聚合物驱油理论的研究
专业班级：
姓名：
学号：
年月日
随着聚合物驱技术的不断发展, 及其在现场取得的良好驱油效果, 未来一段时间内聚合物驱将仍是提高采收率的主导技术之一。本文通过查阅文献数据, 综述了聚合物驱油的宏观和微观机理、影响聚合物驱效果的因素及聚合物动态预测模型的改进。通过这些问题的研究, 明确了聚合物驱在国内外的发展现状和趋势。
1 聚合物驱油的宏观机理 (1)
1.1 降低油/水粘度比 (1)
1.2 降低水/油流度比 (1)
1.3 降低注水地层渗透率 (1)
1.4 产生流体转向效应 (1)
1.5提高油相分流系数 (1)
2 聚合物驱油的微观机理 (2)
2.1 聚合物驱提高驱油效率的分子动力学描述 (2)
2.2 聚合物驱油的微观动力 (2)
2.3 聚合物提高驱油效率的微观机理 (3)
3 聚合物驱的影响因素 (4)
3.1 储层参数 (4)
3.2 注聚时机和流体粘度 (4)
3.3 注入参数 (5)
3.4 窜流 (5)
4 聚合物驱开发动态预测模型的改进 (5)
4.1 聚合物驱分流方程的改进 (5)
4.2 聚合物驱连续性方程的改进 (6)
4.3 聚合物驱瞬时参数的求解 (7)
4.3.1聚合物驱前缘溶液粘度 (7)
4.3.2 聚合物驱残余阻力系数 (8)
参考文献 (9)
1 聚合物驱油的宏观机理
聚合物驱油的宏观机理主要可以归纳为一下几个方面[1]：
1.1 降低油/水粘度比
研究结果表明， 降低油/水粘度比可以提高驱油效率。因此，设法降低地层原油的粘度和提高驱油剂的粘度就可以达到提高驱油效率的目的。显然，大面积的降低地层原油粘度的做法是不现实的，通过再注入水中添加高相对分子品质聚合物，提高驱替相粘度的方法是很容易做到的。
1.2 降低水/油流度比
降低水/油流度比的直接结果是减少注入水单层突进现象。降低水/油流度比可以提高注水波及体积系数和驱油效率。水/油流度比的降低扩大了注水波及体积系数，使得原来需要大量注水才能采出的原油，仅用少量的稠化水便可采出。从这一意义上来讲，聚合物驱的正真意义在于改善驱替效果，缩短开发周期。
1.3 降低注水地层渗透率
注水油藏的流度比M 等于驱替相(水)的流度，和被驱替相(油)的流度之比。
=w w o o o w
k M k λμλμ= （1） 从水油流度比的概念可以看到，降低水油流度比的方法是降低注入水的流度或提高地层油的流度。显然大面积提高地层原油流度的做法是不现实的，而设法降低注入水的流度是很容易实现的。根据式(1)，降低注入水流度的途径：一是降低地层的有效渗透率；二是提高驱替相的粘度。这两种途径都是可以通过人工方法实现的。例如， 通过机械的或是化学的方法对地层中的高渗透层段进行封堵作业( 调整注水地层吸水剖面) 可以降低地层的有效渗透率；通过在注入水中添加聚合物增稠剂可以提高驱替相的粘度。
1.4 产生流体转向效应
聚合物溶液在非均质油层中优先进入高渗透带，由于注入流体粘度的增大和高渗透带渗透率的下降使得进入的驱替流体转入未曾被注入水波及的含剩余油部位，提高了采收率。
1.5提高油相分流系数
根据达西定律，油、水相的粘度μo 、μw 和油、水相的有效渗透率k o 、k w 决定了油、水两相同时流经孔隙介质时油相的分流系数f o ：
1f 1o w o o w
k k μμ=+ (2) 聚合物溶液水相粘度μw 增大，同时又降低了水的相对渗透率K w ，因此，提
高了油的分流系数f o ，从而提高原油采收率。
2 聚合物驱油的微观机理
2.1 聚合物驱提高驱油效率的分子动力学描述
自从人们对聚合物驱可以提高采收率进行研究以来，就开始了对其驱油机理的研究。聚合物宏观驱理论认为，聚合物驱只是通过增加注入水的粘度，改善水油流度比，扩大注入水在油层中的波及体积提高原油采收率。并基于毛管数与驱油效率的关系，认为聚合物驱并不能提高驱油效率，降低残余油饱和度。因此，有人把聚合物驱称为改性水驱，即二次采油。其理论是：① 聚合物驱与水驱替速度一般相同；② 聚合物溶液的粘度一般为水的粘度的 30 倍左右；③ 聚合物不能降低油水之间的界面张力。所以，聚合物驱时的毛管数不能提高到 10-3以上，即不能明显提高驱油效率。实际上，人们对聚合物溶液在地下驱油过程中的渗流特征的认识还远不够完善，特别是其微观物理化学渗流规律，还不十分清楚。郭尚平[2]、黄延章等利用微观渗流模型，在1990年进行了聚合物溶液驱油的微观机理研究，认为聚合物溶液驱提高驱油效率的机理是由于聚合物溶液与油的剪切应力大于水与油的剪切应力。Sorbie 和 Blunt 、Allen 计算了幂律流体在多孔介质中的粘性指进[3]。Mahfoudhi 、王新海、Saad 和Thompson [4]对层状非均质模型中聚合物溶液的波及效率进行了数值计算，卢祥国[5]用实验测定了纵向非均质岩心的采收度。田根林[6]把分形理论应用于聚合物溶液波及系数的描述。宋考平，杨二龙[7]等人的微观驱油理论较好的解释了聚合物分子与原油分子间的作用。
2.2 聚合物驱油的微观动力
根据分子运动的理论，驱油的动力是注入剂分子与原油分子的碰撞和振动形成的对原油的推力和摩擦力。宏观上的压力实际上是分子运动和相互作用的结果。水驱或聚合物驱油的过程实际上是注入剂分子与原油分子的碰撞和振动的过程， 这种碰撞和振动在油层多孔介质中表现为宏观上的两种形式。一种是如图1所示的形成对原油的推力，另一种则是如图2所示的对原油的摩擦力。
图1 注入剂分子对原油的推挤力
图2 注入剂分子对原油的摩擦力
聚合物分子是一种柔性大分子，在油层多孔介质中驱油时可形成长链状或团状，它与原油的作用，是通过C-H键和外部H原子与油膜表面分子的摩擦和碰撞而发生的，这种作用可以很好地用Tomlinson原子摩擦运动模型来描述。根据该模型，摩擦力是由于原子间的碰撞、振动和粘连造成的[ 8]。文献[8]的描述：“黑球和白球分别代表摩擦面上、下表面的原子，黑球用弹簧悬挂，白球以刚性固定。在上表面相对于下表面滑动过程中，黑球的悬挂弹簧先弯曲变形，摩擦功即表面运动动能转换为弹性变形能而储存在弹簧中。随后，黑白球脱离接触，黑球出现振摆并与相邻原子碰撞。这样，弹性变形能又转换为黑球原子和相邻原子的振动能”。移动中的聚合物分子团的外部原子和相对固定的油膜界面分子的表面原子的相互作用，正是这种“黑球与白球”相互作用的情况。
2.3 聚合物提高驱油效率的微观机理
在聚合物驱油过程中，由于分子的相互粘连、碰撞而使聚合物分子不断储存和释放弹性能，使更多的不动油变为可动油，从而提高驱油效率。一般情况下，根据上述Tomlinson原子运动模型可以推断，在与水驱相同的流速下，聚合物分子与岩石、油滴、油膜界面分子的这种“黑-白球”作用原理，使其C-H 键上存储有弹性能，而使表面原子与原油分子发生作用力更大的碰撞，从而使更多的原油分子从油相上分离并与注入剂一起在溶液中运动。聚合物分子的弹性能越大，驱动原油的力就会越大。随着聚合物溶液流速的增高，聚合物分子对原油分子的冲击和碰撞加剧，摩擦力也增大，从而使驱油效率增高。
界面摩擦力是聚合物驱较水驱提高驱油效率的主要因素。对于聚合物和水两种驱替方式，图2所示的推动作用及机理是相同的。在这种情况下对原油驱动作用的大小主要取决于作用在原油上的作用力，而与水或聚合物无关，即水驱和
聚合物驱的作用机理是相同的。
而在黑-白球摩擦力作用下，聚合物分子与原油分子的作用力和水与原油分子的作用力完全不同。这是因为宏观固体摩擦遵循Amontons 摩擦公式，即摩擦力F 与截面载荷p 成正比，表达式为
