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《大庆石油学院》 2003年
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衰竭层效应和粘弹性效应对聚合物波及系数的作用研究

张宏方  
【摘要】: 通过聚合物溶液的流变性和粘弹性测定实验及聚合物溶液通过多孔介质的渗流实验,系统地研究了聚合物溶液在多孔介质中衰竭层效应和粘弹性效应的表现、表征方法、影响因素及变化规律。通过聚合物溶液在不同模型中的驱油实验,研究了聚合物溶液的衰竭层效应和粘弹性效应对驱油效率和波及系数的作用机理和作用程度。 用流变仪测定了HPAM溶液和黄原胶溶液的流变特性,并研究了浓度、相对分子质量、配制聚合物的水的矿化度、温度、产品形式和过滤条件等因素对聚合物溶液流变特性的影响。对国内常用的几种黄原胶进行了评价,并选择了Flocon 4800进行岩芯渗流实验和驱油实验。 论述了用Maxwell模型可以很好地描述应力松弛实验和动态力学试验,也可以用分子理论对聚合物溶液的松弛时间进行计算。动态力学试验的结果表明:HPAM溶液的粘弹性随浓度的增加、相对分子质量的增加或矿化度的减小而增加;黄原胶溶液的粘弹性也随浓度的增加而增加;两种类型聚合物溶液的储能模量和损耗模量差别不大。 测定了各种条件下HPAM溶液和黄原胶溶液流过多孔介质时岩芯两端压差随流速的变化曲线,也测定了残余阻力系数随流速的变化曲线。实验结果表明:在流速较高时,HPAM溶液的ΔP—Q曲线出现上翘现象,显示出了粘弹特性,黄原胶溶液不存在这种现象;HPAM溶液的残余阻力系数随流速变化很小,黄原胶溶液的残余阻力系数随流速增加而减小。提出了包含残余阻力系数的表观粘度和剪切速率计算模型,用一简单的常数取代了原剪切速率计算模型中包含幂律指数的常数项。HPAM溶液在多孔介质中流变曲线的位置随浓度、相对分子质量和渗透率的升高而升高,剪切速率较高时,曲线上翘;在浓度高于缠结浓度时,黄原胶溶液在多孔介质中流变曲线的变化范围不大,渗透率增加时黄原胶溶液的表观粘度增加,随剪切速率增加,流变曲线总呈下降趋势。 阐述了聚合物溶液在多孔介质中的衰竭层效应,确定了计算衰竭层效应的双流体模型和线形模型,给出了HPAM溶液和黄原胶溶液衰竭层效应的具体计算方法。计算结果表明:双流体模型的计算简便,计算结果更加合理;在浓度低于缠结浓度时,HPAM溶液和黄原胶溶液具有较大的衰竭层厚度;在缠结浓度以上增加浓度时,HPAM溶液的衰竭层厚度降低,黄原胶溶液的衰竭层效应变化不大;衰竭层厚度与渗透率无关,低渗透率岩芯中的衰竭层相对厚度较高。建立了聚合物溶液在多孔介质中流动时的应力松弛模型,用这种模型的计算得出:在剪切速率较高时,随剪切速率的增加,HPAM溶液的初始模量增加,黄原胶溶液的初始模量总是降低;两种聚合物溶液的初始模量和松弛时间随浓度的升高而升高,随渗透率的降低而降低;多方面的实验结果表明,黄原胶溶液在多孔介质中不存在弹性效应。建立了综合考虑剪切效应、衰竭层效应和弹性效应的HPAM溶液在多孔介质中表观粘度的计算模型,用实验数据验证了它的合理性,给出了多孔介质流变曲线已出现或未出现临界剪切速率条件下表观粘度模型中各参数的确定方法。 提出了驱油效率增加的机理是分子缠结作用的增强引起的弹性粘度的增加和衰竭层效应的减弱,它能使平行于油水界面的携带残余油的力增加,从而使残余油饱和度减小,一维均质模型中聚合物溶液的驱油实验结果证实了这一机理的正确性。随HPAM溶液浓度、注入速度或岩芯渗透率的增加,驱油效率增加。浓度低于缠结浓度时,黄原胶溶液驱油效率很低,但只要浓度高于缠结浓度,黄原胶溶液的驱油效率就可以保持较高的值,而且随浓度的进一步增加,增加幅度不大。黄原胶溶液的驱油效率与注入速度无关,随渗透率的增加而增加。 在垂向非均质模型、平面均质模型和平面非均质模型中进行了聚合物溶液驱油实验,实验结束后, 摘 要 用在模型上钻取小岩芯测定饱和度分布的方法研究波及体积的变化规律,实验结果证实了这种方法的 可行性。各种模型的驱替实验结果表明:粘弹性效应和衰竭层效应的存在有利于扩大波及体积;粘弹性 效应的增加可扩大波及体积,提高驱油效率,衰竭层效应的减弱也可提高驱油效率。在垂向非均质模型 中,用HPAM溶液驱替时,粘弹性效应的增加和衰竭层效应的减弱使低渗透层中的波及程度增加,各 层的驱油效率提高;在缠结浓度以上增加黄原胶溶液的浓度时,尽管高、中渗透层的驱油效率不再增加, 低渗透层中波及程度的增加仍使采收率增加。在平面均质模型中,用HPAM溶液驱替时,波及面积和 驱油效率的增加来自于粘弹性的增加,黄原胶溶液衰竭层效应随速度的变化使黄原胶溶液的波及面积 扩大。在平面非均质模型中,HPAM溶液粘弹性效应和衰竭层效应的存在更加有利于波及体积的扩大, 黄原胶溶液衰竭层效应的存在及其随速度的变化规律有利于波及体积的扩大。注入速度降低时, HPAM溶液的粘弹性降低,波及体积、驱油效率和采收率下降。甘油不存在弹性效应和衰竭层效应,波 及程度和采收率较低。
【学位授予单位】:大庆石油学院
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:O631.21

