聚合物驱油机理及影响因素研究
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聚合物驱的基本原理、基本段塞、是影响及存在的问题摘要:石油资源是我国重要的能源,与国民经济的发展和人们的生活都有着密切的联系。
随着油田资源的不断被开采,油田石油资源的不断开发,油井的含水率不断的上升,石油资源的开发难度逐渐的增加,如何有效的开采油藏的剩余原油,越来越受到研究人员的重视。
文章通过实验得到,通过采用高浓度和高分子量的聚合物可以提高原油的采收率,文章分析了聚合物驱油的作用过程,改善了聚合物驱油的效果,从而提高了油田原油的采收率,促进了油田开发效益的提高关键词: 聚合物驱油原油采收率基本原理基本段塞影响、问题1972年,在大庆油田开展小井距的聚合物驱试验。
聚合物驱在大庆、胜利等油田已进入工业化应用阶段。
大庆油田的聚合物驱成为世界上最大的聚合物驱项目。
1997年,累计注入聚合物干粉23700t,工业应用面积达101.3km2,全国聚合物驱年增产原油达303万t。
2000年,聚合物驱年增产原油达500万-700万t。
一、聚合物驱的概念以聚合物溶液为驱油剂的驱油法。
也称为:聚合物溶液驱、聚合物强化水驱、稠化水驱、增粘水驱。
二、聚合物驱提高采收率的作用原理基本原理——增大水的粘度——降低了水的流度——减小水油流度比——抑制水的指进——提高波及系数——提高原油采收率(如图4-2)聚合物驱有更高的平面波及效率-提高了采收率(如图4-3)。
有更高的纵向波及效率-提高了采收率(如图4-4)、图4-2 水驱与聚合物驱的相对渗透率曲线图4-3 水驱与聚合物驱的平面波及效率图4-4 水驱与聚合物驱的纵向波及效率K2>k3>k1三、聚合物驱提高采收率,主要通过下列机理:1、增粘机理聚合物可通过增加水的粘度,降低水油流度比,从而提高波及系数。
聚合物之所以能增加水的粘度,主要由于:(1)水中聚合物分子互相纠缠形成结构;(2)聚合物链节中亲水基团在水中溶剂化;(3)若为离子型聚合物则其在水中解离,产生许多带电符号相同的链节,使聚合物分子在水中所形成的无规线团更松散,因而有更好的增粘能力。
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。
聚合物驱采出液化学破乳机理研究
聚合物驱采出液化学破乳是指在油藏中使用聚合物驱进行采油过程中,通过添加特定的化学剂破乳,打破聚合物与油水混合物的胶束结构,使之发生液化,便于产油。
聚合物驱采出液化学破乳机理研究主要包括以下几个方面:
1. 聚合物的胶束结构
聚合物驱采油过程中,聚合物通过形成胶束结构与油水混合物发生作用。
胶束是由聚合物链组成的微观结构,具有亲油链段和亲水链段。
亲水链段与水分子发生作用,亲油链段与油分子发生作用。
了解聚合物的胶束结构对于破乳机理研究具有重要意义。
2. 破乳剂的作用机理
破乳剂是指能够打破聚合物胶束结构的化学剂。
破乳剂可以通过多种机理发挥作用,如改变胶束的亲水性、减少界面张力、破坏聚合物链的结构等。
破乳剂的选择与使用对聚合物驱采出液化的效果有着重要的影响。
3. 温度对破乳效果的影响
温度是聚合物驱采出液化破乳的重要因素之一。
提高温度可以降低液体的粘度,增加聚合物链的活动度,有利于破坏胶束结构,促进液化。
研究温度对破乳效果的影响,可以为聚合物驱采出液化的优化设计提供理论基础。
4. 油水相互作用机制
在聚合物驱采出液化过程中,油水相互作用对于破乳效果具有重要影响。
油水相互作用可以通过改变界面张力、溶解度等影响聚合物胶束的结构和稳定性,从而影响聚合物驱采出液化的效果。
