聚合物驅(qū)提高采收率的技術(shù)及應(yīng)用

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1、聚合物驅(qū)提高采收率的技術(shù)及其應(yīng)用聚合物驅(qū)是一種比較有效的提高原油采收率的三次采油方法。綜述了聚合物驅(qū)技術(shù)在國內(nèi)外的應(yīng)用和研究進(jìn)展,分析了聚合物驅(qū)的驅(qū)油機(jī)理。介紹聚合物驅(qū)油的的方法以及在現(xiàn)實生產(chǎn)過程中的應(yīng)用。石油是重要的能源化工原料,有“工業(yè)血液”之稱,隨著國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,要求石油工業(yè)提供越來越多的石油產(chǎn)品。世界各國為了滿足國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展對石油產(chǎn)量的需求,一方面加強勘探尋找新儲量,一方面努力提高已開發(fā)油田的采收率,積極進(jìn)行3次采油的探索與應(yīng)用。通過注入驅(qū)油劑來開采油層的殘余油為強化采油(EnhancedoilRecovery,簡稱EOR或ImprovedoilRecovery,簡

2、稱IOR),又稱3次采油(TertiaryoilRecovery),可使采收率提高到80%~85%。聚合物驅(qū)就是一種比較有效的提高原油采收率的3次采油方法,它能在常規(guī)水驅(qū)開采后期,使油藏采收率再提高8%左右,相當(dāng)于增加四分之一的石油可采儲量。我國對聚合物驅(qū)提高油田采收率技術(shù)極為重視，投入了大量的人力、物力進(jìn)行理論技術(shù)攻關(guān)和現(xiàn)場試驗，并取得了豐碩的成果。特別是“七五”“八五”“九五”科技攻關(guān)及國家973項目的研究，大大促進(jìn)了聚合物驅(qū)油技術(shù)的發(fā)展。自1996年聚合物在大慶、勝利、大港等油田大規(guī)模推廣應(yīng)用以來，形成了1000×104t的生產(chǎn)規(guī)模，為國家原油產(chǎn)量保持穩(wěn)中有升發(fā)揮了關(guān)鍵的作

3、用。以大慶油田為例，截止到2003年12月，已投入聚合物驅(qū)工業(yè)化區(qū)塊27個，面積321.36km2，動用地質(zhì)儲量5.367×108t，投入聚合物的油水井5603口，累積注入聚合物干粉46.89×104t，累積產(chǎn)油6771.89×104t，累積增油2709.67×104t。2003年，工業(yè)化聚合物驅(qū)全年產(chǎn)油1044.4×104t。大慶油田聚合物驅(qū)提高采收率以其規(guī)模之大，技術(shù)含量高，居世界領(lǐng)先地位，創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。1、聚合物驅(qū)概述聚合物驅(qū)(PolymerFlooding)是指在注入水中加入少量水溶性高分子量的聚合物,增加水相粘度,同時降低水相滲透率,改善流度比,提高原油采收率的

4、方法。它的機(jī)理是所有提高采收率方法中最簡單的一種,即降低水相流度,改善流度比,提高波及系數(shù)。一般來說,當(dāng)油藏的非均質(zhì)性較大和水驅(qū)流度比較高時,聚合物驅(qū)可以取得明顯的經(jīng)濟(jì)效果。2、聚合物驅(qū)提高采收率的機(jī)理原油采收率是采出地下原油原始儲量的百分?jǐn)?shù),即采出的原油量與原始地質(zhì)儲量的比值,它取決于驅(qū)油劑在油藏中波及體積和驅(qū)油效率。聚合物驅(qū)不僅可以提高波及系數(shù),而且還可以提高水波及域內(nèi)的驅(qū)油效率。其提高驅(qū)油效率的機(jī)理表現(xiàn)在以下幾個方面:(1)、本體粘度使聚合物在油層中存在阻力系數(shù)和殘余阻力系數(shù)增加,是驅(qū)替水驅(qū)未波及殘余油和簇狀殘余油的主要原因。對于滲透率相近的人造巖樣,分別水驅(qū)至殘余油狀態(tài)(

5、含水98%),用相同粘度的甘油、聚合物溶液分別驅(qū)替0.6PV后,繼續(xù)用水驅(qū)至殘余油狀態(tài),驅(qū)替過程中測量巖樣兩端的壓差。測定結(jié)果表明,聚合物驅(qū)時巖樣兩端的壓差遠(yuǎn)高于甘油驅(qū)時巖樣兩端的壓差。這是由于聚合物溶液是粘彈性流體,不僅增加了驅(qū)替相的粘度,降低油水粘度比,而且由于聚合物在巖石中的滯留,引起了水相滲透率的下降,因而殘余阻力系數(shù)>,l使油水流度比進(jìn)一步降低。而甘油是粘性流體,只能通過增加水相粘度,使油水流度比下降。所以,盡管兩者的粘度相同,但驅(qū)油效率卻不同。而且聚合物驅(qū)對甘油驅(qū)替不出來的細(xì)喉道中的殘余油,也有一定的驅(qū)替效果。由此可見,聚合物溶液不僅有粘性作用,而且還有部分彈性作用。

6、(2)、界面粘度使聚合物溶液在多孔介質(zhì)中的粘滯力增加,是驅(qū)替膜狀、孤狀殘余油的主要機(jī)理。由于聚合物溶液與殘余油之間的界面粘度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于注入水與殘余油間的界面粘度值,聚合物溶液粘度的增加,是由于聚合物分子中含有許多親水基團(tuán),這些親水基團(tuán)在聚合物分子外形成的“水鞘”,增加了相對移動的內(nèi)摩擦力。同時,上述基團(tuán)在水中解離,產(chǎn)生許多帶電極性相同的鏈節(jié),這些鏈節(jié)互相排斥,使聚合物分子線團(tuán)在水中更加伸展,因而有更好的增粘能力。因此,聚合物溶液在多孔介質(zhì)內(nèi)的滲流過程中,其粘度值要比用粘度計測量的視粘度高許多倍。綜上所述,聚合物溶液作用在殘余油表面的粘力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于水在其上的粘滯力,因此,聚合物能夠部分

7、孤島狀殘余油和膜狀殘余油驅(qū)走。(3)、聚合物的粘彈性同樣對提高驅(qū)油效率有很大幫助。柔性聚合物分子在應(yīng)力作用下將產(chǎn)生形變,其彈性又會使其恢復(fù)、收縮。因此,當(dāng)具有粘彈性的柔性聚合物溶液通過多孔介質(zhì)時,既存在著剪切流動,也存在著拉伸流動。特別是聚合物分子在流經(jīng)孔道尺寸變化處時,聚合物分子就受到拉伸而表現(xiàn)出彈性。這種特性使進(jìn)入盲端孔隙的聚合物溶液,具有與流動方向垂直、指向連通孔道的法向力。正是在上述聚合物溶液粘彈性的作用下,才使得聚合物溶液能夠進(jìn)入盲端中驅(qū)油。由此可見,聚合物驅(qū)油技術(shù),既