聚驱驱油机理解析

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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1 聚合物驱油机理聚合物驱油的重要机理之一就是聚合物溶液的流度控制作用，对于均质油层，一方面，聚合物驱油可以改善水油流度比，扩大波及体积。

当在用水驱油时，若M>1，说明水比原油的流动能力强，但是当指进现象发生时，由于波及系数降低大部分的油就不能被水驱替出来，而在聚合物中加入水后，就可以使容易的粘度发生变化，使其不易渗入地层之中，这样产生的结果就是溶液再也不会像以前那样随意流动了。

而且，如果在使用中使得原油的流动性大大增强，也可以使水驱油的效果得到十分明显的提高。

除此之外，聚合物中加入水后，除了能够使水的渗透能力大大降低，还可以使原油的流动能力大打折扣，这样就可以使得机械剪切作用减少，提高了聚合物的利用率。

其次，当聚合物中加入水后，还能使聚合物分子在地层孔隙中的流动能力降低，使其更易停留在孔隙中，而在低渗透部位，由于聚合物分子的剧烈降解，还能使其更容易的通过孔隙，而不会因为聚合物分子的停留堵塞小孔。

再者，当聚合物中加入水后，水就不再是不能扩大体积的液体了，而变成了可胀可缩的“海绵”，而溶液就可以在这样的水的孔隙中流动，拖拉并携带出孔隙中细长的油滴，并且可以变薄通道内的油，另外，溶液还能将这些油拉成有原油特有的“通道”，增大原油的驱替效率。

2 建立合理的配套工艺2.1 改善聚合物配制站和注入站的布局聚合物的配置中对于各方面服务有着特殊的要求，它需要几个区块提供可以共同利用的资源服务。

因此，这就产生了配制站、注入站选址布局的问题。

在此基础上，可以利用数学建模和系统规划等学科技术进行研究，以投资最少为目标，应用网络流规划方法优化布局模型，优化选择出配制站位置、个数和规模。

2.2 利用计算机对整个过程进行全程动态监控分析针对聚合物驱具有明显阶段性这一特点，可以把整个注聚区调整管理分为几个具有明显差异的工作阶段，利用计算机对注入井和油井进行全程的监控和动态分析，根据数据研究发现各个不同阶段中存在的主要问题，利用现有的技术和工艺，集合工作人员的经验和意见，逐一解决并落实问题。

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。

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。

1、聚合物溶液的流度控制作用聚合物溶液的流度控制作用是聚合物驱油的重要机理之一，对于均质油层，在通常水驱油条件下，由于注入水的粘度往往低于原油粘度，驱油过程中油水流度比不合理，导致采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。

向油层注入聚合物的结果，可使驱油过程中的油水流度比大大改善，从而延缓了采出液中的含水上升速度，使实际驱油效率更接近极限驱油效率，甚至达到极限驱油效率。

在水驱油条件下，水突破油层后采出液中油的分流量为：该式经简化得出：μoKKroμw KKrw μo KKroλo λw λo fo +=+=KroKrw w o fo •+=μμ11不同油、水粘度比时采出液含水率随水饱和度变化关系曲线50607080901000.40.50.60.70.8含水饱和度，Sw含水率，%2、聚合物溶液的调剖作用调整吸水剖面，扩大波及体积，是聚合物提高采收率的另一项重要机理。

因为在聚合物的调剖作用下，油层水淹体积的扩大，将在油层的未见水层段中采出无水原油。

这就是说，油层水淹孔隙体积扩大多少，采出油的体积也就增加多少。

聚合物的调剖作用只有在油层剖面上存在渗透率的非均质状态时才能发生。

对于这类油层，在通常水驱条件下往往发生注入水沿不同渗透率层段推进不均匀现象。

高渗透率层段注入水推进快，低渗透率层段注入水推进慢。

加上注入水的粘度往往低于原油粘度，水驱油过程中高流度流体取代低流度流体的结果，导致注入水推进不均匀的程度加剧，甚至在很多情况下会出现高渗透率层段早巳被注入水所突破，而低渗透率层段注入水推进距离仍然很小的情况，致使低渗透率层段原油不能得到有效的开采。

在不考虑重力影响的前提下，我们可以给出高渗透率层段水突破之前任一注水阶段时两层段间吸水量之比：K1＞K2221121222211112121Kro Krw woKro Krw w oK K oKro K w Krw K o Kro K w Krw K q q ++•=++==μμμμμμμμλλ3、聚合物溶液微观驱油机理传统的聚合物驱油理论认为，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提高原油采收率，聚合物驱并不能增加油藏岩石的微观驱油效率，并认为聚合物驱后残留于孔隙介质中的油的体积与水驱之后相同。

聚合物驱提高油藏采收率机理调研摘要：聚合物驱油是指在注入水中加入一定量的水溶性高分子聚合物，增加注入水粘度，并且降低水相渗透率，改善水油流度比，扩大注入水波及体积，进从而提高原油的宏观采收率。

聚合物驱油机理是提高采收率方法中较简单的一种，它通过降低水相流度，改善水油流度比来提高波及系数。

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经济效果。

聚合物具有粘弹性，驱替残余油的力与牛顿流体水的不尽相同，不仅有垂直于油水界面克服残余油的毛管力，而且还有较强的平行于油水界面驱动残余油的拖动力，因而也提高微观驱油效率。