研究油水相互作用机制可以为破乳机理的深入理解提供理论依据。
聚合物驱油技术研究摘要:近年来国内外聚合物驱油技术研究得到长足发展,对聚合物的驱油机理,地质条件及聚合物的驱油方案的研究应用都有详细的介绍,文章重点对聚合物的驱油地质条件及机理进行了探讨,进而提出适合我国驱油的聚合物技术方案。
关键词:聚合物;驱油;条件;方案1聚合物驱油基本原理关于聚合物的驱油机理,目前尚未取得一致的认识。
但普遍认为,与其他化学驱相比,聚合物驱的机理较简单,即聚合物通过增加注入水的粘度和降低油层的水相渗透率而改善水油流度比,调整注入剖面,扩大波及体积,提高原油采收率。
1.1聚合物的作用注入油层的聚合物将会产生两方面的重要作用:一是增加水相粘度,二是因聚合物的滞留引起油层渗透率下降。
两方面共同作用的结果是引起聚合物的水溶液在油层中的流度明显降低。
因此,聚合物注入油层后,将产生两项基本作用机理:一是控制水淹层段中水相流度,改善水油流度比,提高水淹层段的实际驱油效率;二是降低高渗透率的水淹层段中流体总流度,缩小高低层段间水线推进速度差,调整吸水剖面,提高实际波及系数。
聚合物驱较好地解决了影响采收率的因素,其基本机理是提高驱油效率和扩大波及体积。
主要表现为两个作用。
其一,绕流作用。
由于聚合物进入高渗透层后增加了水相的渗流阻力,产生了由高渗透层指向低渗透层的压差,使得注入液发生绕流,进入到中、低渗透层中,扩大注入水驱波及体积。
其二,调剖作用。
由于聚合物改善了水油流度比,控制了注入液在高渗透层中的渗流,使得注入液在高、低渗透层中以较均匀的速度向前推进,改善非均质层中的吸水剖面,达到提高原油采收率的作用。
1.2提高水驱油效率聚合物驱提高了岩石内部的驱动压差,使注入液可以克服小孔道产生的毛细管阻力,进入细小孔道中驱油。
其作用主要表现在三个方面:其一,吸附作用。
由于聚合物大量吸附在孔壁上,降低了水相流动能力,而对油相并无多大影响,在相同含油饱和度下,油相的相对渗透率比水驱时有所提高。
其二,粘滞作用。
聚合物驱采出液破乳机理研究聚合物驱采出液破乳机理研究1. 引言聚合物驱采是一种常用的油田采油方式。
在聚合物驱采过程中,聚合物与油水乳液发生相互作用,形成聚合物驱采出液。
然而,由于乳液的稳定性,聚合物驱采出液中常常存在大量的乳液微粒,这会导致采出液的分离和回收效果下降。
因此,破乳是聚合物驱采出液处理过程中的重要环节。
本文旨在探讨聚合物驱采出液破乳的机理,为提高聚合物驱采出液的处理效果提供科学依据。
2. 聚合物驱采出液的形成机制聚合物驱采出液的形成是由聚合物与乳液微粒之间的相互作用引起的。
聚合物以其疏水性部分吸附在乳液微粒的界面上,形成一层聚合物包裹层。
聚合物的疏水链段向外延伸,阻止了乳液微粒的融合和聚集,从而稳定了乳液。
3. 破乳机理3.1 机械破乳机械破乳是通过外力的作用,使聚合物包裹层破裂,从而破乳。
传统的机械破乳方法包括搅拌法、超声波法和高压法等。
搅拌法通过搅拌器的转动使得乳液微粒发生剪切和撞击,破坏聚合物的包裹层。
超声波法则是利用超声波的高频振动产生剧烈的微动,从而破坏聚合物的包裹层。
高压法是利用高压力将乳液微粒推过很小的孔隙,产生液体剪切和撞击,促使聚合物的包裹层破裂。
这些机械破乳方法在一定程度上可以有效地破乳,但同时也有能耗大、操作复杂等问题。
3.2 化学破乳化学破乳是通过添加破乳剂改变聚合物包裹层的性质,使其破裂而实现破乳的。
常用的破乳剂有表面活性剂、酸和碱等。
表面活性剂可以改变乳液微粒的表面活性,破坏聚合物的包裹层,促使乳液微粒相互融合。
酸和碱可以改变聚合物的溶解度,使其从乳液微粒界面上脱附。
化学破乳方法对能耗较低,操作简单,但对环境有一定的影响。
