论文部分内容阅读
摘 要：石油是重要的能源化工原料，有“工业血液”之称，随着国民经济的高速发展，要求石油工业提供越来越多的石油产品。世界各国为了满足国民经济发展对石油产量的需求，一方面加强勘探寻找新储量，一方面努力提高已开发油田的采收率，积极进行3次采油的探索与应用。通过注入驱油剂来开采油层的残余油为强化采油，又称3次采油，可使采收率提高到80% ～85%。聚合物驱就是一种比较有效的提高原油采收率的3次采油方法，它能在常规水驱开采后期，使油藏采收率再提高8%左右，相当于增加四分之一的石油可采储量。
关键词：聚合物驱；石油；采收率
一、概述
聚合物驱（Polymer Flooding）是是一种流体控制技术，是在注入水中加入少量的聚丙烯酰胺或生物聚合物黄原胶，以提高水相的粘度，降低水相的渗透率，并因聚合物的滞留引起油层渗透率下降。因此，聚合物可以明显降低水相的流速，改善流度比，提高水淹层段的驱油效率。聚合物段塞可以改善粘性指进和舌进现象，降低高渗透水淹层段中的流度。聚合物驱是化学驱中一投入工业应用的一种提高采收率的方法。
二、聚合物驱油机理
宏观上看聚合物驱油的基本原理是通过提高注入流体的粘度，调节油藏中油水两相的流度比，达到扩大波及体积的目的。下面我们从微观上分析一下聚合物的驱油机理。首先改善了水油流度比（M表示），扩大了波及体积。水驱油时，当M>1，说明水的流动能力比原油强，水的流动易发生指进现象，波及系数就低，大部分原油将不会被驱替出来。而聚合物加入水中，溶液渗入地层能力降低，粘度就提高，溶液流动则降低。如原油的流动能力比溶液强，溶液波及范围就得到提高，水驱油的效果则变好。
聚合物的流度控制作用是聚合物驱油的两大重要机理之一， 在水驱条件下， 水突破后采出液中油的 分流量为：油、水两相的相对渗透率是含水饱和度的函数。是控制采出液中含水上升速度的重要参数。当油水粘度比很大时， 采出液中含水率上升速度很快。相反， 在油水粘度比很小时， 采出液中含水率上升速度将大大减缓， 当达到采油经济允许的极限含水率时，油层中的含水饱和度已经很高， 因而实际驱油的效率也高。聚合物驱就是通过增加水相粘度和降低水相渗透率来降低流度比， 从而提高平面波及系数、纵向波及效率。
其次增加了水在油藏高渗透部位的流动阻力，提高了波及效率。聚合物的加入水中，一方面增加了水的粘度并减少了水的有效渗透率。另一方面在渗透高部位流动时所受流动阻力小，机械剪切作用弱，聚合物降解程度低，则聚合物分子就易于缠结在孔隙中，增大高渗透部位的流动阻力。反之，低渗透率部位，聚合物分子降解作用强，分子回旋半径就低，反而容易通过低孔径孔隙，而不堵塞小孔径。
第三，形成稳定的“油丝”通道。由于聚合物溶液的粘弹性作用，拖拉携带盲端残余油以及形成稳定的“油丝”通道。聚合物加入水中，没有弹性的水变成了具有弹性的溶液。一方面聚合物溶液可看作可胀可缩的海绵，即“海绵效应”。聚合物溶液通过孔隙就像海绵通过一样，可以拖拉携带出孔隙边缘中油滴状的油以及使孔隙壁上的油膜变薄。
第四，聚合物的调剖作用。调整吸水剖面， 扩大水淹体积， 是聚合物提高采收率的另一主要机理。在聚合物的流度控制作用下，油层注入水的波及体积扩大。在注入聚合物溶液的情况下， 由于注入水的粘度增加， 油、水流度比得到改善， 不同渗透率层段间水线推进的不均匀程度缩小。因此， 向油层中注入高粘度的聚合物溶液时， 可以相对减缓高渗透层段的水线推进速度和距离， 克服指进现象。当注入聚合物后， 聚合物段塞首先进入高渗透层， 由于粘度增加以及吸附/ 滞留， 导致高渗透层中流动阻力增大， 随着注入压力的增高， 迫使后续注入水或聚合物溶液逐渐进入低渗透层， 从而启动低渗透层位， 提高垂向波及效率， 扩大油层水淹体积， 提高原油采收率。
三、聚合物驱后的研究方向和进展
