聚合物驱油效果的影响因素分析

第十一章聚合物驱动态特征及影响因素888669610.67.169.226第一节聚合物驱动态变化特征一、聚合物驱动态变化特征1、注入压力和注入能力的变化注入压力的变化是聚合物驱过程中最早显现的一个特征。

由于增加了注入水的粘度，以及聚合物在油层孔隙中的吸附捕集，注入井周围油层的渗透率下降较快，导致注入初期注入压力上升较快，与注聚合物前相比最高上升2～5MPa。

随着聚合物的注入，近井地带的聚合物吸附达到平衡，渗流阻力趋于稳定或缓慢上升。

这表明，聚合物在油层中的传播能力好，不会发生堵塞问题。

由此，可以早期判断聚合物与油层的配伍性及注入方案的合理性。

转入后续注入顶替水驱替时，注人压力稍有下降，但仍比注聚合物前高1～3MPa，直到再稳定（图11-1）。

由于注入压力的升高，注入水粘度增加，渗流阻力增大，注入能力下降。

初见效期比吸水指数下降较快，明显见效期比吸水指数保持平稳稍有降低，与注聚合物前相比约下降1/3～1/2。

但后续注水突破油井后，比吸水指数逐步上升，至见效末期比吸水指数保持平稳或略有上升（图11-2）。

孤岛、孤东及胜一区聚合物驱试验测试资料同样也表明了这一规律，注聚合物溶液与注水时相比，启动压力上升，注人能力下降1/3左右。

3个试验区启动压力平均上升1.67MPa左右，比吸水指数下降1/4或2/3（表11-1）。

图 11-1 孤岛油田中一区Ng3聚合物驱先导试验注入压力变化曲线图 11-2 孤东油田七区西注聚合物扩大试验区比吸水指数变化曲线表 11-1 先导试验注入井指示曲线测试结果对比2、产液能力的变化已经进行的聚合物驱矿场实施项目，一般都表现出在聚合物驱过程中油井流压降低、产液能力下降的现象。

这是由于聚合物溶液注入地层以后，由于驱替剂粘度的增加，改善了水驱时不利的流度比，降低了驱油剂的流度，导致渗流阻力增大，使地层供液能力低于水驱供液能力。

特别是在高含水阶段，由于油井含水降低，从而大幅度地降低产液指数。

聚合物驱采油聚合物驱实际上是把水溶性聚合物加到注水井中以增加注入水的黏度，使油的流淌力量相对提高，从而提高油田采收率。

聚合物驱是一种三次采油方法。

聚合物驱在我国经过多年的矿场先导性试验，取得提高采收率8％～10％的好效果，目前在成功、大庆、大港等油田均已形成了肯定规模的工业化生产力量，成为油田新的增储上产措施。

1．聚合物驱油的油藏应具备以下条件目前使用的部分水解聚丙烯酰胺聚合物存在盐敏效应、化学降解、剪切降解等问题，因此，对油藏地质条件有肯定的要求。

一般认为适合聚合物驱油的油藏应具备以下条件：（1）油层温度不宜过高，最好不超过70℃；（2）地层水和注入水矿化度低，有利于聚合物增黏，一般矿化度应低于10000mg/L；（3）油层渗透率变异系数太大或太小，均不利于提高聚合物驱的效果；（4）油层渗透率应要高和孔隙度应大于25％，如太小也不利于聚合物驱；（5）其它因素，如油层润湿性、地层水的pH值等，也都是聚合物驱必需考虑和讨论的问题。

