疏水缔合聚合物的流度控制能力研究

通过研究具有缔合能力的疏水缔合聚合物和无缔合能力的线性高分子流度控制能力,认识到：在高渗透多孔介质中,高钙、镁矿化度水质条件下,低分子量高缔合力的疏水缔合聚合物溶液的流度控制能力比高分子量无缔合能力的聚合物强;在经过机械剪切和多孔介质剪切后,低分子量高缔合力的疏水缔合聚合物建立的阻力系数与线性高分子相当,但低分子量高缔合力的疏水缔合聚合物建立的残余阻力系数较高,能够较好地实现提高高渗透油藏水驱波及体积的目的。低分子量高缔合力的聚合物溶液在高钙、镁矿化度水质条件下,较强缔合作用形成的溶液结构适合渤海油田大排量、高渗透多孔介质条件下的流度控制。为海上油田聚合物驱的发展提供理论技术支持。     

基于孔隙分布的幂律流体剪切速率算法

随着非牛顿流体在各领域的广泛应用,对非牛顿流体在多孔介质内所受剪切速率的计算变得日益重要。综述了多孔介质条件下幂律流体剪切速率的计算方法,分析了各剪切速率的物理意义,发现现有算法大部分未充分考虑孔隙结构对剪切速率的影响。通过毛细管束渗流模型的理论推导,提出了考虑孔隙分布的幂律流体数均剪切速率、体均剪切速率和黏均剪切速率算法。将该算法用于研究聚合物在高渗砂岩中的渗流规律,计算了低分子量聚合物在渗透率相近但孔隙结构不同的岩心内流动时的表观黏度。与传统算法的计算结果和实验测定结果相比较,论证本算法的准确性。     

聚丙烯酰胺溶液的地下流变特征

通过室内物理模拟方法,利用岩心流动实验装置,研究了不同分子量、浓度的聚合物溶液通过不同渗透率的多孔介质流变特性。实验结果显示聚丙烯酰胺溶液在多孔介质中呈现剪切变稀主剪切增稠的双重流变特性,其临界流速随分子量、浓度的增加而减小,随渗透率增大而增大。在剪切增稠区,流变性满足幂律模型,而且流变行为指数仅仅是聚合物本身性质参数的函数,而与渗透率无关。这一结果认为在聚合物驱的注入井附近地带将导致附加压降,影响聚合物的注入性能。     

煤层中双重孔隙介质渗流理论的应用

 具有裂缝和孔隙两种类型孔隙的多孔介质称为双重孔隙介质.该类介质中裂缝主要作为流体的流动通道,孔隙主要作为流体的储集空间,裂缝和基质的渗透率差异较大.根据双重孔隙介质的概念,煤层具有大量微孔以及连接微孔的节理和裂隙,且孔隙的渗透率一般远小于裂隙的渗透率,因此,多数煤层可以看作双重孔隙介质.     

聚合物溶液在孔隙介质中的渗流机理

以收缩流道作为孔喉模型,采用数值方法研究了粘弹性流体、幂律流体和牛顿流体在孔喉中的流动压力梯度随流变参数和喉道直径的变化,以此作为流体在多孔介质中渗流的理论基础,探讨了3种具有不同流变性质的流体在多孔介质中的流动阻力特性。结果表明,对于粘弹性流体,阻力系数随着松弛时间和流速的增加而增大,随充填颗粒尺寸的减小而增大;对于牛顿流体,阻力系数为常数;对于幂律流体,阻力系数为幂指数、稠度系数、孔隙度和渗透率的函数。     

特低渗透储层岩石渗透率应力敏感新机制

 地层岩石多孔介质的渗透率应力敏感性一直是石油工业与岩土工程建设等领域持续研究的一个热点课题.在低渗透岩石渗透率应力敏感性实验研究的基础上,提出了毛管束-孔隙网络渗流模型的多孔介质渗透率应力敏感新机制,该模型充分考虑了多孔介质孔隙之间相互连通的复杂性、渗流迂曲度以及不同类型和大小的孔隙对多孔介质渗透率贡献率的差异.有效应力作用下,低渗岩石中作为主要渗流通道的较大孔喉首先被压缩变小,流体渗流阻力和孔隙迂曲度均同时增大,这是导致有效应力加载初期岩石渗透率急剧减小的主要原因.同时渗透率越小的岩心,其中所发育的较大孔喉越少,该部分孔喉闭合后对岩心渗透率的影响越大,因此渗透率越小的岩石应力敏感性越强.与相关学者的研究成果对比表明,本文提出的新模型能够更好地解释低渗透岩石应力敏感性较强的内在原因.     

