3-聚合物驱提高采收率

用量过小
第一章 聚驱的基本概念回顾
6.影响聚驱采收率的几个重要因素 (3)聚合物溶液的注入方式
油层的注入能力允许的情况下，聚合物浓度越高，提 高采收率幅度越大。非均质性严重的地层，宜于采用高 浓度聚合物段塞。 为防止后续注入水突进，应采用降低浓度的“阶梯型”
注入方式。
第一章 聚驱的基本概念回顾
第一章 聚驱的基本概念回顾
生产井
3.1 宏观驱 油机理 B 抑制注入 液突进
注入井
水驱过程示意图
排驱前缘不稳定，波及系数低。
第一章 聚驱的基本概念回顾
生产井
3.1 宏观驱 油机理 B 抑制注入 液突进
注入井
聚合物驱过程示意图
排驱前缘平缓稳定，波及效率高。
水驱油前缘
聚合物驱油前缘
第一章 聚驱的基本概念回顾
井距： 聚合物在油层中的稳定性，井距大注入速度低， 聚合物在油层中的停留时间长，粘度下降幅度 大。
注入井的注入压力限制，井距大，单井的注入 强度大，注入压力高，应考虑注入能力与油层 的破裂压力关系。 综合经济效益的限制，井距过小，钻井费用高。
第一章 聚驱的基本概念回顾
7.聚合物驱油技术中的几个关键问题
3.1 宏观驱油机理 B 抑制注入液突进
由于沿主流线方向突进的聚合物溶液有较高的粘度及聚合 物的吸附、捕集，降低了水相渗透率，在主流线两翼方位上， 由于聚合物驱主流线部位相对于两翼部位的压力梯度大于水 驱，因此聚合物驱流体流速相对水驱量值大，且更加偏向两 翼方向。因此，扩大了向两翼方向的波及作用，增大波及面 积，加深波及程度。
通常用特性粘数[η]表示聚合物分子对溶液粘度的贡献。
s lim lim R C 0 C C 0 s
或
lim C 0
ηs —溶剂粘度
ln
s
C
ln r lim C 0 C
η—在非常低的浓度下测定的聚合物溶液的粘度 C—聚合物溶液的浓度 ηR—对比粘度 ηr—相对粘度
•
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在相同平均流速下，聚合物溶液孔 道壁附近的速度梯度远远大于水的 流速梯度。
第一章 聚驱的基本概念回顾
3.2 微观驱油机理
C 聚合物能够驱替膜状残余油
图1 油膜状残余油被拉成油丝的过程
若油膜是连续的，残余油膜就会不断地被驱替而
向前流动，把油膜拉成油丝，油丝来回摆动，为油 的流动形成通道。 油膜逐渐减薄，残余油饱和度降低；
滞留孔隙体积RPV是指聚合物在多孔介质中滞留的体积
占岩石总孔隙体积的百分数。
测定方法： 确定聚合物IPV和RPV的方法按注入聚合物段塞的数量可 分为两种：
单段塞法 双段塞法
2. 几个重要概念
（3）残余阻力系数FRR（residual resistance factor) 实验：岩芯抽空饱和水→测原始水测渗透率Kw →注 聚→水冲测Kf。 1） FRR的定义：
K ro
K ro / o / o K rw / w
上式简化得到：
fo
1
o K rw . w K ro
1
式中 M wo 为水 w 油流比； o 、 为水、油的流 度；K rw、K ro 为 水、油的有效渗 o 为 透率； w 、 水、油的粘度。
根据流体流度的概念，可以写出水油流度比的定义式：
第一章 聚驱的基本概念回顾
4. 驱油用聚合物的基本要求
良好的水溶性 明显的增粘性 良好的化学稳定性 较强的抗剪切性 良好的抗吸附性 良好的多孔介质传输性 价格低廉，货源充足
第一章 聚驱的基本概念回顾
5.聚合物驱油藏筛选标准 根据国内外大量室内实验和现场实施的结果，初步筛 选标准如下：
高分子量之弊：注入困难，剪切降解严重，驱油性能损失 严重。 因此，必须综合考虑以下几个问题 聚合物分子量与渗透率的匹配关系 孔隙半径中值与聚合物分子旋回半径的关系 聚合物分子量与增粘效果，阻力系数和残余阻力系数的关系
聚合物分子量与剪切降解的关系
聚合物分子量与采收率提高幅度的关系
M wo
o K rw . w K ro
第一章 聚驱的基本概念回顾
3.1 宏观驱油机理