我国绝大部分油田属于陆相地层，在平面上、纵向上非均质性都非常严峻，地层原油黏度在5mPa·s以上的占90％以上，具有很大的聚合物驱潜力。

据讨论认为，我国适于聚合物驱的储量达43．577亿吨，其中成功油田就有9．74亿吨，可增加可采储量近亿吨，潜力巨大。

2．影响聚合物驱油效率的因素影响聚合物驱油效果的因素许多，也很简单，主要包括油层的非均质性、地层水矿化度、油层温度、井网特征以及聚合物相对分子量和注入量等。

因此设计注聚方案时要综合考虑各种因素，以达到最大经济效益。

3．聚合物驱油动态变化规律聚合物驱油可分为以下三个阶段：水驱空白阶段、聚合物注入阶段和后续水驱阶段。

其中，聚合物注入阶段是聚合物驱油的中心阶段。

一般为3～3．5年时间，在此阶段主要任务是实施聚合物驱油方案。

将方案设计的聚合物用量按不同的注入段塞注入油层，同时此阶段的后期也将是增油的高峰期、聚合物驱增油量的50％以上将在此阶段采出。

石油工程化 工 设 计 通 讯Petroleum EngineeringChemical Engineering Design Communications·24·第45卷第11期2019年11月二十世纪七十年代，聚合物驱油实验，在我国东北特大型油田大庆取得了可喜的效果。

据统计。

我国已成为世界上使用聚合物驱油提高采收率的最大国之一。

可以说，聚合物驱油技术正成为维系我国石油高产量不可忽视的一门技术，为我国能源保障提供了技术支持。

然而，当聚合物进入地层后，在外界条件的改变下，聚合物自身的稳定性、抗盐性、抗温性等就会对聚合物的驱油效果有较大影响。

例如：地层水的矿化度较高，可导致聚合物的黏度降低，增加聚合物的注入量，从而增加施工成本，不利于聚合物驱油的应用。

因此，聚合物驱油技术也面临着众多的影响因素。

1 聚合物驱油原理聚合物驱油提高原油采收率是指向地层中注入部分水解的，相对分子质量较大的化学聚合物，以期达到加大地层中水相的黏度，进而控制地层中水相渗透率，改善原油和地层水的流度比。

聚合物驱油提高采收率的作用机理主要通过加大黏度和降低渗透率实现。

1.1 加大黏度地层中水与分子量较大聚合物混合使原本的水相黏度增加，水相的流动阻力加大，改善了水与原油的流度比值，指进和舌进现象减弱，原油的波及系数进一步提高，从而提高了原油的采收率。

聚合物为什么能加大地层水相的黏度，其原因是水溶性高分子聚合物，其具有以下结构特点：①都是线性的高分子，分子量很大，重复链节很多且错综复杂；②在链存在亲水基团，如-COONa ，-SO 3Na ，-OH ，亲水基团在水中都是溶剂化的，使高分子外有一由溶剂化 水所形成的“水鞘”，增加了相对移动的内磨擦力；同时，离子型亲水基团在水中解离，产生许多带电性相同的链节，它们互相排斥，聚合物分子彼此分开更加舒展，因而有更好的增黏能力。

1.2 降低水相渗透率注入地层中的聚合物分子使水相黏度加大，水流动能力减弱，改善了油水的流度比，因而使原油采收率得到提高。

聚合物驱效果影响因素敏感性分析摘要：不同影响因素对聚合物驱效果影响程度存在较大差异，应用数值模拟手段研究了油藏地质因素、开发因素和注聚参数等参数对聚合物驱效果的影响。

结果表明，反韵律模型的采出程度要好于正韵律模型和复合韵律模型；在渗透率级差较小、注聚时机较早、合理的注聚浓度和段塞体积等条件下，聚合物驱效果较好。

并利用灰色关联分析的方法计算了各影响因素对的关联度，得出影响因素敏感性大小，确定出影响聚合物驱效果的主要因素。

关键词：聚合物驱影响因素数值模拟灰色关联分析聚合物驱作为一种主要的化学驱提高采收率方法已在国内有较大范围的推广[1]。

但是统计发现，聚合物驱见效程度参差不齐，聚合物驱油效果是各种影响因素共同作用的结果，然而有关聚合物驱影响因素对聚驱效果影响程度的评价却很少[2，3]。

本文利用油藏数值模拟与灰色关联分析相结合的方法聚合物驱效果影响因素进行了敏感性分析，得出了聚合物驱各影响因素影响程度的相对大小，对聚合物驱决策及效果评价提供了必要的数据参考[4，5]。

