【文章內(nèi)容簡介】 合物溶液內(nèi)聚 合物分子構(gòu)型見圖 34（ a） ，污水聚合物溶液中聚合物分子構(gòu)型見圖 34（ b） 。 由 實驗觀察 可 知，圖 34（ a） 中有蜂窩狀和網(wǎng)狀構(gòu)型；圖 34（ b） 中聚合物分子以枝狀構(gòu)型為主。 （ a） 5μ m 5μ m，清水 （ b） 5μ m 5μ m，污水 圖 34 中等相對分子質(zhì)量聚合物分子顯微結(jié)構(gòu) 哈爾濱 石油學院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 由 圖 34 可以看出，當采用不同溶劑時，同一種聚合物分子構(gòu)型差異較大，清水聚合物溶液內(nèi)聚合物分子以網(wǎng)狀構(gòu)型為主，污水聚合物溶液內(nèi)聚合物分子以枝狀構(gòu)型為主。 超高相對分子質(zhì)量清 水聚合物溶液內(nèi)聚合物分子構(gòu)型見圖 35（ a） ，污水聚合物溶液內(nèi)聚合物分子構(gòu)型見圖 35（ b） 。 由 實驗觀察 可 知，圖 35（ a） 中存在網(wǎng)狀構(gòu)型；圖 35（ b） 中有網(wǎng)狀構(gòu)型和帶狀構(gòu)型。 由 圖 35可以看出，當采用不同溶劑時，同一種聚合物的分子構(gòu)型差異不大，清水聚合物溶液內(nèi)聚合物分子以網(wǎng)狀構(gòu)型為主，污水聚合物溶液內(nèi)聚合物分子以網(wǎng)狀和帶狀構(gòu)型為主。 （ a） 2μ m 2μ m，清水 （ b） 2μ m 2μ m，污水 圖 35 超高相對分子質(zhì)量聚合物分子顯微結(jié)構(gòu) （ a） 5μ m 5μ m，清水 （ b） 7μ m 7μ m，污水 圖 36 締合型聚合物分子顯微結(jié)構(gòu) 締合型聚合物溶液內(nèi)清水聚合物分子構(gòu)型見圖 36（ a） ,污水聚合物溶液內(nèi)聚合物分子構(gòu)型見圖 36（ b） 。 由 實驗觀察可知，圖 36（ a） 中存在網(wǎng)狀構(gòu)型；圖 36（ b） 中存在枝狀構(gòu)型。 從圖 36可以看出，采用清水和污水時，同一種聚合物的分子構(gòu)型差異明顯 ,哈爾濱 石油學院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 清水聚合物溶液內(nèi)聚合物分子以網(wǎng)狀構(gòu)型為主，污水聚合物溶液內(nèi)聚合物分子以枝狀構(gòu)型為主。 綜上所述，清水聚合物溶液內(nèi)聚合物分子構(gòu)型以網(wǎng)狀 為主，依據(jù)聚合物類型的不同 ,網(wǎng)狀構(gòu)型特征存在一定差異；污水聚合物溶液內(nèi)聚合物分子構(gòu)型以枝狀為主，帶狀和網(wǎng)狀構(gòu)型為輔。 中等相對分子質(zhì)量污水聚合物溶液剪切前后聚合物分子構(gòu)型見圖 37。圖 37表明，聚合物分子構(gòu)型由枝狀變?yōu)楸P狀。由此可見，剪切作用會使聚合物分子鏈發(fā)生斷裂，長度減少，導致聚合物分子線團回旋半徑即流體力學等價球變小，進而降低聚合物分子的增粘性和滯留特性。 （ a） 1μ m 1μ m，剪切前 （ b） 1μ m 1μ m，剪切后 圖 37 剪切前后中等相對分子 質(zhì)量污水聚合物分子顯微結(jié)構(gòu) 驅(qū)油效果 用剪切降解后的六種聚合物溶液進行驅(qū)油實驗，實驗結(jié)果見表 32。 表 32 聚合物驅(qū)油 效果 巖心號 水和聚合物類型 粘度 / (mPa s) Kg/ (103μ m2) 含油飽 和度 /% 采收率 /% 水驅(qū) 聚合物驅(qū) 增加 值 1 污水、締合型 928 2 污水、超高相對分子質(zhì)量 992 3 污水、中等相對分子質(zhì)量 962 4 清水、締合型 923 5 清水、超高相對分子質(zhì)量 942 6 清水、中等相對分子質(zhì)量 986 從表 32 可以看出，無論用清水還是污水配制超高相對分子質(zhì)量聚合物，其溶液“工作粘度”都較高，流度控制能力較強，增油效果較好； 3種清水聚合物溶哈爾濱 石油學院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 液的增油效果都好于污水聚合物溶液，污水、超高相對分子質(zhì)量聚合物溶液增油效果比清水、 中等相對分子質(zhì)量聚合物溶液的好。 滲流特性分析 聚合物分子構(gòu)型除受聚合物自身性質(zhì)影響外，還受溶劑水中金屬離子 Na+,K+質(zhì)量濃度的影響。