4. 聚合物驱采出液破乳机理的研究进展目前,对聚合物驱采出液破乳机理的研究主要集中在以下几个方面:4.1 聚合物破裂机理的研究聚合物破裂是破乳的关键步骤。
目前的研究主要通过观察聚合物包裹层的形貌变化和聚合物在乳液微粒上的吸附状态等来分析聚合物破裂的机制。
聚合物驱采收率影响因素研究
着能源革命、石油和天然气开采技术的发展,采收率已成为影响石油和天然气开采成功率的关键指标,因此聚合物驱采收率的研究显得尤为重要。
聚合物驱赶发放现象产生的收率有决定性作用,之所以会产生聚合物驱赶发放现象,是由于驱采过程中重力、表面张力、流体黏度、孔隙度等因素引起的,它们也是影响聚合物驱采收率的主要因素。
二、聚合物驱采收率影响因素
1、由于重力作用,聚合物在驱采过程中产生重力沉降,而重力沉降增加时,聚合物收率下降,发放率下降。
2、聚合物表面张力和流体黏度也是影响聚合物驱采收率的重要因素。
在聚合物驱采过程中,当表面张力增加时,聚合物收率会降低;同时,当流体黏度增加时,聚合物收率也会降低。
3、孔隙度也是影响聚合物驱采收率的关键因素。
当孔隙度增大时,聚合物收率会增加。
这是因为大孔隙能够更有效地把液态聚合物聚集起来,从而起到驱采作用。
三、驱采技术改进
为了提高聚合物驱采收率,可以将采收率影响因素技术应用到驱采技术中。
首先,可以通过建立一个完整的重力沉降模型,利用增加聚合物溶解度和流体黏度等方法来减少重力沉降,从而提高采收率。
此外,可以通过增加表面张力,减少流体的黏度,以及改善孔隙度等技术手段来提高聚合物驱采收率。
四、结论
聚合物驱采收率是影响石油和天然气开采成功率的关键指标,重力、表面张力、流体黏度、孔隙度等因素都会影响其采收率。
因此,采收率影响因素在驱采技术中的应用是提高聚合物驱采收率的关键
所在。
工 业 技 术
2011 NO.34Science and Technology Innovation Herald
聚合物驱油可在水驱基础上提高采收率10%OOIP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。
1 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[2]。
(1)提高宏观波及系数(V E)。
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(
D
E)。
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10%以上[3]。
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。
2 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[2]。
(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。
水解度是影响聚合物溶液粘度的重要因素,一般水解的聚丙烯酰胺要比相应未水解的聚丙烯酰胺的视粘度高,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。
但这种缠绕作用同时伴随着剪
切应力增加,使其具有明显的的假塑性特
性,即溶液的粘度更易受剪切应力的影响。
聚合物浓度较低时,溶液的粘度较低,受剪
切的作用相对比较小,溶液接近于牛顿流
体的特性。
(2)油藏岩石类型的影响。
降低聚合物
在地层中驱油效果的一个重要因素是聚合
物在岩石表面的吸附。
产生吸附使溶液中
聚合物的浓度下降,另外降低渗透率,增加