一、地质模型的建立依据胜利油田已实施的聚合物驱项目的油藏地质特点，以胜坨油田一区沙二1-3开发单元为实际模型。

油藏埋深1973.2m，有效厚度为10.8m，平均孔隙度为29.0%，平均渗透率为1.2μm2，原始地层压力为20.2MPa，饱和压力为12.0MPa，原始汽油比为43m3·t-1，地层原油体积系数为1.12，地层水体积系数为1，地层原油粘度为25mPa·s，地面原油密度为0.91g·cm-3，地层水密度为1g·cm-3，原始含油饱和度为70%，不可及孔隙体积为0.18，残余油阻力系数为2，最大吸附量为160μg·g-1。

数值模型网格取57×57×3（X×Y×Z），X、Y方向网格步长取20m，每层3.6m，采用五点法注采井网（除考虑井网影响时），利用eclipse软件研究不同因素对聚驱效果的影响，先水驱再聚驱然后进行后续水驱，含水回升至98%时，对计算结果进行分析。

聚合物条件对聚合物驱的影响
1 聚合物浓度及用量对原油采收率的影响
一定程度下，聚合物浓度越大，溶液的粘度越高,驱油效果应该越好。

一般情况下高浓度聚合物驱油效果确实要优于低浓度聚合物浓度。

2 聚合物相对分子量的影响
较高分子量的聚合物具有较强的粘弹性，这样就扩大力量聚合物驱的波及体积和提高聚合物驱油效率，因此在一定范围内聚合物的相对分子量越高，其原油采收率提高值也就越大。

3 转注时机的影响
转注时机包括不进行水驱直接进行聚合物驱，由水驱后不同阶段转为聚合物驱。

水驱前，及水驱后不同阶段对应的含水率逐渐升高。

一般情况下相同浓度的聚合物驱，注入时间越早，原油采收率提高值就越大。

4 不同井网条件的影响
由于油藏平面非均质性严重，井距越大，井间非均质性越严重，而聚合物驱可以有效降低井间非均质性，所以在控制范围内，井间距离越大，波及效率越高，原油采收率提高值也就高。

5 残余阻力系数的影响
残余阻力系数是聚合物溶液注入油层前后水的流动度之比，表征吸附和捕集在岩石孔道中的残留聚合物分子对水流动的抑制能力。

在聚合物驱时,滞留在岩石孔道中的聚合物能降低渗透率改变水流通道作用，残余阻力系数增加驱油效率也就增加，原油采收率提高值则变大。

一、引言聚合物驱油可在水驱基础上提高采收率l0％左右。

聚合物浓度越高，采收率越大；越早转注高浓聚合物，采收率越大。

因此，尽可能采用最高浓度的聚合物，尽可能早地转注高浓聚合物，不仅采收率可大幅提高，而且经济效果越好。

二、聚合物驱油机理聚合物驱油是60年代初发展起来的一项三次采油技术，其特点是向水中加入高分子量的聚合物，从而使其粘度增加，改善驱替相与被驱替相间的流度比，扩大波及体积，进而提高原油采收率。

深入进行聚合物驱的研究，对改善油田开发效果，保持原油稳产，提高原油最终采收率具有重要意义。

1.提高宏观波及系数(Ev)。

聚合物注入地层后，会提高注入水的粘度，降低水相渗透率，使得油层吸水剖面得到调整，平面非均质性得到改善，水洗厚度增加，扩大了水相的波及体积，从而提高宏观波及系数。

2.提高微观驱油效率(Ep)。

只要选择合适的油藏，有正确的注入体系设计，聚合物驱可提高采收率l0％以上。

国内外专家认为，这是由于聚合物在一定注入速度下具有粘弹效应，从而提高了微观驱油效率。

聚合物驱替机理主要有：(1)粘弹性聚合物溶液对孔隙盲端中残余油的拖拉携带。

(2)聚合物溶液对连续油膜的携带机理。

(3)粘弹性聚合物溶液对孔喉处的残余油的携带机理。

(4)聚合物溶液的粘弹性对圈闭残余油的携带机理。

三、聚合物驱油影响因素由于聚合物驱主要是利用聚合物提高注入水的粘度，降低水油流度比，因此，聚合物水溶液的粘度大小，直接影响聚合物驱的效果，是聚合物驱油的主要影响因素。