F p μ= (3) 式中μ为摩擦系数。
1967年Bowdon 和Tabor 提出，粘着接触表面的界面摩擦力是粘着结点被剪切需要克服的阻力，即
C F A τ= (4) 式中A 为粘着接触面积；c τ为粘着接触面积上的极限剪切应力。对于驱油过程来说， 由于驱替液与油全面接触， 因此， 油界面单位面积上的摩擦力为c τ。根据Homola 和sraelachvili 等人的研究[9]， 极限剪切应力由3部分组成， 即
123c c c c ττττ=++ (5)
式中1c τ为两个表面相互作用的界面力引起的极限剪切应力；2c τ是外加载荷形成的极限剪切应力；3c τ是弹性变形引起的极限剪切应力。
在相同外加压力梯度的作用下， 聚合物驱与水驱的2c τ可认为是相同的，但1c τ和3c τ由于聚合物分子的“黑-白球作用原理”，使其形成脉冲式的作用力。在这种脉冲力的高峰，1c τ+ 3c τ大于水驱时的值；而在脉冲力的低谷，则这种力小于或等于水驱时的值。在脉冲力的峰值区域，加上聚合物分子与油中烃类的粘滞力，使得聚合物将更多的原油“拉”离不可动的部分而变为分散状的可动油。而在剪切应力的低谷期，并不会使已分离出的原油恢复到原始不可动状态。这是聚合物驱较水驱提高驱油效率的重要原因之一。
3 聚合物驱的影响因素
[10]
3.1 储层参数 数模结果表明，分层聚合物驱能充分发挥聚合物溶液的调剖作用，改善层间动用状况，其效果好于单层注聚。在特高含水期，多层优越性更加明显。
3.2 注聚时机和流体粘度
注聚时机的影响因素主要包括剩余油饱和度及转注聚时的含水率。剩余油饱和度是保证三次采油驱油效果的主要因素之一， 也是影响见效时间的关键因素。矿场统计资料表明， 在相同地层条件下， 驱油剂用量、浓度及段塞大小相同时，
油层的剩余油饱和度越高，越容易形成原油富集带，见效时间就越早，驱油效果也就越好。
室内物理模拟研究结果表明，油井转注聚合物时的含水率越高，聚合物驱最终采收率越低。数值模拟结果表明，流体粘度对聚合物驱油也有很大影响。聚合物溶液在地下的粘度与地层中原油的粘度比值越大，聚合物驱提高采收率的幅度也就越高。
3.3 注入参数
注入参数包括聚合物的用量、注入速度和注采完善程度。试验单元实际统计数据表明，聚合物用量越多，含水率下降幅度就越大，平均单井增油量越多。从技术角度上讲，聚合物驱在矿场实施过程中，用量越大效果越好。
3.4 窜流
矿场资料统计结果表明，窜流的存在严重影响了聚合物驱油效果，虽然窜流井区的油井见效比例与其它井区相近，但平均单井增油量和每米增油量明显较低。可见，有效防止聚合物在地层中窜流可以改善驱替效果。
4 聚合物驱开发动态预测模型的改进[11]
聚合物驱通过增加注人水的粘度，减小了水油流度比；同时高分子聚合物在油层的吸附和捕集降低了水相流动能力，减小了水相渗透率，也有利于改善水油流度比，从而提高水相波及系数，提高原油采收率因此，依据聚合物驱的原理改进了预测聚合物驱开发效果的理论模型，重点考虑了聚合物驱前缘瞬时质量浓度的变化。
4.1 聚合物驱分流方程的改进
根据达西定律，聚合物驱油水两相的分流方程为
1=1+w wp
ro rwp o f K K μμ? （6）
其中
m a x =(C )
w p p f μ （7） 式中：w f 为含水率；m K 为油的相对渗透率；rwp K 为聚合物驱的水相相对渗
透率；wp μ为驱替相的粘度，mPa ·s ；o μ为油的粘度，mPa ·s ；C pmax 为聚合物溶液质量浓度，mg/L 。
由式（6）和式（7）可以看出，驱替相粘度在驱替过程中为定值，而在实际
聚合物驱过程中，驱替相前缘聚合物溶液的质量浓度随注人量的变化而瞬时改变，笔者在聚合物驱瞬时参数求解中确定了瞬时聚合物驱前缘聚合物质量浓度和粘度值。
由于聚合物在油层的吸附增加了水相渗流阻力，使得水相渗透率下降。聚合物的这一性质可用残余阻力系数表示
=rw RR rwp
K F K （8） 式中：F RR 为残余阻力系数；K rw 为水的相对渗透率。
由式（6）和式（8）得
1
=1+w wp ro rw o f K K μμ?校 （9）
其中
=w p R R wp F μμ校 （10）
式中：wp μ校为残余阻力系数校正后的聚合物前缘溶液粘度，mPa ·s 。
为了求解式(9)中油水相对渗透率的比值，给出了驱替前缘饱和度和相对渗透率的计算公式。实验室相对渗透率数据统计表明，油、水相对渗透率比值的对数与含水饱和度成线性关系，即
+=w a b S ro rw
K e K （11） 式中：a ，b 为统计系数；S w 为前缘含水饱和度。 令=wp o
c μμ校，将式（11）带入（9）得到 +1=
1+w
w a bS f ce （12） 令d =d w w w f f S '，对（12）求导得 +2=-(1+ce )
w w a bS w a bS ce b f e ' （13） 式中：w
f '为聚合物驱含水率导数。 由式(13)可求得前缘含水饱和度，再由式(11)可求得油水相对渗透率的比值。
4.2 聚合物驱连续性方程的改进
文献[12]给出的聚合物驱连续性方程考虑了聚合物的吸附若同时考虑聚合物不可及孔隙体积，则可将聚合物驱连续性方程改进为
d d d =d +w ps p w p
f q t x e A S C φ? （14） 式中：x 为驱替长度，m ；q 为产量， m 3/d ； t 为生产时间，d ；?中为油藏的孔隙度；e P 为聚合物可及孔隙体积系数；A 为油藏横截面积，m 2 ；C ps 为聚合物溶液的吸附质量浓度， mg/L ； C p 为驱替前缘聚合物溶液的质量浓度，mg/L 。
为保持注采平衡，聚合物驱注人量等于产液量，则
()i W t qt = （15） (t )=i i p W Q e A L
φ （16） 式中：(t)i W 为累积注入量，m 3；Q i 为累积注入孔隙体积倍数；L 为油藏总长度，m 。
根据式(15) 和式(16)，对式(14) 进行时间积分得
d =1d d +w i ps w p
f Q C S C （17） 由式(17)可知，考虑聚合物的不可及孔隙体积后，突破时的累积注人量减小，在注人速度相同的条件下，突破时间变短。考虑聚合物的吸附后，突破时含水率的导数值变小，即增大了突破时的累积注人量，在注人速度不变的情况下，延缓了驱替前缘的突破时间。
聚合物驱前缘突破时，含水率的导数与注人孔隙体积倍数的关系为
d 1-1==d -d +w w ps i wa w w p
f f C Q S S S C （18） 式中：wa S 为油藏平均含水饱和度。
各个时刻累积产油量及采出程度计算式分别为
-3=10o p w wi oi
N AL S S B ρφ（-） （19） -=100%1--w wi R or wi
S S E S S ? （20） 式中：Np 为累积产油量，t ；S wi 为束缚水饱和度；ρo 为原油密度，kg/m 3， ；B oi 为原油体积系数；E R 为采出程度，% ；S or 为残余油饱和度。
4.3 聚合物驱瞬时参数的求解
4.3.1聚合物驱前缘溶液粘度
聚合物溶液是非牛顿流体，其有效粘度受剪切速率、油层矿化度及聚合物质量浓度的影响， 因此聚合物驱前缘聚合物溶液粘度可表示为
()-123123min min =1+++n m wp w p p p C AC A C A C C γμμγ????????? ? ?????????