前人所做的大量关于聚合物驱的研究工作几乎都是围绕着聚合物驱替过程本身展开研究和探讨的，而对于聚合物驱之后的强化三次采油，几乎还未有人深入研究。通过对天然岩心和人造岩心进行实验，初步探索研究了三次采油后进行四次采油提高采收率的可能性。研究表明，在聚合物驱三次采油后采用适当方法，还可以进一步提高采收率，即三次采油后再进行四次采油是有效果的，前景不错。天然岩心和粘土含量为20%的人造岩心实验表明，聚合物驱之后再进行表面活性剂驱还能进一步提高采收率，且表面活性剂（四次采油）的采收率大于或接近聚合物驱（三次采油）的采收率增值。然而在实际情况下，由于聚合物驱之后进行水驱会发生指进现象，因此在聚合物驱之后应该采取及时封堵水驱产生的大孔道的措施，然后再用活性水驱替，一方面水能够波及聚合物所无法进入的孔隙空间，另一方面，活性水可以洗出这部分孔隙空间中的油，从而提高了水驱的洗油效率，充分挖掘聚合物驱之后油层的潜力，以达到进一步提高原油采收率的目的。
首先，聚合物驱效果有待通过调剖等方法得到进一步改善；其次，聚合物综合性能需要进一步改进；最后，聚合物驱油技术数值模拟也需要深化研究。利用聚合物再利用技术，向地层中注入固定剂和絮凝剂，对地层中的低浓度聚合物进行絮凝，对高浓度的聚合物进行交联，达到既能高效利用地层中的聚合物溶液，又能够与不同质量浓度聚合物产生强度不同的冻胶和絮凝体，进而封堵不同深部的大孔道。该方法具有成本低廉、采出程度高、对中、低渗透层的伤害程度小以及对地下存在聚合物利用程度高等优点。在此基础上再用不同成冻时间的冻胶型调剖剂进行适度的深部调剖，对地层残留聚合物再利用不足的地层进一步封堵，使得能够更加有效地提高聚合物驱后水驱的波及系数；同时还针对聚合物驱不能提高洗油效率的问题，采用活性水（阴离子表面活性剂和/或非离子表面活性剂配成）驱的高效洗油技术洗出聚合物驱过程中不可入孔隙里边存在的剩余油，充分挖掘聚合物驱后油藏潜力，达到最大限度提高聚合物驱后的原油采收率的目的。
参考文献
[1]《EOR原理》 赵福麟著 2009
[2]《聚合物驱提高采收率技术》 刘玉章等 聚合物驱的油藏工程预测与评价方法 2010
[3] 陈立 聚合物驱提高采收率技术研究 辽宁化工 2008
关键词：聚合物驱；石油；采收率
一、概述
聚合物驱（Polymer Flooding）是是一种流体控制技术，是在注入水中加入少量的聚丙烯酰胺或生物聚合物黄原胶，以提高水相的粘度，降低水相的渗透率，并因聚合物的滞留引起油层渗透率下降。因此，聚合物可以明显降低水相的流速，改善流度比，提高水淹层段的驱油效率。聚合物段塞可以改善粘性指进和舌进现象，降低高渗透水淹层段中的流度。聚合物驱是化学驱中一投入工业应用的一种提高采收率的方法。
二、聚合物驱油机理
宏观上看聚合物驱油的基本原理是通过提高注入流体的粘度，调节油藏中油水两相的流度比，达到扩大波及体积的目的。下面我们从微观上分析一下聚合物的驱油机理。首先改善了水油流度比（M表示），扩大了波及体积。水驱油时，当M>1，说明水的流动能力比原油强，水的流动易发生指进现象，波及系数就低，大部分原油将不会被驱替出来。而聚合物加入水中，溶液渗入地层能力降低，粘度就提高，溶液流动则降低。如原油的流动能力比溶液强，溶液波及范围就得到提高，水驱油的效果则变好。
聚合物的流度控制作用是聚合物驱油的两大重要机理之一， 在水驱条件下， 水突破后采出液中油的 分流量为：油、水两相的相对渗透率是含水饱和度的函数。是控制采出液中含水上升速度的重要参数。当油水粘度比很大时， 采出液中含水率上升速度很快。相反， 在油水粘度比很小时， 采出液中含水率上升速度将大大减缓， 当达到采油经济允许的极限含水率时，油层中的含水饱和度已经很高， 因而实际驱油的效率也高。聚合物驱就是通过增加水相粘度和降低水相渗透率来降低流度比， 从而提高平面波及系数、纵向波及效率。