A 改善流度比 从聚合物的流变性可看出，在水中加入聚合物后， 水的粘度明显增大，并且聚合物的浓度越大，粘度也 越大。 另外，当岩石表面亲水时，聚合物容易吸附在岩 石表面，注入水从吸附层表面通过时，吸附层薄膜发 生膨胀，从而降低了水相的有效渗透率，当油与吸附 层接触时，就不会发生膨胀现象。 因此在含油饱和度很低的油层内，使用聚合物可 显著地降低水的流动度，增加波及系数，从而提高原 油采收率。
率技术。聚合物驱通过在注入水中加入水溶性高分子量聚
合物，增加水相粘度和降低水相渗透率，改善流度比，达 到提高石油采收率的目的。 聚合物驱只是在原来水驱的基础上添加了聚合物，因此 它又称为改性水驱，是所有提高采收率方法中最简单的一
种。
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效果。
化学剂及其驱油性能的损失 注入压力与注入能力
第一章 聚驱的基本概念回顾
7.聚合物驱油技术中的几个关键问题
FRR
Kw Kf
2） FRR的意义：表示聚合物溶液降低岩石渗透率的能 力， FRR>1。
2. 几个重要概念
（4）阻力系数FR（residual resistance factor) 1) 定义：FR是水通过岩芯的流度与聚合物溶液通过岩 芯的流度之比。
Kw FR Kp
w p
Kw Kf
第一章 聚驱的基本概念回顾
3.1 宏观驱油机理
A 改善流度比 B 抑制注入液突进 C 调整吸水剖面 对于均质油层，在通常水驱条件下，由于注入水的粘度 远远低于原油粘度。驱油过程中水、油流度比不合理，导 致产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。
第一章 聚驱的基本概念回顾
3. 2 微观驱油机理
D 聚合物能够驱替盲端残余油 亲水岩石盲端状残余油的驱替过程
亲油岩石“盲端”状残余油的驱替过程
1. 孔隙边界处的高速度梯度。 2. 聚合物溶液的高粘度，聚合物溶液与油的界面粘度远远大于水油的界面 粘度。 3. 聚合物溶液的弹性使主流线的聚合物溶液能够拉动其边部的流体。
向油层注入聚合物的结果，可使驱油过程的水、油流度 比大大改善，从而延缓了采出液中的含水率上升速度，使 实际驱油效率更加接近极限驱油效率，甚至达到极限驱油 效率。
第一章 聚驱的基本概念回顾
3.1 宏观驱油机理 A 改善流度比
在水驱油条件下，水突破后采出液中油的分流量为：
fo
o w
o

第一章 聚驱的基本概念回顾
2. 几个重要概念
1
特性粘数 不可入孔隙体积IPV（Inaccessible Pore
Volume)
残余阻力系数FRR（residual resistance
factor)
阻力系数FR（resistance factor)
2. 几个重要概念
(1) 特性粘数 :聚合物浓度趋于零时，对比粘度的极限值。
w ef
K w ef FRR ef K f w
2)意义：表示聚合物溶液降低流度的能力，FR>1。
第一章 聚驱的基本概念回顾
3. 基本驱油机理 聚合物注入油层后，将会产生两项重要作用： （1）增加水相粘度； （2）由于聚合物的滞留引起油层渗透率下降。
（1）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； （2）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。
不可入孔隙对聚合物分子不可入，但小分子（如水） 是可入的。
IPV的存在使得驱油过程中聚合物分子推进速度比水
分子快，因而聚合物分子在出口端提前突破；但滞留会使 聚合物分子推迟突破。
聚合物不可入孔隙体积IPV和滞留孔隙体积RPV的测定方法 定义：
不可入孔隙体积IPV是指聚合物分子不能进入的那一部
分孔隙体积所占岩石总孔隙体积的百分数。
第一章 聚驱的基本概念回顾
3.2 微观驱油机理
A 聚合物能够驱替簇状残余油
聚合物分子量相当大，在岩石中产生滞留，增加了驱替相流体在 孔隙介质中的流动阻力。
提高了微观波及系数，将水 驱后的簇状残余油驱替出来。
