提高原油采收率原理EOR第四章
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提高原油采收率机理
第一节 提高原油采收率的基本概念和认识
一、提高原油采收率的重要性和迫切性
纵观石油开采的全过程，便可发现提高原油采收率在其中占有极其重要的位置。如果 世界现有油藏能增加 1％的原油采收率，就相当于多采出目前全球年耗油量的两倍。一个 大油田，如能使原油采收率提高 10％一 20％，其增加的原油产量就十分可观，在某种程度 上就相当于发现一个或几个新油田！另外，就技术而言，有关提高采收率的研究工作也是 石油工业中最复杂的一项工作，而且迄今没有一个全球通用的方法，因为地质条件和油藏 特征等都有很大的差异。总之。这一技术既有经济风险，但又是老油田增加采油量的必经 之路。正因为如此，在过去的数十年内，原苏联、美国这样一些石油大国都把如何提高原 油采收率作为研究工作的主要目标。
在水驱油藏枯竭停止采油时，地层为束缚水、残余油和进入油层中的水(Sin.w)所饱和， 即
则 （4－8）
Swi+Sor+Sin.w=1
Sin.w=1－ Swi－ Sor
将式（4－8）代入（4－5）中，水驱采收率为
Ew
Sinw 1 Swi
（4－9）
式中 Sin.w—注入水在地层中的饱和度； Ew—水驱时的采收率。
饱和度，从而求出采收率。对于注水油田，如果采油速度远远大于注水速度，就会使某些
局部地区未受到注水的影响，压力降低迅速，而成为溶解气驱，导致局部地区的采收率很
低。
当油藏存在边水、底水、且与含水区(或供水区)连通性好，以致油藏采出的原油能得
到水的及时补充。这样，油藏压力始终高于饱和压力，成为天然的水驱油藏。
二、一次采油、二次采油、三次采油
1.一次采油 大约在 40 年代以前，仅依靠天然能量开采原油的方法。天然能量包括：天然水驱、 弹性能量驱、溶解气驱、气驱及重力驱等。人类对油藏的作用只限于钻出油井，为油流提 供通道。一次釆油采收率很低，如油层深、原油粘度大、地层压力又低时，不仅采收率低， 而且开发年限很长，原苏联有 120 多个高粘油田，当时的采收率一直未超过 15％。 2.二次采油 在 40 年代得到广泛应用的注水(注气)就是最常用的二次采油方法。其特点是用注水 (或注气)的方法以弥补采油的亏空体积、增补地层能量进行采油。通常二次采油紧跟在一 次采油之后。但在我国，为了保持油层压力，多数是将注水与一次采油同时进行，因此， 子将注水称为压力保持法。原苏联几乎 90％的原油靠注水采出， 比美国应用更广。二次 釆油平均采收率很少超过 50％，个别情况也有可能达到 70％一 80％。 3.三次采油 其特点是针对二次采油未能采出的残余油和剩留油，采用向地层注入其它驱油工作剂 或引入其它能量的方法，称为三次采油法。通常三次采油紧跟在二次采油之后，如化学驱 油及某些?昆相驱油等。这些新的提高采收率方法与二次采油不同，它需要深入到微观孔隙 中，引起各种物理—化学变化来驱油。 热力采油几乎与一次采油同时进行，因为对于高粘稠油油藏，若一开始不采用热釆(如 注蒸汽)，几乎就无法进行采油。 目前，世界上采用“提高原油采收率”(EnhancedOilRecovery 一简写为“EOR”)这个
一、提高原油采收率的重要性和迫切性
纵观石油开采的全过程，便可发现提高原油采收率在其中占有极其重要的位置。如果 世界现有油藏能增加 1％的原油采收率，就相当于多采出目前全球年耗油量的两倍。一个 大油田，如能使原油采收率提高 10％一 20％，其增加的原油产量就十分可观，在某种程度 上就相当于发现一个或几个新油田！另外，就技术而言，有关提高采收率的研究工作也是 石油工业中最复杂的一项工作，而且迄今没有一个全球通用的方法，因为地质条件和油藏 特征等都有很大的差异。总之。这一技术既有经济风险，但又是老油田增加采油量的必经 之路。正因为如此，在过去的数十年内，原苏联、美国这样一些石油大国都把如何提高原 油采收率作为研究工作的主要目标。
