聚合物传输运移能力与驱油效果关系研究

doi:10.3969/j.issn.1006-396X.2022.04.010

摘要/Abstract

摘要：

聚合物在多孔介质内扩大注入水波及体积是聚驱提高采收率的主要机理。考察了聚合物的传输运移和驱油效果。结果表明，聚合物驱油剂黏度与驱油效果不存在正相关性，等质量浓度的“抗盐”聚合物黏度（52.4 mPa?s）高于“高分”聚合物黏度（35.6 mPa?s），但与储层孔喉结构配伍性、注入性和抗剪切性差；“抗盐”聚合物驱替整体采收率增幅（6.94%）低于“高分”聚合物驱替整体采收率增幅（18.94%），与等黏度或等质量浓度的“高分”聚合物相比，“抗盐”聚合物的扩大波及体积能力差。

关键词: “高分”聚合物, “抗盐”聚合物, 提高采收率机理, 聚合物驱, 传输运移能力, 驱油效果

Abstract:

The expansion of the swept volume of injected water by polymers in the porous medium is the main mechanism for polymer flooding to increase oil recovery.The transport of polymer and the oil displacement effect were investigated.Experiments have shown that there is no positive correlation between the viscosity of the polymer flooding agent and the oil displacement effect.The viscosity of the salt?resistant polymer (52.4 mPa?s) is higher than that of the "high?resolution" polymer (35.6 mPa?s ),but it has poor compatibility with the pore?throat structure of the reservoir and poor injection and shear resistance.The oil displacement experiments demonstrate that the overall recovery increase by salt?resistant polymer flooding (6.94%) is lower than that of "high score" polymer flooding (18.94%). Therefore, compared with the "high?score" polymer of "equal viscosity" or "equal concentration", the salt?resistant polymer has a worse ability to expand the swept volume.

Key words: "High score" polymer, "Salt?tolerant" polymer, Enhanced oil recovery mechanism, Polymer flooding, Transport and migration capability, Oil flooding effect

中图分类号:

TE357

栾鹏飞, 卢祥国, 曹伟佳, 郑凯亓. 聚合物传输运移能力与驱油效果关系研究[J]. 石油化工高等学校学报, 2022, 35(4): 66-74.

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图/表 14

表1 污水水质离子组成分析结果 (mg/L)

Table 1 Ion composition analysis results of sewage water quality

水型	$ρ$ （离子）							总矿化度
水型	Ca²⁺	Mg²⁺	HCO $3 -$	CO $3 2 -$	Na⁺	Cl^-	SO $4 2 -$	总矿化度
采出污水	32.1	7.3	1 708.6	210.1	1 265.0	780.1	9.6	4 012.8
地层水	14.9	7.5	2 160.1	197.7	2 428.0	2 266.9	54.1	7 156.5
模拟水a	8.1	1.8	425.8	52.4	315.2	194.4	2.4	1 000.0
模拟水b	24.2	5.5	1 277.4	157.1	945.7	583.2	7.2	3 000.0
模拟水c	40.2	9.1	2 128.9	261.8	1 576.2	972.3	12.2	5 000.0
模拟水d	80.1	18.2	4 257.9	523.6	3 152.4	1 944.4	23.9	10 000.0
模拟水e	160.4	36.4	8 515.7	1 047.1	6 304.8	3 888.1	47.8	20 000.0

表1 污水水质离子组成分析结果 (mg/L)

Table 1 Ion composition analysis results of sewage water quality

水型	$ρ$ （离子）							总矿化度
水型	Ca²⁺	Mg²⁺	HCO $3 -$	CO $3 2 -$	Na⁺	Cl^-	SO $4 2 -$	总矿化度
采出污水	32.1	7.3	1 708.6	210.1	1 265.0	780.1	9.6	4 012.8
地层水	14.9	7.5	2 160.1	197.7	2 428.0	2 266.9	54.1	7 156.5
模拟水a	8.1	1.8	425.8	52.4	315.2	194.4	2.4	1 000.0
模拟水b	24.2	5.5	1 277.4	157.1	945.7	583.2	7.2	3 000.0
模拟水c	40.2	9.1	2 128.9	261.8	1 576.2	972.3	12.2	5 000.0
模拟水d	80.1	18.2	4 257.9	523.6	3 152.4	1 944.4	23.9	10 000.0
模拟水e	160.4	36.4	8 515.7	1 047.1	6 304.8	3 888.1	47.8	20 000.0

图1 岩心结构及测压点分布

Fig.1 Core structure and distribution of manometry points

图2 分注分采岩心的结构图、实物图

Fig.2 Structure diagram and physical drawing of the quarry core of the injection and sub?injection

图3 聚合物传输运移能力测试实验流程及设计示意图

Fig.3 Schematic diagram of experimental process and design

表2 聚合物黏度与其质量浓度、剪切时间的关系及黏度保留率

Table 2 Relationship between polumer viscosity and mass concentration,shear time and viscosity retention rate

聚合物类型	$ρ$ (聚合物)/（mg $⋅$ L^-1）	黏度/（mPa $⋅$ s)				黏度保留率/%
聚合物类型	$ρ$ (聚合物)/（mg $⋅$ L^-1）	0 s	1 s	3 s	5 s	黏度保留率/%
“高分”聚合物	550	14.5	13.6	12.7	11.6	80.00
	1 000	35.6	34.8	31.4	29.9	83.99
	1 500	84.2	81.2	76.9	74.5	88.48
	2 000	171.8	168.8	164.6	161.7	94.12
“抗盐”聚合物	550	21.8	17.2	14.1	11.0	50.46
	1 000	52.4	44.7	37.6	29.4	56.11
	1 500	140.3	124.2	109.1	97.9	69.78
	2 000	250.1	226.7	205.4	195.0	77.97