【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 曹宝格;驱油用疏水缔合聚合物溶液的流变性及粘弹性实验研究[D];西南石油大学;2006年
2 张向宇;无碱二元驱油体系配方及驱油效果影响因素研究[D];大庆石油学院;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 李朦;萨北开发区一类油层聚驱后期高浓度注聚方案优化研究[D];大庆石油学院;2010年
2 于嘉;高浓度聚合物粘弹性作用评价研究[D];东北石油大学;2012年
3 罗鑫;聚驱后聚合物滞留及剩余油分布的数值模拟研究[D];东北石油大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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10 张玉亮,李彩虹,王晓明,胡靖邦;多孔介质中聚合物溶液粘弹性效应[J];大庆石油学院学报;1994年02期
【共引文献】
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9 宋蔚;郝敬梅;邓宇;;扩链剂间苯二胺酰基化改性对聚脲性能的影响[J];北京化工大学学报(自然科学版);2009年02期
10 徐国盛;赵莉莉;徐发;张涛;赵幸滨;张震;刘为;;西湖凹陷某构造花港组致密砂岩储层的渗流特征[J];成都理工大学学报(自然科学版);2012年02期
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2 朱维耀;隋新光;龙运前;程杰成;;三元复合体系在二类油层中的色谱分离作用效果研究[A];渗流力学与工程的创新与实践——第十一届全国渗流力学学术大会论文集[C];2011年
3 孙文杰;陈欢;余彦敏;李克文;;测定与计算聚合物驱相对渗透率的新方法[A];渗流力学与工程的创新与实践——第十一届全国渗流力学学术大会论文集[C];2011年
4 魏晓安;王鹏;肖学海;何卫东;;填充液在废火药颗粒中流动性能影响[A];全国危险物质与安全应急技术研讨会论文集(上)[C];2011年
5 杨志钢;;三次采油技术及进展[A];中国化工学会2011年年会暨第四届全国石油和化工行业节能节水减排技术论坛论文集[C];2011年
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7 曹仁义;程林松;郝炳英;杨敏;姚大伟;;ASP溶液/原油多孔介质中乳化实验研究[A];第九届全国渗流力学学术讨论会论文集(二)[C];2007年
8 孙灵辉;刘彦辉;吴文祥;;驱油用聚合物影响因素研究[A];第九届全国渗流力学学术讨论会论文集(二)[C];2007年
9 秦国伟;秦文龙;蒲春生;吴飞鹏;高睿;;黏弹驱替液下毛管数对驱油效果的影响[A];第九届全国渗流力学学术讨论会论文集(二)[C];2007年
10 吴淑云;黄丽;许关利;李长庆;;水解聚丙烯酰胺溶液线性-非线性黏弹性实验研究[A];庆祝中国力学学会成立50周年暨中国力学学会学术大会’2007论文摘要集(上)[C];2007年
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3 董仕晋;分子动力学与介观动力学模拟在聚合物多相体系中的应用[D];吉林大学;2011年
4 宫厚健;不同结构嵌段聚醚的聚集行为及对单壁碳纳米管的分散作用[D];山东大学;2011年
5 冯玉良;聚合物驱动态预测及其评价研究[D];南京理工大学;2011年
6 赵学哲;高分子共混薄膜的分相结构与力学性能研究[D];华东理工大学;2011年
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8 刘卫东;聚合物/表活剂二元驱提高采收率技术研究[D];中国科学院研究生院(渗流流体力学研究所);2011年
9 刘华林;低渗透油藏渗流规律及有效驱动压力系统研究[D];中国科学院研究生院(渗流流体力学研究所);2011年
10 韦珩;低渗透油藏双子表面活性剂分形研究与分子模拟[D];中国科学院研究生院(渗流流体力学研究所);2011年
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1 王启佳;聚合物光刻胶超声时效机理与实验研究[D];大连理工大学;2010年
2 付世财;油田聚合物配制站监控系统的开发与研究[D];大连理工大学;2010年
3 陈朝中;无定形聚合物力学行为的应变率依赖性研究[D];湘潭大学;2009年
4 綦金丽;萨南油田高浓度聚合物驱方案优化及效果评价[D];中国地质大学(北京);2010年
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8 肖华英;双烷基二苯甲烷双磺酸盐的合成与应用[D];江南大学;2011年
9 向张衡;受限于同心圆柱套筒间的半刚性高分子链构象行为[D];浙江大学;2011年
10 刘永永;三次采油用表面活性剂的合成及应用研究[D];西北大学;2011年
【同被引文献】