（21） 式中：μw 为水的粘度，mPa ·s ；γ为剪切速率，s -1；γmin 为最小剪切速率，s -1；C 为注人流体的矿化度，mg/L ；C min 为注人流体的最小矿化度，mg/ L ； n ，m ，A l ，A 2，A 3为待定常数。
现有的聚合物驱流管法预测模型中驱替相粘度为定值，未考虑前缘聚合物的扩散.参考大庆油区5个区块采出液中聚合物质量浓度的规律，将聚合物驱前缘质量浓度进行分段描述，即
C p =
()()max max max max 0 Q 0.06--0.060.06<0.250.19->0.25i p ps i i p ps i C C W Q C C Q ≤???≤????
（22） 转水驱后
max max (C -C )(Q +0.76-W )
=0.76p ps p i p C （23）
式中：为聚合物溶液最大吸附质量浓度，mg/L ；Q P 为聚合物总的注入孔隙体积倍数。
当计算C p <0时，令C p =0。
4.3.2 聚合物驱残余阻力系数
水驱前后水相相对渗透率不会发生变化，因此水驱的残余阻力系数为1。聚合物驱时随聚合物注人量的增加，前缘浓度不断增加，油层中聚合物的吸附量随之增加，使得水相渗透率渗流能力降低，即残余阻力系数随之增大。因此，聚合物驱残余阻力系数为
max max max
=1+-1-p RR RR p ps C F C C （F ） （24） 式中：F RRmax 为聚合物驱最大残余阻力系数，可由实验室测得。
由于聚合物的吸附是不可逆的，转人后续水驱后残余阻力系数等于聚合物驱最大残余阻力系数。
参考文献
[1] 田敏，李楠.聚合物驱油机理及增效新措施. 内蒙古石油化工，2010，18.
[2] 郭尚平，黄延章等.物理化学渗流微观机理.北京：科学出版社，1990：100-102.
[3] K.S. Sorbie，L J. Roberts. A Model for Calculating Polymer Injectivity Including
The Effects of Shear Degration. SPE/DOE12654，SPE/DOE Enhanced Oil Recovery Symposium held in Tulsa，Oklahoma，15-18 April，1984.
[4] 王新海，韩大匡，郭尚平.聚合物驱油机理及应用. 石油学报，1994，11（1）：
83-91.
[5] 卢祥国，高振环，赵小京，闫文华，王为民.聚合物驱油之后剩余油分布规律
研究. 石油学报，1996，17(4)：55-61.
[6] 田根林，孙立群，孙永达等.聚合物驱油粘性流体渗流的分形研究.石油学报，
1998，19(4)：73-76.
[7] 宋考平，杨二龙等.聚合物驱提高驱油效率机理及驱油效果分析.石油学报，
2004，25(3).
[8]温诗铸.纳米摩擦学[M].北京：清华大学出版社，1998：150-152.
[9] 赵永胜，魏国章，陆会民，等.聚合物驱能否提高驱油效率的几点认识[J]. 石
油学报，2001，22(3) ：43-46.
[10] 顾永强.孤东油田聚合物驱油技术应用进展[J] . 石化技术. 2008，15(2)：57.
[11] 刘朝霞，韩冬，王强.改进的聚合物驱开发动态预测模型.油气地质与采收率，
2011，18(4).
[12]张国印，刘庆梅，李凌云，等.表面活性剂复配在三次采油中的应用[J].中外
能源，2010，15(2).
[13] Valvatne P，Blunt M. Predictive pore-scale network modeling［R］.SPE84550，
2003.
[14] Xavier L Martin J.Predictive network modeling of single-phase non-Newtonion
flow in porous media[J].Journal of Colloid and Interface Science，2003,264(1).
二氧化碳驱油技术研究现状与发展趋势 随着世界经济的飞速发展，能源的生产与供求矛盾越发突出，石油作为工业发展的命脉，由于其储量的有限性，使得人们对它的研究和关注程度远胜于其它能源。寻找有效而廉价的采油新技术一直是专家们不断探索的问题。 针对目前世界上大部分油田采用注水开发面临着需要进一步提高采收率和水资源缺乏的问题国外近年来大力开展了二氧化碳驱油提高采收率(EOR)技术的研发和应用。这项技术不仅能满足油田开发的需求，还可以解决二氧化碳的封存问题，保护大气环境。该技术不仅适用于常规油藏，尤其对低渗、特低渗透油藏，可以明显提高原油采收率 （一）二氧化碳驱油技术机理 1、降粘作用 二氧化碳与原油有很好的互溶性，能显著降低原油粘度，可降低到原粘度的1/10左右。原油初始粘度越高，降低后的粘度差越大，粘度降低后原油流动能力增大，提高原油产量。 2、改善原油与水的流度比 二氧化碳溶于原油和水，使其碳酸化。原油碳酸化后，其粘度随之降低，同时也降低了水的流度，改善了油与水流度比，扩大了波及体积。 3、膨胀作用 二氧化碳注入油藏后，使原油体积大幅度膨胀，便可以增加地层的弹性能量，还有利于膨胀后的剩余油脱离地层水以及岩石表面的束缚，变成可动油，是驱油效率升高，提高原油采收率。 4、萃取和汽化原油中的轻烃 在一定压力下，二氧化碳混合物能萃取和汽化原油中不同组分的轻质烃，降低原油相对密度，从而提高采收率。二氧化碳首先萃取和汽化原油中的轻质烃，随后较重质烃被汽化产出，最后达到稳定。 5、混相效应 混相效应是指两种流体能相互溶解而不存在界面，消除了界面张力。二氧化碳与原油混合后，不仅能萃取和汽化原油中轻质烃，而且还能形成二氧化碳和轻质烃混合的油带。油带移动是最有效的驱油过程，可使采收率达到90%以上。 6、分子扩散作用 多数情况下，二氧化碳是通过分子的缓慢扩散作用溶于原油。分子的扩散过程很
摘要相对于常规提高采收率技术, 微生物采油有 2 个优点, 即微生物不会消耗大量能源且其使用与油价无关。微生物能以油藏里的物质为营养代谢, 在发酵过程中排出生物气, 占据部分储层空间, 或形成人工气顶。微生物还可以堵塞油层的高渗透通道。微生物在油藏整个水相里都发挥作用, 包括水与岩石界面和油水界面, 并可以受控地在分子和孔隙微观水平上连续产出气体、溶剂、表面活性剂以及其他生物化学剂，驱替石油。日本和中国用优选的微生物菌种注入油藏进行矿场试验, 结果提高采收率15 %～23 % 。但是微生物采油也有一些局限性, 所以应该加强目前进行的微生物驱油模拟研究, 确定最好的菌种、营养物、代谢和生理特征, 使微生物驱油开采技术获得较高成功率。 一、微生物采油原理 为了让微生物快速繁殖和生长, 研究人员用各种方法往油藏里注入营养物, 激活这些微生物。有些微生物能以油藏里的物质为营养代谢, 在发酵过程中排出生物气, 占据部分储层空间, 或形成人工气顶。 微生物还可用于堵塞油层的高渗透通道。在多年注水开发后, 注入水会绕过渗流阻力高的含油部位, 沿渗流阻力最小通道流动。微生物数量在这个通道中也很多, 可以在注入水中添加营养物激活微生物。微生物的繁殖造成其数量猛增, 封堵无效循环的水路, 扩大波及体积, 提高注水效率。 大多数微生物具有天然依附于岩石表面的倾向, 不在液体中自由浮动。油藏里, 微生物吸附在岩石表面并繁殖, 产生胞外多糖, 促进了菌体在岩石表面的吸附作用, 形成生物膜, 起到对菌体保护的作用, 并加快细菌更好地利用营养物等资源。随注入水进入油藏的细菌将在原来的生物膜上流过, 有时微生物也会从生物膜中分离出去并与注入水一起渗流, 或者到油藏深部。 