1.聚合物的结构及浓度的影响。

聚合物分子越大，聚合物相互缠绕的程度越大，聚合物溶液的粘度越大。

水解度是影响聚物溶液粘度的重要因素，一般水解的聚烯酰胺要比相应未水解的聚丙烯酰胺的况粘度高，这主要是由于已水解分子上的电荷能使聚合物分子的链最大限度展开，并由此提高了溶液的视粘度。

聚合物的浓度也是影响聚合物溶液粘度的一个重要因素。

因为聚合物的浓度越大，被溶解在水中的聚合物分子越多，分子相互缠绕的机会明显增多，聚合物溶液的粘度增加。

2017年12月聚合物驱提升驱油效率的机理分析及效果探讨单茹（大庆油田有限责任公司第四采油厂试验大队中心化验室，黑龙江大庆163000）摘要：在三次采油技术中，聚合物驱使一种较为成熟的技术，在国内油田应用也较多。

该技术能有效提升油田采收率，保障油田稳产和经济效益。

本文主要是从聚合物驱油的机理出发，对影响聚区效果的因素进行分析，并探讨新的措施来改善聚驱效果，以此为相关油田的聚驱开发提供理论参考。

关键词：聚合物驱；采收率；驱替聚合物驱是三次采油技术中较为成熟的一种，能有效提升油田采收率，提升经济效益，在国内油田有着较多的应用。

从发展趋势来看，未来的一段时间内该技术有着一定的主导地位，会通过研究不断完善。

本文主要是从聚合物驱油的机理出发，对影响聚合物驱的因素展开相关探讨。

1聚合物驱油机理对于聚合物驱油机理，早期的理论认为其提升采收率是通过增加注入水的波及体积和粘度，是水油流度比既降低来实现，聚驱后和水驱后有着相同体积的孔隙介质残留油，并不能机加大岩石微观扫油效率。

从后续研究看出，在非牛顿粘弹性作用下，聚驱提升采收率不只是扩大了波及体积，还是从微观驱油层面来实现。

聚驱在盲状、膜状、孤岛状、柱状以及簇状残余油开发中有高效发挥。

从实验室数据可以看出，在相同粘度下，聚合物粘度具有弹性会提升3%到5%的爱收率。

从机理上分析，聚驱主要是通过降低油水粘度比、降低水油流度比、降低注水地层渗透率、产生流体转向效应和提升油相分流系数五个方面。

油水粘度比的降低能促进采收率的提升，提升驱油效率可从提升驱油剂粘度和降低地层原油粘度两方面入手，但是降低原油粘度无法实现，在这个层面上看，只能提升驱替相粘度，实施方法也相对简单，值需要将高相对分子品质聚合物添加到注入水中就可以实现。

水油流度比的降低使为了减少注入水单层突进现象，该参数的降低能有效提升注入水波及体积系数，采取相同的原油需要的注入水更少，也提有效提升驱油效率。

聚驱的意义是提升驱替效果，缩短开发周期。

摘要近几年来，聚合物驱油技术在油田得到广泛应用。

为适应油田聚合物驱的需求，本文在聚驱提高原油采收率原理的基础上，通过物理模拟实验和数值模拟技术，研究了聚合物的弹性效应、聚合物分子构型、聚合物段塞组合、油层厚度和油层垂向渗透率对聚驱开发效果的影响。