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1 黄文芬,王允诚,王建勇,张伟伟,陈德坡;用灰聚类方法定量分析剩余油潜力大小[J];成都理工学院学报;2001年03期
2 杨会丽;王业飞;任熵;赵福麟;;原油/水界面张力的影响因素[J];承德石油高等专科学校学报;2006年01期
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9 赵颖,张华,朱金才;黄原胶在油田开发中的应用[J];断块油气田;1997年04期
10 刘莉平,杨建军;聚/表二元复合驱油体系性能研究[J];断块油气田;2004年04期
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1 李洁;隋新光;邵振波;;大庆油田葡Ⅰ组聚驱后剩余油微观分布规律研究[A];三次采油技术研讨会论文集[C];2003年
2 张晓芹;李洁;武力军;;密闭取心井资料分析聚驱后剩余油分布规律[A];三次采油技术研讨会论文集[C];2003年
3 孙建国;刘洪远;侯君;;低渗透窄小砂体油田聚合物驱适应性分析及初步认识[A];三次采油技术研讨会论文集[C];2003年
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1 马俊涛;疏水缔合型聚丙烯酰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年
2 陈路原;复杂断块油藏精细油藏描述与剩余油分布规律研究[D];西南石油学院;2001年
3 徐鹏;疏水缔合水溶性聚合物溶液微观结构研究及表面活性剂对其流变性的影响[D];西南石油学院;2001年
4 段秋者;沥青在石英砂上的吸附、润湿性以及微观驱替动态和机理[D];西南石油学院;2001年
5 王立军;聚合物溶液粘弹性对提高驱油效率的作用[D];大庆石油学院;2003年
6 郑晓松;聚合物溶液的弹性粘度理论及应用[D];大庆石油学院;2004年
7 韩利娟;油气开采用疏水缔合聚合物的研究[D];西南石油学院;2004年
8 纪朝凤;疏水缔合水溶性聚合物在多孔介质中缔合机理研究[D];西南石油学院;2004年
9 杨付林;聚合物驱油机理及高质量浓度聚合物驱油方法的研究[D];大庆石油学院;2004年
10 李华斌;大庆油田缔合聚合物提高驱油效率及机理研究[D];西南石油学院;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 谭俊领;高浓度聚合物驱及表面活性剂降压机理[D];大庆石油学院;2004年
2 鞠野;一元/二元/三元驱油体系微观驱油机理研究[D];大庆石油学院;2006年
3 王茂盛;聚驱后泡沫与AS体系交替注入提高采收率研究[D];大庆石油学院;2006年
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【二级引证文献】
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1 陈洪;杨海陵;舒政;;缔合聚合物近井地带剪切模拟实验研究[J];应用化工;2012年05期
2 蒋春勇;段明;方申文;张健;;星型疏水缔合聚丙烯酰胺溶液性质的研究[J];石油化工;2010年02期
3 曹宝格;罗平亚;;缔合聚合物溶液在多孔介质中的流变性实验[J];石油学报;2011年04期
4 杨彦东;丁晔;张颖;曹晓辉;胡星琪;;HYZ-12/AP-P4二元体系与原油界面性质研究[J];应用化工;2013年04期
5 陈洪;陆卫婷;叶仲斌;韩利娟;罗平亚;;水解度对疏水缔合聚丙烯酰胺溶液性质的影响[J];油田化学;2012年02期
6 李泽伟;张涛;;低渗透裂缝型油田注水井复合堵水调剖技术[J];油气田地面工程;2010年07期
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 王春生;黏弹性流体驱替残余油的微观机理研究[D];东北石油大学;2011年
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3 张向宇;无碱二元驱油体系配方及驱油效果影响因素研究[D];大庆石油学院;2010年
4 孙怀宇;粘弹性流体微观驱油效率的数值模拟研究[D];西南石油大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 王雷;喇嘛甸油田聚驱后泡沫复合驱试验的研究[D];东北石油大学;2010年
2 赵丹;表面活性剂/疏水缔合聚合物二元体系流变性研究[D];西南石油大学;2010年
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【二级参考文献】
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7 高振环,王克亮,徐典平,徐广天;三元复合驱油体系的色谱分离机理及其研究方法[J];大庆石油学院学报;1999年01期
