聚丙烯酰胺類聚合物驅(qū)油機(jī)理調(diào)研

張磊（中國(guó)石油大學(xué)(華東)，山東 青島 266000）

劉衛(wèi)麗（中海油田服務(wù)股份有限公司，河北 燕郊 065201）

提高原油采收率已成為世界各國(guó)普遍關(guān)注的問(wèn)題。國(guó)內(nèi)雖擁有豐富的石油資源，且人類對(duì)它的需求量也在逐步增長(zhǎng)，但大部分油田經(jīng)過(guò)二次、三次甚至多次采油后已進(jìn)入開(kāi)發(fā)后期（或成熟期），含水程度逐漸升高，加之剩余油分布十分復(fù)雜，開(kāi)采石油的難度將會(huì)越來(lái)越大，這是科研工作人員將面臨的難題。目前，我國(guó)采油技術(shù)依靠化學(xué)驅(qū)的居多，而其中聚合物驅(qū)所占比例較高[1]。本文綜述了水解聚丙烯酰胺類聚合物驅(qū)油的機(jī)理，為了我們有利于更好的認(rèn)清或了解它，能夠更有效地攻破此難題，實(shí)現(xiàn)油田的高采收率。

1 聚合物驅(qū)油機(jī)理

一種向油藏中注入高分子量的水溶性或部分水溶性的聚合物溶液，從而提高采收率的驅(qū)油方法，即為聚合物驅(qū)油。注入的聚合物溶液提高原油采收率主要是通過(guò)減小油水流度比和擴(kuò)大波及系數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。水解聚丙烯酰胺是最常使用的聚合物之一。

2 聚丙烯酰胺提高采收率的作用機(jī)理[2]

2.1 波及系數(shù)

聚合物的加入，降低了油水流變比，也同時(shí)增大了驅(qū)替相的粘度，在平面上使原油與聚合物更加均勻，提高了驅(qū)替相的波及系數(shù)。同時(shí)，在縱向上聚合物先與高滲透層（即滲透性很好）接觸，慢慢地滲流出阻力相對(duì)較小的大孔道中。但因聚合物與孔壁間會(huì)存在相互吸附作用，使流動(dòng)半徑減小；再者，溶液中聚合物的粘度大，存在很大的摩擦阻力（即滲流阻力變大），這會(huì)降低高滲透層中溶液流動(dòng)速度，減小高滲透層與低滲透層間驅(qū)替相的推進(jìn)速度之差，擴(kuò)大波及系數(shù)，調(diào)整吸水界面，從而達(dá)到采收率的提高。

2.2 粘彈效應(yīng)

聚合物在孔壁上的吸附作用，不僅增加了水相粘度（即降低了水相滲透率），且減少了油液滴或者油液段間的流動(dòng)阻力（即降低了油相的滲流阻力），使得油相的流動(dòng)或移動(dòng)速度得到加快。同時(shí)，聚合物溶液分子在孔的凹陷處產(chǎn)生的易于拉伸變形和粘彈效應(yīng)，使得難沿孔隙夾縫或者水膜竄進(jìn)的殘余油，在孔道中變成絲絮狀態(tài)或以活塞式推進(jìn)，使油能夠被溶液驅(qū)替出來(lái)，從而提高驅(qū)油效率。

2.3 滯留現(xiàn)象

聚合物溶液流經(jīng)孔隙介質(zhì)時(shí)，與空隙表面發(fā)生吸附作用或非吸附性都會(huì)產(chǎn)生滯留現(xiàn)象。此現(xiàn)象的發(fā)生對(duì)孔隙介質(zhì)中流變性和孔隙介質(zhì)的滲透率降低起著至關(guān)重要的作用[7]。

2.4 粘度與流速間關(guān)系

聚合物溶液的流變性是指在外力作用下，發(fā)生流動(dòng)和變形的特性，其中流變性主要是粘度與溶液流速間的關(guān)系。聚合物溶液粘度的影響因素很多，主要與分子量大小、水解程度、注入速度、注入水的礦化度、注采井距、注入強(qiáng)度、溶液濃度及溫度等等有關(guān)。

2.5 孔隙的不可及性

有的聚合物分子量可高達(dá)10000多，分子量太大會(huì)使油層中一部分小或很小的孔隙僅允許水通過(guò)，而不允許具有較大分子量的聚合物通過(guò)，這部分孔隙被稱為不可及孔隙。不可及孔隙占巖石中總孔隙的體積百分比即稱為聚合物的不可及孔隙體積，通常約為0.1-0.4。

2.6 流變控制和滲透率能力

聚合物流度控制和降低滲透率能力主要是由阻力系數(shù)和殘余阻力系數(shù)來(lái)描述的。油水流變比的降低能力是由阻力系數(shù)來(lái)表達(dá)，即水的流度與聚合物溶液流度比值。與此同時(shí)，聚合物的加入也會(huì)降低滲透率的能力，即殘余阻力系數(shù)。殘余阻力系數(shù)是聚合物驅(qū)油前后的巖石水相滲透率的比值（即滲透率下降系數(shù)）。

3 適用的油藏條件

由于受聚合物產(chǎn)品的物化性能、油藏條件和經(jīng)濟(jì)效益等等因素的限制，聚合物驅(qū)不是都適用于任何油藏。聚合物驅(qū)適用于陸相沉積的砂巖油藏、砂體發(fā)育連片、不含泥巖或含量非常少的油藏；不適用于存在氣頂?shù)挠筒?、有裂縫的油層或高溫油藏等[3-4]。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著國(guó)內(nèi)外石油工業(yè)的發(fā)展、儲(chǔ)藏油層的變化、環(huán)境要求及石油需求量的日漸增多，我們對(duì)其機(jī)理的研究會(huì)越來(lái)越重要。本文對(duì)其機(jī)理研究進(jìn)行了綜述，對(duì)今后作業(yè)施工提供理論依據(jù)。

[1]呂宇玲,等.聚丙烯酰胺水溶液管道流動(dòng)特性研究[J].化工進(jìn)展，2014,33(10):2592-2597.

[2]孫煥泉,張一根,曹緒龍.聚合物驅(qū)油技術(shù)[M].山東東營(yíng):石油大學(xué)出版社,2002:93-95.

[3]RahulR，JhaU，SenG，etal.Anovelpolymericflocculant basedonpolyacrylamidegraftedinulin:Aqueousmicrowaveassist?edsynthesis[J].CarbohydratePolymers，2014，99:11-21.

[4]夏惠芬,王德民,侯吉瑞,等.聚合物溶液的粘彈性對(duì)驅(qū)油效率的影響[J].大慶石油學(xué)院院報(bào),2002,26(2):109-111.