當聚合物溶液中 Na+,K+的質(zhì)量濃度增加時，依據(jù) SternGrahame雙電層模型理論，與聚合物分子鏈表面電荷相反的 Na+和 K+會向 Stern 層運移，一部分還將進入 Stern 層中和分子鏈表面上的部分電荷，導致擴散層厚度減小，進而引起聚合物分子鏈卷曲和收縮。 聚合物分子鏈卷曲和收縮促成分子構(gòu)型的變化，影響聚合物溶液的滲流特性。顯微鏡觀察結(jié)果表明，聚合物分子 構(gòu)型為網(wǎng)狀、帶狀和枝狀。當采用清水配制聚合物溶液時， Na+,K+的質(zhì)量濃度較低，聚合物分子因其上相同電荷間的排斥作用，各個分子支鏈處于舒展狀態(tài)，大量聚合物分子鏈的聚集形成網(wǎng)狀或帶狀分子構(gòu)型 ，聚合物分子線團回旋半徑即流體力學等價球較大，其通過巖石孔隙喉道時更容易發(fā)生捕集，導致聚合物滯留量增大和液體過流斷面減小，進而流動阻力增加 、 吸液能力下降。為使注液速度不變，必須增加注入壓力，以使啟動壓力較高的中低滲透層吸液量增加，最終使波及體積擴大。 認識 （ 1）溶劑水中 Na+,K+的質(zhì)量濃度對聚合物分子構(gòu)型 影響較大，清水聚合物溶液中聚合物分子以網(wǎng)狀構(gòu)型為主，增粘效果較好；污水聚合物溶液中聚合物分子以枝狀構(gòu)型為主，帶狀和網(wǎng)狀構(gòu)型為輔，增粘效果較差； （ 2）剪切作用會改變聚合物分子構(gòu)型 ，影響 聚合物分子的 增粘性和滯留特性； （ 3）與污水聚合物溶液相比，清水聚合物溶液中聚合物分子線團回旋半徑較大， 可 增大聚合物分子的增粘性和滯留特性，使波及體積擴大 ， 驅(qū)油效果提高。 聚合物段塞組合對開發(fā)效果的影響 [1516] 實驗條件 水和油 :實驗用水包括污水和清水。水驅(qū)、后續(xù)水驅(qū)和配制聚合物溶液用水為清水，清 水取自采油一廠薩中 2 聚合物配制站。飽和模型用水為污水，污水取自采油一廠薩中 7 聯(lián)合站。實驗用油為采油一廠脫氣原油與煤油的混合物，地層溫度下粘度為 s。 聚合物 :聚合物為部分水解聚丙烯酰胺，分別是中等相對分子質(zhì)量 (簡稱“中分”，分子量 104，固含量 %)、超高相對分子質(zhì)量 (簡稱“超高”，分哈爾濱 石油學院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 子量 104,固含量 %)和抗鹽 (簡稱“抗鹽”，分子量為 104，固含量 %)聚合物。 實驗中聚合物溶液粘度模擬地層“工作粘度 ” ，它是將室內(nèi)配制 的 聚合 物溶液進行預(yù)剪切而得到的。表 33 提供了實驗所用聚合物溶液濃度和工作粘度。 表 33 聚合物溶液粘度和工作粘度 聚合物 中分 超高 抗鹽 濃度 /(mg L1) 1000 1000 1200 1000 800 600 工作粘度 /mPa s 物理模型： 由 石英砂與環(huán)氧樹脂壓制而成，縱向上劃分為三個等厚的滲透層段，自上而下的滲透率分別為 、 。 方案設(shè)計及實驗過程：表 34 提供了驅(qū)油方案中，聚合物驅(qū)階段的段塞 組合設(shè)計。實驗過程中包括水驅(qū)、聚合物驅(qū)和后續(xù)水驅(qū)。 表 34 聚合物驅(qū)段塞組合設(shè)計 方案 編號 段塞 1 段塞 2 段塞 3 聚合物 種類 濃度 / mg L1 尺寸 /PV 聚合物 種類 濃度 / mg L1 尺寸 /PV 聚合物 種類 濃度 / Mg L1 尺寸 /PV 21 超高 1000 中分 1000 — — — 22 中分 1000 — — — — — — 31 抗鹽 1200 — — — — — — 32 抗鹽 1000 — — — — — — 33 抗鹽 800 — — — — — — 34 抗鹽 600 — — — — — — 41 超高 1000 抗鹽 1200 — — — 42 超高 1000 抗鹽 1000 — — — 43 超高 1000 抗鹽 800 — — — 44 超高 1000 抗鹽 600 — — — 51 超高 1000 中分 1000 抗鹽 1200 52 超高 1000 中分 1000 抗鹽 1000 53 超高 1000 中分 1000 抗鹽 800 54 超高 1000 中分 1000 抗鹽 600 實驗結(jié)果及分析 表 35提供了不同驅(qū)油方案采收率測試結(jié)果。方案 1是水驅(qū)空白實驗，實驗結(jié)束時含水 98%。 聚合物段塞粘度對聚合物驅(qū)油效果的影響 哈爾濱 石油學院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 方案 31至 34為在注入 PV 數(shù)相同條件下用“抗鹽”聚合物進行“整 體段塞”驅(qū)油實驗。 