在水驱油藏枯竭停止采油时，地层为束缚水、残余油和进入油层中的水(Sin.w)所饱和， 即
则 （4－8）
Swi+Sor+Sin.w=1
Sin.w=1－ Swi－ Sor
将式（4－8）代入（4－5）中，水驱采收率为
Ew
Sinw 1 Swi
（4－9）
式中 Sin.w—注入水在地层中的饱和度； Ew—水驱时的采收率。
饱和度，从而求出采收率。对于注水油田，如果采油速度远远大于注水速度，就会使某些
局部地区未受到注水的影响，压力降低迅速，而成为溶解气驱，导致局部地区的采收率很
低。
当油藏存在边水、底水、且与含水区(或供水区)连通性好，以致油藏采出的原油能得
到水的及时补充。这样，油藏压力始终高于饱和压力，成为天然的水驱油藏。
二、一次采油、二次采油、三次采油
1.一次采油 大约在 40 年代以前，仅依靠天然能量开采原油的方法。天然能量包括：天然水驱、 弹性能量驱、溶解气驱、气驱及重力驱等。人类对油藏的作用只限于钻出油井，为油流提 供通道。一次釆油采收率很低，如油层深、原油粘度大、地层压力又低时，不仅采收率低， 而且开发年限很长，原苏联有 120 多个高粘油田，当时的采收率一直未超过 15％。 2.二次采油 在 40 年代得到广泛应用的注水(注气)就是最常用的二次采油方法。其特点是用注水 (或注气)的方法以弥补采油的亏空体积、增补地层能量进行采油。通常二次采油紧跟在一 次采油之后。但在我国，为了保持油层压力，多数是将注水与一次采油同时进行，因此， 子将注水称为压力保持法。原苏联几乎 90％的原油靠注水采出， 比美国应用更广。二次 釆油平均采收率很少超过 50％，个别情况也有可能达到 70％一 80％。 3.三次采油 其特点是针对二次采油未能采出的残余油和剩留油，采用向地层注入其它驱油工作剂 或引入其它能量的方法，称为三次采油法。通常三次采油紧跟在二次采油之后，如化学驱 油及某些?昆相驱油等。这些新的提高采收率方法与二次采油不同，它需要深入到微观孔隙 中，引起各种物理—化学变化来驱油。 热力采油几乎与一次采油同时进行，因为对于高粘稠油油藏，若一开始不采用热釆(如 注蒸汽)，几乎就无法进行采油。 目前，世界上采用“提高原油采收率”(EnhancedOilRecovery 一简写为“EOR”)这个
第四章 提高采收率原理与方法
9
二、提高采收率的方向
第一、通过降低流度比以提高波及系数， 第一、通过降低流度比以提高波及系数，同时 尽可能适应油层的非均质性， 尽可能适应油层的非均质性，以减少非均质性 对驱油过程的不利影响； 对驱油过程的不利影响； 第二、 第二、通过减小界面张力或者消除工作剂与原 油间的界面效应以提高驱油效率。 油间的界面效应以提高驱油效率。
16
图12－7 混相流体驱油过程的相段分布图 －
1.液化石油气驱动法 1.液化石油气驱动法
向油藏注入以丙烷为主的液化石油气， 向油藏注入以丙烷为主的液化石油气 ， 与原油 形成混相段塞， 然后用天然气驱动段塞。 形成混相段塞 ， 然后用天然气驱动段塞 。 液化 石油气段塞前缘可与地层油混相， 石油气段塞前缘可与地层油混相 ， 后面与天然 气混溶，形成良好的混相带。 气混溶，形成良好的混相带。
(1)降低原油的粘度； (1)降低原油的粘度； 降低原油的粘度 (2)使原油膨胀； (2)使原油膨胀； 使原油膨胀 (3)与原油产生低界面张力； (3)与原油产生低界面张力； 与原油产生低界面张力
存在问题： 存在问题：气源
图12－11 原油粘度降低比值 － μm/μo和压力的关系
20
图12－12 原油体积膨胀系 12－ 数和CO 数和CO2溶解度的关系
图12－8 注液化石油气混相驱油过程 12－
17
2.富气驱油法 2.富气驱油法
对于地层油中轻质组分（ 较少的油藏， 对于地层油中轻质组分 （ C2-6 ） 较少的油藏 ， 可注入适 量加入乙烷、丙烷和丁烷的天然气， 量加入乙烷、丙烷和丁烷的天然气，富气中的较重组分 不断凝析到原油中， 不断凝析到原油中，最终使注入气与原油混相的驱油方 法。 驱油过程是先注一段富气 再注一段干气，然后用水驱动。 是先注一段富气， 驱油过程是先注一段富气，再注一段干气，然后用水驱动。
