聚驱驱油机理
聚合物驱的基本原理基本段塞是影响及在的问题
聚合物驱的基本原理、基本段塞、是影响及存在的问题摘要:石油资源是我国重要的能源，与国民经济的发展和人们的生活都有着密切的联系。
随着油田资源的不断被开采，油田石油资源的不断开发，油井的含水率不断的上升，石油资源的开发难度逐渐的增加，如何有效的开采油藏的剩余原油，越来越受到研究人员的重视。
文章通过实验得到，通过采用高浓度和高分子量的聚合物可以提高原油的采收率，文章分析了聚合物驱油的作用过程，改善了聚合物驱油的效果，从而提高了油田原油的采收率，促进了油田开发效益的提高关键词: 聚合物驱油原油采收率基本原理基本段塞影响、问题1972年，在大庆油田开展小井距的聚合物驱试验。
聚合物驱在大庆、胜利等油田已进入工业化应用阶段。
大庆油田的聚合物驱成为世界上最大的聚合物驱项目。
1997年，累计注入聚合物干粉23700t，工业应用面积达101.3km2，全国聚合物驱年增产原油达303万t。
2000年，聚合物驱年增产原油达500万-700万t。
一、聚合物驱的概念以聚合物溶液为驱油剂的驱油法。
也称为：聚合物溶液驱、聚合物强化水驱、稠化水驱、增粘水驱。
二、聚合物驱提高采收率的作用原理基本原理——增大水的粘度——降低了水的流度——减小水油流度比——抑制水的指进——提高波及系数——提高原油采收率（如图4-2）聚合物驱有更高的平面波及效率－提高了采收率（如图4-3）。
有更高的纵向波及效率－提高了采收率（如图4-4）、图4-2 水驱与聚合物驱的相对渗透率曲线图4-3 水驱与聚合物驱的平面波及效率图4-4 水驱与聚合物驱的纵向波及效率K2>k3>k1三、聚合物驱提高采收率，主要通过下列机理：1、增粘机理聚合物可通过增加水的粘度，降低水油流度比，从而提高波及系数。
聚合物之所以能增加水的粘度，主要由于：（1）水中聚合物分子互相纠缠形成结构；（2）聚合物链节中亲水基团在水中溶剂化；（3）若为离子型聚合物则其在水中解离，产生许多带电符号相同的链节，使聚合物分子在水中所形成的无规线团更松散，因而有更好的增粘能力。
油层的化学改造—聚合物驱
由上式可知：提高采收率的途径
1 提高波及效率 = ×
2
−
提高驱油效率Ed=
知识点1：提高采收率的途径
提高波及效率的主要方法：
改变驱油剂和油的流度
流度是流体通过孔隙介质能力的一种量
度，它的定义式是
=
λ ---- 流体的流度
K ---- 孔隙介质对流体的有效渗透率
2.捕集:聚合物捕集是指直
滑动方向
径小于孔喉直径的聚合物分
子的无规线团通过“架桥”
而留在孔喉外的现象。
聚合物分子的无规线团
图1.3 聚合物分子在孔喉外的捕集
知识点3：溶液性质
盐敏效应：盐对聚合物溶液粘度产生特殊影响（粘度降低）的效
应。
原因盐加入后，羧基与钠离子形成的扩
散双电层受到盐的压缩作用，使链段的
吸附量，ug/g秒
聚合物在孔隙介质中的滞留
1000
1
2
500
4
200
400
600
800
PHPAM浓度，mg/L
图1.2 部分水解聚丙烯酰胺在油层
砂岩上的吸附等温线图
聚合物商品品种：1— 同德1号；
2— US3530； 3—AD37 ;
4—US3430 ; 5—AC430
3
5
知识点3：溶液性质
滞留的两种形式
知识点 01
提高采收率的途径
知识点1：提高采收率的途径
石油采收率:是采出的原油量与油藏地质储量的比值
η =累积产油量/原始石油地质储量= ×
η
石
油
采
收
率
%
驱油剂在
油藏中宏
油田聚合物驱油原理
油田聚合物驱油原理
油田聚合物驱油是一种常用的增油技术，其原理是通过注入聚合物溶液，增加油层中的黏度，形成较大的剪切应力和流动阻力，促使原油顺着聚合物流动，从而增加采油效果。
聚合物驱油机理主要包括以下几个方面：首先，聚合物分子与原油分子之间存在吸附作用，这种吸附作用可以提高原油的黏度，增加流动阻力，防止原油的快速流出，从而实现增油效果；其次，聚合物本身的分子结构可以形成一定的弹性和黏性，使其在油层井道中能够形成较大的剪切应力，进一步促进原油的流动；最后，聚合物的分子结构还可以吸附油层中的金属离子和其他杂质，从而减少沉积和堵塞，保持油层的通畅性和稳定性。
聚合物驱油技术具有很多优点，如增油效果好、操作简单、节约成本等。
但同时也存在一些不足之处，如聚合物的稳定性不高、溶液粘度过高等问题，需要不断进行优化和改进。
- 1 -。
聚合物驱提高原油采收率原理
聚合物驱提高原油采收率原理摘要:石油资源是我国重要的能源，与国民经济的发展和人们的生活都有着密切的联系。
随着油田资源的不断被开采，油田石油资源的不断开发，油井的含水率不断的上升，石油资源的开发难度逐渐的增加，如何有效的开采油藏的剩余原油，越来越受到研究人员的重视。
文章通过实验得到，通过采用高浓度和高分子量的聚合物可以提高原油的采收率，文章分析了聚合物驱油的作用过程，改善了聚合物驱油的效果，从而提高了油田原油的采收率，促进了油田开发效益的提高关键词: 聚合物驱油原油采收率方案实验石油资源关系到国家经济的发展命脉，在油田油藏的开采过程中，随着地层注水量的不断增加，油井采出的原油含水量不断增加，油井勘探开发效益逐渐降低，油田勘探开发的效益难以得到保证。
现阶段油藏原油的采收率还是非常低的，大约百分之六十以上的油藏资源还埋存地下没有被开采出来，所以如何将地层剩余原油高效的开采出来，已经成为研究人员重点研究的对象。
