浅述聚合物驱采油技术

摘 要：聚合物驱就是使用聚合物作为添加剂，增加水的粘度、改善水油流度比，从而提高波及系数，达到提高原油的采收率的目的。近几年的聚合物驱工业化推广应用使它已成为胜利油区有效的提高采收率的三次采油技术之一。但经研究表明，虽然聚合物驱油能比水驱油较大幅度地提高原油的采收率（6～12%），但即使在聚合物驱之后也只能采出原始地质储量的40～50%。也就是说，仍有大约一半或以上的原油留在地下未被采出。

关键词：聚合物驱；采油

一、引言

在聚合物驱之后，还必须研究采取其它方法进一步提高原油的采收率。聚合物驱试验结果表明，聚合物驱实施结束后，仍有50%～60%的原油残留在地层中，地层中的剩余油仍然很丰富。如果能在目前状态下进一步提高原油的采收率，将产生巨大的经济效益。因此，对聚合物驱后剩余油的微观分布规律的研究有很大的意义。

在油田实施聚合物驱以后，将面临着聚合物驱后如何提高采收率这一技术难题。尽管开展了大规模的工业化应用，然而关于聚合物驱油的机理，人们的认识很不一致。有学者认为，注粘性水与注常规水的最终剩余油饱和度是相同的；也有人认为，聚合物驱不能在波及面积内使剩余油饱和度有很大降低。实际上，人们对于聚合物溶液在地下驱油过程中的渗流特征的认识还远远不够完善，特别是微观物理化学渗流规律，还不十分清楚，所以开展聚合物驱及其剩余油分布微观机理研究显得十分有必要。

二、国内外研究现状

在石油工程领域，在世界范围内通过油井依靠天然能量开采和人工补充能量开采后的油藏，原油的采出量平均不到原油的原始地质储量的一半，即有一半左右的石油储量残留在地下。近年来，随着油井含水的增加，原始开采的经济效益越来越差，人们试图寻找新的开采方式，聚合物驱油是当前提高水驱油田采收率的方法，已由先导性实验步入工业化应用阶段。由于聚合物驱的优良前景，国内外都在做大量的研究，对其机理有一定的认识。

关于聚合物驱油的机理，人们的认为不一致：ALLEN等研究了驱替液流度性对流度控制的影响，认为驱替液的粘弹性对改善流度比有重要作用。黄颜章等在微观驱油实验中观察到了聚合物溶液的一些微观驱替现象，这些现象都有利于提高微观驱油效率。郭尚平等认为，聚合物溶液与原油之间的剪切应力大于水和油的剪切应力，因而聚合物可以提高微观驱油效率。王德民等通过对实验室内岩心驱替实验、微观驱替实验结果和油田生产的综合分析认为，以粘弹性聚合物溶液作为驱替液可在一定程度上驱替油藏空隙表面的油膜，盲端及孔喉剩余油，因而可以提高微观驱油效率。尽管关于聚合物驱油的机理表述形式有所不同，观点也不一致，但经过大家的努力，达成了一个共识：聚合物驱油不仅可以提高波及系数，而且可以提高驱油效率，并且对聚合物性质和驱油机理有了更深的认识。

三、不同润湿地层中聚合物驱微观机理

尽管在不同润湿性的环境中，聚合物提高洗油效率的机理都是由于粘弹性聚合物溶液与油的剪切应力增加而提高了携油能力，使一部分水驱后的剩余油进一步被采出来，降低了水驱剩余油饱和度，提高了驱油效率。但是在不同的润湿环境下，聚合物驱微观机理却是不一样的。郭尚平院士等人利用微观渗流技术，实验研究了亲水、亲油和中性三种润湿条件下聚合物驱油的微观机理。

（1）亲水地层中聚合物驱微观机理

在聚合物驱油压差不大于水驱油压差的条件下，当聚合物驱油时，原来不能运动的水驱残余油，有一部分被夹带而流动，模型内的残余油越来越少。这是因为：聚合物与油的界面粘度要比水与油的界面粘度大得多，因此，在油和聚合物之间的剪切应力大于油水之间的剪切应力，这就提高了聚合物溶液对油的携带能力。同时，由于聚合物是粘弹性流体，在流动时产生一种法向应力，它对残余油产生一个比水驱时更大的推动力。这样连拉带推，就使得水驱时不动的残余油又重新流动了。

聚合物的存在对油水分布特征没有明显影响，像水驱残余油一样，聚合物驱残余油仍然主要以油珠形式处于大孔隙中。

（2） 亲油地层中聚合物驱微观机理

在亲油的孔道壁上原来不动的剩余油，在聚合物溶液的携带作用下，沿孔道壁向液流的下游方向移动，且逐渐在孔道壁上聚集着很厚的油膜。当这些油膜聚集到一定程度时，在两个颗粒之间就产生一种桥接现象。这样，上游颗粒上的油就通过这种液桥流到下游的颗粒表面上。水驱后的一部分剩余油就时这样被聚合物驱走的。

聚合物驱剩余油的另一种现象是“油丝”现象。在孔道表面聚集有一层油膜，随着聚合物液流的携带，从孔道表面油水流动的下游部分拉出很长的油丝。它有时在聚合物液流中摆动，有时搭连在前面的孔道壁上，油相和前面孔道壁上的油膜汇集在一起，就沿着油桥向前运移。这种现象是在水驱油时难以看到的。

在亲油地层中，聚合物驱剩余油的渗流机理概括为：

① 油膜桥接与沿壁流动。这种现象与用低界面张力驱油剂驱油时的现象相似。但是根据实测资料，聚合物水溶液与油的界面张力和油水界面张力两者差别不大。可以认为，这种流动现象不是界面张力的微小差别引起的，而主要是油与聚合物溶液运动时的法向应力及其与油的剪切应力大于油水的剪切应力所致。

② 形成油丝。这种油丝实际上是油膜桥接的一个变型，从颗粒壁上延伸出来的油膜还没搭到下游颗粒的“桥头”上，有的在液流中延伸较长的距离，然后断裂。其原因同样主要是聚合物水溶液的法向应力及其与原油的界面上剪切应力的增加。油膜连通的机会增多，油膜的连通是增加油流通道的主要方式，有利于油相的流动，剩余油越来越少，促使油膜连通的原因在于粘弹性聚合物溶液与油的剪切应力增大。

这两种微观渗流机理都有助于油的流动、降低水驱剩余油的饱和度，提高驱油效率。

参考文献

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