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。

要达到满意的流度比和满足三次采油工业的实际应用，一般要求在10mg/L浓度时，聚合物溶液的零剪切表观粘度应达到lOmpas 以上
(2)滤过性。

水溶性聚合物最终应用时都要配制成驱替液，溶解过程中可能形成的超分子聚集或微凝胶，都会降低注入性能，引起地层伤害。

(3)剪切稀释性和触变性。

在泵送聚合物溶液时，希望聚合物溶液的粘度能降低以节省泵功率，即聚合物溶液应具有剪切稀释性。

另外，又希望聚合物溶液被注入地层后，粘度恢复起到增粘的作用，即触变性。

(4)粘弹性。

聚合物驱替液通过多孔介质时，希望具有一定的粘弹性，分子链可以拉伸收缩带出一部分未波及到区域(如盲端)的残余油，提高驱油效率。

(5)稳定性。

由于聚合物溶液需要长期处于地层环境中，一般见效期在半年以上。

因此聚合物溶液在地层应具有长期稳定性，包括聚合物溶液与地层水、岩石及粘土矿物的配伍性，以及剪切稳定性，化学稳定性，热稳定性和生物稳定性。

3 驱油用聚合物性能的改进
根据分子设计原理，以下结构有利于改善聚合物的耐温抗盐性能：
（1）高分子量聚合物增粘性的直接原因是其分子在水溶液中所形成的流体力学体积增大，相应增大了溶液中分子间内摩擦力作用。

相同结构、组成的聚合物分子量越大,增
粘效果越好。

因而以增粘性作为目标设计的聚合物都应以增大分子量作为有效途径之一。

增强分子链刚性
（2）增加分子链刚性增加分子链刚性，则削弱了链卷曲的可能性，无疑有利于提高增粘性，如苯乙烯磺酸盐、3－丙烯酰胺基－3－甲基丁酸钠等的结构带有苯环或支链化结构，其空间位阻较大，使主链上的刚性增强，无疑将有助于抗温抗盐能力的增强。

（3）形成分子间一定的缔合作用依靠分子间缔合作用形成稀溶液中聚合物分子间的缔合有利于进一步增强所谓的超分子结构，使分子流体力学体积进一步增大实现增粘。

4 胜利油田驱油用抗温抗盐聚合物产品的特点
公司通过技术引进和自主创新，目前拥有可以用于胜利油田一类、二类和三类油藏的聚合物，用于大庆油田的耐温抗聚合物、用于大港油田的聚合物等产品。

并且可以根据不同油田的油藏条件进行工艺参数调整，满足不同油田的技术要求。

其中胜利油田驱油用抗温抗盐聚合物是在国内先进技术的基础上通过技术改进和工艺参数优化于2006年开始生产，其产品性能达到了国际先进水平。

它具有以下特点：
1) 胜利油田驱油用抗温抗盐聚合物产品通过提高抗温抗盐聚合物的分子量，增大单个聚合物分子链流体力学尺寸，增加粘度。

2) 胜利油田驱油用抗温抗盐聚合物产品通过增大分子量，降低分子间发生相互作用(指发生链间穿插和缠绕及链间氢键作用)的浓度，从而有效利用分子间作用，使聚合物溶液粘度大幅度提高。

分子量越大，发生分子间作用所需浓度越低，分子链间作用越强，聚合物的粘度越高。

3) 胜利油田驱油用抗温抗盐聚合物产品通过增加分子链刚性及刚性基团的位阻效应，分子链卷曲阻力大，靠增强高分子聚丙烯酰胺链内的排斥力来增加分子伸展程度，使其每个分子体积尽可能扩张，使聚合物溶液粘度增加。

4) 胜利油田驱油用抗温抗盐聚合物产品添加了优选的抗盐功能单体CA-06，该功能单体具有抗盐的极性基团，在分子中引入对钙、镁等高价离子不敏感的极性基团，使聚合物的抗盐效果明显。

5) 胜利油田驱油用抗温抗盐聚合物产品通过采用活化能高中低的多级复合引发体系，降低聚合初始温度，优化聚合反应条件，控制聚合反应速度，使聚合反应均匀、平缓进行，使自由基转移始终向链增长方向进行，实现高分子聚合链的形成。

6) 胜利油田驱油用抗温抗盐聚合物产品从高分子量抗温抗盐聚合物产品的合成方法入手，研究改善聚合物溶解性能的途径，选择对产品分子量影响小的链转移剂和助溶剂，合成出溶解性能良好的高分子量抗温抗盐聚合物产品。

7) 胜利油田驱油用抗温抗盐聚合物产品为线性水溶性直分子链高分子聚合物；其配液时存在的少量泡沫现象，是由于为了改善溶解性而加入的助溶剂引起的，可以通过技术改进加以消除；胜利油田驱油用抗温抗盐聚合物产品分子量高（一般大于2200万）。