一般的情况下，聚合物驱采油技术中，随着注入聚合物浓度和分子量的增大，聚合物的注入压力也随之增高，这样就影响到了聚合物的注入效果，从而不能最大限度的提高聚合物驱油的效率。
研究结果表明，三次采油聚合物驱油技术中，如果聚合物的注入量一定时，通过改变注入空隙的体积倍数等方法都不能明显的增加原油的采收率。
室内实验研究结果的表明，采用大分子量和高浓度的聚合物进行驱油，可以显著的提高原油的驱替效果，在有些情况下甚至可以超过复合驱的驱油效果。
文章开展了高分子量和高浓度的聚合物驱油技术的研究。
一、聚合物提高驱油效率研究油藏经过水驱之后，在地层岩石上存在着油膜、残余油以及残余油滴等，利用地层剩余油在聚合物驱替下的作用机理分析，以及通过模型模拟可以得出，通过采用聚合物驱替采油的方法可以有效的将水驱残余油驱替出来，通过研究可以发现，聚合物驱替原油的主要作用力是聚合物对残余油的拉力，并不是聚合物流动过程中对于地层原油的推力。
聚合物驱油技术应用研究
聚合物驱油技术应用研究摘要：但随着油田的开采，尤其是高含水开采阶段，经济、技术指标都将变差。
聚合物驱已是国内外公认的能够提高原油采收率的油田开发技术，在国内外都进行了大量试验研究。
本文介绍了聚合物乳液的流变特性与粘弹性，并分析了聚合物驱油的宏观、微观机理以及所受的影响因素，对聚合物驱油技术的发展有一定参考价值。
关键词：聚合物驱油机理影响一、引言石油是国家经济发展的重要经济命脉。
但随着油田的开采，尤其是高含水开采阶段，无论是经济指标，还是技术指标，都将变差。
油井含水增加，产量下降，基本建设投资增加，成本增大。
如何经济有效地开采水驱开发后残留在地层中60-70%的剩余油，已成为世界各国油藏工程专家努力攻关的课题。
聚合物驱技术是化学驱中比较可行的一种提高采收率的技术。
目前在油田已开始大规模工业化应用。
聚合物驱提高采收率主要靠增加驱替液粘度，降低驱替液和被驱替液的流度比，从而扩大波及体积。
在微观上，聚合物由于其固有的粘弹性，在流动过程中产生对油膜或油滴的拉伸作用，增加了携带力，提高了微观洗油效率。
水驱的采收率一般为40%左右，通常聚合物驱采收率为50%左右，比水驱提高10%。
二、聚合物乳液的流变特性与粘弹性1、流变特性传统的驱油机理认为，聚合物的粘性特性是提高驱油效率的主要原因。
在聚合物驱油过程中，聚合物溶液的流变特性不仅直接影响其驱油效果，而且影响其渗流特性。
无论是对聚合物驱油效果的评价，还是对油井产能的预测，都必须首先研究聚合物溶液在渗流过程中的流变特性。
聚合物流变性是指其在流动过程中发生变形的性质，主要体现在有外力场作用时，溶液粘度与流速或压差之间的变化关系。
高分子的形态变化导致了聚合物溶液宏观性质的变化。
聚合物溶液通常具有高粘性，这是它的主要特征之一。
产生高粘性的原因有：1）聚合物的分子所占体积较大，阻碍了介质的自由移动；2）大分子的溶剂化作用，束缚了大量的“自由”液体。
大分子链在溶液中呈规则松散线团状存在，线团内充满溶剂，大分子又具有很厚的溶剂化膜，致使水动力学体积庞大，流动阻力大；3）大分子间的相互作用。
聚驱驱油机理
吸附 吸附是聚合物分子滞留于孔隙介质中的重要机理之一，它的结果 是降低溶液粘度。 捕集 渗透率降低的另一个重要原因是捕集，其原因是由于孔隙结构及 高分子的性质造成的。
对于低渗透油层，降低渗透率的主要机理是捕集，对于中高渗 透率油层，聚合物降低渗透率的主要机理是吸附。
化学驱油机理
2.5聚合物驱提高驱油效率机理
早期的聚合物驱油理论认为，聚合物驱只是通 过增加注入水的粘度，改善油水流度比，扩大注 入水在油层中的波及体积从而提高原油采收率。 因此，有人把聚合物驱称为改性水驱，即二次采 油。
近两年，取得了一些新认识
化学驱油机理
水驱剩余油包括两大类：
一是水驱未波及区剩余油。这种剩余油处于注 入水未波及的油层中低渗透部位；
化学驱油机理
有效粘度、残余阻力系数、阻力系数
有效粘度：聚合物溶液通过孔隙介质时的实际粘度称为有效粘度。 残余阻力系数：残余阻力系数描述聚合物洛液降低岩芯渗透率的能 力，用 FRR 表示， FRR＝ kw/kf 。FRR愈大，聚合物溶液降低岩芯渗透率 的能力愈强，FRR是评价注聚合物后油层注入能力的一个重要参数. 阻力系数：定义为水通过岩心的流度与聚合物溶液通过岩心的流度 之比，表示聚合物溶液降低流度的能力。
（4）聚合物驱数值模拟技术
（14）聚合物驱综合调整技术
（5）聚合物驱规划指标预测技术 （15）污水抗盐聚合物驱油技术
（6）聚合物驱布井方案优化技术 （16）聚合物驱产出液处理工艺技术
（7）聚合物驱油方案优化技术 （17）聚合物驱动态监测技术
（8）聚合物配制工艺技术
（18）聚合物驱综合管理技术
聚合物驱提高石油采收率的驱油机理
1 聚合物驱提高石油采收率的驱油机理聚合物的驱油机理主要是利用水溶性高分子的增粘性，改善驱替液的流度比，在微观上改善驱替效率、并且在宏观上能提高平面和垂向波及效率，从而达到提高采收率的目的。
以下是水油流度度比的定义式：Mwo=(1)经典的前沿理论认为，降低油水流度比，能够改变分流量曲线。
聚合物驱的前沿含油饱和度和突破时的的含油饱和度都明显高于水驱，这表明聚合物驱能降低产出液含水率，提高采油速度，具有更好的驱替效果；(2)聚合物驱通过改善水驱流度比，可以改善水驱在非均质平面的粘性指进现象，提高平面波及效率;在垂向非均质地层，聚合物段塞首先进入高渗层，利用高粘度特性“堵”住高渗层，使后续水驱转向进入低渗层，增加了吸水厚度，扩大了垂向波及效率。
