聚合物驱

1.3 从化学角度解决有关问题的研究思路
综上所述，从化学角度分析聚合物驱油的研究和应用现状：
①高效增粘性已解决，但仍是通过增大分子量的方法来实现（不满意）； ②悬浮性仅有少量生物聚合物如XC、SG和Welan具有，大部分合成聚合物 不具备（等于没解决）； ③剪切稀释性未很好解决； ④抗温抗盐性未很好解决； ⑤长效稳定性未很好解决。 虽然相比较而言，生物类聚合物在性能上更佳，但价格较高，因此最终的 解决途径仍需集中在合成类聚合物上。 梳形聚合物的发展趋势很好，但需要进一步的实践检验。
1.4 聚合物驱油机理研究进展
1.4.1 聚合物驱宏观驱油机理
“提高波及效率”
（1） 增加驱油剂的粘度，降低油水流度比，增加面积波及效率。
流度比： M= (Krw / Kro)· (μo / μw) 当油水粘度比(μo / μw)降低，则油水流度比降低，缓解了驱油 剂“指进”、“窜流”的现象。
1.4 聚合物驱油机理研究进展
1.3.2 合成聚合物方面的研究进展
(3) 合成两性离子聚合物
存在问题： 单体反应竞聚率有差异，最终很难得到正、负电荷完全相等的产物。
至今，两性离子聚合物在国外仅应用于堵水中，国内除调剖方面应用外， 主要应用于钻井液。
调剖在大港、大庆油田应用，俗称“贴膏药”。
1.3.2 合成聚合物方面的研究进展
（2）调整纵向吸水剖面的波及效率
① 聚合物溶液的粘度大于注入水的粘度，在注入井注入后，在相同注入量的情 况下，启动压力增大，使原来不能吸水的的低渗油层开始吸水，改善了油层
的吸水剖面，增加油层吸水厚度。
② 聚合物溶液的粘度随着剪切速率降低，在较狭小孔隙中的剪切速率大于在大 孔隙中的剪切速率，因此，在大孔隙中显示出较高的粘度。注聚过程中，在
（由此可解释水溶性差，过滤因子高的问题）

产品很难经济地制成满足三采要求的水溶性粉剂（干燥前加入大量表面活性剂 可以改善溶解性，但影响缔合性能，且生产成本增加）。
升温虽有利于增强缔合性，但分子内缔合的速率也同时加快，溶液的长期稳定 性更差，且以AM为主的疏水缔合聚合物，无法消除高温下酰胺基水解。 从机理上分析：不具备长期抗温抗盐特性。
1.3.2 合成聚合物方面的研究进展
（6）梳形聚合物
※研制思路：使高分子侧链同时带亲油和亲水基团，由于相互排斥，减少分子内和分 子间的卷曲、缠结，分子链在水溶液中排列成“梳子”形状。 ※理论基础：增大分子链刚性和分子结构的规整性，使分子链不易卷曲，增大分子链 旋转的水力学半径→聚合物的增粘、抗盐能力会得到巨大提高。 性能评价表明： 在盐水中的增稠能力比目前国内、外超高分子量HPAM提高50％以上。
度（即不影响微观驱油效果），然而，近年来有人根据聚合物驱后岩心分析
发现水洗程度增加，认为聚合物驱同时也增加了微观驱油效率。 根据聚合物粘弹性的特点，当聚合物溶液在变形孔道中流动时，表现出
胀流性流型，即剪切增稠现象，这样在剪切和拉伸力的综合作用力下，孔隙
中会有更多的与聚合物溶液接触的剩余油投入流动。
1.4 聚合物驱油机理研究进展
1.3.2 合成聚合物方面的研究进展
（5）多元组合共聚物 研制主导思想： 综合考虑聚合物的特性，设计分子结构，将阴、阳离子单体、耐温耐盐 单体、改进性能的刚性单体进行组合共聚，使其同时具有两类或三类聚合物 的优点。 （这是目前国内、外比较热门的研究课题。）

存在的问题：
从耐温耐盐机理上考虑，仍不能克服单一改性聚合物存在的缺点，目前 还不能达到三次采油的要求。
（1）合成超高分子量聚合物
聚合物驱油，油层条件下的保留粘度非常重要，因此，研究人员试 图通过提高分子量从而获得较高的保留粘度。
1.3.2 合成聚合物方面的研究进展
※早期聚驱，规定分子量在1000万以内。后来发现，分子量高，粘度增
大明显，压力提升快，→ 后期一直致力于高分子量聚合物的开发应用。
在此期间，有两种观点出现： ①使用不同分子量分布的聚合物，以匹配地层分布的孔隙；
1 聚合物驱油技术研究进展
1.1 聚合物驱发展与应用现状
1959年：Caudle等提出 增加注入水的粘度改善水驱波及效率；
1964年：Pye和Sandiford首次开始聚合物驱油实验研究； 20世纪70年代末至80年代初：聚合物驱研究与应用达到发展的高潮时期。
美国：很多矿场试验，但平均采收率只有4.9%，经济效益差。 之后，试验规模减小，但室内研究却一直没有停止。
聚驱平均采收率10%（大庆：经济下限为6%~7%）；
1 聚合物驱油技术研究进展
1.2 聚合物驱存在问题：
HPAM堵塞地层倾向： 早期驱油聚合物分子量较小（1000万以下），现在高分子量聚合物（1500 万~3200万）。 大庆油田长期注聚后发现： 聚驱注入压力急剧上升，接近或者超过地层破裂压力. 说明: HPAM堵塞地层也是一个相当大的问题。 注聚压力高，需配套解堵增注技术，氧化→易爆炸→非氧化解堵。
1.3.1 天然聚合物方面的研究进展
(3) 羟乙基纤维素HEC 天然聚合物改性，将纤维素碱化、羟乙基化：
HEC分子单元结构
优点：对热稳定（可用于超过93℃地层）； 对盐不敏感；抗剪切性好。 缺点：稠化能力差，用量大，导致成本高。
1.3.2 合成聚合物方面的研究进展
主要研究工作：
• 合成超高分子量HPAM； • 改进PAM的分子结构，以改善聚合物的性能。
化学驱技术新进展
内容简介

