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大庆油田缔合聚合物提高驱油效率及机理研究

李华斌  
【摘要】:大庆油田是我国最大的特大型油田,地质储量位于世界第20位。研究结果表明,采收率每提高1%OOIP,相当于又找到一个玉门油田。因此,研究大庆油田三次采油技术和方法,具有十分重要的意义。目前,聚合物驱已进入了工业化生产和推广应用,吨聚合物的增油量达到了120吨~150吨,比水驱提高采收率10%OOIP~12%OOIP。 但是,大庆油田目前大量使用的聚合物是部份水解聚丙烯酰胺,由于油田水中含有大量的阳离子,特别是Ca~(2+)、Mg~(2+)离子,使部份水解聚丙烯酰胺分子在溶液中的构象呈卷曲状态,溶液的粘度大幅度下降。此外,对于大庆油田来说,聚合物溶液高速通过井底炮眼时的高强度的机械剪切作用,溶液的表观粘度将降低50%~70%。 因此,对于大庆油田来说,研制和开发具有理想高效增粘性和理想抗剪切性的聚合物是未来聚合物驱油剂的发展方向和发展趋势。 缔合聚合物是目前理想的抗盐抗温和抗剪切的新型聚合物。其实质是在部份水解聚丙烯酰胺分子链上引入少量疏水基团,使分子在水溶液中,由于静电、氢键或范德华力作用而在分子间产生具有一定强度但又可逆的物理缔合,从而形成巨大的三维立体网状空间结构。即使单个聚合物分子量和浓度都较低时,体系仍然有很高的表观粘度。 通过本项研究,不仅可以弄清缔合聚合物驱的微观驱油机理,特别是提高微观波及效率和提高驱油效率的机理、溶液流变学特征,还定量给出疏水缔合聚合物提高驱油效率的值。本文的研究结果不仅可以为油田优化确定最佳驱替方式提供理论和实际生产依据,还可以通过修改和完善目前聚合物驱数值模拟软件中没有考虑聚合物提高驱油效率的不足和缺陷。因此,本课题具有重大的理论价值和广阔的实际意义。 研究结果表明:缔合聚合物水溶液的表观粘度是结构粘度和非结构粘度迭加的结果,缔合聚合物具有显著的高效增粘性、显著的耐盐性、理想的抗剪切能力、理想的长期稳定性。并且缔合聚合物溶液在油层孔隙介质中具有较高的阻力系数及残余阻力系数,分别为14.51和3.63,高于相同粘度时部份水解聚丙烯酰胺的值。 大庆油田产出污水缔合聚合物溶液可以有效地提高采收率,而且在相同段塞和粘度条件下,其岩心提高的采收率比大庆清水自产部份水解聚丙烯酰胺溶液的高3%OOIP~4%OOIP。分析认为这是缔合聚合物具有扩大微观波及效率和提高驱油效率作用的结果,是一种必然现象。此外,缔合聚合物浓度低于CAC时的流变特征非常复杂。在0.02s~(-1)~0.07s~(-1)的剪切速率范围内,表观粘度随剪切速率的增加而急剧降低。在0.07s~(-1)~5.0s~(-1)的低剪切范围内,随着剪切速率的增加,溶液表观粘度就表现为基本不变甚至出现剪切增稠。当剪切速率大于5.0s~(-1)时,溶液表现为典型剪切稀释的


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