以下是聚合物驱和水驱的对比聚合物驱和水驱的波及系数(3)聚合物在通过孔隙介质时发生吸附、机械捕集等作用而滞留，改变了聚合物所在孔隙处的渗透率。
被吸附的聚合物分子链朝向流体的部分具有亲水性，能降低水相相对渗透率而不降低油相相对渗透率，即堵水不堵油;同时聚合物的滞留能增加阻力系数和残余阻力系数，表明渗流阻力增加，引起驱动压差增大，有利于驱动原来不曾流动的油层，提高油层波及体积。
(4)由于聚合物溶液粘滞力的作用，使得其很难沿孔隙夹缝和水膜窜进，在孔道中以活塞式推进，克服了水驱过程中产生的“海恩斯跳跃”现象，避免了孔隙对油滴的捕集和滞留。
（5）另外，聚合物溶液具有改善油水界面粘弹性的作用，使得油滴或油膜易于拉伸变形，更容易通过狭窄的喉道，提高驱油效率。
2 驱油用聚合物的性能要求通过对聚合物驱油机理的分析，可以知道驱油用水溶性聚合物的性能指标主要是能增加油水流度比，即具有增粘性。
另外，聚合物溶液由于要在地层条件下能通过多孔介质运移传播，并最终被采出地面。
所以还应具有滤过性、粘弹性、稳定性以及无污染性等性能(1)增粘性。
应该尽量获取在较低浓度下就具有较高表观粘度的水溶性聚合物。
聚合物驱油机理.pptx
石表面润湿性和毛细管液阻效应的存在，水驱后还存在着大量的残余油。这些残
余油以簇状、柱状、孤岛状、膜（环）状、盲状的形态滞留在孔隙介质中。那么
， 聚合物驱能否把这些残余油驱动呢？研究表明：聚合物溶液存在着粘弹性，在
水 驱过程中，表现了三种粘度，即本体粘度、界面粘度、拉伸粘度。在这三种粘
度 的共同作用下，聚合物驱不仅可以提高波及系数，而且还可以提高水波及域内
段原油不能得到有效的开采。
在不考虑重力影响的前提下，我们可以给出高渗透率层段水突破之前任一注
水阶段时两层段间吸水量之比：
q1 1
K1Krw1 K1Kro1
w
o
o Krw1 Kro1 K1 • w
q2 2 K 2Krw2 K 2Kro2 K2 o Krw2 Kro2
w
o
w
K1＞K2
2
一 寸 光 阴 不 可轻
在水驱油条件下，水突破油层后采出液中油的分流量为：
KKro
fo
λo λw λo
μo KKrw KKro
μw μo
该式经简化得出：
fo
1
1
o •
Krw
w Kro
100
经济极限含水 90
含水率，
80
70
60
50 0.4
μo/μw=15 μo/μw=1
0.5
0.6
0.7
0.8
含水饱和度，Sw
不同油、水粘度比时采出液含水率随水饱和度变化关系曲线
残余油与流过其表面的驱替液之间的粘滞力可用下式表示： τ＝dv/dz·μr
式中： τ——两相流体间的粘滞力； dv/dz——两相流体的界面速度梯度； μr——两相流体间的界面粘度。 聚合物溶液与残余油之间的界面粘度远远高于注入水与残余油间的界 面粘度值。
高浓度聚合物驱油机理及影响因素分析
一、引言聚合物驱油可在水驱基础上提高采收率l0％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。
二、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。
1.提高宏观波及系数(Ev)。
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(Ep)。
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l0％以上。
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。
三、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。
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。
水解度是影响聚物溶液粘度的重要因素，一般水解的聚烯酰胺要比相应未水解的聚丙烯酰胺的况粘度高，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。
聚合物驱油机理
1、聚合物溶液的流度控制作用聚合物溶液的流度控制作用是聚合物驱油的重要机理之一，对于均质油层，在通常水驱油条件下，由于注入水的粘度往往低于原油粘度，驱油过程中油水流度比不合理，导致采出液中含水率上升很快，过早地达到采油经济所允许的极限含水率的结果，使得实际获得的驱油效率远远小于极限驱油效率。
向油层注入聚合物的结果，可使驱油过程中的油水流度比大大改善，从而延缓了采出液中的含水上升速度，使实际驱油效率更接近极限驱油效率，甚至达到极限驱油效率。
在水驱油条件下，水突破油层后采出液中油的分流量为：该式经简化得出：μoKKroμw KKrw μo KKroλo λw λo fo +=+=KroKrw w o fo •+=μμ11不同油、水粘度比时采出液含水率随水饱和度变化关系曲线50607080901000.40.50.60.70.8含水饱和度，Sw含水率，%2、聚合物溶液的调剖作用调整吸水剖面，扩大波及体积，是聚合物提高采收率的另一项重要机理。
因为在聚合物的调剖作用下，油层水淹体积的扩大，将在油层的未见水层段中采出无水原油。