从物理化学原理方面看, 促使微生物增长并释放原油的机理与常规EOR 技术基本是一样的。尽管泄油机理相似, 但其他方面却有很大差异。常规的非微生物提高采收率技术是通过井口大量注水, 而微生物在油藏整个水相里都发挥作用, 包括水与岩石界面和油水界面, 并可以在受到控制的情况下在分子和孔隙微现水平上连续产出气体、溶剂、表面活性剂以及其他生物化学剂。这些生物生成物都有已知的泄油机制, 对石油具有化学和物理作用。 二、微生物驱技术分类 微生物可以在油藏中也可以在地面增长。地面培养时, 可以分离和收集微生物的代谢产物, 经过加工和处理再注入到油藏里驱油。 从专业角度来看, 微生物驱油有些类似于地下生物改造作用。注入的营养物与本源或外源微生物一起促进地下微生物的增长和代谢产物, 使更多原油流动, 通过油藏降压作用、界面张力/ 油相降粘以及选择性堵塞高渗区来提高剩余油流动性。另外, 经发酵后的活微生物再注入油藏也能达到增采的效果。 微生物在地下不但要生成原油流动所必需的化学物, 而且要在油藏环境下繁殖增长。在微生物驱油过程中, 要经常注入营养物保持微生物代谢作用, 有时还往油藏注入可发酵的碳水化合物作为碳源。有的油藏还需要无机营养物作为细胞生长的基液或者作为有氧呼吸的另一种电子受体。 三、油藏特征与效果 在注微生物前, 必须确定油藏的特征, 如矿化度、p H 值、温度、压力和营养物情况。岩石性质也很重要。天然裂缝可能改变微生物有效进入油藏的方式。泥质的存在可能会吸收生物聚合物和生物表面活性剂, 影响作用的发挥。碳酸盐会迅速与酸反应, 产生更大量的有利气体, 例如二氧化碳。 只有细菌是微生物驱油的希望之星。由于菌类的原因, 霉菌、酵母、藻类和原生动物等无法在油藏条件下增长。许多油藏的NaCl浓度高, 这就要求使用能够适应这种环境的细菌。在
聚合物驱油技术 聚合物驱是一种提高采收率的方法，聚合物驱是注入水中加入少量水溶性高分子聚合物，通过增加水相粘度和降低水相渗透率来改善流度比，提高波及系数，从而提高原油的采油率。在宏观上，它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。 从20世纪60年代至今，全世界有200多个油田或区块进行了聚合物驱的试验。水驱的采收率一般为40%左右，通过聚合物驱采收率为50%左右，比水驱提高10%。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，我国在大庆油田，胜利油田和大港油田都应用了聚合物驱油并取得良好的效益。 目前，我国的大型油田，如大庆油田、胜利油田等东部油田都已进入开发末期，产量都有不同程度的递减，而新增储量又增加越来越缓慢，并且勘探成本和难度也越来越大，因此控制含水，稳定目前原油产量，最大程度的提高最终采收率，经济合理的予以利用和开发，对整个石油工业有着举足轻重的作用，而三次采油技术是目前为止能够达到这一要求的技术，国家也十分重视三次采油技术的发展情况，在“七五”、“八五”和“九五”国家重点科技攻关项目中，既重视了室内研究，又安排了现场试验，使得我国的三次采油技术达到了世界领先水平。目前的三次采油技术中，化学驱技术占有最重要的位置，化学驱中又以聚合物驱技术最为成熟有效。聚合物驱机理就是在注入水中加入高分子聚合物，增加驱替相粘度，调整吸水剖面，增大驱替相波及体积，从而提高最终采收率。 我国油田主要分布在陆相沉积盆地，以河流三角洲沉积体系为主，储油层砂体纵横向分布和物性变化均比海相沉积复杂，油藏非均质性严重，而且原油粘度高，比较适合聚合物驱。对全国25个主力油田资料的研究表明，平均最终水驱波及系数0.693，驱油效率0.531，预测全国油田水驱采收率仅仅为34.2%，剩余石油储量百亿吨。目前这些已经投入开发的老油田，大部分已经进入高出程度、高含水期，开展新的采油技术十分必要。国内自1972年在大庆油田开展了小井
聚合物溶液的粘弹性行为在提高聚合物 驱油效率中的机理分析与运用 Mojdeh Delshad, Do Hoon Kim, Oluwaseun A. Magbagbeola, Chun Huh, Gary A. Pope, Farhad Tarahhom编（石油工程师协会，美国德克萨斯大学奥斯汀分校） 摘要 越来越多的室内实验和矿场试验都证实了聚合物溶液的粘弹特性有助于提高聚合物驱油效率。对高分子量部分水解的聚丙烯酰胺聚合物进行大量的流变测量和岩心驱替实验后，表明了聚合物溶液的粘弹性行为在聚合物驱提高原油采收率中起着作用。在使用UTCHEM模拟器对提高油层波及系数进行定量评价后，将不同聚合物溶液的弹性作用模拟成在多孔介质中聚合物溶液的表观粘度。 随着高浓度和高分子量聚合物的使用，使聚合物驱的应用范围延伸至对更高粘度原油的开采。对聚合物在多孔介质中流变性机理的了解及其精确的数值模拟是聚合物驱矿场试验成功的关键。 对不同的剪切速率（与在岩心中流动速度和渗透率）、聚合物浓度和分子量进行振荡和剪切粘度的测定和聚合物岩心流动实验。聚合物的剪切增稠特性与通过它的分子松弛时间的Deborah数有关，它反过来又决定于流变数据。表观粘度模型是根据聚合物在多孔介质中的剪切稀释和剪切增稠来符合实验数据而发展起来的。这种模拟器被应用于组分化学驱模拟器中和成功历史拟合所开发的岩心驱替原油开采试验中。 系统的流变性测定和岩心驱替，以及使用表观粘度模拟器都证实了不同的聚合物弹性作用有助于提高聚合物的驱油效率。尤其对聚合物溶液的剪切增稠性进行描述时，是根据大量的流变测定而得到的分子松弛时间来决定的。
二氧化碳驱油大有可为 目前，世界上大部分油田仍采用注水开发，这就面临着需要进一步提高采收率和水资源缺乏的问题。对此，国外近年来大力开展二氧化碳驱油提高采收率技术的研发和应用。这项技术不仅能满足油田开发的需求，还可以解决二氧化碳的封存问题，保护大气环境。 把二氧化碳注入油层中可以提高原油采收率。由于二氧化碳是一种在油和水中溶解度都很高的气体，当它大量溶解于原油中时，可以使原油体积膨胀，黏度下降，还可以降低油水间的界面张力。与其他驱油技术相比，二氧化碳驱油具有适用范围大、驱油成本低、采收率提高显著等优点。据国际能源机构评估认为，全世界适合二氧化碳驱油开发的资源约为3000亿～6000亿桶。 二氧化碳驱油广受关注 注入二氧化碳用于提高石油采收率已有30多年的历史。二氧化碳驱油作为一项日趋成熟的采油技术已受到世界各国的广泛关注，据不完全统计，目前全世界正在实施的二氧化碳驱油项目有近80个。 用于提高石油采收率的注入速率可大致由供封存的能力来决定。 二氧化碳驱油提高采收率技术不仅能满足油田开发的需求，还可以解决二氧化碳的封存问题，保护大气环境。该技术不仅适用于常规油藏，尤其对低渗、特低渗透油藏，可以明显提高原油采收率。2006年世界二氧化碳提高采油率产量占总提高产量的14.4%。 二氧化碳纯度在90%以上即可用于提高采油率。二氧化碳在地层内溶于水后，可使水的黏度增加20%~30%。二氧化碳溶于油后，使原油体积膨胀，黏度