表2 聚合物黏度与其质量浓度、剪切时间的关系及黏度保留率

Table 2 Relationship between polumer viscosity and mass concentration,shear time and viscosity retention rate

聚合物类型	$ρ$ (聚合物)/（mg $⋅$ L^-1）	黏度/（mPa $⋅$ s)				黏度保留率/%
聚合物类型	$ρ$ (聚合物)/（mg $⋅$ L^-1）	0 s	1 s	3 s	5 s	黏度保留率/%
“高分”聚合物	550	14.5	13.6	12.7	11.6	80.00
	1 000	35.6	34.8	31.4	29.9	83.99
	1 500	84.2	81.2	76.9	74.5	88.48
	2 000	171.8	168.8	164.6	161.7	94.12
“抗盐”聚合物	550	21.8	17.2	14.1	11.0	50.46
	1 000	52.4	44.7	37.6	29.4	56.11
	1 500	140.3	124.2	109.1	97.9	69.78
	2 000	250.1	226.7	205.4	195.0	77.97

表3 聚合物黏度与老化时间的关系及黏度保留率

Table 3 Relationship between polymer viscosity and aging time and viscosity retention

聚合物类型	老化时间/d	黏度/（mPa∙s）	黏度保留率/%
“高分”聚合物	0	36.5	-
	10	32.7	89.51
	20	28.7	78.66
	30	27.3	74.71
	50	25.8	70.77
	60	25.0	68.55
	80	24.1	66.08
“抗盐”聚合物	0	51.7	-
	10	47.0	90.87
	20	42.3	81.82
	30	35.7	69.11
	50	29.2	56.40
	60	27.4	52.92
	80	25.6	49.44

表4 模拟水及污水矿化度不同时的聚合物的黏度

Table 4 Polymer viscosity with different mineralization degrees of water and sewage

水型	矿化度/（mg∙L^-1）	黏度/（mPa∙s）
水型	矿化度/（mg∙L^-1）	“抗盐”聚合物	“高分”聚合物
模拟水a	1 000	81.0	109.1
模拟水b	3 000	59.8	64.5
采出污水	4 000	52.4	35.6
模拟水c	5 000	43.5	24.3
模拟水d	10 000	31.0	14.1
模拟水e	20 000	23.4	6.5

表5 岩心各个区间压差δp和压差比

Table 5 Pressure difference δp and differential pressure ratio in each region of the core

聚合物类型	渗透率/mD	δp/MPa			压差比
聚合物类型	渗透率/mD	δp₁	δp₂	δp₃	δp₁/δp₂	δp₁/δp₃	δp₂/δp₃
“高分” 聚合物	248	0.394 1	0.151 0	0.026 4	2.61	14.93	5.72
	507	0.196 0	0.082 4	0.015 0	2.38	13.07	5.49
	767	0.075 4	0.033 7	0.007 0	2.24	10.77	4.81
	994	0.049 8	0.023 0	0.005 2	2.16	9.57	4.43
	1 511	0.032 0	0.015 6	0.003 6	2.05	8.88	4.33
“抗盐” 聚合物	254	0.818 0	0.025 4	0.006 6	32.20	123.94	3.85
	495	0.459 6	0.016 0	0.004 4	28.73	104.45	3.64
	759	0.333 7	0.012 6	0.003 7	26.48	90.19	3.41
	1 014	0.238 0	0.009 2	0.002 8	25.87	85.00	3.29
	1 516	0.126 9	0.005 4	0.001 7	23.50	74.65	3.18

图4 各测压点压力与注入量的关系（a）注入端（b）测压点1 （c）测压点2

Fig.4 Relationship between pressure and injection volume at each pressure measuring point

表6 聚合物驱替各阶段采收率

Table 6 Recovery rates of polymer displacement at all stages

岩心类型	聚合物类型	剪切后聚合物黏度/（mPa∙s）	含油饱和度/%	采收率/%			采收率增幅/%
岩心类型	聚合物类型	剪切后聚合物黏度/（mPa∙s）	含油饱和度/%	水驱	聚驱	后续水驱	采收率增幅/%
浇筑岩心	“高分”聚合物	19.7	70.37	45.93	62.97	73.50	27.57
光板岩心	“高分”聚合物	19.7	70.30	14.95	14.95	17.68	2.73
浇筑岩心+光板岩心（分注分采）	“高分”聚合物	19.7	70.31	32.07	43.18	51.01	18.94
浇筑岩心	“抗盐”聚合物	20.4	70.55	44.86	44.86	44.86	0
光板岩心	“抗盐”聚合物	20.4	69.81	14.57	14.57	24.11	9.54
浇筑岩心+光板岩心（分注分采）	“抗盐”聚合物	20.4	68.45	33.66	33.66	40.45	6.79

图5 注入压力和采收率与注入量的关系

Fig.5 Relationship between injection pressure and recovery and injection amount

图6 各小层采收率与注入量的关系

Fig.6 Relationship between recovery rate and injection amount of each small layer

图7 注采端分流率与注入量的关系

Fig.7 Relationship between injection and production end divergence rate and injection volume

图8 聚合物分子微观结构扫描电镜照片（a） “高分”聚合物（b） “抗盐”聚合物

Fig.8 Microscopic electron microscopic photograph of polymer molecules

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