油水的流动阻力。
吸附不仅与聚合物的性
质有关,还与岩石的类型及矿物组成有关。
不同的岩石,在地层水中及岩石表面产生
的离子也不同,有些离子与聚合物的离子
相互作用,产生沉淀物质,或者进行自由基
取代,使聚合物降解,聚合物溶液的粘度下
降。
因此,用聚合物驱油时必须考虑岩石的
组成。
(3)地层水矿化度的影响。
地层水矿化
度增加,聚合物在岩石表面上的吸附量越
大,会使聚合物溶液的有效浓度下降,粘度
降低。
除此之外,矿化度增加,水中的离子
与聚合物分子链上的离子之间的排斥力增
大,聚合物分子伸展的能力大大降低,聚合
物溶液的粘度下降。
另外,矿化度的增加,
使聚合物对剪切更加敏感。
(4)注入速度的影响。
聚合物溶液的粘
度受剪切的影响是很大的,特别是聚丙烯
酰胺。
聚合物溶液的流动速度越大,即剪切
速率越大,其溶液的粘度下降的越快。
(5)注入水水质的影响。
注入水的水质
直接影响聚合物驱的效果。
在水注入地层
之前,一般必须进行必要的处理,以减小上
述因素对聚合物驱油效果的影响。
如在水
中加入除氧剂或抗氧剂等,抑制聚合物的
氧化,同时会使水中的高价阳离子还原成
低价阳离子,减少聚合物的聚结、胶凝等。
随着温度的增加,聚合物溶液的粘度下降
很快,同时,聚合物的化学及生物降解也会
加重。
因此,在选择聚合物驱时,必须考虑
油层温度的高低。
3 聚合物驱油对油层的要求
由于聚合物驱油受油层条件和岩石组
成的影响,因此,聚合物驱油时必须考虑油
层条件[4]。
(1)油藏几何形状和类型:对于具有气
顶的油藏,或者地层具有裂缝、孔洞的油层
不能应用聚合物驱。
因为注入的聚合物会
充填到气顶中,或者沿着裂缝前进造成聚
合物绕流,而不能在多孔介质中的孔隙中
流动降低流体的流度。
(2)油层岩石为砂岩,
不含泥岩或含量非常少,岩石平均渗透率
最好大于100×10-3μm2。
(3)原油性质在很
大程度上决定了聚合物驱是否可行。
原油
粘度越高,聚合物驱对流度比改善越大。
一
般原油粘度在5mPa·s到50mPa·s之间比较
适合聚合物驱。
此外,地层的含油饱和度必
须大于残余油饱和度,而且含油饱和度越
高,聚合物驱效果越好。
(4)油层温度:聚合
物驱的油层温度不能太高。
多数聚合物在
70℃左右,其性质会发生变化,聚丙烯酰胺
在70℃表现出很强的絮凝倾向高温下降解
反应会加速,吸附量增大。
(5)地层水的性质
是聚合物筛选的重要依据之一。
如果地层
水矿化度很高,就必须选用耐盐性能好的
聚合物,或者用淡水对地层进行冲洗。
4 结语
(1)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。
(2)在水注入
地层之前,必须进行必要的处理,以减小聚
合物驱油效果的影响。
(3)在选择聚合物驱
时,必须考虑油层温度的高低。
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聚合物驱油机理及影响因素研究
周易辰1王建辉2袁莹2
(1.大庆油田储运销售分公司; 2.大庆油田测试技术服务分公司黑龙江大庆163000)
摘要:聚合物驱油在我国已形成大规模的推广和应用。
本文针对二类油层聚驱进行优化,以提高原油采收率和经济效益。
本文介绍了
聚驱的发展状况,叙述了聚合物的性质及聚合物驱油机理,揭示了聚合物浓度与采收率的关系。
关键词:高浓聚合物;聚合物驱油
中图分类号:TE357文献标识码:A文章编号:1674-098X(2011)12(a)-0065-01
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