这就是说，油层水淹孔隙体积扩大多少，采出油的体积也就增加多少。
聚合物的调剖作用只有在油层剖面上存在渗透率的非均质状态时才能发生。
对于这类油层，在通常水驱条件下往往发生注入水沿不同渗透率层段推进不均匀现象。
高渗透率层段注入水推进快，低渗透率层段注入水推进慢。
加上注入水的粘度往往低于原油粘度，水驱油过程中高流度流体取代低流度流体的结果，导致注入水推进不均匀的程度加剧，甚至在很多情况下会出现高渗透率层段早巳被注入水所突破，而低渗透率层段注入水推进距离仍然很小的情况，致使低渗透率层段原油不能得到有效的开采。
在不考虑重力影响的前提下，我们可以给出高渗透率层段水突破之前任一注水阶段时两层段间吸水量之比：K1＞K2221121222211112121Kro Krw woKro Krw w oK K oKro K w Krw K o Kro K w Krw K q q ++•=++==μμμμμμμμλλ3、聚合物溶液微观驱油机理传统的聚合物驱油理论认为，聚合物驱只是通过增加注入水的粘度，降低水油流度比，扩大注入水在油层中的波及体积提高原油采收率，聚合物驱并不能增加油藏岩石的微观驱油效率，并认为聚合物驱后残留于孔隙介质中的油的体积与水驱之后相同。
聚合物驱提高油藏采收率机理调研
聚合物驱提高油藏采收率机理调研摘要：聚合物驱油是指在注入水中加入一定量的水溶性高分子聚合物，增加注入水粘度，并且降低水相渗透率，改善水油流度比，扩大注入水波及体积，进从而提高原油的宏观采收率。
聚合物驱油机理是提高采收率方法中较简单的一种，它通过降低水相流度，改善水油流度比来提高波及系数。
一般来说，当油藏的非均质性较大和水驱流度比较高时，聚合物驱可以取得明显的经济效果。
聚合物具有粘弹性，驱替残余油的力与牛顿流体水的不尽相同，不仅有垂直于油水界面克服残余油的毛管力，而且还有较强的平行于油水界面驱动残余油的拖动力，因而也提高微观驱油效率。
本文通过聚合物驱调研，分别从宏观和微观两方面进行了聚合物驱油机理研究。
关键词：聚合物驱驱油机理聚合物驱通常是指在注入水中加入一定量的水溶性高分子量的聚合物，增加水相粘度的同时也降低了水相渗透率，改善油水流度比，提高了原油的采收率。
聚合物驱增加了水相粘度，可以驱替出水驱难以驱替出的剩余油，并且聚合物驱有效增加了油层的波及系数，因此采收率高于水驱采收率。
本文通过调研，进行了聚合物驱宏观及微观驱油机理研究，其目的是为了更好的认清聚合物驱油机理，能够更有效的指导现场实施。
一、聚合物微观驱油机理聚合物驱就是利用聚合物增加驱替相的粘度，降低油水流度比，提高波及系数。
宏观上研究聚合物驱油机理主要有三条：1.有效改善流度比式中-水油流度比；-水、油的有效渗透率；-水、油的流度；-水、油的粘度；根据水油流度比的公式可以看出，当水中加入聚合物后，会增加水相的粘度。
加入的聚合物的浓度越大，其对水相粘度增加值越大，改善效果越明显。
2.有效扩大波及体积在油田开发后期，油藏往往含水较高，形成了严重的水窜，注入水随着高速通道快速达到生产井，距离高速通道较远的区域无法波及。
随着高分子聚合物的注入，增加了水相的粘度，降低了水相的推进速度，在压差的作用下，迫使注入水向距离高速通道较远的区域进行波及，因此，提高了油藏的波及的面积。
国内外聚合物驱油应用发展与现状
国外聚合物驱油应用发展与现状一、聚合物驱油机理聚合物驱(Polymer Flooding)是三次采油(Tertiary Recovery)技术中的一种化学驱油技术。
聚合物有两种驱油机理，一是地层中注入的高粘度聚合物溶液降低了油水流度比，减小了注入水的指进，提高了波及系数（图1和图2），从而提高原油采收率[1-6]。
二是由于聚合物溶液属于非牛顿流体，因此具有一定的粘弹性，提高了微观驱油效率[7-13]，从而提高采收率。
常使用两种类型的聚合物[14]，一种是合成聚合物类，如聚丙烯酰胺、部分水解的聚丙烯酰胺等；另一种是生物作用生产的聚合物，如黄胞胶。
在长达30 年的聚合物驱室研究和现场试验中，使用最为广泛的聚合物是部分水解聚丙烯酰胺和生物聚合物黄胞胶两种。
由于生物聚合物黄胞胶的价格比较昂贵且易造成井底附近的井筒堵塞，除了在高矿化度和高剪切的油藏使用外，油田现场都使用人工合成的部分水解聚丙烯酰胺作为聚合物驱的驱剂。
图1 平面上水驱与聚驱示意图图2 纵向上水驱与聚驱示意图二、国外驱油用聚合物现状及发展趋势2.1国外驱油用聚合物的发展由于经济政策和自然资源的原因，国外对聚合物驱油做了细致的理论及实验研究，但未作为三次采油的主要作业手段。
驱油用聚合物的理论自80年代成熟以来，并未有较大突破，而其发展主要受限于成本因素。
理论上，在油气开采用聚合物中，可以选用的聚合物有部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)、丙烯酰胺与丙烯酸的共聚物、生物聚合物(黄胞胶)、纤维素醚化合物、聚乙烯毗咯烷酮等[15]。
但己经大规模用于油田三次采油的聚合物驱油剂仅有HPAM和黄胞胶两类。
人工合成的驱油用聚合物仍主要以水解聚丙烯酰胺为主。
已产业化的HPAM产品包括日本三菱公司的MO系列，第一制药的ORP系列，三井氰胺的Accotrol系列；美国Pfizer的Flopaam系列，DOW的Pusher系列；英国联合胶体的Alcoflood系列；国SNF的AN系列HPAM聚合物。