降低30%~80%，油水界面张力降低，有利于增加采油速度，提高洗油效率和收集残余油。二氧化碳驱油一般可提高原油采收率7%~15%，延长油井生产寿命15~20年。二氧化碳可从工业设施如发电厂、化肥厂、水泥厂、化工厂、炼油厂、天然气加工厂等排放物中回收，既可实现温室气体的减排，又可达到增产油气的目的。 北美 美国是二氧化碳驱油项目开展最多的国家。目前，美国每年注入油藏的二氧化碳量约为2000万吨至3000万吨，其中有300万吨二氧化碳来源于煤气化厂和化肥厂的尾气。 从事油田开发的Oxy公司在美国得克萨斯州和新墨西哥州的Permian盆地，注入二氧化碳约12亿立方英尺/天，现回收约18万桶石油/天。 美国Encana公司的Weyburn 二氧化碳提高采油率项目，注入的二氧化碳来自Dakota汽化公司Buelah地区将煤转化为甲烷的合成燃料装置，通过204英里的管道供应。Encana公司现注入9500万立方英尺/天二氧化碳。Dakota汽化公司还向阿帕奇加拿大公司在Saskatchewan的Midale油田二氧化碳提高采油率项目出售2500万立方英尺/天二氧化碳。 Hunton能源公司与陶氏化学公司在美国建设燃用合成气的联产装置。该装置产生的二氧化碳全部被捕集，然后用于提高石油采收率。 Rancher能源公司与埃克森美孚旗下的埃克森美孚天然气和电力销售公司于2008年2月中旬签署二氧化碳购销协议。埃克森美孚公司将在10年内向Rancher能源公司提供7000万立方英尺/天二氧化碳。埃克森美孚公司向Rancher能源公司提供的二氧化碳将用于Rancher能源公司在怀俄明州Powder River盆地3个生产性油田提高石油采收率。埃克森美孚公司供应的二氧化碳
聚苯乙烯的功能聚合物的制备方法及应用 综述 摘要 作为聚合物之一的聚苯乙烯的应用范围很广，其衍生物种类繁多，聚苯乙烯可用于合成不同的功能聚合物，不同的功能聚合物具有不同的合成方法和不同的功能应用，本综述就聚苯乙烯的不同功能聚合物的普遍制备方法和应用前景和意义作简要概述。 关键词 聚苯乙烯衍生物制备方法应用概述 （一）侧链带8-羟基喹啉的聚苯乙烯 1．侧链带8-羟基喹啉的聚苯乙烯的制备方法 以邻苯二甲酰亚胺钾盐为亲核取代试剂，通过盖布瑞尔反应(Gabrielaction)，将氯甲基聚苯乙烯(CMPS)转变为氨甲基聚苯乙烯。 首先研究了采用相转移化体系并通过亲核取代反应，制备氨甲基聚苯乙烯的前驱体—苯二甲酰亚胺基甲基聚苯乙烯的过程。相转移催化剂将邻苯二甲酰亚胺负离子从水相中转移至油相，与氯甲基聚苯乙烯亲核取代，顺利地将氯甲基聚苯乙烯大分子链上的氯甲基转变成了甲基化的邻苯二甲酰亚胺基，生成了邻苯二甲酰亚胺基甲基聚苯乙烯(PIPS)。 在通过相转移催化制备PIPS的基础上，采用胶束催化体系，在酸性条件下，进行了PIPS的水解反应，将苯二甲酰亚胺基甲基聚苯乙烯转变为氨甲基聚苯乙烯(AMPS)。
最后以N,N-二甲基甲酰胺为溶剂，使氨甲基聚苯乙烯与5-氯甲基-8-羟基喹啉进行均相反应，成功地制备了侧链带8-羟基喹啉的聚苯乙烯(PS8q)，AMPS转化率达78%，即实现了8-羟基喹啉的高分子化。 2 侧链带8-羟基喹啉的聚苯乙烯的研究背景及意义 在所有7种羟基喹啉中，8-羟基喹啉是唯一可与金属离子生成螯合物的物质[1]，长期以来，它在医药工业、农业以及分析测试等方面获得了广泛的应用[2]，如在分析化学领域，作为一种性能优异的螯合剂、萃取剂和金属离子指示剂，可用于溶剂萃取、吸光度分析[3]、荧光分析等[4]。基于8-羟基喹啉出色的螯合性能、尤其是其对过渡金属离子和重金属离子所具有的特殊优越的螯合性能，促使人们付出巨大的努力去研究它的高分子化方法以便更好的利用其螯合性能。8-羟基喹啉高分子化产物在有机电致发光，螯合树脂等众多科技领域都具有广阔的应用前景。 （二）遇水崩解型聚苯乙烯 1 遇水崩解型聚苯乙烯的制备方法 采用反相乳液聚合法合成了一系列不同吸水倍率的聚丙烯酸钠吸水树脂和以丙烯酸钠为主的多元共聚吸水树脂。将制备的吸水树脂与苯乙烯、表面活性剂(Span-80)组成聚合体系，用过氧化苯甲酞引发进行原位共混聚合，制得遇水崩解型聚苯乙烯。同时，采用“两步法”发泡工艺，制取崩解型聚苯乙烯的泡沫制品。 对于聚苯乙烯/聚丙烯酸钠共混物而言，随着分散剂Span-80含
聚合物驱油原理 早期的聚合物驱油机理认为，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来提高原油采收率，聚合物驱后残留在孔隙介质中的油的体积和水驱之后相同，即聚合物驱不能增加岩石微观扫油效率。经过多年的研究发现，由于聚合物的非牛顿粘弹性，聚合物驱不仅能够扩大波及体积，而且能够增加油藏岩石的微观驱油效率从而提高原油采收率。聚合物驱可有效地驱替簇状、柱状、孤岛状、膜(环)状、盲状等以各种形态滞留在孔隙介质中的残余油。室内实验还表明，具有粘弹性的聚合物溶液与具有相同粘度但不具备粘弹性的驱替液相比，多提高采收率3-5个百分点。聚合物驱油机理主要可以归纳为一下几个方面: 1 降低油/水粘度比 研究结果表明,降低油/水粘度比可以提高驱油效率。因此,设法降低地层原油的粘度和提高驱油剂的粘度就可以达到提高驱油效率的目的。但是,大面积的降低地层原油粘度的做法是不现实的,不过可以在注入水中添加高相对分子品质聚合物,以提高驱替相粘度。 2 降低水/油流度比 降低水/油流度比可以减少注入水单层突进现象。同时可以提高注水波及体积系数和驱油效率。水/油流度比的降低扩大了注水波及体积系数,使得原来需要大量注水才能采出的的原油,仅用少量的稠化水便可采出。 3 降低注水地层渗透率 降低水油流度比的方法是降低注入水的流度或提高地层油的流度。显然大面积提高地层原油流度的做法是不现实的,而设法降低注入水的流度是很容易实现的。降低注入水流度的途径:一是降低地层的有效渗透率；二是提高驱替相的粘度。这两种途径都是可以通过人工方法实现的。例如，通过机械的或是化学的方法对地层中的高渗透层段进行封堵作业(调整注水地层吸水剖面)可以降低地层的有效渗透率；通过在注入水中添加聚合物增稠剂可以提高驱替相的粘度。 4 产生流体转向效应 聚合物溶液在非均质油层中优先进入高渗透带,由于注入流体粘度的增大和高渗透带渗透率的下降使得进入的驱替流体转入未曾被注入水波及的含剩余油部位,提高了采收率。 5 提高油相分流系数 根据达西定律，油、水相的粘度μ o 、μ w 和油、水相的有效渗透率K o 、K w 决定了 油、水两相同时流经孔隙介质时油相的分流系数f o :
油藏工程新进展论文 班级：油工08-5 学号：080201140513 姓名：梁立宝
微生物驱油技术研究现状与发展趋势 随着世界经济的飞速发展，能源的生产与供求矛盾越发突出，石油作为工业发展的命脉，由于其储量的有限性，使得人们对它的研究和关注程度远胜于其它能源。寻找有效而廉价的采油新技术一直是专家们不断探索的问题。 有资料表明我国原油开采采出率仅有30%左右，远低于发达国家50%-70%的采出率，高粘、高凝和高含腊的胶质沥青油藏为原油的开采带来诸多困难，而新型微生物采油系列产品对“三高”油藏的开发具有较强的针对性，能使采出率大幅度提高。 （一）微生物驱油技术定义 利用特定的微生物或菌种作用于地下油藏，通过其生长、繁殖以及产生的各种具有驱油作用的带下产物，改变储油层的渗流特征或使油水间的物化性质发生改变，从而提高原油采收率的方法称之为微生物驱油技术。 微生物采油是技术含量较高的一种提高采收率技术 ,不但包括微生物在油层中的生长、繁殖和代谢等生物化学过程 ,而且包括微生物菌体、微生物营养液、微生物代谢产物在油层中的运移 ,以及与岩石、油、气、水的相互作用引起的岩石、油、气、水物性的改变。 （二）微生物驱油技术机理 采油微生物种类较多，各种微生物特性和作用机理不尽相同，但从效果上概括起来主要是对原油起到清蜡降粘的作用，在微生物代谢的同时伴有产热、产气和产生表面活性物质等。 微生物通过在岩石表面上的生长繁殖，粘附在岩石表面，占据孔隙空间，在油膜下生长，最后把油膜推开，使油释放出来。微生物所产生的表面活性剂会降低油水界面张力，减少水驱毛管张力，提高驱替毛管数。同时生物表面活性剂会改变油藏岩石的润湿性，从亲油变成亲水，使吸附在岩石表面上的油膜脱落，油藏剩余油饱和的降低，从而提高采收率。微生物在油藏高渗区生长繁殖及产生聚合物，能够有选择的堵塞大孔道，增大扫油系数和降低水油比。在水驱中增加水的粘度，降低水相的流动性，减少指进和过早的水淹，提高波及系数，增大扫油效率。在地层中产生生物聚合物，能在高渗透地带控制流度比，调整注水油层的吸水剖面，增大扫油面积，提高采收率。 （三）微生物驱油技术细菌功能分类 1、产气（包括CH4、H 2、CO2、N2等气体） 2、降解烃类 3、堵塞岩石孔道 4、产生有机酸和溶剂