其次增加了水在油藏高渗透部位的流动阻力，提高了波及效率。聚合物的加入水中，一方面增加了水的粘度并减少了水的有效渗透率。另一方面在渗透高部位流动时所受流动阻力小，机械剪切作用弱，聚合物降解程度低，则聚合物分子就易于缠结在孔隙中，增大高渗透部位的流动阻力。反之，低渗透率部位，聚合物分子降解作用强，分子回旋半径就低，反而容易通过低孔径孔隙，而不堵塞小孔径。
第三，形成稳定的“油丝”通道。由于聚合物溶液的粘弹性作用，拖拉携带盲端残余油以及形成稳定的“油丝”通道。聚合物加入水中，没有弹性的水变成了具有弹性的溶液。一方面聚合物溶液可看作可胀可缩的海绵，即“海绵效应”。聚合物溶液通过孔隙就像海绵通过一样，可以拖拉携带出孔隙边缘中油滴状的油以及使孔隙壁上的油膜变薄。
第四，聚合物的调剖作用。调整吸水剖面， 扩大水淹体积， 是聚合物提高采收率的另一主要机理。在聚合物的流度控制作用下，油层注入水的波及体积扩大。在注入聚合物溶液的情况下， 由于注入水的粘度增加， 油、水流度比得到改善， 不同渗透率层段间水线推进的不均匀程度缩小。因此， 向油层中注入高粘度的聚合物溶液时， 可以相对减缓高渗透层段的水线推进速度和距离， 克服指进现象。当注入聚合物后， 聚合物段塞首先进入高渗透层， 由于粘度增加以及吸附/ 滞留， 导致高渗透层中流动阻力增大， 随着注入压力的增高， 迫使后续注入水或聚合物溶液逐渐进入低渗透层， 从而启动低渗透层位， 提高垂向波及效率， 扩大油层水淹体积， 提高原油采收率。
三、聚合物驱后的研究方向和进展
前人所做的大量关于聚合物驱的研究工作几乎都是围绕着聚合物驱替过程本身展开研究和探讨的，而对于聚合物驱之后的强化三次采油，几乎还未有人深入研究。通过对天然岩心和人造岩心进行实验，初步探索研究了三次采油后进行四次采油提高采收率的可能性。研究表明，在聚合物驱三次采油后采用适当方法，还可以进一步提高采收率，即三次采油后再进行四次采油是有效果的，前景不错。天然岩心和粘土含量为20%的人造岩心实验表明，聚合物驱之后再进行表面活性剂驱还能进一步提高采收率，且表面活性剂（四次采油）的采收率大于或接近聚合物驱（三次采油）的采收率增值。然而在实际情况下，由于聚合物驱之后进行水驱会发生指进现象，因此在聚合物驱之后应该采取及时封堵水驱产生的大孔道的措施，然后再用活性水驱替，一方面水能够波及聚合物所无法进入的孔隙空间，另一方面，活性水可以洗出这部分孔隙空间中的油，从而提高了水驱的洗油效率，充分挖掘聚合物驱之后油层的潜力，以达到进一步提高原油采收率的目的。
首先，聚合物驱效果有待通过调剖等方法得到进一步改善；其次，聚合物综合性能需要进一步改进；最后，聚合物驱油技术数值模拟也需要深化研究。利用聚合物再利用技术，向地层中注入固定剂和絮凝剂，对地层中的低浓度聚合物进行絮凝，对高浓度的聚合物进行交联，达到既能高效利用地层中的聚合物溶液，又能够与不同质量浓度聚合物产生强度不同的冻胶和絮凝体，进而封堵不同深部的大孔道。该方法具有成本低廉、采出程度高、对中、低渗透层的伤害程度小以及对地下存在聚合物利用程度高等优点。在此基础上再用不同成冻时间的冻胶型调剖剂进行适度的深部调剖，对地层残留聚合物再利用不足的地层进一步封堵，使得能够更加有效地提高聚合物驱后水驱的波及系数；同时还针对聚合物驱不能提高洗油效率的问题，采用活性水（阴离子表面活性剂和/或非离子表面活性剂配成）驱的高效洗油技术洗出聚合物驱过程中不可入孔隙里边存在的剩余油，充分挖掘聚合物驱后油藏潜力，达到最大限度提高聚合物驱后的原油采收率的目的。
参考文献
[1]《EOR原理》 赵福麟著 2009
[2]《聚合物驱提高采收率技术》 刘玉章等 聚合物驱的油藏工程预测与评价方法 2010
[3] 陈立 聚合物驱提高采收率技术研究 辽宁化工 2008