聚合物驱提升驱油效率的机理分析及效果探讨
2017年12月聚合物驱提升驱油效率的机理分析及效果探讨单茹（大庆油田有限责任公司第四采油厂试验大队中心化验室，黑龙江大庆163000）摘要：在三次采油技术中，聚合物驱使一种较为成熟的技术，在国内油田应用也较多。
该技术能有效提升油田采收率，保障油田稳产和经济效益。
本文主要是从聚合物驱油的机理出发，对影响聚区效果的因素进行分析，并探讨新的措施来改善聚驱效果，以此为相关油田的聚驱开发提供理论参考。
关键词：聚合物驱；采收率；驱替聚合物驱是三次采油技术中较为成熟的一种，能有效提升油田采收率，提升经济效益，在国内油田有着较多的应用。
从发展趋势来看，未来的一段时间内该技术有着一定的主导地位，会通过研究不断完善。
本文主要是从聚合物驱油的机理出发，对影响聚合物驱的因素展开相关探讨。
1聚合物驱油机理对于聚合物驱油机理，早期的理论认为其提升采收率是通过增加注入水的波及体积和粘度，是水油流度比既降低来实现，聚驱后和水驱后有着相同体积的孔隙介质残留油，并不能机加大岩石微观扫油效率。
从后续研究看出，在非牛顿粘弹性作用下，聚驱提升采收率不只是扩大了波及体积，还是从微观驱油层面来实现。
聚驱在盲状、膜状、孤岛状、柱状以及簇状残余油开发中有高效发挥。
从实验室数据可以看出，在相同粘度下，聚合物粘度具有弹性会提升3%到5%的爱收率。
从机理上分析，聚驱主要是通过降低油水粘度比、降低水油流度比、降低注水地层渗透率、产生流体转向效应和提升油相分流系数五个方面。
油水粘度比的降低能促进采收率的提升，提升驱油效率可从提升驱油剂粘度和降低地层原油粘度两方面入手，但是降低原油粘度无法实现，在这个层面上看，只能提升驱替相粘度，实施方法也相对简单，值需要将高相对分子品质聚合物添加到注入水中就可以实现。
水油流度比的降低使为了减少注入水单层突进现象，该参数的降低能有效提升注入水波及体积系数，采取相同的原油需要的注入水更少，也提有效提升驱油效率。
聚驱的意义是提升驱替效果，缩短开发周期。
《聚驱驱油机理》课件
研发新型聚合物溶液，提高驱 油效果和环保性能
聚驱驱油技术的集成和创新
集成：将多种驱油技术进行集成，提高驱油效率 创新：开发新型驱油技术，如二氧化碳驱油、微生物驱油等 提高采收率：通过集成和创新，提高油田采收率 降低成本：通过集成和创新，降低驱油成本，提高经济效益
聚驱驱油技术的经济效益和社会效益评估
经济效益：提高采收率，降低生产成本 社会效益：减少环境污染，提高能源利用效率 技术发展：推动相关技术的研发和应用 产业升级：促进石油行业的技术进步和产业升级
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聚合物溶液的驱油 机理：通过改变油 水界面张力，提高 油水相对渗透率， 实现驱油
聚合物溶液的驱油 效果：提高采收率， 降低采油成本，保 护环境
聚合物溶液的宏观驱油机理
聚合物溶液的 组成：聚合物、 表面活性剂、
稳定剂等
聚合物溶液的 作用：提高油 水界面张力， 降低油水粘度
比
聚合物溶液的 注入方式：注 入井、注入层、
注入时间：影响聚合物溶液的粘度，注入时间越长，粘度 越低
聚合物溶液的流速和压力
流速：影响聚合物溶液的注入速度，从而影响驱油效果 压力：影响聚合物溶液的注入压力，从而影响驱油效果 流速和压力的配合：需要合理控制流速和压力，以实现最佳驱油效果 流速和压力的调整：根据油藏条件，调整流速和压力，以适应不同的驱油需求
聚驱驱油技术发展历程
20世纪50年代：聚驱驱 油技术开始出现
20世纪60年代：聚驱驱 油技术在油田中得到应用
20世纪70年代：聚驱驱 油技术逐渐成熟，成为油 田开发的重要手段
20世纪80年代：聚驱驱 油技术在油田中得到广泛 应用，成为油田开发的主 流技术
20世纪90年代：聚驱驱 油技术在油田中得到进一 步发展，成为油田开发的 重要手段
油田聚合物驱油原理
油田聚合物驱油原理
油田聚合物驱油原理是指利用聚合物作为驱油剂，通过改变地层流体性质和作用力学，提高原油采收率的过程。
聚合物驱油的基础是利用聚合物在水中溶解度较小，但在油中溶解度较大的特性，使其能够吸附在原油表面上，并降低原油与地层岩石的粘附力和黏滞度，使原油易于流动，提高采油效率。
聚合物驱油的原理可分为两个方面：一是物理吸附作用，即聚合物分子以静电作用或分子间力吸附在原油表面，形成一层分子膜，在膜上形成流体层，降低原油与岩石间的摩擦力，使原油能够更容易地流动；二是化学作用，即聚合物分子与原油中的胶质和沥青质发生作用，改变原油分子的构型和相对分子质量，降低原油的粘度和表面张力，提高流动性。
聚合物驱油技术已被广泛应用于石油勘探开发领域，并取得了良好的效果。
在今后的油田开发中，聚合物驱油技术将继续发挥重要作用。
- 1 -。
聚合物驱油机理.pdf
我们知道水驱开采时，由于油层的非均质性，注入水往往波及不到相对渗透
率较低的油层部位，成为未波及水驱的剩余油；在注入水波及到的油层，由于岩
石表面润湿性和毛细管液阻效应的存在，水驱后还存在着大量的残余油。这些残
余油以簇状、柱状、孤岛状、膜（环）状、盲状的形态滞留在孔隙介质中。那么，
聚合物驱能否把这些残余油驱动呢？研究表明：聚合物溶液存在着粘弹性，在水
可以驱替出水驱未波及剩余油和簇状残余油。
学海无涯
（2）界面粘度使聚合物溶液在多孔介质中的粘滞力增加，是驱替膜状、孤岛状 残余油的主要机理：
