聚合物驱提高采收率

聚合物驱提高采收率

摘要：对于目前石油资源日渐紧张的国际社会而言，提高采收率由于其巨大的经济效益和社会效益必将成为国际关注的必需发展的重大技术。本文主要介绍了聚合物驱提高采收率的方法原理以及聚合物驱提高采收率时的影响因素。

关键词：聚合物驱调剖水油流度比波及系数

1.提高采收率的意义

原油采收率是采出地下原油原始储量的百分数，即采出原油量与地下原油原始储量之比。在经济条件允许的前提下追求更高的原油采收率，既是油田开发工作的核心，又是对不可再生资源的保护、合理利用、实现社会可持续发展的需要。

“一次采油”主要是利用油藏本身的天然能量来采出一部分原油；在一次采油后一定时间内注入流体的采油方法通常被称为“二次采油”；常规注水、注气等二次采油技术所不能开采的那部分原油构成了三次采油或强化采油的目标油量，它包括所谓的“剩余油”和“残余油”。

地层的非均质性包括层间（纵向）矛盾和层内（平面）矛盾注水采油，油的粘度比水大，水会沿高渗透层带突进——指进，而不能波及到渗透性较低的层带，较小孔隙中的油不能驱出。注入剂(如水)波及到的油层，不能将油都洗下来，与地层的润湿性、毛管力、油-水界面张力等因素有关。水能驱出亲水油层中的油，对亲油油层中的油不能全驱出，油膜吸附在岩孔壁上，同时洗下的油会因液阻效应采不出来。

中国油田的储层状况与国外海相储层相比，大多数发现于陆相沉积盆地，油藏类型复杂，砂体体积小，天然能量供给受到一定限制，一次采油的采收率很低。大多数油田采用早期注水方式开发，因此，不存在截然不同的一次、二次采油阶段。陆相储层的原油粘度高，含蜡量高，油水流度比的差异较大，加之油藏非均质性严重，由此决定该类油藏的大无水采收率期短，大多数储量在高含水期采出。中国陆上油田的平均采收率为33.16%，除大庆油田以外，水驱采收率仅为25.5%，如冀东油田仅为18.8%。需要开展进一步提高采收率的研究。

对于目前石油资源日渐紧张的国际社会而言，在今后的10～20年内，提高采收率由于其巨大的经济效益和社会效益(主要是人类对资源的利用率)，必将成为国际关注的必需发展的重大技术，必将成为各国石油工业及相关产业以及国家重要的核心竞争力的关键组成内容。在国内未来10～20年内，为保证国家发展所必须的原油产量，提高采收率成为必不可少的手段。在我国目前适合于化学驱的石油储量为33.8亿吨，化学驱提高采收率成为国家急需发展必须发展又亟待解决的重大技术难题，也是世界石油工程界十分关注的重大技术。

2.聚合物驱油机理

宏观上看聚合物驱油的基本原理是通过提高注入流体的粘度，调节油藏中油水两相的流度比，达到扩大波及体积的目的。下面我们从微观上分析一下聚合物的驱油机理。

首先改善了水油流度比（M表示），扩大了波及体积。水驱油时，当M＞1，说明水的流动能力比原油强，水的流动易发生指进现象，波及系数就低，大部分原油将不会被驱替出来。而聚合物加入水中，溶液渗入地层能力降低，粘度就提高，溶液流动则降低。如原油的流动能力比溶液强，溶液波及范围就得到提高，水驱油的效果则变好。

聚合物的流度控制作用是聚合物驱油的两大重要机理之一, 在水驱条件下, 水突破后采出液中油的分流量为:油、水两相的相对渗透率是含水饱和度的函数。是控制采出液中含水上升速度的重要参数。当油水粘度比很大时, 采出液中含水率上升速度很快。相反, 在油水粘度比很小时, 采出液中含水率上升速度将大大减缓, 当达到采油经济允许的极限含水率时,油层中的含水饱和度已经很高,因而实际驱油的效率也高。聚合物驱就是通过增加水相粘度和降低水相渗透率来降低流度比,从而提高平面波及系数、纵向波及效率。

其次增加了水在油藏高渗透部位的流动阻力，提高了波及效率。聚合物的加入水中，一方面增加了水的粘度并减少了水的有效渗透率；另一方面在渗透高部位流动时所受流动阻力小，机械剪切作用弱，聚合物降解程度低，则聚合物分子就易于缠结在孔隙中，增大高渗透部位的流动阻力。反之，低渗透率部位，聚合物分子降解作用强，分子回旋半径就低，反而容易通过低孔径孔隙，而不堵塞小孔径。

第三，形成稳定的“油丝”通道。由于聚合物溶液的粘弹性作用，拖拉携带盲端残余油以及形成稳定的“油丝”通道。聚合物加入水中，没有弹性的水变成了具有弹性的溶液。一方面聚合物溶液可看作可胀可缩的海绵，即“海绵效应”。聚合物溶液通过孔隙就像海绵通过一样，可以拖拉携带出孔隙边缘中油滴状的油以及使孔隙壁上的油膜变薄。另外一方面聚合物溶液将残余油拉伸形成细长的油柱，然后跟下游油柱相遇即形成稳定的“油丝”通道，也可能是由于油水界面的内聚力而形成多个细小油珠，并与下游油珠结合形成稳定的“油丝”通道。无论是“海绵”效应拖拉携带残余油还是“油丝”机理，都降低了各类水驱残余油量，提高了驱油效率。

第四，聚合物的调剖作用。调整吸水剖面, 扩大水淹体积, 是聚合物提高采收率的另一主要机理。在聚合物的流度控制作用下,油层注入水的波及体积扩大。在注入聚合物溶液的情况下,由于注入水的粘度增加,油、水流度比得到改善, 不同渗透率层段间水线推进的不均匀程度缩小。因此,向油层中注入高粘度的聚合物溶液时,可以相对减缓高渗透层段的水线推进速度和距离,克服指进现象。当注入聚合物后,聚合物段塞首先进入高渗透层,由于粘度增加以及吸附/ 滞留,导致高渗透层中流动阻力增大,随着注入压力的增高,迫使后续注入水或聚合物溶液逐渐进入低渗透层,从而启动低渗透层位,提高垂向波及效率,扩大油层水淹体积, 提高原油采收率。聚合物驱的主要机理如下：

1、吸附

聚合物吸附是指聚合物通过色散力、氢键、静电作用聚集在岩石孔隙结构表面的现象。NaCl浓度增加，吸附量增加;分子量增加，吸附量增加;温度升高，吸附量减小。

影响吸附量的因素为：

(1)岩石的成分和结构。粘土矿物>碳酸岩>砂岩，蒙脱石>伊利石>高岭石；

(2)高分子的类型、分子量及浓度。酰胺基的同一高分子，M大，吸附量大；

(3)水中含盐量、PH的影响。岩性相同，高分子相同，含盐量越高，吸附量越大，PH 值越大吸附量越小；

(4)温度升高，分子运动加剧，吸附量减小；

(5)动态吸附小于静态吸附（存在高速流动脱附）。

2、机械捕集和水动力学滞留

聚合物捕集是指直径小于孔喉直径的聚合物分子的无规线团通过“架桥”留在孔