濃度、縱向變異系數(shù)、注聚前初含水和水淹厚度方面影響因素運用數(shù)值模擬的方法進行研究。根據(jù)以有資料和數(shù)據(jù)逐一確定各個因素和提高采收率的關(guān)系，研究表明在一定范圍內(nèi)注入速度越大、聚合物用量越大、聚合物分子量越大、注入濃度越大、注聚越早、油層連通關(guān)系越好河道砂比例越高、井距越大，提高采收率效果越好。

關(guān)鍵詞：聚合物驅(qū)；影響因素；

1、緒論

1.1 聚合物驅(qū)油的機理研究現(xiàn)狀

早期的聚合物驅(qū)油理論認為，聚合物驅(qū)只是通過增加注入水的粘度，改善油水流度比，擴大注入水在油層中的波及體積從而提高原油采收率，基于毛管數(shù)與驅(qū)油效率的關(guān)系，認為聚合物驅(qū)并不能提高驅(qū)油效率，降低殘余油飽和度，因此，有人把聚合物驅(qū)稱為改性的水驅(qū)，即二次采油。

（1）剪切應(yīng)力的增加，是聚合物能夠驅(qū)替孤島狀，膜狀殘余油。

聚合物溶液與水殘余油表面處的黏度大大高于注入水的黏度，更重要的是，具有粘彈性的大分子聚合物溶液在流經(jīng)彎曲孔隙和小喉道是，聚合物鏈出現(xiàn)拉伸，拉伸產(chǎn)生的拉伸黏度在一定的流動條件下，比剪切黏度大2-3個數(shù)量級。而聚合物溶液在殘余油表面處的黏度包括了體相黏度和拉伸黏度，因而聚合物溶液在殘余表面處的黏度遠遠大于注入水在殘余油表面處的黏度。

（2）粘彈性存在，使聚合物能夠減少盲狀殘余油。

柔性聚合物分子在應(yīng)力作用下將產(chǎn)生形變，其彈性又會使其恢復(fù)，收縮，因此，當具有粘彈性的柔性聚合物溶液通過孔隙介質(zhì)時，既存在著剪切流動，也存在著拉伸流動。聚合物溶液的這種粘彈性在流經(jīng)孔道尺寸變化處，表現(xiàn)尤為突出。當聚合物溶液進入盲端空隙驅(qū)油時，有兩個作用在殘余油上的力，一個是前述的剪切應(yīng)力，方向與聚合物溶液流動方向相同，并與殘余油表面相切。

1.2 聚合物驅(qū)油影響因素的研究現(xiàn)狀

1.2.1 聚合物分子量對聚合物驅(qū)油效率的影響

室內(nèi)實驗研究結(jié)果已經(jīng)證實，高分子量聚合物具有增粘性好，殘余阻力系數(shù)大等優(yōu)點，應(yīng)用高分子量聚合物將會大大提高聚合物驅(qū)油的經(jīng)濟效益。但是，分子量越高，注入將會越困難，因此，在選擇聚合物分子量時應(yīng)該綜合考慮。

（1）聚合物的分子量越高，機械剪切降解的損失越大，但其剩余粘度仍大于低分子量的聚合物。

（2）聚合物的分子量越高，粘度越大，殘余阻力系數(shù)越大，驅(qū)油效果越好。

（3）聚合物分子量越高，聚合物溶液的粘度越大，注入壓力也越高。

綜合考慮上述因素，區(qū)塊選擇聚合物的分子量要從區(qū)塊的實際情況出發(fā)，應(yīng)充分考慮：區(qū)塊內(nèi)部斷層發(fā)育情況，井組注采是否完善，開采層位的增加等因素。

1.2.2 聚合物用量的影響

在典型地質(zhì)模型上利用數(shù)值模擬計算得到的不同非均質(zhì)條件下，聚合物驅(qū)采收率提高值與聚合物用量的關(guān)系：隨著聚合物用量的增加，不論哪種非均質(zhì)油層，聚合物驅(qū)采收率提高值都是增加的，但增加到一定用量后，采收率提高值增加的速率開始變緩。不同非均質(zhì)程度的油層采收率提高值隨聚合物用量的增加，其增加幅度是不一樣的，對于較均勻的油層，在較小的聚合物用量下就達到極限采收率提高值，而對于非均質(zhì)較嚴重的油層，隨著聚合物用量的增加，采收率提高值增加幅度較大。