1 研究背景及意义 2 化学驱油技术简介及新进展 3 化学驱技术专题探讨


研究背景及意义
利用油藏天然能量称为一次采油。
人工补充能量（注水，注气等）称为 二次采油
注入化学剂、混相或者非混相气体，石油 微生物、热水或者蒸汽称为三次采油
研究背景及意义
由于石油开采的特殊条件和环境，许多油田利用一次采
1.3.3
疏水缔合聚合物专题
（7） 疏水缔合聚合物 几年前：多方论证，认为：水溶性疏水缔合聚合物是目前可用于油气开采 的性能最好的聚合物，虽然尚未有实际应用的报道，但国内外许多专家对此 非常关注。 针对油气开采对聚合物的要求，罗平亚院士提出一种新的理论假设： （a）让溶液中聚合物分子链间适当结合，形成均匀布满整个溶液体系的 三维立体网状结构，即形成多级结构； （b）此结构可逆，即这种结合是强度中等的分子链间的相互作用； （c）此溶液体系为结构流体，应满足： ηapp=η非结构+η结构
国外对聚驱的认识：一般否定，“只增大波及体积，不增加驱油效率”。
1 聚合物驱油技术研究进展
我国：20世纪60年代，开始了小型矿场试验； “七五”~ “九五”连续攻关，开始工业化矿场应用。 1997年，聚驱产油量居世界首位； 1998年，聚驱项目16个，而同期美国只有10个； 2001年，仅大庆油田，聚驱产油量已达800×104t； 2003年，大庆聚驱产油达到1000×104t（相当于一个大油田）；
（4）耐温耐盐单体共聚物
研制主导思想： 研制与Ca2+、Mg2+不产生沉淀、高温下不发生水解或水解缓慢的单体，再将此单体与 AM共聚，得到新型聚合物。
( 这类聚合物能够真正做到长期抗温抗盐。)
存在的问题: 现有的生产条件（合成原料，合成方法、生产工艺），生产单体成本太高，聚合活性远 低于AM→共聚物分子量低、成本高； 只能少量用于特定场合，不能大规模用于三次采油（经济因素）。 今后的攻关方向： 降低生产成本，提高单体的聚合活性。
（a）
（b）
式中： R1、R2为C1~C6烷基、—CH2CH2OH
R为—CH3或—C6H5
1.3.2 合成聚合物的研究进展
(3) 合成两性离子聚合物 两性离子聚合物指链上同时带有正、负两种电荷的聚合物。
具有遇盐增稠的反聚电解质效应。
水溶液中，正、负离子相互吸引使链收缩；加盐，反离子排斥，聚合物链变伸展。 因此，此特性可以部分解决抗盐问题。
油和二次采油能够采出来的油量只占油藏原始地质储量的 30%—40%，中国已开发油田综合水驱采收率约为33.16% ，约有三分之二的原油不能使用常规方法采出而滞留于油藏 中。特别是许多油田都已经进入到开发中后期，含水率大幅
度上升，油产量明显下降。因此，三次采油特别是化学驱具
有巨大的潜力提高原油采收率。
1.3.3
疏水缔合聚合物专题
（7） 疏水缔合聚合物
1.3.3 疏水缔合聚合物专题

国内发展历程：
北京石勘院：首先于1995年开始研究； 成都科技大学：用丙烯酸正辛酯作疏水单体进行了初步探索； 西南石油学院：罗平亚院士合成、中试、模拟油田条件进行性能测试 进展突出； 复旦大学：江明院士用光散射和荧光，研究溶液中的聚集行为； 中原油田：以两亲活性单体进行共聚，合成了疏水缔合聚合物； 上海有机所：也进行了相关的研究。
研究背景及意义
提高采收率基本原理： OOIP = Ev ·Ed
所有提高石油采收率技术包括化学驱油技术都是围绕如何提高 波及效率与驱油效率而展开的
研究背景及意义
化学驱技术主要包括：
（1）聚合物驱 （2）碱驱 （3）表面活性剂驱 （4）复合驱（三元复合驱，二元复合驱） （5） 新技术（分子膜技术、纳米驱油等）
②全部使用高分子量，剪切后自然得到低分子量聚合物。
不容回避的关键问题： 分子量越高，越容易发生不可逆机械降解，分子量又降低；且分子量
越高，其无规线团尺寸越大，吸附滞留也更加突出，注聚压力偏高，近
井污染严重。
1.3.2 合成聚合物方面的研究进展
（2）寻找合适单体，增强主链刚性，增加抗剪切能力。 此研究属传统思维模式，80年代以来，见诸文献的报道很多。
1
聚合物驱油技术进展
（1）聚驱原理：增大水相粘度，改善油水流度比，扩大波及系数，
提高采收率。