残余油与流过其表面的驱替液之间的粘滞力可用下式表示： τ＝dv/dz·μr
式中： τ——两相流体间的粘滞力； dv/dz——两相流体的界面速度梯度； μr——两相流体间的界面粘度。 ⚫ 聚合物溶液与残余油之间的界面粘度远远高于注入水与残余油间的界面 粘度值。
w Kro
100
经济极限含水 90
含水率，%
80
70
60
50 0.4
μo/μw=15 μo/μw=1
0.5
0.6
0.7
0.8
含水饱和度，Sw
不同油、水粘度比时采出液含水率随水饱和度变化关系曲线
学海无涯
2、聚合物溶液的调剖作用
调整吸水剖面，扩大波及体积，是聚合物提高采收率的另一项重要机理。因
为在聚合物的调剖作用下，油层水淹体积的扩大，将在油层的未见水层段中采出
传统的聚合物驱油理论认为，聚合物驱只是通过增加注入水的粘度，降低水
油流度比，扩大注入水在油层中的波及体积提高原油采收率，聚合物驱并不能增
加油藏岩石的微观驱油效率，并认为聚合物驱后残留于孔隙介质中的油的体积与
聚合物驱油
聚合物驱油定义：是指以聚合物作为驱油剂提高原油采收率的方法。
实质:增加水相粘度，改善流度比，稳定驱替前沿。
别称：稠化水驱聚合物驱以提高波及系数为主，适用于非均质的重质或较重质的油藏，与交联调剖技术结合时，也可以用于具有高渗透率通道或微小裂缝的油藏。
聚合物的相对分子质量与地层的渗透率密切相关。
对于油层聚合物的特定要求：好的增粘性能，热稳定性高，化学稳定性好，耐剪切，在油层吸附量不大等。
好的聚合物中，主链应为碳链（热稳定性好），有一定量的负离子基团（增粘效果好），和一定量的非离子亲水基团（化学稳定性好）聚合物：天然聚合物：纤维素，生物聚合物黄胞胶人工合成聚合物：聚丙烯酰胺（PAM），部分的水解的聚丙稀铣胺（HPAM）目前使用的聚合物：HPAM和黄原胶⒈部分水解聚丙烯酰胺：⑴化学结构：PAM是由丙烯酰胺引发聚合而成的水溶性链状聚合物。
结构式:PAM与碱→HPAM→⑵HPAM在水溶液中的分子形态;HPAM是聚电解质，会与溶液中的离子发生强烈反应。
并且是柔性链，易受到水溶剂的离子强度的影响，对盐度硬度更敏感‘’⑶聚丙烯酰胺的合成：①丙烯晴的合成：氨氧化法CH2═CH－CH3＋NH3＋3/2O2→CH2═CH－CN＋3H20②丙烯酰胺的合成：CH2═CH－CN＋H2O→CH2═CH－CONH2③丙烯酸的合成：CH2═CH－CH2＋O2→CH2═CH－CHO＋H2O2CH2═CH－CHO＋O2→2CH2═CHCOOH④聚合：丙烯酸与丙烯酰胺可以通过热，引发剂，射线辐照等引发聚合。
部分水解聚丙烯酰胺也可以共聚制得。
xCH2═CH－CONH2＋yCH═CH－COOH→产物⑷聚丙烯酰胺的形态;物理形态：干粉，乳液和水溶液①水溶液产品的聚合物固含量低，注入性能好，价格低，适用于就地生产使用。
②乳液的溶解速度快，不需要溶解设备，保持期较长③干粉有效物含量高，运输储存容易，保持期长。
2.生物聚合物黄胞胶：定义：由黄单胞菌野茹菌微生物接种到碳水化合物中，经发酵而产生的生物聚合物。
聚合物驱提高驱油效率机理及驱油效果分析
1 )
石
油
学
报
) @ @ A年
第) !卷
较， “盲状” 剩余油明显减少， 从而证明聚合物驱可以提 " # $ % & ’ ( # ’ “黑 白” 球作用原理， 描述了聚合物驱过程中分子作用 ! 力和提高驱油效率的动力， 利用与文献 ［ ］ 同样的资料 ) 证明， 聚合物驱能够提高驱油效率和波及系数。
［ ， ］ 7 8 ， 聚合物溶液是粘弹性流体， 与水驱比 验研究认为
基金项目： 国家自然科学基金资助项目 （! ） “油层多孔介质内纳米渗流动力学模型” 部分成果。 " # $ % $ & ’ % ’ ( 作者简介： 宋考平， 男， 现任大庆石油学院石油与天然气研究中心主任， 石油工程学院副 $ ) * ’年 $ $月生， $ ) ) (年获大庆石油学院工学博士学位， 万方数据 院长， 博士生导师， 主要从事油气藏工程方面的研究。+ ： , . / 0 1 2 ’ % % $ ! 1 / 4 . # 5 " 3
51国内外在研究聚合物驱油理论与技术方面取得了大量的成果特别是大庆油田在成功完成聚合物驱现场试验以后于年投入工业化应用已取得了显著的增油降水提高采收率的效果到年底聚合物驱年产量已达万m
第’ 6卷
; X : ;Y + : Z = [ + G< G ! G X ; ’ % % 8 ] . L ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !
国内外在研究聚合物驱油理论与技术方面取得了 大量的成果， 特别是大庆油田， 在成功完成聚合物驱现 场试验以后， 于$ 已取得了显 ) ) * 年投入工业化应用， 著的增油、 降水、 提高采收率的效果， 到’ 聚 % % ’ 年底， 合物驱年产量已达 $ 。但在 $ % % % 万M ) ) * 年投注的区 块， 目前已进入或正要进入后续水驱阶段， 需进一步采 取挖潜措施， 以改善驱油效果、 提高采收率和经济效 益， 而其中的核心问题是对剩余油分布的研究。聚合 物驱是否能提高驱油效率是准确预测剩余油饱和度的 关键之一。对这一问题目前已发表的研究成果基本上 ［ ］ 利用聚合物驱模拟器， 对比含水 有7种观点。文献 $
聚合物溶液驱油基本原理xin
Ep---------井网效率.