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10 MohammadRanjhar,JuergenRupp,GuenterPusch,RuedigerMeyn,王振平;聚合物溶液粘弹效应的定量分析与优化[J];国外油田工程;1996年04期
【相似文献】
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1 张宏方,王德民,岳湘安,王立军;利用聚合物溶液提高驱油效率的实验研究[J];石油学报;2004年02期
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3 何飞,崔英琢,余腾孝;提高桥29断块水驱采收率途径分析[J];断块油气田;1999年04期
4 张宏方,王德民,岳湘安,王立军;HPAM分子对多孔介质中残余油的作用机理[J];高分子材料科学与工程;2004年01期
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6 俞启泰,罗洪,陈素珍;河流相注水多层油藏平面波及评价与挖潜宏观决策系统[J];断块油气田;1999年04期
7 赵明华;李治平;张俊峰;周志峰;;层内非均质油藏周期注水方式研究[J];胜利油田职工大学学报;2009年05期
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10 陈民锋,吕迎红,杨清荣;利用相对渗透率资料研究油藏水驱状况[J];断块油气田;1998年05期
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4 胡理增;陈锦伦;张长赋;;基于复杂网络理论的客户波及效应研究[A];全国复杂系统研究论坛论文集(二)[C];2005年
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7 何伟莲;;聚合物驱油在砾岩油藏中应用的可行性研究[A];提高油气采收率技术文集[C];2009年
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3 本报记者 孙友;将难采原油“强洗”出来[N];中国石化报;2005年
4 徐和谊;以汽车工业为龙头 推动首都制造业大发展[N];中国改革报;2003年
5 钟大海;茂名石化油品损耗大幅降低[N];中国石化报;2008年
6 ;全面规划WLAN应用[N];中国计算机报;2005年
7 顾永强;孤东复合驱先导试验技术日臻成熟[N];中国石油报;2006年
8 顾永强;二元复合驱:三次采油的高效技术[N];中国石化报;2006年
9 张新宁;化学调剖技术深挖残余油[N];中国石化报;2008年
10 孟祥波 范孟广;障碍物下油层开发难题破解[N];中国石化报;2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张宏方;衰竭层效应和粘弹性效应对聚合物波及系数的作用研究[D];大庆石油学院;2003年
2 兰玉波;化学驱波及系数和驱油效率的研究[D];大庆石油学院;2006年
3 蒋平;稠油油藏表面活性剂驱油机理研究[D];中国石油大学;2009年
4 张敏革;超高分子量HPAM溶液流变行为与双螺带螺杆桨搅拌流场研究[D];天津大学;2009年
5 王刚;粘弹性无碱二元驱油体系提高采收率机理研究[D];大庆石油学院;2009年
6 李宜强;聚合物驱大平面模型物理模拟实验研究[D];中国科学院研究生院(渗流流体力学研究所);2006年
7 刘小云;双马来酰亚胺改性体系相分离的几个物理和化学问题[D];复旦大学;2006年
8 张锋;低渗透油藏压裂注水机理及工艺参数优化[D];中国石油大学;2009年
9 冯树义;榆树林低渗透油田非达西渗流井网优化研究[D];大庆石油学院;2010年
10 王功军;二氧化钛制备及降解聚丙烯酰胺类性能研究[D];武汉大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 聂俊;五点井网聚合物驱波及系数计算方法研究[D];中国地质大学(北京);2010年
2 邓梦洁;含聚采油废水中HPAM和油对电渗析离子交换膜污染性能研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
3 刘振生;利用监测技术识别低效无效注采循环体技术研究[D];大庆石油学院;2009年
4 张瑞;三元复合驱驱油机理及注入方式优化研究[D];大庆石油学院;2009年
5 刘福奎;聚合物驱波及系数和驱油效率的实验研究[D];大庆石油学院;2007年
6 尹海峰;稠油活性剂驱技术研究[D];中国石油大学;2007年
7 薛新生;分子结构对缔合聚合物粘弹性及其在多孔介质中渗流特性的影响[D];西南石油学院;2005年
8 刘丽丽;喇嘛甸油田主力油层驱油效率影响因素研究[D];大庆石油学院;2008年
9 庞萍萍;表面活性剂对HPAM水相自组装的影响[D];江南大学;2012年
10 宋杨;高浓度粘弹性聚合物在微观孔隙中的驱油机理研究[D];东北石油大学;2012年
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