结果表明：聚合物的弹性效应可提高原油采收率，～；清水聚合物溶液中聚合物分子以网状构型为主，增粘效果较好，污水聚合物溶液中聚合物分子以枝状构型为主，增粘效果较差；聚合物段塞尺寸和粘度是影响聚驱效果的决定因素,段塞尺寸保持不变时，溶液粘度越高，采收率增幅越大，溶液粘度保持不变时，段塞尺寸越大，采收率增幅越大；对于水湿油层，油层越厚，增采效果越好，而油湿油层的厚度对聚驱采收率影响不大；对于正韵律油层，垂向渗透性越强，聚驱增采幅度越高，反之，越低，对于反韵律油层，垂向渗透性越差，聚驱增采幅度越高，反之，越低。

文中还提出了一些改善聚驱开发效果的措施，包括：采用污水配制聚合物溶液、优选聚合物注入速度和优选井网井距。

本文对油田进行聚合物驱油具有一定的指导意义。

关键词：聚合物驱油；影响因素；改善措施；物理模拟；数值模拟AbstractIn recent years, polymer flooding technology was widely applied in oilfield. In order to adapt the demands of oilfield polymer flooding, in this paper, on the basis of polymer flooding EOR mechanism, by physical simulation experiments and numerical simulation techniques, we mainly studied the influential factors of polymer flooding effect, including polymer solution elastic effect, polymer molecular structure, polymer slug combination, reservoir thickness and reservoir vertical permeability. The result showed that the polymer solution elastic effect can enhance oil recovery, and its optimum quality concentration was ～, and its solution had higher viscosity, on the other hand, polymer molecular had dendritically structure in sewage water, and its solution had lower viscosity. Polymer slug size and viscosity were the decisive factors which influenced polymer flooding effect. In the case of unchanged polymer slug size, the higher the solution viscosity was, the greater the polymer flooding increased recovery. When polymer solution viscosity was not changed, the larger the slug size was, the higher the oil increased. For water-wet oil reservoir, the thicker the oil reservoir was, the better the polymer flooding increased oil recovery, but for oil-wet reservoir, reservoir thickness had little influence on polymer flooding recovery. For positive rhythm reservoir, the better the vertical permeability was, the higher the polymer flooding increased oil recovery, on the contrary, the lower. For anti-rhythm reservoir, the worse the vertical permeability was, the higher the polymer flooding increased oil recovery, on the contrary, the lower. In this paper, we also raised some measures to improve the development of polymer flooding effect, including preparing polymer solution with sewage, optimizing polymer injection rate, optimizing well network pattern and well spacing. This paper had certain guiding significance to oil field using polymer flooding.Key words:polymer flooding; influential factors; improving measures; physical simulation; numerical simulation目录第1章概述 (1)聚合物驱的发展历史与现状 (1)本文的研究内容 (2)第2章聚合物驱提高原油采收率原理 (3)原油采收率 (3)聚合物驱提高原油采收率机理 (3)本章小结 (6)第3章聚合物驱开发效果影响因素 (7)聚合物溶液的弹性效应对开发效果的影响 (7)聚合物的分子构型对开发效果的影响 (10)聚合物的段塞组合对开发效果的影响 (14)地质因素对聚驱开发效果的影响 (17)本章小结 (20)第4章改善聚合物驱开发效果的措施 (22)采用污水配制聚合物溶液 (22)优选聚合物注入速度 (26)优选的井网井距 (31)本章小结 (33)第5章结论 (34)参考文献 (35)致谢 (37)第1章概述聚合物驱的发展历史与现状聚合物驱的发展历史聚合物驱始于50年代末和60年代初。