我国聚合物驱油现状 目前，我国的大型油田，如大庆油田、胜利油田等东部油田都已进入开发末期，产量都有不同程度的递减，而新增储量又增加越来越缓慢，并且勘探成本和难度也越来越大，因此控制含水，稳定目前原油产量，最大程度的提高最终采收率，经济合理的予以利用和开发，对整个石油工业有着举足轻重的作用，而三次采油技术是目前为止能够达到这一要求的技术，国家也十分重视三次采油技术的发展情况，在“七五”、“八五”和“九五”国家重点科技攻关项目中,既重视了室内研究,又安排了现场试验,使得我国的三次采油技术达到了世界领先水平。 目前的三次采油技术中，化学驱技术占有最重要的位置，化学驱中又以聚合物驱技术最为成熟有效。聚合物驱机理就是在注入水中加入高分子聚合物，增加驱替相粘度，调整吸水剖面，增大驱替相波及体积，从而提高最终采收率。聚合物驱技术由于其机理比较清楚、技术相对简单，世界各国开展研究比较早，美国于五十年代末、六十年代初开展了室内研究，1964年进行了矿场试验。1970年以来，前苏联、加拿大、英国、法国、罗马尼亚和德国等国家都迅速开展了聚合物驱矿场试验。从20世纪60年代至今，全世界有200多个油田或区块进行了聚合物驱试验。 我国油田主要分布在陆相沉积盆地，以河流三角洲沉积体系为主，储油层砂体纵横向分布和物性变化均比海相沉积复杂，油藏非均质性严重，而且原油粘度高，比较适合聚合物驱。对全国25个主力油田资料的研究表明，平均最终水驱波及系数0.693，驱油效率0.531，预测全国油田水驱采收率仅仅为34.2%，剩余石油储量百亿吨。目前这些已经投入开发的老油田，大部分已经进入高出程度、高含水期，开展新的采油技术十分必要。国内自1972年在大庆油田开展了小井距聚合物驱矿场试验以来，我国的大庆、胜利、大港、南阳、吉林、辽河和新疆等油田开展了矿场先导试验及扩大工业试验。经过“七五”、“八五”和“九五”期间的共同努力，这一技术在我国取得了长足发展，其驱油效果和驱替动态可以较准确的应用数值模拟进行预测，聚合物已经形成系列产品，矿场试验已经取得明显效果，并形成配套技术。目前我国已经成为世界上使用聚合物驱技术规模最大，大面积增产效果最好的国家，聚合物驱技术成为我国石油持续高产稳产的重要技术措施。 大庆油田在会战初期就提出，如果采收率提高1 %，就相当于找到了 1个玉门油田，如果提高 5%，就相当于找到了 1个克拉玛依油田。1972年我国开始在大庆油田萨北地区开始进行聚合物驱试验。大庆原油属低酸值的石蜡基原油，油层特征是渗透率较高，油层温度较低（45℃），油层水的矿化度较低，基本满足聚合物驱条件。在1987年到1988年萨北地区现场试验的基础上，1990年又在中西部地区开始试验。这些试验获得了较高的经济效益，平均每吨聚合物增产原油150吨。大庆油田将聚合物驱油技术应用于整个油田，并建设生产聚丙烯酰胺工厂。大庆油田聚合物驱自1996 年投入工业化应用以来, 已经取得了显著的技术经济效果。2002年, 大庆油田聚合物驱年产油量已经突破千万吨, 大庆油田三次采油技术以其规模大、技术含量高、经济效益好，创造了世界油田开发史上的奇迹。聚合物驱技术已成为保持大庆油田持续高产及高含水后期提高油田开发水平的重要技术支撑。 克拉玛依黑油山在70年代也开辟了三次采油提高采收率试验区。克拉玛依原油属中酸值环烷基原油，开展表面活性剂驱难度很大。通过“七五”、“八五”以来的国家在大庆、克拉玛依的重点科技攻关，使中国油田的聚合物驱油技术取得了突破性的进展胜利油田从1992年开始在孤岛油田开展了注聚先导试验，1994年在孤岛和孤东油田开展了注聚扩大试验，1997
低渗透油藏化学驱研究现状 —文献调研 摘要：针对低渗透油藏可探明储量增加，开发难度大，压裂酸化、注水和注气等手段已经不能满足现阶段的低渗透油藏开发，化学驱在低渗油藏中的应用不断受到重视。本文综述了低渗透油藏的特点、开发现状以及化学驱在其中的应用和渗流机理。综合分析表明：由于缔合聚合物经过强烈剪切后恢复能力强，合理的聚合物分子质量在渗透率为（40×10-3μm2-50×10-3μm2）时能够有效的提高低渗透层的原油产出程度。而表面活性剂能降低渗透油层的渗流启动压力梯度，很好地降低低渗透层界面张力和毛管自吸势能。ASP驱结合了三者的优点，能够一定程度上增加低渗透层的产量。化学驱在低渗透油藏开发中仍有很大的潜力。 关键词低渗透油藏化学驱渗流机理研究现状 1引言 随着我国国民经济的迅速发展，油气资源的消耗不断在增大，2007年我国进口原油1.59亿吨，预计2020年我国对原油的需求至少达到4-4.3亿吨，而我国的石油产量只能增至2亿吨左右[1]，因此对于不可再生的石油资源的开采程度要求不断提高。我国也加大了国内外的勘探力度，正在不断挤入世界油气勘探开发领域。然而挖掘现有油田潜力，保持稳产，提高采收率也势在必行，尤其是低渗透油藏开发。因为低渗透油藏已成为我国近几年油藏开发的主战场。从国土资源部获悉，截止2010年底我国石油累计探明地质储量为312.8亿吨，其中低渗透油藏总量200多亿吨，可探明储量为140多亿吨，占总地质储量的50%多，新增油藏储量中低渗透油藏储量占70%以上。由于低渗透油藏具有天然裂缝发育，基块渗透性差，非均质严重，孔喉细小、毛细管现象突出、油气流动阻力大，黏土矿物含量高等特点。国外一般采用压裂酸化、注水和注气开采。但水驱受到注入压力高，含水上升快，水驱动用程度较低，采收率低等因素的制约。气驱受到气源和经济的限制。而微生物采油受到温度、矿化度、PH、压力等一系列因素的制约，使得开展困难。由于化学驱的不断完善和发展已经不断的成为油田开采过程中的主导力量，但在低渗透油藏下还不够成熟，对这方面的研究还比较少。还存在着一些问题。但却有着很大的发展空间。
聚合物驱油技术机理及应用文献综述 目录 聚合物溶液种类及性质 (2) 聚合物驱油机理 (3) 聚合物驱提高采收率的影响因素 (4) 油层条件对提高采收率的影响因素1 (4) 聚合物条件对提高采收率的影响4 (5) 国内油田形成的聚合物驱主要技术 (7) 一类油层聚合物驱油技术 (7) 二类油层聚合物驱技术 (9) 聚合物驱油技术应用效果 (10) 大庆油田北一区断西聚合物驱油工业性矿场试验效果 (10) 胜坨油田高温高盐油藏有机交联聚合物驱试注试验12 (12) 大港油田港西五区一断块聚合物驱油试验效果 (13) 参考文献 (15)