二、提高采收率的方向
第一、通过降低流度比以提高波及系数， 第一、通过降低流度比以提高波及系数，同时 尽可能适应油层的非均质性， 尽可能适应油层的非均质性，以减少非均质性 对驱油过程的不利影响； 对驱油过程的不利影响； 第二、 第二、通过减小界面张力或者消除工作剂与原 油间的界面效应以提高驱油效率。 油间的界面效应以提高驱油效率。
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图12－7 混相流体驱油过程的相段分布图 －
1.液化石油气驱动法 1.液化石油气驱动法
向油藏注入以丙烷为主的液化石油气， 向油藏注入以丙烷为主的液化石油气 ， 与原油 形成混相段塞， 然后用天然气驱动段塞。 形成混相段塞 ， 然后用天然气驱动段塞 。 液化 石油气段塞前缘可与地层油混相， 石油气段塞前缘可与地层油混相 ， 后面与天然 气混溶，形成良好的混相带。 气混溶，形成良好的混相带。
(1)降低原油的粘度； (1)降低原油的粘度； 降低原油的粘度 (2)使原油膨胀； (2)使原油膨胀； 使原油膨胀 (3)与原油产生低界面张力； (3)与原油产生低界面张力； 与原油产生低界面张力
存在问题： 存在问题：气源
图12－11 原油粘度降低比值 － μm/μo和压力的关系
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图12－12 原油体积膨胀系 12－ 数和CO 数和CO2溶解度的关系
图12－8 注液化石油气混相驱油过程 12－
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2.富气驱油法 2.富气驱油法
对于地层油中轻质组分（ 较少的油藏， 对于地层油中轻质组分 （ C2-6 ） 较少的油藏 ， 可注入适 量加入乙烷、丙烷和丁烷的天然气， 量加入乙烷、丙烷和丁烷的天然气，富气中的较重组分 不断凝析到原油中， 不断凝析到原油中，最终使注入气与原油混相的驱油方 法。 驱油过程是先注一段富气 再注一段干气，然后用水驱动。 是先注一段富气， 驱油过程是先注一段富气，再注一段干气，然后用水驱动。
第四章-强化采油
2021/2/18
2021/之二的储量留 在地下。由于迅速发展的国民经济对石油能源的需求 不断增长,提高已开发油田的采收率,在未来一段时间内, 仍是油田生产发展的重要方向。
2021/2/18
第一节 绪论
在绪论部分，首先介绍一次采油、二次采 油、三次采油和提高采收率(EOR)的概念，其次 对EOR的分类方法、提高采收率现状、国内主要 提高采收率技术及提高采收率发展方向作一概 述。
合而成的天然或合成物质，是由多个重复单元构
成的化合物。
2021/2/18
（1）部分水解聚丙烯酰胺 （Partially Hydrolyzed Polyacrylamide）HPAM
单体结构及聚合
n CH2=CH 引发剂
CO
CH2-CH n
CO
NH2
丙烯酰胺(AM) 单体
n：表示聚合度
2021/2/18
随着注水时间的延长，油井含水不断升高，当油井产水率达 到95---98%时，继续注水是不经济的，这时将被迫停止注水，这时 的采收率一般小于40%。
2021/2/18
概念
三次采油（tertiary recovery)
针对二次采油未能采出的残余油和剩余油，采用向油层 注入化学物质或引入其它能量或微生物开采原油的方法称为 三次采油。
但是，对于一些特殊油藏不宜注水开采，另外，一些注 水开发油藏，从提高采收率考虑，在注水中期便开始改注其 它化学药剂，因此，人们一般采用提高采收率或强化采油 （EOR）这一专有名词。
2021/2/18
概念
提高原油采收率或强化采油 (enhanced oil recovery)