第一章 聚驱的基本概念回顾
3.2 微观驱油机理
B 聚合物能够驱替孤岛状残余油
•
粘弹性的大分子聚合物溶液在流经 弯曲孔隙和小喉道时，聚合物链出 现拉伸，拉伸产生的拉伸粘度在一 定的流动条件下比剪切粘度大二到 三个数量级。
第一章 聚驱的基本概念回顾
3.1 宏观驱油机理 C 调整吸水剖面
向油层注入聚合物 溶液之后注水，将 迫使水进入低渗层， 有效地推进低渗层 的油水前缘，从而
调整吸水剖面，扩
大纵向波及系数。
图5-8 渗透率级差对垂向波及系数的影响
第一章 聚驱的基本概念回顾
3.2 微观驱油机理
长期以来，在石油工程领域内普遍认为聚合物驱提高 采收率的机理是改善流度比、提高宏观波及效率，但对其 提高驱油效率的机理则认识不足。 近期研究表明，粘弹性的聚合物溶液均会不同程度地 降低各类残余油量，从而提高驱油效率。 在注入水波及到的油层，残余油以簇状、柱状、孤 岛状、膜（环）状、盲状五种形态滞留在孔隙介质中，聚 合物驱对这几种残余油都有一定的驱替效果。
6.影响聚驱采收率的几个重要因素 (4)注入水水质 目前措施：低矿化度水配制聚合物溶液，在聚合物 段塞前后注低矿化度水保护段塞。
发展方向：研制适应性强的聚合物（污水，高盐， 高Ca2+,Mg2+ ）
第一章 聚驱的基本概念回顾
6.影响聚驱采收率的几个重要因素
(5)注聚合物井网井距的选择 井网：采用数值模拟和物理模拟相结合的方法进行优化
空气 渗透率 （10-3μ m2） 地层原 油粘度 （mPa· s） 地层 温度 （℃） 地层水 矿化度 （mg/L） 剩余油可 动饱和度 (%)
油藏 参数 类型
变异 系数
范围 砂岩
>50
0.50.8
20-100
<70
<6000
>10
第一章 聚驱的基本概念回顾
6.影响聚驱采收率的几个重要因素 聚合物溶液的注入时机 聚合物的用量与分子量
聚合物驱提高采收率技术
Improving oil recovery by polymer flooding
目
录
第一章 聚驱的基本概念回顾
第二章 国内外的发展现状
第三章 国内外的现场实施情况 第四章 发展与展望
第一章 聚驱的基本概念回顾
1. 什么是聚合物驱油 聚合物驱技术是化学驱技术中比较可行的一种提高采收
66.7
91.7 66.7
73.3
64.7 77.0
2
0.25×2500
85.1
72.6
4.4
过晚——含水过高，影响产量；非均质性加剧，效果变差
过早——损失低成本开采期，影响总体经济效益
第一章 聚驱的基本概念回顾
6.影响聚驱采收率的几个重要因素
(2)聚合物的用量与分子量
分子量的确定
高分子量之利：增粘效果好，阻力系数和残余阻力系数高， 波及体积大。
第一章 聚驱的基本概念回顾
6.影响聚驱采收率的几个重要因素
(2)聚合物的用量与分子量
聚合物用量的确定
聚合物的用量是聚驱中一个很重要的问题，不仅要考 虑到其增油效果，还应考察到整个项目的经济效益。
用量单位： 一般用聚合物注入油层的孔隙体积倍数（PV）和 注入浓度（mg/L) 的乘积来表示。 用量过大 采收率大，但增大幅度减缓，吨聚 产油量下降，总体经济效益下降。 采收率低
聚合物溶液的注入方式
注入水水质
井网井距
第一章 聚驱的基本概念回顾
6.影响聚驱采收率的几个重要因素
(1)聚合物溶液的注入时机
所谓注入时机，就是指油田的综合含水是多少时，实施聚合物 驱效果最佳。
内容 试验编号 1 注入量 PV· (mg/L) 0.25×1500 转注聚时含水 % 最终采收率 % 采收率差值 % 8.6
2. 几个重要概念
（2）不可入孔隙体积（IPV） 用于判断聚合物大分子可以到达哪些孔隙中。
IPV基本概念
不可入孔隙：岩石中所有直径小于聚合物分子流体力 学等价球直径的孔隙。 IPV：聚合物分子不可入孔隙的体积占岩石孔隙体积 (PV)的百分比。
2. 几个重要概念
（2）不可入孔隙体积（IPV）
IPV大小及特点 IPV大小：IPV范围 1- 30%，取决于聚合物和孔 隙介质性质。 IPV特点：