1.2.3 聚合物溶液的注入速度的影響

隨著注入速度的提高，在其它條件都相同的條件下，聚丙烯酰胺（聚丙烯酰胺分子具有一定的彈性，聚丙烯酰胺溶液在多孔介質(zhì)中呈現(xiàn)的流變性與在等徑毛管中所呈現(xiàn)的流變性不完全相同。）溶液的有效粘度增加，這是由于溶液的彈性粘度增加而引起的，可恢復(fù)剪切也隨著增加，采收率提高值也隨著注入速度的增加而增加。若以0.2m/d的注入速度為基準，每一個注入速度的采收率提高值都減去0.2m/d注入速度的采收率提高值，就可以得到驅(qū)油效率與注入速度之間的關(guān)系：驅(qū)油效率隨著注入速度的增加而增加。這是因為隨著注入速度的增加，聚丙烯酰胺溶液的彈性增大，因此，聚丙烯酰胺溶液驅(qū)油效率增加。

1.2.4 不可及孔隙體積和吸附對聚合物驅(qū)油效率的影響

不可及孔隙體積和吸附對聚驅(qū)油效率的影響是有條件的。聚合物在巖芯中存在的不可及孔隙體積效應(yīng)，使其在相同的注入條件下（包括相同的體積流量）通過巖石的流速比水的流速快，滲透率越高IPV越小，滲透率越低IPV越大，其成立的條件之是水和聚合物溶液必須具有相同的體積流量。

如果滲透率降低系數(shù)與吸附濃度成線性關(guān)系，在一定范圍內(nèi)，聚合物被吸附愈多，對聚合物愈有利。吸附雖然使聚合物溶液濃度變稀，導(dǎo)致溶液粘度下降，但吸附產(chǎn)生了水相滲透率降低，水相滲透率降低除可以改善流度比外，還起到調(diào)整水相滲透率剖面的作用，這種作用對于正韻律很有益處。如果吸附量很大，使水相滲透率降低的作用不能補償因吸附而產(chǎn)生的粘度下降，那么吸附將起不利的作用。

2、 聚合物驅(qū)影響因素的研究方案

2.1 注聚前初含水和水淹厚度

注聚前油井的含水狀況和油層的水洗狀況(含油飽和度)也是影響聚驅(qū)效果的一個重要因素，從大慶油田杏五區(qū)資料中發(fā)現(xiàn)處在老注水井分流線上并離老注水井較遠的一次調(diào)整聚驅(qū)代用井，比處在老注水井主流線上并離老注水井較近的聚驅(qū)加密井油層含油飽和度高2.9個百分點，注聚前油井的含水率低1.5個百分點，導(dǎo)致油井見效時間早一個月，最佳見效期含水下降幅度提高7.4個百分點，平均單井累積多增加油量4891t。

2.2 井距

杏樹崗油田聚合物生產(chǎn)區(qū)塊地質(zhì)條件的研究曾有以下結(jié)論：在注入速度為0.14PV/a條件下，注采井距應(yīng)小于250m；當注入速度降低到0.10PV/a時，注采井距可以擴大到300m；在均勻布井方式下，當注采井距由200m縮小到100m時，采出程度增加0.9%，當注采井距由200m增大300m時，采出程度降低0.8%；在不均勻布井方式下，只移動水井一側(cè)油井，不論注采井距增大與減小，采出程度均降低，一側(cè)油井移動100m時，采出程度降低0.9%~1.1%，當移動50m時，采出程度降低0.4%~0.7%；聚驅(qū)井井距變更值應(yīng)小于50m，合理注采井距為150~250m。

結(jié)論

1、在其它因素相同的條件下，注入速度增大，含水率下降速度、產(chǎn)油、產(chǎn)液速度加快，注入壓力明顯增大，因此，注入速度可適當增加，但必須保證注入壓力小于地層破裂壓力。

2、在經(jīng)濟盈利的前提下，增加聚合物用量，含水回升速度、產(chǎn)量遞減速度相應(yīng)變緩慢，產(chǎn)油量增加，提高采收率值增大。

3、聚合物分子量越大，采油速度越快，降水增油效果越好，提高采收率效果越好。

4、油層連通關(guān)系越好，河道砂比例越高，采液指數(shù)越大，采油速度越大，聚驅(qū)提高采收率越高。這是因為油層連通關(guān)系越好，滲透性越好，越有利于擴大波及體積。

5、注采對應(yīng)率越高，聚驅(qū)效果發(fā)揮得越好，提高采收率值越高。

6、井距越大，含水下降幅度越小，注采比變化越大，采液指數(shù)越小，聚驅(qū)效果越差，若后續(xù)水驅(qū)至fw=100%，井距大于250米則不提高采收率。因此，對于二三類油層可以考慮加密井網(wǎng)，減小井距來改善聚驅(qū)開發(fā)效果。