3聚合物驱油原理

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 (14)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。

油田聚合物驱油原理
油田聚合物驱油是一种常用的增油技术，其原理是通过注入聚合物溶液，增加油层中的黏度，形成较大的剪切应力和流动阻力，促使原油顺着聚合物流动，从而增加采油效果。

聚合物驱油机理主要包括以下几个方面：首先，聚合物分子与原油分子之间存在吸附作用，这种吸附作用可以提高原油的黏度，增加流动阻力，防止原油的快速流出，从而实现增油效果；其次，聚合物本身的分子结构可以形成一定的弹性和黏性，使其在油层井道中能够形成较大的剪切应力，进一步促进原油的流动；最后，聚合物的分子结构还可以吸附油层中的金属离子和其他杂质，从而减少沉积和堵塞，保持油层的通畅性和稳定性。

聚合物驱油技术具有很多优点，如增油效果好、操作简单、节约成本等。

但同时也存在一些不足之处，如聚合物的稳定性不高、溶液粘度过高等问题，需要不断进行优化和改进。

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三元复合驱井通粘稠聚合物原理随着石油勘探技术的不断发展，油田开发难度逐渐加大，如何提高油气采收率成为了一个重要的问题。

目前，油田开发中采用的驱油方法主要有水驱、气驱、聚合物驱、油泵驱等。

其中，聚合物驱是一种较为常用的方法，而三元复合驱井通粘稠聚合物是其中的一种新型驱油技术，其原理和应用将在本文中进行详细介绍。

一、三元复合驱井通粘稠聚合物的定义三元复合驱井通粘稠聚合物，简称三元复合聚合物，是由三种不同组分的高分子聚合物组成的一种复合聚合物。

其中，第一组分为高分子聚合物，主要是通过聚合反应合成的，具有一定的粘稠度和吸附能力；第二组分为表面活性剂，具有良好的乳化、分散和稳定性能，能够增强聚合物的流动性和渗透能力；第三组分为驱油剂，主要是通过化学反应合成的，具有较强的驱油能力和降粘能力。

三元复合聚合物在注入油藏时，能够有效地改善油藏物理性质，增加油水接触面积，降低粘度，提高油气采收率，是一种较为理想的驱油剂。

二、三元复合驱井通粘稠聚合物的原理三元复合聚合物的驱油原理主要包括三个方面：一是改善油藏物理性质，二是增加油水接触面积，三是降低粘度。

1、改善油藏物理性质油藏中存在许多岩石孔隙，这些孔隙大小不一，分布不均，会对油气运移和采集产生一定的影响。

而三元复合聚合物具有一定的吸附能力，能够在油藏中形成一层聚合物膜，降低孔隙壁面的表面能，减少油水相互作用力，从而改善油藏物理性质，提高油气采收率。

2、增加油水接触面积油水界面是油气运移和采集的重要界面，油水接触面积的大小直接影响采收率。

而三元复合聚合物具有良好的乳化、分散和稳定性能，能够将油水界面分散成许多小界面，并通过表面活性剂的作用，将油滴包覆在聚合物膜中，从而增加油水接触面积，提高油气采收率。

3、降低粘度油藏中的油具有一定的粘度，这种粘度是油气运移和采集的主要阻力之一。

而三元复合聚合物中的驱油剂具有较强的降粘能力，能够降低油的粘度，减小运移和采集阻力，提高油气采收率。

三元复合驱技术研究摘要:三元复合驱是20世纪80年代中期提出的三次采油新方法。

它是由碱/表面活性剂/聚合物复配而成的三元复合驱油体系，既有较高的粘度，又能与原油形成超低界面张力，从而提高原油采收率。

关键词：三元复合驱；成垢；技术三元复合驱是20世纪80年代中期提出的三次采油新方法。

它是由碱/表面活性剂/聚合物复配而成的三元复合驱油体系，既有较高的粘度，又能与原油形成超低界面张力，从而提高原油采收率。

但是，在驱油体系注入地层的过程中，当碱性的化学剂注入地层后，受地层温度、压力、离子组成和注入体系的pH值等因素的影响，与地层岩石和地层水发生包括溶解、混合和离子交换在内的多种反应。