一、聚合物溶液驱油机理
1、提高宏观波及效率EV
水油流度比对波及系数的影响
一、聚合物溶液驱油机理
1、提高宏观波及效率EV
聚合物驱和水驱的横向波及系数
一、聚合物溶液驱油机理
1、提高宏观波及效率EV
一、聚合物溶液驱油机理
1、提高宏观波及效率EV
一、聚合物溶液驱油机理
2、提高微观驱油效率ED
聚合物溶液粘弹性
“残余油”变“可动油”
提高微观驱油效率
一、聚合物溶液驱油机理
3、提高井网效率EP
EP
AW A
式中，A -----------油层面积；
A W ----------井网控制面积；
在油层条件和注采速度相同的条件下，水驱开发
效果好的井网，其聚合物驱效果也好
二、聚合物在多孔介质中的滞留
二、聚合物在多孔介质中的滞留
机械捕集与物理堵塞的区别： 机械捕集可能让油或其他不含水的流体通过，只
是限制水溶液的流动，且是可逆的。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
物理堵塞不允许所有流体通过，一般是不可逆的。
二、聚合物在多孔介质中的滞留
三种滞留住往同时发生，特别是吸附和机械捕集。
滞留量适当，有利于化学驱油，滞留量太小聚合物
滞留对驱油效果的影响
利 弊
1、降低聚合物有效浓度，粘 1、降低水相渗透率，降低 油水流度比 2、封堵大孔道，提高波及 系数，提高原油采收率 度变小，粘弹性降低，降低 洗油效率 2、提改变岩石物性，如渗透 性、孔隙度、界面性质等 3、提高成本
二、聚合物在多孔介质中的滞留
1、聚合物的吸附
吸附是聚合物在岩石表面的浓集现象
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作为一种非再生的化石能源，石油采收率不仅是石油 工业界，而且是整个工业界普遍关心的问题。由于石油是 一种流体矿藏，具有独特的开采方式，所以在各种矿物中
石油的采收率是比较低的。石油的采收率平均约在3O％-60
％之间，在目前条件下，当一个油藏停止开采时，油藏中 仍然残留着大量石油，而采出的油量仅占其中较少的一部 份。如何把遗留在油藏中的石油经济有效地开采出来，是 石油工作者多年来一直在不断探索的一个问题。
水溶性聚合物及其分子构象 聚合物是由大量的简单分子(单体)聚合而成的高分子 量的天然或合成的物质，又称高聚物。油田注聚合物工程 中，常用的人工合成聚合物主要是部分水解聚丙烯酰胺，
为柔性长链，常简写成HPAM。若由n个丙烯酰胺分子聚合
成聚丙烯酰胺，n则称为聚合度。
化学驱油机理
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
聚合物是由很多基本结构单元连接起来的，根据基本结构单 元的化学结构，即分子内原子或原子团的种类以及它们的结合方 式，单个高分子化合物就有不同的结构形式：
稠能力主要由其分子量来决定。常用的聚丙烯酰胺的水解度为 25-30
％，平均分子量为几百万到上千万。聚丙烯酰胺不是一种单纯化合 物，它的分子量有一个分布范围，一般说来，分子量的分布范围愈 窄愈好。
化学驱油机理
在油田上应用的增稠剂一般需要具备 剪切稳定性、热稳
定性、耐盐性和抗生物降解能力，聚丙烯酰胺的水溶液
（6）聚合物驱布井方案优化技术
（7）聚合物驱油方案优化技术 （8）聚合物配制工艺技术 （9）聚合物注入工艺技术 （10）聚合物驱射孔技术
三次采油概论
聚合物驱工业化推广应用效果
注聚区块 注聚面积 动用地质储量 27个 321.36km2 5.367×108t
聚驱总井数
累积注入干粉量 三采累积产油量
(1)线性结构，基本结构单元连成一条线性的长链大分子，典型的 线性结构如线性的聚乙烯，HPAM和xanthan gum 也是线性结构。 (2)支链结构，长链分子两侧连接相当数量的侧链，如支链型的聚 乙烯。 (3)体型结构，高分子化合物链与链间有交联链连接，形成体型结 构，如聚丙烯酰胺用甲叉基双丙烯酰胺交联，形成立体的网状结构。
经过剪切其粘度有某些下降，但是不妨碍它作为增稠剂。在使用温 度上，在70℃以下它有较好的热稳定性和抗生物降解能力。但是它 的耐盐性较差，特别是地层水中有高价阳离子存在时，可能出现沉 淀而降低其增稠能力。因此，聚丙烯酰胺适用于油层水中含盐度较 低，埋藏深度不太大(油藏温度不高)的油藏。
化学驱油机理
生物化学制剂中用得比较多的是生物多糖型增稠剂，其中比较 普遍和常用的是黄原胶，黄原胶是淀粉经过某一类特定的菌种发醇 后的产物，它是一种多用途的生物化学制剂与聚丙烯酰胺相比，它 的增稠能力较高，耐盐性较好。虽然它也有剪切变稀的特性，但是 变稀的溶液经过短时间的静止(剪切应力消失)，很快就能恢复其原
化学驱油机理
有效粘度、残余阻力系数、阻力系数
有效粘度：聚合物溶液通过孔隙介质时的实际粘度称为有效粘度。
残余阻力系数：残余阻力系数描述聚合物洛液降低岩芯渗透率的能
力，用 FRR 表示， FRR＝ kw/kf
。FRR愈大，聚合物溶液降低岩芯渗透率
的能力愈强，FRR是评价注聚合物后油层注入能力的一个重要参数.
