聚合物采油工艺原理

( CH2 CH )n HO2HO_ CONH2
( CH2 CH )x( CH2 CH )n-x
CONH2
COO_
部分水解聚丙烯酰胺在水溶液中发生解离，产生-COO-离子，
使整个分子带负电荷，所以部分水解聚丙烯酰胺为阴离子
型聚合物。由于部分水解聚丙烯酰胺分子链上有-COO-，链
节上有静电斥力，在水中分子链较伸展，故增粘性好。它
lim s c0 Cs
lim
c0
R
或
lim ln r lim ln( / s )
(5-9)
c0 C
c 0
C
(5-8)
R
s Cs
(5-10)
式中：ηs——溶剂粘度，mPa.s；
ηr——相对粘度，R
s
，无因次；
ηR——对比粘度，R
s Cs
，单位是浓度的倒数，dl/g；
η——在非常低的粘度下测定的聚合物溶液的粘度，mPa.s；
[η]——聚合物特性粘数单位是浓度的倒数，dl/g。
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描述聚合物溶液的流变性的模型
模型
表达式
常数
说明
PowerLaw Ellis
Carreau
Kn1
通常取溶剂粘度
为四参数模型
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1 N
Meter
0
1
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1
1/ 2
的剪切速率的倒数
在 Carreau 中当0 », 0 » 时的极限情况。
应用于较宽 范围内的
通常取溶剂粘度 为四参数模型
N—流变性为指数
1/2—为
1 2
0
处对应的剪
切速率 EOR Lab
应用于较宽 范围内的
通常取溶剂粘度 为四参数模型
应用于较宽 范围内的
烯酰胺
解 、 不 需 溶 解 设 用高，价格高
备，保质期较长（6
－9 个月）
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聚合物驱油机理
• 一方面是控制水淹层段中水相流度，改 善水油流度比，提高水淹层段的实际驱 油效率；
• 另一方面是降低高渗透率的水淹层段中 流体总流度，缩小高、低渗透率层段间 水线推进速度差，调整吸水剖面，提高 实际波及系数。
0
1
1
1/
2
0
n1
1 2 2
K—稠度系数(mPas sn-1)， K1 为牛顿流体的粘度 ｎ—流变指数(无因次)假塑
性流体, 0.4 n 1.0
-1 — 流 变 指 数 , 等 效 于
Power-Law 中指数 n 的倒数
0—零剪切粘度,mPas 1/2—=0/2 时的剪切应力
—极限剪切粘度
不需溶解，可直接 存，大气环境下
应用，减少了地面 保质期短，分子
溶解设备的投资， 量较低，有效物
价格低
含量低
固 体 聚 丙 分子量高，有效物 溶 解 困 难 ， 地 面 应用广泛
烯酰胺
含量高，运输、储 溶解设备投资较 存容易，保质期长 大，价格较高
乳 液 聚 丙 分 子 量 高 ， 易 溶 运 输 较 困 难 ， 费 应用较广
n-1—剪切变稀区直线斜率 —流变性转变参数,第一牛 顿区向剪切变稀区转变时对应
为最简单的 模型，不
能适应极高和极低情况，n 〈1 描述假塑性
唯一用剪切应力描述的模 型， 等于幂律模型中的 1/n
应用于较宽范围内的， 通常取溶剂粘度 为四参数模型
Carreau A
Cross
0
n1
1 2 2
0
• 机理：降低水相流度，改善流度比，提高波及 系数。
• 应用：油藏的非均质性较大和/或水驱流度比较 高。
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流度控制用的聚合物
• 流度控制用的聚合物有两大类：天然聚合物和 人工合成聚合物。
– 天然聚合物是从自然界的植物及其种子主要通过微生物发酵 而得到，如纤维素、生物聚合物黄胞胶等。
p
w
kw
NVm Vs
溶液中的高分子体积越大，聚合物溶液的粘度越 大
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聚合物特性粘数
当高分子聚合物溶于溶剂水中形成溶液时，溶液的粘度往往大于溶剂水的粘度，通常用特
性粘数[η]来表示聚合物分子对溶液粘度的贡献。特性粘数的定义是聚合物浓度趋近于零时对
比粘度的极限值。其表达式为：
含水饱 0.20
和度
q1
5.0
q2
q1
5.0
q2
0.30 0.35 5.22 7.29
3.57 3.29
0.40 0.45 0.52 备注
10.43 3.25
14.33 3.29
21.58 3.42
水驱 (o/w=15)
聚合物驱 (o/w=1)
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聚合物溶液的粘度
• 现代高分子溶液理论认为，线形柔性高分子在 其良溶液中为似球状态，因此，对于高分子水 溶液的粘度可表示为：
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聚合物பைடு நூலகம்（Polymer Flooding）
• 定义：通过在注入水中加入水溶性高分子量的 聚合物，增加水相粘度和降低水相渗透率，改 善流度比，提高原油采收率的方法。
• 聚合物驱只是在原来水驱的基础上添加了聚合 物，因此它又称改性水驱（Modified Water Flooding）。
– 人工合成聚合物是用化学原料经工厂生产而合成的，如目前 大量使用的聚丙烯酰胺（Polyacrylamide 简称PAM），部分水 解的聚丙烯酰胺（Hydrolyzed Partially Polyacrylamide 简称 HPAM）等。
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部分水解聚丙烯酰胺（HPAM）
在带负电的砂岩表面上吸附量较少，因此，是目前最适合
于流度控制的聚合物。
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表 5-1 不同形态的聚丙烯酰胺产品应用性能对比结果
产品形式 优点
缺点
应用场合
水 溶 液 聚 产品支化及交联产 运 输 困 难 ， 费 用 原地或就近马
丙烯酰胺 物少，注入性能好 高 ， 不 易 长 期 贮 上应用
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两个层段的吸水量比较
q1
1
k1krw1
w k1kro1
o
k1
o
w krw1 kro1
q2 2 k2krw2 w k2kro2 o k2 o w krw2 kro2