一方面，碱性三元液中的钠离子与粘土中的钙、镁离子发生置换，形成钙、镁的氢氧化物沉淀；另一方面，在地层岩石组分中有长石、伊利石、高岭石、蒙脱土等，碱也能与这些组分作用生成Si、Al等离子，进入地层水中，打破地下液体原有的离子平衡，随着地层条件的改变又形成新的矿物质沉淀，产生大量的硅铝酸盐垢。

这些由于碱的存在而引起的垢沉积，不仅造成卡泵现象，影响抽油机的正常生产及试验的顺利进行，而且还会堵塞油层孔隙，降低驱油剂的波及系数，并使油层受到伤害，影响最终采收率。

我国大庆油田已完成的5个三元复合驱先导性矿场试验,使用NaOH的为4个试验区,在这4个试验区中,除杏五区外,均不同程度地出现结垢现象,结垢发生在采出环节,包括油井近井地带、井筒举升设备和地面集输设备,以中心采出井最为严重,也最为典型。

因此，确定三元复合驱的成垢条件及界限，研究三元复合驱过程中垢的形成机理，找出对策，保证三元复合驱技术的成功有重要意义。

一、结垢状况分析为了确定三元复合驱垢样的晶型及组成，了解试验区的结垢情况，对试验区垢样进行分析。

（一）垢样分析取三元复合驱矿场试验区垢样，如采用大庆油田采油四厂杏二西三元复合驱扩大性矿场试验区垢样为例。

具体过程为：采用-射线衍射进行物相分析，确定矿物的晶型，用-光电子能谱确定元素组成，用化学分析法确定典型氧化物的含量。

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。

1 聚合物驱提高石油采收率的驱油机理聚合物的驱油机理主要是利用水溶性高分子的增粘性，改善驱替液的流度比，在微观上改善驱替效率、并且在宏观上能提高平面和垂向波及效率，从而达到提高采收率的目的。

以下是水油流度度比的定义式：Mwo=(1)经典的前沿理论认为，降低油水流度比，能够改变分流量曲线。

聚合物驱的前沿含油饱和度和突破时的的含油饱和度都明显高于水驱，这表明聚合物驱能降低产出液含水率，提高采油速度，具有更好的驱替效果；(2)聚合物驱通过改善水驱流度比，可以改善水驱在非均质平面的粘性指进现象，提高平面波及效率;在垂向非均质地层，聚合物段塞首先进入高渗层，利用高粘度特性“堵”住高渗层，使后续水驱转向进入低渗层，增加了吸水厚度，扩大了垂向波及效率。

以下是聚合物驱和水驱的对比聚合物驱和水驱的波及系数(3)聚合物在通过孔隙介质时发生吸附、机械捕集等作用而滞留，改变了聚合物所在孔隙处的渗透率。

被吸附的聚合物分子链朝向流体的部分具有亲水性，能降低水相相对渗透率而不降低油相相对渗透率，即堵水不堵油;同时聚合物的滞留能增加阻力系数和残余阻力系数，表明渗流阻力增加，引起驱动压差增大，有利于驱动原来不曾流动的油层，提高油层波及体积。

(4)由于聚合物溶液粘滞力的作用，使得其很难沿孔隙夹缝和水膜窜进，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，避免了孔隙对油滴的捕集和滞留。

（5）另外，聚合物溶液具有改善油水界面粘弹性的作用，使得油滴或油膜易于拉伸变形，更容易通过狭窄的喉道，提高驱油效率。

2 驱油用聚合物的性能要求通过对聚合物驱油机理的分析，可以知道驱油用水溶性聚合物的性能指标主要是能增加油水流度比，即具有增粘性。

另外，聚合物溶液由于要在地层条件下能通过多孔介质运移传播，并最终被采出地面。

所以还应具有滤过性、粘弹性、稳定性以及无污染性等性能(1)增粘性。

应该尽量获取在较低浓度下就具有较高表观粘度的水溶性聚合物。

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。

国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。