聚合物驱油技术在油田的应用及影响因素分析聚合物在油田上应用比较广泛，并取得了显著的驱油效果。

在应用效果上表现为：油田采收率得到显著提高；油藏的非均质性的到改善；聚合物的采出程度得到提高。

本文论述了油田聚合物驱油效果和原油的粘度、油藏的含水率以及高渗透率的夹层等因素之间的关系。

对今后提高油田聚合物的驱油效率，提供指导意义。

一、引言聚合物驱油技术经过多年潜心研究，从初期的先导性矿场试验到后来的工业性矿场试验，现在已经进入工业应用阶段。

在此期间还成立了评价聚合物驱领域的一些技术应用，形成了聚合物驱油的配套技术，为聚合物驱的大规模应用奠定了坚实的基础。

随着注聚合物规模的扩大，也暴露出一些问题。

譬如注聚对象逐渐恶化、区块含水率下降等，这些问题对聚合物驱的采收率产生一定影响。

因此要搞清影响聚合物驱油效果的主要原因，及时有效的做出调整，降低成本，提高聚合物的驱油效率。

二、应用现状1.注聚合物后油井含水率的变化聚合物驱工业化区块动态变化表明，注聚合物初期阶段油井综合含水逐渐上升，采油量逐渐下降。

注入聚合物初期时油田综合含水开始逐渐下降，采油量也随之增加。

当继续注入聚合物到一定程度时，油田综合含水下降到最低值，采油量达到最大且保持相对稳定。

当注入聚合物超过360mg/l·pv 时，油田综合含水开始上升，采油量随之降低。

2. 注聚合物初期油井各项指标的变化聚合物驱矿场动态试验表明，注聚合物后油井采液能力会下降。

但在注聚合物初期阶段油井采液指数和采液强度有以下特征：油井采液指数和采液强度都下降；油井采液指数下降但采液强度保持稳定；油井采液指数和采液强度均保持稳定。

三、应用效果1.注聚合物后采收率得到提高东北北部某油田的现场试验区，在90年代初开始进行聚合物驅，试验发现比水驱提高采收率12%。

从20世纪末开始，在其余的多个区块上进行了聚合物驱工业化推广应用。

除少数井区外，大部分井区都取得了良好的效果，这表明工业化规模现场应用的采收率提高值高于工业化试验区。

基于不同因素的聚合物体系驱油影响[摘要]聚合物驱是指把少许水溶性的天然或人工合成的超高分子量的聚合物加入注入水中，增加注入水粘度，同时降低水相渗透率，改善油水流度比，提高原油采收率的方法。

从一些微观驱油实验中发现，黏弹性流体和黏性流体在同样条件下驱替水驱后的残余油，前者的驱油量大大超过了后者的驱油量，对残余油具有弹性的“拉、拽”作用。

所有这些研究成果，无疑对聚合物驱油理论的研究有了新的认识，产生了质的飞跃。

[关键词]聚合物驱；驱油效率；影响中图分类号：TE357.46 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）17-0039-011.聚合物宏观和微观驱油机理1.1 聚合物宏观驱油机理高分子量的聚合物能够使驱替液变得粘稠，驱替液粘性增大。

聚合物溶液的渗流特点不仅仅是简单的增加驱替液的粘度，而且还可以降低驱替液流动性但不显著影响油相的流动性，从而提高孔隙介质的阻力，增加驱替液的流动阻力系数，使液流动力不均匀性降低，从而提高油层的纵向和平面波及面积。

所以，聚合物驱的主要作用就是扩大波及面积，聚合物驱能够比水驱提高最终采收率的主要原因是提高了中、低渗透层纵向和平面波及面积。

1.2 聚合物微观驱油机理近几年来，石油工程领域取得一致观点：聚合物溶液之所以能够提高微观洗油效率那是因为聚合物溶液是粘弹性流体。

王德民院士提出的残余油驱动理论解释了粘弹性聚合物溶液对提高洗油效率的作用机理。

水驱后的残余油可分为：“柱状”残余油、“簇状”残余油、“膜状”残余油和“盲端”状残余油等。

通过大量的实验研究表明，粘弹性的聚合物溶液驱替后，所有类型的微观残余油均减少，证实了微观驱油效率的提高与聚合物溶液的弹性有关。

由于聚合物溶液在岩石表面上的吸附，降低了驱替相渗透率，减小了油滴或油段的运移阻力，即降低了油相的渗流阻力，使得油相的运移速度加快。

同时，由于聚合物溶液的较高粘滞力的作用，使得其很难沿孔隙夹缝或水膜窜进，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，避免了对油滴所造成的捕集和滞留。