提高采收率方法又称为强化采油方法，通常简称为 EOR方法。它是指除天然能量采油以外的任何采油方法， 包括采收率超过一次采油的二次采油和三次采油,不管它使 用在那个采油期，也不管它使用何种方法。
2021/之二的储量留 在地下。由于迅速发展的国民经济对石油能源的需求 不断增长,提高已开发油田的采收率,在未来一段时间内, 仍是油田生产发展的重要方向。
2021/2/18
第一节 绪论
在绪论部分，首先介绍一次采油、二次采 油、三次采油和提高采收率(EOR)的概念，其次 对EOR的分类方法、提高采收率现状、国内主要 提高采收率技术及提高采收率发展方向作一概 述。
合而成的天然或合成物质，是由多个重复单元构
成的化合物。
2021/2/18
（1）部分水解聚丙烯酰胺 （Partially Hydrolyzed Polyacrylamide）HPAM
单体结构及聚合
n CH2=CH 引发剂
CO
CH2-CH n
CO
NH2
丙烯酰胺(AM) 单体
n：表示聚合度
2021/2/18
随着注水时间的延长，油井含水不断升高，当油井产水率达 到95---98%时，继续注水是不经济的，这时将被迫停止注水，这时 的采收率一般小于40%。
2021/2/18
概念
三次采油（tertiary recovery)
针对二次采油未能采出的残余油和剩余油，采用向油层 注入化学物质或引入其它能量或微生物开采原油的方法称为 三次采油。
但是，对于一些特殊油藏不宜注水开采，另外，一些注 水开发油藏，从提高采收率考虑，在注水中期便开始改注其 它化学药剂，因此，人们一般采用提高采收率或强化采油 （EOR）这一专有名词。
2021/2/18
概念
提高原油采收率或强化采油 (enhanced oil recovery)
提高采收率方法又称为强化采油方法，通常简称为 EOR方法。它是指除天然能量采油以外的任何采油方法， 包括采收率超过一次采油的二次采油和三次采油,不管它使 用在那个采油期，也不管它使用何种方法。
8.3.4 提高原油采收率技术简介.pdf
3 ASP三元复合驱技术中的几个问题
◎表面活性剂的筛选与研制 ◎减少化学剂的损失 ◎抑制复合体系的组分分离（色谱分离） ◎防垢、除垢 ◎采出液处理
五、混相驱
1 概念
混相是指相间界面消失。 混相驱是指以混相注入剂做驱油剂的驱油法。 混相注入剂则是指在一定条件下注入地层，能与 地层原油混相的物质。 油水界面张力为0，洗油效率高。
（1）高分子量：一般驱油用HPAM的分子量为1千万到几千 万； （2）多分散性：HPAM的分子量具有不均一性，是分子量 不等的同系聚合物的混合物； （3）几何结构多样化：聚合物的几何结构有线型、支型 和体型三种形态； （4）物化性能稳定：HPAM具有稳定的化学性质和特殊的 物理性能，以满足驱油的要求。
8 石油化学品与油田化学品
8.3.4 油层化学改造 (提高原油采收率技术简介)
原油采收率
原油采收率（ER）=采出储量（NR）/地质储量（N ）×100％ 水驱采收率（ER）=波及系数（EV）X 洗油效率（ED）×100％
波及系数：是指驱油剂波及到的油层容积与整 个含油容积的比值。
EV
V sw = V
2 黄胞胶（XC）（生物聚合物）
热稳定性差（71℃）；生物稳定性差（24小时， 需加醛类杀菌剂）；剪切稳定性好（支链）。
3、聚合物对水的稠化能力
增加水的粘度
◎ 超过一定浓度，聚合物分子互相纠缠
形成结构，产生结构粘度。 ◎聚合物链中的亲水基团在水中溶剂化 （水化）。 ◎若为离子型聚合物，则可在水中解离， 形成扩散双电层产生许多带电符号相 同的链段（由若干链节组成，是链中 能独立运动的最小单位），使聚合物 分子在水中形成松散的无规线团，因 而有好的增粘能力。
表面活性剂在水油界面吸附，可以降低水油界面张力 ▽降低岩石对原油的粘附力，提高洗油效率 ▽增大毛管数 ▽减少亲油油层的毛细管阻力
目前提高采收率(EOR)技术方法及其机理
