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聚合物溶液的粘弹性对残余油的微观作用机理

孔凡顺  
【摘要】:本文对聚合物微观驱油机理进行了较全面系统的调研,结果表明,目前,一致认为粘弹性聚合物溶液可以提高微观驱油效率,但尚无分开考虑聚合物溶液弹性在微观驱油过程中作用的研究,为此,本文从对粘弹性流体在带横向槽模型中的流动特性的研究出发,到对粘弹性聚合物溶液和纯粘性的甘油溶液在各种岩心模型(盲端模型、斑状润湿模型、仿真模型)中驱油实验进行了全面系统的研究,充分论证了粘弹性聚合物溶液可以提高微观驱油效率,量化了聚合物溶液的弹性在微观驱油过程中的作用。 1.粘弹性流体在带横向槽(盲端)模型内的流动特征 本文针对真实地层条件下粘弹性流体在带横向槽模型中的流动特征进行了研究,选用了广泛用于计算粘弹性流体在复杂孔道中流动的上随体 Maxwell 本构方程,求得了实验条件下的流函数场和速度场,最终得到了实验条件下的速度等直线图和流线等直线图。数值计算结果表明,本文所选模型可以充分体现出聚合物溶液在多孔介质中的粘弹效应。 2.粘弹性聚合物溶液对孔喉及盲端处残余油的作用机理 从理论上证明了由于毛管力和非均质性作用而存在于孔喉处的残余油珠在外力作用下是不可能被驱走的。 给出了在油湿岩心中用不同浓度聚合物溶液和不同浓度甘油溶液的驱油结果。结果表明:聚合物溶液对油湿盲端类残余油的驱替效率高于甘油溶液的,高出部分即认为是聚合物溶液的弹性造成的;从实验上证实聚合物溶液不能将水湿盲端中水驱残余油驱出,即聚合物溶液不能提高水湿岩心不可动残余油的驱替效率,而用聚合物溶液驱替水湿岩心中的残余油得出,聚合物溶液驱替可动油的残余油比水驱后的残余油要少。 3.粘弹性聚合物溶液对水驱后斑状残余油的作用机理 根据微观驱油实验给出了系列浓度聚合物溶液和系列粘度甘油溶液连续驱替残余油后的驱油效率增加值与粘度的关系。聚合物溶液和甘油溶液驱替残余油均使驱油效率提高和残余油饱和度下降,但聚合物溶液驱替的残余油量降低值和驱油效率增加值明显高于甘油溶液的,其差值认为是聚合物溶液的弹性造成的;同时研究了不同浓度的聚合物溶液驱替残余油时,聚合物溶液浓度与残余油膜厚度的关系,即随着聚合物溶液浓度的增加,无因次油膜厚度减小。并且,聚合物溶液驱油膜的驱替效率大于甘油溶液驱后的驱替效率,其差值同样是聚合物溶液弹性作用的结果。 4.粘弹性聚合物溶液对仿真类残余油的作用机理 采用不同浓度的聚合物溶液驱替仿真类岩心实验,粘弹性的聚合物溶液使仿真岩心的驱油效率提高,随着聚合物浓度的增加,驱油效率增加,但由于剩余油的减少,驱油效率的增加值变缓,使残余油下降的幅度减少。聚合物溶液驱替非均质岩心时,可以大幅度提高该非均质岩心的驱油效率,降低其残余油饱和度,即聚合物溶液对非均质岩心的采收率比水驱的增加值高于均质岩心;对比粘弹性聚合物溶液和纯粘性甘油溶液驱替仿真类岩心的实验结果表明:聚合物驱后的残余油量明显小于甘油溶液驱,这从另一个方面也证明了聚合物溶液的弹性对驱油效率的作用。


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