由實驗結(jié)果 可以看出，聚合物濃度 越 高，聚合物溶液粘度 越 高，流動阻力 越 大，改善流動比和擴大波及體積能力 越 強，聚合物驅(qū)采收率增加值也就 越大。 圖 35 聚合物驅(qū)油實驗結(jié)果 方案號 模型編號 氣測滲透率 /103μ m 2 含油飽 和度 /% 采收率 水驅(qū) 聚驅(qū) 增加值 方案 1 72169 1208 — — 方案 21 72151 1200 方案 22 72161 1310 方案 31 72164 1210 方案 32 72171 1219 方案 33 72155 1308 方案 34 72160 1195 方案 41 72172 1204 方案 42 72157 1311 方案 43 72162 1232 方案 44 72165 1280 方案 51 72170 1189 方案 52 72158 1210 方案 53 72159 1210 方案 54 72167 1236 聚合物段塞組合對聚合物驅(qū)油效果的影響 在 方案 41至 44中，采用濃度為 1000 m g /L，“工作粘度”為 mPa s和 PV 數(shù)為 的“超高”聚合物為前置段塞，它與 PV 數(shù)為 、濃度分別為1200、 1000、 800 和 600 mg/L 的“抗鹽”聚合物主段塞進行組合，對應(yīng)采收率增幅分別為 %、 %、 %和 %。 可以看出，隨著主段塞聚合物濃度即聚合物段塞粘度的降低，其流度控制能力下降，擴大波及體積能力變差，導致聚合物驅(qū)采收率增加值降低。 方案 51至 54為 “超高”聚合物、“中分”聚合物和“抗鹽”聚合物三 段塞組合驅(qū)油實驗。各個方案中前置和主段塞分別為“超高”聚合物段塞和“中分”聚合物段塞，其用量分別為 140 和 350mg/L PV。后置段塞為“抗鹽”聚合物，其注入 PV 數(shù)保持不變，但濃度逐漸降低，分別為 1200、 1000、 800 和 600 mg/L。方案的聚合物驅(qū)采收率增幅分別為 %、 %、 和 %。 可以看出，隨著后置段塞聚合物濃度或粘度降低，其流度控制能力下降，擴大波及體積能力變差，導致聚合物驅(qū)采收率增加值降低。 哈爾濱 石油學院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 認識 （ 1）聚合物段塞尺寸和粘度是影響聚合物 驅(qū)油效果的決定因素 。 （ 2）在聚合物段塞尺寸保持不變的情況下，粘度決定了聚合物驅(qū)油效果，聚合物溶液的粘度越高，聚合物驅(qū)采收率增幅越大；在聚合物段塞粘度保持不變的情況下，聚合物段塞尺寸決定了聚合物驅(qū)油效果，段塞尺寸越大，聚合物驅(qū)采收率增幅越大。 地質(zhì)因素對聚驅(qū)開發(fā)效果的影響 本節(jié)通過數(shù)值模擬方法建立了聚合物驅(qū)油的數(shù)學地質(zhì)模型，在此基礎(chǔ)上研究了油層厚度和油層垂向滲透率兩種地質(zhì)因素對聚驅(qū)開發(fā)效果的影響。具體內(nèi)容如下。 地質(zhì)模型及主要參數(shù) 本節(jié)研究的各影響因素所選擇的地質(zhì)模型、 有關(guān)參數(shù)和主要實驗步驟 ， 除在相關(guān)段落中的特殊說明外，其它情況下都基于同一模型，同一組數(shù)據(jù)和相同的實驗步驟。 地質(zhì)模型 地質(zhì)模型為三維地質(zhì)模型，共劃分為 9 9 3 個網(wǎng)格，采用五點法注采井網(wǎng)。地質(zhì)模型是平面均質(zhì)，剖面等厚非均質(zhì)，油層非均質(zhì)系數(shù) VK及對應(yīng)層段滲透率列于表 36。不同滲透率層段可任意排列組成不同類型非均質(zhì)油藏。 表 36 不同 VK值油層縱向滲透率分布表 VK 0 K1 μ m2 K2 μ m2 K3 μ m2 主要參數(shù) 計算中地質(zhì)模型注采井距是 250m，油層厚度是 12m，原油、水質(zhì)數(shù)據(jù)、物理參數(shù)均取大慶油田原油、水質(zhì)數(shù)據(jù)，聚合物驅(qū)年注液速度是 ，段塞濃度為1000mg/L，聚合物用量是 380mg/L VP。 哈爾濱 石油學院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 18 實驗步驟 主要步驟： （ 1） 在考慮某種因素影響的情況下，首先進行水驅(qū)油方案，至油井含水 %時，終止水驅(qū)油方案； （ 2） 然后開始聚合物驅(qū)油方案，待油井含水回升到 %時，終止聚合物驅(qū)油，改用后續(xù)水驅(qū)； （ 3） 分析在