二元泡沫流动性能影响因素研究

通过研究泡沫在多孔介质中的流动性能,考察了发泡剂和聚合物(HPAM)浓度、气液比、渗透率和注入方式等对提高岩芯波及系数、降低渗透率的影响。实验结果表明:泡沫在岩芯中的阻力系数和残余阻力系数均随发泡剂及HPAM的浓度增加而增加,发泡剂、HPAM浓度大于一定值后,泡沫的阻力系数、残余阻力系数增加缓慢;泡沫在不含油岩芯中的阻力系数和残余阻力系数是含油岩芯中的3倍以上;适当增加气液比有利于提高泡沫的流度控制能力,但过大的气液比会出现气窜;同一泡沫体系并不适合改善所有不同渗透率岩芯的流度控制能力,可以通过改变泡沫体系配方来改善泡沫流度控制能力,提前发泡方式注入的泡沫流度控制能力最佳,交替方式注入泡沫的流度控制能力随交替段塞增加而降低。     

高速下聚合物溶液阻力系数的研究

本文回顾了前人关于聚合物溶液在孔隙介质中流动的研究。早期的研究者认为,聚合物溶液在高流速条件下呈膨胀性。未有人就残余阻力系数和有效粘度对阻力系数的贡献提出意见。作者重复了流动试验,根据测试的FR一V和FRr一V曲线,计算了有效粘度,对比了残余阻力系数和有效粘度对阻力系数的贡献,并提出,高速条件下,高盐度的聚合物溶液呈膨胀性,低盐度的溶液仍可能呈假塑性。溶液的盐度愈高,高速下的有效粘度愈大。     

带开槽结构的多孔表面沸腾换热的双孔隙模型

为研究开槽对多孔表面沸腾传热过程的影响 ,把不均匀多孔结构内的两相流动和传热视为在大尺度上的均匀介质内的流动和传递过程 ,用一种当量的双孔隙方法导出了双孔隙多孔介质汽液两相流动的一维模型 ,分析了双孔隙结构介质两相流动特性 ,讨论了结构参数对毛隙压力作用下的沸腾传热的影响。确立了最佳开槽密度与多孔层高度、渗透率和流体物性的关系 ,所得结果更接近实验值     

非固结多孔介质突破压力的逾渗模型

为了揭示流体在多孔介质内的多相流动与驱替过程的机理 ,根据逾渗理论提出了突破压力的概率模型 ,运用重整化方法求解了简单立方体孔隙拓扑结构和一定孔隙尺寸分布下的三维网络发生“突破”时的临界概率 ,以确定多孔介质的突破压力与多孔介质孔隙率、渗透率、流体物性和临界概率的函数关系。理论预测结果与窄筛分砂的突破压力实验结果相一致。研究结果还表明 ,突破压力的数值依赖于介质孔隙网络的配位数     

部分水解聚丙烯酰胺/柠檬酸铝胶态分散体系在多孔介质中的渗流特征

利用胶结砂和填充砂2种多孔介质物理模型,通过岩心流动试验的方法评价了部分水解聚丙烯酰胺/柠檬酸铝胶态分散体系(HACDS)在多孔介质中的流动性能.试验表明:随多孔介质中HACDS注入量的增加,水驱压力波浪式升高;HACDS的残余阻力系数随流速的增加而减小;HACDS的残余阻力系数远大于同浓度的HPAM溶液的残余阻力系数;成胶后的HACDS较未成胶的HACDS具有更好的封堵效果;HACDS具有选择性封堵作用;HACDS的突破压力梯度随流速的增加而增大,而且重复注入后,突破压力梯度大幅提高,是一种较好的调剖材料.     

高矿化度下特殊黏弹性流体的性能评价及驱油机制研究

采用黏度计、流变仪、动态光散射仪和扫描电镜,对交联聚合物凝胶和聚合物溶液的黏度、分子聚集体、分子线团尺寸(Dh)和黏弹性及其影响因素进行研究。采用岩心流动实验和调驱实验装置,评价交联聚合物凝胶的流动性和调剖能力。结果表明:调整溶剂水矿化度、聚合物和交联剂质量浓度可以使聚合物溶液中生成以分子内交联为主的凝胶或以分子间交联为主的凝胶,分子内交联会使交联聚合物凝胶黏弹性大幅度增加,分子间交联对黏弹性影响较小,交联反应先发生分子内交联,然后演变为分子间交联;黏弹性不仅能够提高洗油效率,而且能够提高微观波及系数;与相同质量浓度聚合物溶液相比,分子内交联聚合物凝胶的黏度接近,Dh略大,黏弹性、阻力系数和残余阻力系数明显增大,具有较高的驱油效率。     

抗盐聚合物分子集聚影响因素及其渗流特性

利用电镜扫描方法研究了驱油用抗盐聚合物ASPAM和部分水解聚丙烯酰胺PHPAM溶液的分子聚集现象;模拟现场聚合物注入过程,分析了聚合物溶液质量浓度、配制水矿化度、多级过滤和机械剪切作用对聚合物分子聚集体的影响;通过岩芯实验,分析了ASPAM的渗流特性。结果表明,ASPAM显示了分子的聚集状态,达到聚集状态后其粘度显著提高;ASPAM较PHPAM具有优异的抗盐和抗剪切性,在多孔介质中的动态滞留量更大。实验研究对现场应用抗盐聚合物驱油,以及聚合物的改性具有指导意义。     