本文通过聚合物驱调研，分别从宏观和微观两方面进行了聚合物驱油机理研究。

关键词：聚合物驱驱油机理聚合物驱通常是指在注入水中加入一定量的水溶性高分子量的聚合物，增加水相粘度的同时也降低了水相渗透率，改善油水流度比，提高了原油的采收率。

聚合物驱增加了水相粘度，可以驱替出水驱难以驱替出的剩余油，并且聚合物驱有效增加了油层的波及系数，因此采收率高于水驱采收率。

本文通过调研，进行了聚合物驱宏观及微观驱油机理研究，其目的是为了更好的认清聚合物驱油机理，能够更有效的指导现场实施。

一、聚合物微观驱油机理聚合物驱就是利用聚合物增加驱替相的粘度，降低油水流度比，提高波及系数。

宏观上研究聚合物驱油机理主要有三条：1.有效改善流度比式中-水油流度比；-水、油的有效渗透率；-水、油的流度；-水、油的粘度；根据水油流度比的公式可以看出，当水中加入聚合物后，会增加水相的粘度。

加入的聚合物的浓度越大，其对水相粘度增加值越大，改善效果越明显。

2.有效扩大波及体积在油田开发后期，油藏往往含水较高，形成了严重的水窜，注入水随着高速通道快速达到生产井，距离高速通道较远的区域无法波及。

随着高分子聚合物的注入，增加了水相的粘度，降低了水相的推进速度，在压差的作用下，迫使注入水向距离高速通道较远的区域进行波及，因此，提高了油藏的波及的面积。

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。

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。

油田聚合物驱油原理
油田聚合物驱油原理是指利用聚合物作为驱油剂，通过改变地层流体性质和作用力学，提高原油采收率的过程。

聚合物驱油的基础是利用聚合物在水中溶解度较小，但在油中溶解度较大的特性，使其能够吸附在原油表面上，并降低原油与地层岩石的粘附力和黏滞度，使原油易于流动，提高采油效率。

聚合物驱油的原理可分为两个方面：一是物理吸附作用，即聚合物分子以静电作用或分子间力吸附在原油表面，形成一层分子膜，在膜上形成流体层，降低原油与岩石间的摩擦力，使原油能够更容易地流动；二是化学作用，即聚合物分子与原油中的胶质和沥青质发生作用，改变原油分子的构型和相对分子质量，降低原油的粘度和表面张力，提高流动性。

聚合物驱油技术已被广泛应用于石油勘探开发领域，并取得了良好的效果。

在今后的油田开发中，聚合物驱油技术将继续发挥重要作用。

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聚合物驱油定义：是指以聚合物作为驱油剂提高原油采收率的方法。

实质:增加水相粘度，改善流度比，稳定驱替前沿。

别称：稠化水驱聚合物驱以提高波及系数为主，适用于非均质的重质或较重质的油藏，与交联调剖技术结合时，也可以用于具有高渗透率通道或微小裂缝的油藏。

聚合物的相对分子质量与地层的渗透率密切相关。

对于油层聚合物的特定要求：好的增粘性能，热稳定性高，化学稳定性好，耐剪切，在油层吸附量不大等。

好的聚合物中，主链应为碳链（热稳定性好），有一定量的负离子基团（增粘效果好），和一定量的非离子亲水基团（化学稳定性好）聚合物：天然聚合物：纤维素，生物聚合物黄胞胶人工合成聚合物：聚丙烯酰胺（PAM），部分的水解的聚丙稀铣胺（HPAM）目前使用的聚合物：HPAM和黄原胶⒈部分水解聚丙烯酰胺：⑴化学结构：PAM是由丙烯酰胺引发聚合而成的水溶性链状聚合物。

结构式:PAM与碱→HPAM→⑵HPAM在水溶液中的分子形态;HPAM是聚电解质，会与溶液中的离子发生强烈反应。

并且是柔性链，易受到水溶剂的离子强度的影响，对盐度硬度更敏感‘’⑶聚丙烯酰胺的合成：①丙烯晴的合成：氨氧化法CH2═CH－CH3＋NH3＋3/2O2→CH2═CH－CN＋3H20②丙烯酰胺的合成：CH2═CH－CN＋H2O→CH2═CH－CONH2③丙烯酸的合成：CH2═CH－CH2＋O2→CH2═CH－CHO＋H2O2CH2═CH－CHO＋O2→2CH2═CHCOOH④聚合：丙烯酸与丙烯酰胺可以通过热，引发剂，射线辐照等引发聚合。

部分水解聚丙烯酰胺也可以共聚制得。

xCH2═CH－CONH2＋yCH═CH－COOH→产物⑷聚丙烯酰胺的形态;物理形态：干粉，乳液和水溶液①水溶液产品的聚合物固含量低，注入性能好，价格低，适用于就地生产使用。

②乳液的溶解速度快，不需要溶解设备，保持期较长③干粉有效物含量高，运输储存容易，保持期长。

2.生物聚合物黄胞胶：定义：由黄单胞菌野茹菌微生物接种到碳水化合物中，经发酵而产生的生物聚合物。