1、聚合物驱油在不同条件下性质研究分析摘 要：聚合物驱己成为中高含水期油田普遍采用的提高采收率技术，国内外三次采油工作者己运用室内物理模拟实验和矿场实际开发证实了聚合物溶液对提高采收率的贡献。聚合物驱通过扩大波及体积来提高原油采收率的同时，还可以利用其所具有的粘弹效应提高驱油效率。因此，有必要对聚合物在驱油过程中表现出来的流变性进行深入研究，丰富现有的聚驱驱油机理，以及对目前的聚驱方案进行优化与改进，尽可能的挖掘聚驱潜能，使得油田的最终采收率得以提高，延长油田寿命。关键词：提高采收率 聚合物溶液 渗流 一、聚合物溶液粘度的影响因素 影响聚合物流变行为和特征的因素很多，既有聚合物的本身的性质，又有配
2、制条件及使用环境的因素 1.聚合物自身性质对粘弹性的影响 1.1 相对分子质量的影响 聚合物的相对分子质量越高，其水溶液的增粘效果越好，表现出更明显的假塑性流变特征；聚合物质量百分比增高，不仅可以增强溶液的假塑性流变特性，而且可以提高聚合物溶液的增粘性。当聚合物溶液质量百分比较低时，溶液的粘度也较低，受剪切作用相对比较小，溶液接近牛顿流体的特性。 1.2 水解度或阴离子含量的影响 聚合物溶液粘度之所以会随着水解度或阴离子量的提高而增大，主要原因有两个：一是随着聚合物水解度或阴离子含量的提高，使整个高分子所带的电荷量和电荷密度加，增加了带电基团间和高分子之间的静电斥力以及基团间的斥力，从而使水溶
3、液中的高分子链更趋伸展，这使溶液中高分子的有效体积增加，使溶液粘度增加；二是高分子间的斥力阻碍了分子间的相对运动，也使溶液粘度增加。但是，当水解度或阴离子含量达到一定程度后，溶液粘度增加的速率将变得非常缓慢。 2.配制过程的影响因素 在聚合物溶液的配制过程中影响其粘弹性的因素很多，主要有以下几个方面。 2.1 配制水的影响 2.1.1 配制水的矿化度 聚合物溶液的粘度随水质矿化度的变化通常称为盐敏性。由于无机盐中的阳离子比偶极子水有更强的亲电性，因而它们优先取代了水分子，与聚合物分上的羧基形成反离子对，从而屏蔽了高分子链上的负电荷，排除了一些束缚水分子由伸展的构象逐渐趋于卷曲构象，使分子的有效
4、体积缩小，而溶液粘度下降，并且多价阳离子降粘作用更强。由于聚合物分子形态的改变，也改变了流变曲线的形态。显然聚合物的盐敏性与水解度有关，水解度愈高盐敏性愈大。 2.1.2 配制水的 PH 值 PH 值增大有利于平衡向右移动，从而使聚合物分子带有更多的负电荷，使其分子更趋伸张，其溶液粘度增大，反之则相反。另外，若 PH 值太高，还会引起聚合物进一步水解。因而 PH 值增加，使得聚合物溶液的粘度增加，但增加幅度愈来愈小。 2.2 配制过程中的影响 2.2.1 配制浓度的影响：随着浓度的增加，聚合物溶液粘弹性能得到提高，并且增加的幅度愈来愈大； 2.2.2 机械剪切的影响； 2.2.3 化学因素的影
5、响； 2.2.4 微生物的影响等。 3.使用过程的影响因素 3.1 氧化自由基的影响。聚合物溶液在空气中露置及溶液本身的溶解氧都会促使其氧化降解。 3.2 管流及渗流介质对其的剪切影响。聚合物溶液在管道中传输时与管壁的接触及在向地下油层注入时与岩石孔隙的作用，上述过程中都会有外力对聚合物进行剪切与拉伸作用，使得聚合物溶液被降解，导致粘度降低、粘弹性能下降。 3.3 温度的影响。油藏的温度越高，聚合物溶液的增粘效果越差，但温度对聚合物溶液的假塑性流变特征影响不明显。聚合物溶液的粘度随着温度的升高而降低，但在降解温度之前，其粘度是可回复的，即温度降至原来温度，粘度也回复到原来值。 二、聚合物溶液质