多孔介质中滞留聚合物分子的粘弹效应模型

本文对三种不同的人造岩心用部分水解聚丙烯跳胺溶液进行了流动试脸,发现在水泥和环衷树脂胶结的不均质石英砂岩心中具有粘弹效应;而在致密的磷酸铝烧结的刚玉砂岩心中未发现粘弹效应。根据测出的残余效应系数分析,认为这可能与岩心的孔隙结构、渗透率等因素有关。对存在粘弹效应的岩心,基于开尔文模型,作者提出了多孔介质中滞留聚合物分子产生回复形变的教学模型。对于试脸曲线,用最小二乘法拟合出流量与时间的关系式,它与聚合物分子回复形变的数学模型具有一致形式,于是本文从理论上论证了滞留有聚合物分子的多孔介质中,在降低水的流动压差至稳定后,流量随时间呈指数变化的规律是滞留聚合物分子的粘弹性造成的。     

还原性物质对低浓度PHPAM溶液性能的影响

针对聚合物驱油体系中聚合物黏度损失严重的问题,研究了对苯二酚、三乙胺、亚铁离子、硫离子以及硫酸盐还原菌等还原性物质对低浓度PHPAM溶液黏度的影响。结果表明,除低浓度的三乙胺可以使PHPAM溶液黏度上升之外,其余物质都能在短时间内使PHPAM稀溶液降解,溶液黏度迅速下降。对于对苯二酚、三乙胺、亚铁离子、硫离子以及硫酸盐还原菌等还原性物质对低浓度PHPAM溶液的降解机理给出解释,其研究结果将为油田聚合物采油技术提供了理论和技术支持。     

“复配聚合物”分子线团尺寸分布及渗流特性

针对低渗透裂缝型油藏提高采收率技术需求,利用动态光散射(DLS)和岩心驱替实验方法,对"复配聚合物"驱油体系中聚合物分子线团尺寸(Dh)分布和渗流特性进行了实验研究与分析.结果表明,与"超高聚合物"相比,"复配聚合物"的分子线团尺寸分布较宽,矿化度对聚合物分子线团尺寸影响较小,"复配聚合物"的渗流阻力系数和残余阻力系数较大."复配聚合物"驱油体系注入油藏后可达到增大流动阻力、增加注入压力的目的.     

低渗透油藏聚合物驱启动压力梯度研究

为了描述低渗透油藏聚合物驱的渗流规律及启动压力梯度特征,借鉴水驱启动压力梯度的试验测定方法,将压差-流量法和毛细管平衡法相结合,在不同储层渗透率和体系黏度下开展低渗透储层聚合物驱渗流试验;在此基础上,基于非线性渗流理论量化表征聚合物驱启动压力梯度,建立聚合物驱非线性渗流系数与体系黏度、储层渗透率和流度的量化关系。结果表明,随着储层渗透率的降低或体系黏度的增大,相同渗流速度下聚合物驱的渗流阻力增加、压力梯度增大;聚合物渗流曲线用非线性方法表征吻合较好,且随着储层渗透率降低、体系黏度增大或流度降低,聚合物驱非线性渗流系数均增大;流态图版包含对不流动区、非线性渗流区和拟线性渗流区的定量描述。     

聚合物不可入孔隙体积影响因素研究

采用双段塞法分析了部分水解聚丙烯酰胺 (HPAM)的相对分子质量、岩心孔隙分布、温度及矿化度对聚合物的不可入孔隙体积 (VIP)的影响规律。分析结果表明 ,VIP随HPAM的相对分子质量的增大而增大 ;VIP随着岩心平均孔隙半径增大、温度升高、矿化度增加而减小。在不断变化的地层条件下 ,HPAM的VIP可能出现高值的现象 ,这将严重影响聚合物驱的波及系数 ,从而使聚合物驱的原油采收率降低。     

胜利油田交联聚合物调驱技术研究及应用

结合胜利油区孤东、孤岛一类主力油田油稠、胶结疏松、易出砂、非均质严重的特点提出了交联聚合物驱油的概念 ,所研制的交联体系采用 1 0 0 0～ 2 0 0 0 mg/L聚合物溶液加入 30 0～ 60 0 mg/L的 XL系列交联剂 ,该体系具有缓慢、轻度交联 ,交联后的体系粘弹性好 ,其粘度一般可升高 3倍以上的特点 ,同时该体系具有剪切降粘后粘度可恢复、热稳定性好、耐矿场矿化度的优点 .岩心试验表明 :交联聚合物体系有较高的阻力系数和残余阻力系数 ,滞留量大于普通聚合物溶液 ,可在多孔介质中流动 ,是一种性能优良的适合于中高渗透油藏的驱油剂 .该交联体系已在孤东、孤岛一类油田应用 ,矿场增油效果显著 ,先导区提高采收率 5.4% ,扩大试验目前正在进行 ,已见到降水增油效果