目前EOR技术方法主要有哪些，分别论述其机理？1化学驱（Chemical flooding）定义：通过向油藏注入化学剂，以改善流体和岩石间的物化特征，从而提高采收率。
1.1聚合物驱（Polymer Flooding）（1）减小水油流度比M（2）降低水相渗透率（3）提高波及系数（4）增加水的粘度聚合物加入水中，水的粘度增大，增加了水在油藏高渗透部位的流动阻力，提高了波及效率。
高渗透部位流动时，水所受流动阻力小，机械剪切作用弱，聚合物降解程度低，则聚合物分子就易于缠结在孔隙中，增大高渗透部位的流动阻力。
反之，低渗透率部位，聚合物分子降解作用强，，反而容易通过低孔径孔隙，而不堵塞小孔径。
1.2表面活性剂驱(Surfactant Flooding)（1）降低油水界面张力表面活性剂在油水界面吸附，可以降低油水界面张力。
界面张力的降低意味着粘附功的减小，即油易从地层表面洗下来，提高了洗油效率；（2）改变亲油岩石表面的润湿性（润湿反转）一般驱油用表面活性剂的亲水性均大于亲油性，在地层表面吸附，可使亲油的地层表面反转为亲水，减小了粘附功，也即提高了洗油效率；（3）乳化原油以及提高波及系数驱油用的表面活性剂的HLB 值一般在7—18范围，在油水界面上的吸附，可稳定水包油乳状液。
乳化的油在向前移动中不易重新粘附润湿回地层表面，提高了洗油效率。
此外，乳化的油在高渗透层产生贾敏效应，可使水较均匀地在地层推进，提高了波及系数；（4）提高表面电荷密度当驱油表面活性剂为阴离子型表面活性剂时，它在油珠和地层表面上吸附，可提高表面的电荷密度，增加油珠与地层表面的静电斥力，使油珠易被驱动界质带走，提高了洗油效率；（5）聚集并形成油带若从地层表面洗下来的油越来越多，则它们在向前移动时可发生相互碰撞。
当碰撞的能量能克服它们之间的静电斥力时，就可聚并并形成油带。
油带向前移动又不断聚并前进方向的油珠，使油带不断扩大，最后从生产井采出；（6）改变原油的流变性表面活性剂水溶液驱油时，一部分表面活性剂溶入油中，吸附在沥青质点上，可以增强其溶剂化外壳的牢固性，减弱沥青质点间的相互作用，削弱原油中大分子的网状结构，从而降低原油的极限动剪切应力，提高采收率。
提高石油采收率
第一章注水及空气驱油技术1.原油采收率Er：采出原油量与原始地质储量的百分数或比值。
2.一次采油：利用油层原有的天然能量采油，采油成本低，采出程度低。
二次采油：利用人工补充能量采油，机械能采油，采出程度和采油成本相对较高。
三次采油：利用物理化学能采油，即通过改变地层，流体的性质，特别是界面性质进行采油，采油成本高，采出程度高。
四次采油：利用生物能，核能等方法采油。
3.波及系数Ev：油藏被工作剂驱洗过的体积占总体积的百分数。
4.驱油效率Ed：被工作剂冲洗下来的油量与波及区域内总油量比值的百分数。
5.Er=Ev-Ed6.残余油:①剩余油：由于注水波及系数低，注入水未波及的区域内剩余的原油。
②残余油：注入水在波及区域内或孔道内已扫过区域仍然残留而未能被驱走的原油7.毛管数：粘滞力与局部毛细管力的比值。
（增大毛管数可降低残余油饱和度）8.影响水驱油效率的因素：①油藏岩石的润湿性②油层沉积韵律的影响：正韵律油层、反韵律油层、复合韵律油层③粘滞力和毛管力的影响9.影响波及系数Ev的因素：①油藏流体粘度（粘度↑，Ev↓）②流度比的影响③非均质的影响④井网的影响10.流度比：驱替相的流度与被驱替相的流度之比。
M=1，油水流动性能相同。
M<1水的流度小于油的流度，利于驱油，Ev高。
M>1水的流度大于油的流度11.油水前缘：分隔油区与油水两相区的界面。
水驱油前缘推进方式：①活塞式推进②非活塞式推进。
12.粘性指进：当一相流体驱替与其不混溶的另一相流体时，由于两相流体粘度的差异，造成驱替相流体在两相接触处呈分散液束，像手指状向前推进的现象。
13.舌进：在油层平面上，注入水沿高渗透区域高渗透区或高渗透带，首先到达油井，其水线前缘成舌状，故称舌进。
第二章聚合物驱油技术1.聚合物溶液驱油：把聚合物添加到注入水中，提高注入水的粘度，降低驱替介质的流度的一种改善水驱的方法。