6、量浓度对渗流特性的影响 聚合物溶液在渗流过程中，在其它条件相同的情况下，聚合物溶液的质量浓度越高，粘弹性越强，渗流压差越大。这是因为随着聚合物溶液质量浓度的增加，聚合物分子之间相互吸引和相互缠结的能力增强，使得渗流阻力增加。 三、聚合物溶液相对分子质量对渗流特性的影响 聚合物溶液在渗流过程中，在其它条件相同的情况下，聚合物溶液的相对分子质量越高，渗流压差越大。这是因为聚合物溶液的相对分子质量越大，聚丙烯酰胺分子的回旋半径越大，重复链节越多，并且由于吸附、滞留，使得岩心的渗透率下降，从而使渗流阻力增大，渗流特性变差。 四、岩心渗透率对渗流特性的影响 聚合物溶液在渗流过程中，在其它条件相同的情况下
7、，通过低渗透率岩心的渗流压降随注入量增加的幅度比高渗透率的岩心大。这是由于岩心对聚合物分子的吸附捕集量随渗透率的降低而增加，从而增加流体在岩心中的渗流阻力。 五、聚合物溶液在多孔介质中的有效粘度 聚合物溶液在多孔介质中渗流的基本方程是达西方程： 式中 Q 为流体流过岩心的体积流量，cm3/s； 为岩心两端的压差，atm；A 为岩心的横截面积，cm2；L 为岩心的长度，cm；K 为岩心的渗透率，m2； 为流体的粘度，mPa?s 。 对于聚合物溶液，其粘度与流速有关，不再是一常量，流量与压差之间的线性关系已不成立，但是可根据聚合物溶液渗流时岩心两端压差和流量的关系用上式计算聚合物溶液的粘度，所求出
8、的粘度是聚合物溶液通过孔隙介质时的实际粘度，也称为有效粘度，用 表示： 由于聚合物分子在岩心中的吸附滞留，使得岩心的渗透率降低，因此压降不仅受流量和流体粘度的影响，同时还受到岩心渗透率的影响，在用上式计算有效粘度时，应用残余阻力系数对渗透率进行修正。 六、聚合物溶液在多孔介质中流变性的影响因素 影响多孔介质中聚合物溶液流变性的因素主要有以下几种。 1.质量浓度的影响 有效粘度随剪切速率的增加而下降，达到一定值（称为临界流变流速）后，有效粘度随着剪切速率的增加而升高。在相同剪切速率条件下，随着质量浓度的升高，聚合物溶液的有效粘度增加。 2.相对分子质量的影响 与质量浓度升高的情况类似，相对分子质
9、量的升高也能使孔隙介质中的有效粘度增加。 3.渗透率的影响 岩心渗透率越高，聚合物溶液在其中的有效粘度越高。 七、结论 1.聚合物溶液在短岩心中渗流时，岩心两端压差随聚合物溶液质量浓度的增加而增大；随聚合物溶液相对分子质量的增加而增大；随岩心渗透率的增加而减小。 2. 不同注入速度下短岩心出口聚合物溶液的粘度和储能模量、耗能模量变化不大。 3. 聚合物溶液在多孔介质中的有效粘度可以通过渗流过程的实验数据利用达西定律来反算求得。随渗流速度的增加，聚合物溶液在多孔介质中的有效粘度下降，达到临界流变流速后，有效粘度随着剪切速率的增加而升高。 4.聚合物溶液在多孔介质中的有效粘度随溶液质量浓度的增加、
10、相对分子质量的增大和岩心渗透率的增大而增大。 参考文献 1韩丽娟.油气开采用疏水缔合聚合物的研究D.西南石油学院，2004. 2van PHK，唐善吾，杨贵珍译.提高石油采收率技术的原理M.北京：石油工业出版社，1984：l-28. 3马俊涛.疏水缔合型聚丙烯酞胺的合成与性能及其与离子型表面活性剂的相互作用D.四川大学，2002. 4姜海峰，王德民，夏惠芬.梳形聚合物溶液的流变性及驱油效果分析J.大庆石油学院学报.2008. 5 郑焰.油气开采用缔合聚合物的合成与溶液性能研究田.西南石油学院，1999. 6 张可，姜维东，卢祥国，等.氧对聚合物污水溶液黏度影响的实验研究J.油田化学，2006，23（3）：239-242. 7 袁恩熙.工程流体力学M.北京：石油工业出版社，1986：105-286. 8 王新海， 赵郭平. 幂律流体在多孔介质中的剪切速率J. 新疆石油地质， 1998， 19（4）： 312314.