化学驱油机理
2.3
聚合物溶液的粘弹性
粘弹性是指聚合物溶液同时具有粘性和弹性的性质。对于粘性流体 来说，流动和形变是能量损耗过程，应力对流体所作的机械功全部转换 为热能散失掉。因此，当应力消除后粘性流体不会恢复至原来的状态。 而对弹性体，拉应力作的功变为弹性能储藏起来，当拉应力解除后，能 量释放出来，使材料恢复这一状态。某些高浓度聚合物溶液具有弹性,
化学驱油机理
降低油水间界面张力的最直接的方法是在水中加入表面
活性剂。研究中发现在水中加入过量表面活性剂且达到一定
浓度以后,它们将形成一种"胶束"或微乳液。胶束中心则为憎
水流体(如石油)。这类胶束尺寸稍微增大就成为一种微乳液。
胶束溶液和微乳液对于石油都有增溶作用，从而可以大大降
低油水间的界面张力。
目前比较普遍应用的表面活性剂是石 油磺酸盐类。
油。
近两年，取得了一些新认识
化学驱油机理
水驱剩余油包括两大类：
一是水驱未波及区剩余油。这种剩余油处于注
入水未波及的油层中低渗透部位；
二是水驱波及区剩余油。由于岩石表面润湿性 和毛细管液阻效应的存在，这种剩余油在水驱波 及区内，以簇状、柱状、孤岛状、膜（环）状、 盲状的形态存在于孔隙介质中。
化学驱油机理
294.5 558.8
1998
1999
2000
2001
2002
2003
时间（年）
目前最为成熟的化学驱方法是聚合物驱，在 大庆油田得到广泛应用。近年来，三元复合驱在 大庆油田发展较快，成为化学驱中最有潜力，提 高采收率幅度最大的储备技术。
化学驱油机理
化学驱采油原理
采收率由三个因素来决定：一是井网对油层的控制程度 (Ew)，二是注入液的体积波及效率(Es)，三是水驱油的效率
舌进是非均质油藏水驱波及体积降低的主要原因，当高
渗透层的油水前缘达到生产井后继续注水，大部分水仅仅无
效穿过高渗透层，不能扩大低渗透层的波及体积，聚合物用
于EOR主要有两个目的：改善流度比和调整平面及层内、层间
矛盾。其工作原理是在水中加入聚合物，提高注入水的粘度。
化学驱油机理
2.1 聚合物及其水溶液性质
包括微生物调剖或微生物驱油。
三次采油概论
大庆油田聚合物驱技术逐步形成了驱油机理
及油藏适应性、注入参数及注入方式优化、聚驱
过程中综合调整等配套技术。
室内 研究 1965年
探索 试验 1972年
先导 试验 1989年
工业 试验 1991年
推广 应用 1995年
三次采油概论
聚合物驱形成的主要配套技术
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
时间（年）
三次采油概论
大庆油田逐年聚驱产油量
1300 1200 1100 1000
年产油量（万吨）
906.5 816.9 827.0 953.3 1134.6 1234.9
900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 1996 1997
进而在油层上部则留下大量的未被驱扫的石油。提高注入水的粘 度将有助于提高波及效率。为这一目的而使用的化学添加剂常被
称为增稠剂。改善驱替流体与被驱替流体之间的流度比可以降低
粘性指进,从而提高驱油效率。
化学驱油机理
常用的增稠剂有 化学制剂 和 生物化学制剂 两大类。常用的化
学增稠剂为部分水解聚丙烯酰胺。这是一类高分子化合物，它的增
（11）聚合物驱采油工艺技术
（1）聚合物产品质量检测技术
（2）聚合物驱油效果实验评价技术 （12）聚合物驱分层注聚技术
（3）深度调剖剂性能评价技术
（4）聚合物驱数值模拟技术 （5）聚合物驱规划指标预测技术
（13）聚合物驱深度调剖技术
（14）聚合物驱综合调整技术
（15）污水抗盐聚合物驱油技术 （16）聚合物驱产出液处理工艺技术 （17）聚合物驱动态监测技术 （18）聚合物驱综合管理技术 （19）聚合物驱现场应用效果评价技术 （20）聚合物驱油经济效益评价技术
化学驱油机理
Er ：水驱油的效率
水驱油的效率与多种因素有关：如原油粘度、油水间的界面张力、 孔道大小等，此外还与驱替速度或压力梯度等有关。在实验研究中发现 可以用一个参数来表示上述诸因素的综合效应，这一参数称为毛管数。
N ＝
υμ
r
式中： N为毛管数；
μ为原油粘度； υ为驱油速度； r 为界面张力.
三次采油概论
目前世界上已形成成熟的四大三次采油技术系列
1.热力采油技术 (1) 蒸汽采油技术。有蒸汽吞吐采油技术和蒸汽驱采油技术两类。 (2) 油层就地燃烧技术。 2.气体混相驱(或非混相驱)采油技术 (1) 烃类驱采油。有液化轻烃混相驱采油、富气驱采油(混相或非混相〉 和贫气驱采油三类。 (2) C02混相或非混相驱采油。 (3) 氯气驱采油。 3.化学驱采油 (1) 聚合物驱采油。 (2) 表面活性剂驱采油(或表面活性剂/聚合物驱采油) (3) 碱驱采油 (4) 聚合物/表活剂/碱驱采油 4.微生物采油
有的粘度。它的耐温性和抗生物降解能力却比较弱，为此在使用时
需要添加防腐杀菌剂。从上面两种增稠剂的分子结构特性上看， 聚
丙烯酰胺为柔性链，而黄原胶为半刚性链，因此，在用 作增稠剂时聚丙烯酰胺在驱油方面更为有利。但在一些特殊
条件下，例如油层水含盐量较高时，由于黄原胶的用量比聚丙烯酰 胺的用量少，因此可使用黄原胶。
和低分子化合物不同，高分子聚合物因其分子体积大，分子
的形态也就成为重要的物理性质之一，它直接影响到溶液的粘度 和流变性：
化学驱油机理
化学驱油机理
聚合物溶液注入过程中粘度变化曲线
化学驱油机理
2.2 聚合物溶液的流变性
流变性是指在外力作用下，物体发生流动或形变的一种特 性，聚合物的流变性是指在外力作用下，溶液粘度与流速或压 差之间的关系。在孔隙介质中，聚合物溶液流动同时受剪切和 拉伸力作用，因而存在剪切流动和拉伸流动。
Es：注入液的体积波及效率
在驱替过程中如果驱替工作剂的流度高于它所驱动的流体的 流度时将出现粘性指进现象。驱油剂指进的结果将大大降低其波 及效率而增加工作剂的耗用量。此外，油藏岩石的非均质性同样 也会降低波及效率。例如大庆油田葡萄花油层是一套正韵律沉积，
下粗上细,下部的渗透率比上部高，在水驱油时水往往沿着底部推