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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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9 李彩虹,张玉亮,王晓明,胡靖邦;聚合物溶液流变性研究Ⅱ不同浓度聚合物溶液的流变模式[J];大庆石油学院学报;1994年02期
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】
中国期刊全文数据库 前10条
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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
6 刘仁桓;袁丁;王云峰;王金花;金有海;;三次采油注聚物静态混合器对比实验[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
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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2 朱黎辉;电活性介电弹性体膜型材料电致应变特性的研究[D];吉林大学;2011年
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
7 田剑书;含氟聚酰亚胺的合成及摩擦学性能研究[D];复旦大学;2010年
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
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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
5 李海波;大庆萨中北一区断东二类油层注聚开采规律研究[D];中国地质大学(北京);2010年
6 杨占宇;含缺陷PVC板材多场耦合性能研究[D];中南林业科技大学;2009年
7 王莉莉;印花糊料粘弹性行为及印制性能的研究[D];东华大学;2010年
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】
中国期刊全文数据库 前10条
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
3 李干佐,林元,徐桂英,李文勇,苏红梅;天然混合羧酸盐的复合驱油体系的研究[J];日用化学工业;1994年01期
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5 黄宏才,相九涛,李建华,谭海芳;产出剖面资料计算剩余油饱和度的方法探讨[J];测井技术;2000年04期
6 张继风,叶仲斌,杨建军,李志军,赖南君;疏水缔合聚合物对高温稠油油藏的驱油效率室内研究[J];重庆石油高等专科学校学报;2004年02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
中国博士学位论文全文数据库 前10条
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
4 孙杰文;高浓聚合物粘弹性检测及合理注聚浓度研究[D];大庆石油学院;2009年
【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 吴文祥;母丽敏;张涛;邹积瑞;;弱碱三元复配体系筛选研究[J];石油化工高等学校学报;2013年04期
6 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
7 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
2 刘新荣;相渗透率改善剂驱油效果的实验研究[D];大庆石油学院;2010年
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4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
3 程晓宁;聚合物逐级深部调驱提高采收率技术研究[D];长江大学;2012年
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【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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5 李彩虹,张玉亮,王晓明,胡靖邦;聚合物溶液流变性研究Ⅰ聚合物溶液粘滞特性[J];大庆石油学院学报;1994年02期
6 吴文祥,张洪亮,胡靖邦,高树堂,李华斌;碱-表面活性剂-聚合物三元复合体系流变性研究[J];大庆石油学院学报;1994年04期
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
8 岳国;王万千;;聚丙烯酰胺水溶液在多孔性介质内流动阻力的定量评价[J];国外油田工程;1993年06期
9 金鸿章,张洪春;计入聚合物溶液粘弹性效应的聚合物驱油一维模拟[J];国外油田工程;1994年01期
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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3 耿朝晖;刘清伟;;聚合物单管分层注入工艺研究[J];大庆石油地质与开发;2006年S1期
4 杨光;张健;向问陶;;JZ9-3油田水质对聚合物3640C溶液黏度的影响分析[J];海洋石油;2009年02期
5 王巨鹏;宋明福;赵志夏;;同心分注技术在港西油田注聚井的应用[J];中国石油和化工;2010年10期
6 王云;李乃旭;张正云;周建成;;耐温抗盐聚合物驱油剂研究进展[J];精细与专用化学品;2010年10期
7 C.M.李帕托夫;王鐸安;;对“膠体化学教程的对象和原则问题”一文的意见[J];化学通报;1956年08期
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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5 刘洋;杨付林;刘春泽;;高浓聚合物提高采收率方法研究[A];中国力学学会学术大会'2005论文摘要集(下)[C];2005年
6 李道山;张景春;;水中含盐量对聚合物溶液膨胀界面粘弹度影响[A];中国化学会第28届学术年会第18分会场摘要集[C];2012年
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8 宋兴涛;李良;任吉存;;毛细管凝胶电泳对CdTe量子点的高效尺寸分离[A];第三届全国微全分析系统学术会议论文集[C];2005年
9 许杰;徐卫林;;聚合物溶液θ温度的定量结构-性质关系研究[A];2007年全国高分子学术论文报告会论文摘要集(上册)[C];2007年
10 郑玉辉;王文臣;;聚合物泥浆和聚合物溶液地下连续墙施工护壁机理的探讨[A];第三届全国岩土与工程学术大会论文集[C];2009年
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1 顾永强;一泵对多井 多泵对多井注聚不再是梦想[N];中国石油报;2006年
2 特约记者 尹淑静通讯员 常安安;大港采油五厂成功实施注聚同心分注技术[N];中国石油报;2008年
3 顾永强;玻璃钢管线输送聚合物效果好[N];中国石油报;2006年
4 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
5 顾永强 解保双;间歇注聚可提高驱油效果[N];中国石油报;2007年
6 织锦;我国淬火油缺口大[N];中国石化报;2006年
7 顾永强 解保双;胜利油田低剪切截止调节球阀实现推广应用[N];中国工业报;2007年
8 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
9 李丹记者 刘祥飞;喇嘛甸油田利用残留聚合物提高采收率[N];中国石油报;2007年
10 王小龙;小丝织就大世界[N];科技日报;2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 孙玉学;粘弹性聚合物溶液提高驱油效率的机理研究[D];大庆石油学院;2009年
2 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
3 冯嵬;聚合物溶液汽液相平衡测定及状态方程开发[D];北京化工大学;1998年
4 杨贵忠;芴苯聚合物的合成、光物理性能、聚集态结构及相互关系研究[D];复旦大学;2007年
5 马海佳;聚合物驱分层注入技术研究[D];大庆石油学院;2008年
6 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
7 蔡文斌;聚合物乳液水动力学及其注入工艺研究[D];中国石油大学;2009年
8 崔万军;聚驱过程中滞留油迁移相界面热力学研究[D];大庆石油大学;2006年
9 张继成;聚合物驱后剩余油识别方法及其分布规律[D];大庆石油学院;2008年
10 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
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 赵善丽;井底聚合物溶液粘度的实验研究[D];中国石油大学;2010年
2 张九然;聚合物溶液在多孔介质中的流变性研究[D];东北石油大学;2012年
3 王宝江;清水配制污水稀释聚合物溶液试验研究[D];大庆石油学院;2003年
4 随石磊;海上油田聚合物溶液增黏技术及其效果评价[D];东北石油大学;2013年
5 梅鹏;聚合物溶液通过多孔介质的动力学行为[D];中国科学院研究生院(渗流流体力学研究所);2004年
6 杨维丽;黏弹性聚合物溶液压力动态分析[D];东北石油大学;2011年
7 刘春泽;粘弹性聚合物溶液在波纹管中的流动及对残余油膜的驱替机理[D];大庆石油学院;2004年
8 雷延茹;固体炸药在聚合物溶液中的吸附行为研究[D];中国工程物理研究院;2004年
9 康旭;碳纳米管/聚合物复合材料的制备和表征[D];兰州大学;2007年
10 马蒋平;基于三维网络模型的粘弹性聚合物溶液驱油效率研究[D];东北石油大学;2013年
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