聚合物溶液种类及性质 驱油用的聚合物有下面几种，黄胞胶（天然），聚丙烯酰胺（PAM），梳形抗盐聚合物，疏水缔合聚合物等等1。 黄胞胶是一种由假黄单胞菌属发酵产生的单胞多糖，具有良好的增粘性、假塑性、颗粒稳定性。由于其凝胶强度较弱，不耐长期冲刷，以及弹性差、残余阻力系数小，现场试验驱油效果不好，还容易发生生物降解作用，因此调剖和三次采油现在不怎么样用，有待于进一步改善。 聚丙烯酰胺是丙烯酰胺（AM）及其衍生物的均聚和共聚物的统称。产品有三种形式，水溶液胶体、粉状及胶乳，并可以有阴离子、阳离子和非离子等类型（油田一般用粉状阴离子型产品，再者是非离子，阳离子正在发展）。具有双键和酰胺基官能团，具有烯烃的聚合性能以及酰胺结构的性能。具有水解、霍夫曼降解、交联等反应属性。聚合物溶液应用过程中会发生氧化降解、自发水解、铁离子促进降解等化学反应，以及机械剪切降解和生物降解作用。经试验证明，粘度对聚合物相对分子质量、水解度、浓度、温度、水质矿化度、流速有很多依赖性，基本上相对分子质量越高，水解度越小，浓度越大，温度越低，水质矿化度越小，流速越小，其粘度就越大。聚合物溶液在孔隙介质中流动特性有絮凝、粘弹等特性。聚丙烯酰胺的絮凝作用具有电荷中和和吸附絮凝两大因素，能降低聚合物在水中的有效浓度和粘度。通过稳态剪切流动和稳态剪切流动实验，证明了聚合物具有粘弹性，一定条件下随流速增加而发展，粘弹效应是聚合物溶液提高微观驱油效率重要机理。另外聚合物溶液的注入性差会导致注入压力上升，严重时将引起地层破坏，致使聚合物驱油失败。 普通聚丙烯酰胺耐温、抗盐性能差，为此有关专家研制出梳形抗盐聚合物，经过试验，其粘度、黏温性、增稠性、热稳定性都得到大大的提高，此类产品现已经成为普通聚合物的替代品。另外研制出一种疏水缔合聚合物，增粘及抗温、抗盐、抗剪切性能提高，但是其溶
一、概述 石油和天然气是不可再生资源，而随着世界油气能源日益枯竭，国家能源安全形势日益严峻，提高油气采收率（enhance oil recovery， eor）已成为解决能源问题的重中之重。注气驱油是提高原油采收率的重要技术。其中，co2是一种十分有效的气体驱油剂，已在全球范围内得到广泛关注。同时，从环保的角度来看，co2是国际公认的主要温室气体之一，约占温室气体总量的65%。co2的排放引起的全球变暖问题，始终困扰着各国政府和环保人士的神经。 而从我国国情来看，首先，我国石油资源有限，石油资源主要依靠进口，国家能源安全形势十分严峻。其次，我国是继美国之后的世界第二大co2排放国，co2减排责任重大。2009年，中国政府在联合国气候大会上承诺，到2020年中国单位国内生产总值co2排放比2005年下降40%～45%，该指标已经被纳入国民经济和社会发展的中长期规划。co2驱油技术能够处理co2排放量，并提高原油采收率，为我国经济、政治、军事以及社会等各方面带来效益。 二、国内外研究现状 美国因其油气资源丰富，co2混相驱已成为一项成熟的提高采收率的方法，在美国油田广泛应用。2005年，美国实施注气方法的原油产量首次超过热采产量，成为最主要的eor方法。另据《油气杂志》2006年统计，全球实施co2-eor项目共94个，其中美国占了82个，其年产量占世界co2-eor总产量的94.2%。 2.1 国外co2驱项目情况 美国是co2驱发展最快的国家。自20世纪80年代以来，美国的co2驱项目不断增加，已成为继蒸汽驱之后的第二大提高采收率技术。到2009年美国正在实施的co2混相驱项目有64个。最大的也是最早使用co2驱的是始于1972年的sacroc油田。其余半数以上的大型气驱方案是于1984～1986年间开始实施的，目前其增产油量仍呈继续上升的趋势。大部分油田驱替方案中，注入的co2 体积约占烃类空隙体积的30%，提高采收率的幅度为7%～22%。 2.1.1小油田co2混相驱的应用与研究 过去co2混相驱一般是大油田提高原油采收率的方法。大油田由于生育储量多，剩余开采期长，经济效益好，而小油田co2驱一般不具有这些优点。近年来许多小油田实施了co2 混相驱提高原油采收率方案，同样获得了良好的经济效益。如位于美国密西西比州的creek油田就是一个小油田成功实施co2驱的实例。该油田于1996年被jp石油公司收购时的原油产量只有143 m3/d，因油田实施了co2驱技术，使该油田的原油采收率大大提高，其原油产量在1998年达到了209 m3/d，比1996年增加了46% 。 2.1.2 重油co2 非混相驱的研究与应用 co2驱开采重油一般是在不适合注蒸汽开采的油田进行。这类油田的油藏地质条件是：油层薄，或埋藏太深，或渗透率太低，或含油饱和度太低等。注co2 可有效提高这类油藏的采收率。大规模使用co2非混相驱开发重油油田的国家是土尔其。土尔其有许多重油藏不适合热采方法。1986年土尔其石油公司在几个油田实施了co2非混相驱，取得了成功。其中raman 油田大规模co2非混相驱较为典型。加拿大也有许多重油油藏被认为不适合进行热力开采，加拿大对co2驱开采重油进行了大量的研究。试验得出，轻油黏度在30饱和压力下从大约从1.4降到20，降低了15倍。另外，在不同温度下重油黏度测量发现，温度达到275℃左右才能降粘，而co2 一旦溶解在原油中就可使原油黏度降低，并且可以把黏度降低到用蒸汽驱替的水平。 2.2 国内研究现状 国内对co2驱油研究起步较晚，与国外尚有一定差距，但近年来随着稠油和低渗油藏的开车，co2驱油呈快速发展趋势。
国内外聚合物驱油应用发展与现状
————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期: ?
国内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 年的聚合物驱室内研究和现场试验中，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、国内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。其中，Accotrｏｌ、Alcｏｆlood较早在我国进行了油田实验，而大庆的最初的5万吨/年聚驱用HＰAM装置是引进SNＦ的技术[16]。 驱油用聚合物目前在国外的消耗量不多,这主要是由于不同地区对三次采油的作业手段选择造成的。根据斯坦佛研究院统计2006年西欧用于聚合物驱油的HPAＭ消费量为200０吨,除中、美、日及西欧意外的其他地区消费量合计100０吨[１７]。 对于提高聚合物的耐温抗盐性能，国外目前主要集中在聚合物的分子设计方
C O2驱油机理研究综 述
CO2驱油机理研究综述 第一章概述 1.1 CO2驱国外发展概况 注入二氧化碳用于提高石油采油率已有30多年的历史。二氧化碳驱油作为一项日趋成熟的采油技术已受到世界各国的广泛关注，据不完全统计，目前全世界正在实施的二氧化碳驱油项目有近80个。 90年代的CO2驱技术日趋成熟，根据1994年油气杂志的统计结果，全世界有137个商业性的气体混相驱项目，其中55﹪采用的是烃类气体，42﹪采用的是CO2，其他气体混相驱仅占3﹪。目前，国外采用二氧化碳驱油的主要国家有：美国、俄罗斯、匈牙利、加拿大、法国、德国等。其中美国有十个产油区的292个油田适用CO2驱，一般提高采收率7﹪～15﹪，在西德克萨斯州，CO2驱最主要是EOR方法，一般可提高采收率30﹪左右。 1.1.1国外CO2驱项目情况 在国外，注二氧化碳（）技术主要用于后期的高含水油藏、非均质油藏以及不适合热采的重质油藏。推广二氧化碳驱油的主要制约因素是天然的二氧化碳资源、二氧化碳的输送及二氧化碳向生产井的突进问题以及油井及设备腐蚀、安全和环境问题等。为解决以上问题，提出了就注提高原油采收率技术，这种技术是向地层中注入反应溶液，使其在油藏条件下充分反应而释放出气体，溶解于原油之中，降低原油粘度，膨胀原油体积，从而达到提高原油采收率的目的。 美国是CO2驱发展最快的国家。自20世纪80年代以来，美国CO2驱项目不断增加，已成为继蒸汽驱之后的第二大提高采收率技术。美国目前正在
实施的CO2混相驱项目有64个。最大的也是最早使用CO2驱的是始于1972 年的SACROC 油田。其余半数以上的大型气驱方案是于1984～1986年间开始实施的，目前其增产油量仍呈继续上升的趋势。大部分油田驱替方案中，注入的CO ：体积约占烃类空隙体积的30 %，提高采收率的幅度为7 %～22％。 1.1.2小油田CO2混相驱的应用与研究 过去，CO2混相驱一般是大油田提高原油采收率的方法。大油田由于生育储量多，剩余开采期长，经济效益好，而小油田CO2驱一般不具有这些优点。近年来许多小油田实施了CO2混相驱提高原油采收率方案，同样获得了良好的经济效益。如位于美国密西西比州的Creek 油田就是一个小油田成功实施CO2驱的实例。该油田于1996 年被JP 石油公司收购时的原油产量只有143 m3 / d，因油田实施了CO2 驱技术，使该油田的原油采收率大大提高，其原油产量在1998 年达到了209 m3 / d，比1996年增加了46％。 1.1.3重油CO2非混相驱的研究与应用 CO2驱开采重油一般是在不适合注蒸汽开采的油田进行。这类油田的油藏地质条件是：油层薄，或埋藏太深，或渗透率太低，或含油饱和度太低等。注CO 2可有效提高这类油藏的采收率。大规模使用CO2非混相驱开发重油油田的国家是土尔其。土尔其有许多重油藏不适合热采方法。1986 年土尔其石油公司在几个油田实施了CO2非混相驱，取得了成功。其中Raman 油田大规模C02 非混相驱较为典型。 加拿大也有许多重油油藏被认为不适合进行热力开采，加拿大对CO2驱开采重油进行了大量的研究。试验得出，轻油粘度在30 饱和压力下从大约从1 . 4 降到20，降低了15倍。另外，在不同温度下重油粘度测量发现，
浅述聚合物驱采油技术 摘要：聚合物驱就是使用聚合物作为添加剂，增加水的粘度、改善水油流度比，从而提高波及系数，达到提高原油的采收率的目的。近几年的聚合物驱工业化推广应用使它已成为胜利油区有效的提高采收率的三次采油技术之一。但经研究表明，虽然聚合物驱油能比水驱油较大幅度地提高原油的采收率（6～12%），但即使在聚合物驱之后也只能采出原始地质储量的40～50%。也就是说，仍有大约一半或以上的原油留在地下未被采出。 关键词：聚合物驱；采油 一、引言 在聚合物驱之后，还必须研究采取其它方法进一步提高原油的采收率。聚合物驱试验结果表明，聚合物驱实施结束后，仍有50%～60%的原油残留在地层中，地层中的剩余油仍然很丰富。如果能在目前状态下进一步提高原油的采收率，将产生巨大的经济效益。因此，对聚合物驱后剩余油的微观分布规律的研究有很大的意义。 在油田实施聚合物驱以后，将面临着聚合物驱后如何提高采收率这一技术难题。尽管开展了大规模的工业化应用，然而关于聚合物驱油的机理，人们的认识很不一致。有学者认为，注粘性水与注常规水的最终剩余油饱和度是相同的；也有人认为，聚合物驱不能在波及面积内使剩余油饱和度有很大降低。实际上，人们对于聚合物溶液在地下驱油过程中的渗流特征的认识还远远不够完善，特别是微观物理化学渗流规律，还不十分清楚，所以开展聚合物驱及其剩余油分布微观机理研究显得十分有必要。 二、国内外研究现状 在石油工程领域，在世界范围内通过油井依靠天然能量开采和人工补充能量开采后的油藏，原油的采出量平均不到原油的原始地质储量的一半，即有一半左右的石油储量残留在地下。近年来，随着油井含水的增加，原始开采的经济效益越来越差，人们试图寻找新的开采方式，聚合物驱油是当前提高水驱油田采收率的方法，已由先导性实验步入工业化应用阶段。由于聚合物驱的优良前景，国内外都在做大量的研究，对其机理有一定的认识。 关于聚合物驱油的机理，人们的认为不一致：ALLEN等研究了驱替液流度性对流度控制的影响，认为驱替液的粘弹性对改善流度比有重要作用。黄颜章等在微观驱油实验中观察到了聚合物溶液的一些微观驱替现象，这些现象都有利于提高微观驱油效率。郭尚平等认为，聚合物溶液与原油之间的剪切应力大于水和油的剪切应力，因而聚合物可以提高微观驱油效率。王德民等通过对实验室内岩心驱替实验、微观驱替实验结果和油田生产的综合分析认为，以粘弹性聚合物溶液作为驱替液可在一定程度上驱替油藏空隙表面的油膜，盲端及孔喉剩余油，因
摘要：介绍了三元复合驱技术的驱油机理，综述了三元复合驱油体系存在的不足，以及在改进方面的研究现状。 关键词：三元复合驱油；采收率；表面活性剂；表面张力 常见的化学驱油剂主要有聚合物、表面活性剂和碱。asp三元( 碱、表面活性剂和聚合物)复合驱是在综合了单一化学驱优点的基础上建立起来的一种新型的化学驱油体系[1]，具有驱油效率高的显著特点，近年来得到了迅速发展。大庆油田矿场试验[2]表明，聚合物驱比水驱提高原油采收率10％以上，而三元复合驱可比水驱提高原油采收率20％以上。可见对三元复合驱油体系的深入研究具有重要意义。 1、三元复合驱的驱油机理[3] asp三元复合驱油体系既具有较高的粘度又能与原油形成超低界面张力, 在扩大波及范围、提高驱替效率的同时, 也提高洗油效率, 能改善水驱的“指进”、“突进”和油的“圈捕”,从而增加原油产量和提高采收率。该体系驱油效果之所以明显优于单一化学剂驱。是因为多种化学剂具有各自的作用与优势，且相互之间能发挥协同效应。 (1)聚合物的作用是增稠和流度控制。目前最廉价，应用最成熟的产品是聚丙烯酰胺（hpam）。hpam已被普遍用来提高注人水粘度和油层波及系数。hpam的选择着重要与油藏渗透率、孔喉尺寸、注液速度等相匹配, 分子量越大增粘能力越强，浓度越大水解液粘度越大, 驱油能力越大。 (2)表面活性剂的作用是降低油水界面张力和提高洗油效率, 因温度、矿化度、原油组分等油藏条件的不同, 所使用的表面活性剂结构与性能也不相同。石油羧酸盐、石油磺酸盐是现在普遍采用的驱油表面活性剂, 但石油磺酸盐耐温、耐盐性能比石油羧酸盐好。 (3)碱的作用是与原油中的酸性组分反应就地生成表面活性剂, 与外加表面括性剂协同效应更大幅度地降低油水界面张力并作为牺牲剂改变岩石表面的电性, 以降低地层对表面活性剂的吸附量。应用的主产品为naoh和na2co3或二者混用。 2、三元复合驱目前存在的不足 室内和矿场研究表明[2], 三元复合驱采收率可在水驱基础上再提高20％以上，具有较好的增油降水效果。但在应用过程中也暴露出一些问题[4]：三元驱油体系组成中，应用最广泛的强碱(naoh)虽能与原油中活性组分反应生成天然表面活性剂，与外加表面活性剂产生协同作用，大幅降低油-水界面张力；以及降低表面活性剂的吸附量，使复合驱成本下降。但强碱使用带来现场施工工艺复杂、采油系统结垢、生产井产液能力下降、检泵周期缩短、采出液破乳脱水困难、聚合物溶液粘弹性降低、以及因地层粘土分散和运移导致地层渗透率下降等系列问题，并最终制约三元复合驱工业化推广应用。因此目前弱碱及无碱复合驱油技术研究已成为发展趋势。 2.1 弱碱三元复合驱油体系 无机弱碱(如na2co3，nahco3)参与的三元复合驱油体系，在注采能力、采油速度、乳化能力等方面均高于强碱三元复合驱，比水驱提高采收率2o%以上。此外，与普通强碱三元复合驱相比，弱碱三元复合驱可大大减少对地下岩石溶蚀及对油层伤害。袁新强等[5]研究表明，可溶性硅磷酸盐替代naoh时，该复合驱油体系具有明显缓蚀阻垢作用，同时可得到超低油水界面张力(10-3mn/m)、优于普通(强碱)三元复合体系和聚合物溶液的调剖效果。 中强度(ph值=9)中性及弱碱性缓冲碱(na2co3／nahco3)既能保证石油皂生成，充分利用石油酸，降低外加表面活性剂浓度，又可与地层sio2相互作用，防止硅垢的生成，经过现场实践证明[6]，应用中强度缓冲碱代替强碱，在“三采”中是有利的。 此外，研究表明[7]，应用有机碱(弱聚合物酸性钠盐)代替和改进传统三元复合驱用的无