2.聚合物：由被称为单体的低分子物质聚合而成的高分子化合物。
第四节 提高采收率
4 碱–表面活性剂–聚合物三元复合驱
碱水驱碱耗损失非常大，加入表面活性剂可大大减 少碱的用量。同时，由于原油中的酸性组分含量碱驱时 生成的表面活性剂量，所以，利用碱–表面活性剂可降 低界面张力的性能，再结合聚合物的流度控制能力，就 形成了碱–表面活性剂–聚合物三元复合驱技术。此技术 能有效降低界面张力，获得较高的驱油效率。其中聚合 物用于增加体系粘度，提高波及效率。 碱–表面活性剂–聚合物三元复合驱技术采收率是化 学驱中最高的，可提高水驱采收率２0％。
提高采收率(EOR)
(Enhanced Oil Recovery)
原油采收率(Oil Recovery)是指采出地下原油原始储量的 百分数，即油藏累计采出的油量占油藏地质储量的百分数。 从理论上来说，采收率取决于驱油效率(ED)和波及效 率(Ev)。 采收率的定义式为：
ED EV 式中: ED ——驱油效率，又称微观驱替效率，它是指 注入流体波及区域内，采出的油量与波及区内石油储量的 比值； EV——波及效率，又称扫油效率或宏观驱替效率，它 是指注入流体及波区域的体积与油藏总体积的比值。
（1）渗透率非均质性
不同渗透率层的注入水推进速度不同，导致油层水 淹不均匀，各层渗透率相差太大会造成单层突进，造成 水淹厚度小，波及效率低。 即使渗透率相同，孔隙结构也可能不同，在微观上 仍可能是不均质的。颗粒愈均匀，岩石的微观结构愈好， 孔隙大小更趋一致驱油效率更高。 所以，油藏岩石渗透率的宏观，微观非均质性对水 驱油的波及效率和驱油效率有很大影响。
2 蒸汽驱
蒸汽驱(Steam Drive)是接替蒸汽吞吐的一种稠油开 采方法，是指蒸汽从注入井进入并穿过整个油层，把加 热的原油推向生产井并产出地面。与蒸汽吞吐相比，尽 管蒸汽驱可以大幅度提高稠油油藏的采收率，但该方法 消耗的热能多、投资大、技术复杂程度高、风险大。因 此，目前蒸汽驱的产量要比蒸汽吞吐的产量小。 利用蒸汽吞吐开采稠油，只能采出油井井筒附近地 层中的原油，而井间仍有大量的稠油未能采出，其采收 率仅为10％一20％。蒸汽吞吐后进行蒸汽驱开采，可以 便一部分井间地层中的原油采出地面，可进一步提高稠 油的采收率20％一30％。
EOR基础(四)
ηv NC = σ
(4.27)
物理意义：表征作用于残余油上的驱动力与阻力的相对大小。
NC越大，油低越容易被驱替。如何增大NC???
第一节 储层中两相流体的微观驱替
4.1.3 两相驱替准数——毛管数 1. 毛管数的定义
第四章
ηv NC = σ
分析式(4.27)，降低残余油饱和度、提高微观驱油效率的可能途 径有三个： ① 降低油/水界面张力。在驱油剂中加入表面活性剂和/或碱剂， 都是降低油/水界面张力的有效途径。针对特定的油藏条件和原 油性质，选用高效表面活性剂，优化驱油剂配方，可使油/水界 面张力σ降至超低（10-3 mN/m）。这是表面活性剂驱和化学复 合驱的重要机理之一。降至超低（10-3 mN/m）。这是表面活性 剂驱和化学复合驱的重要机理之一。
第一节 储层中两相流体的微观驱替
4.1.3 两相驱替准数——毛管数 1. 毛管数的定义
第四章
以不同形式残留在储层孔隙中的原油（油滴、油膜等）能否被驱 替，主要取决于作用于残余油的驱动力与阻力的相对大小。 定义：为表征驱油剂对残余油驱替能力，将储层孔隙中驱替残余油 滴的驱动力与阻力的比值定义为毛管数。 定义式：
第一节 储层中两相流体的微观驱替
4.1.3 两相驱替准数——毛管数 1. 毛管数的定义
第四章
ηv NC = σ
② 增大驱替相的视粘度。这主要是从增大对残余油的驱替压力 来考虑。实际上，驱油剂的视粘度只是其流变性的重要指标之一， 许多驱油剂，如部分水解聚丙烯酰胺溶液，属于典型的粘弹性流 体。驱油剂的粘弹效应对于提高微观驱油效率的作用也是值得深 入探讨的问题。 ③ 增大驱替速度。从理论研究和室内实验结果来看，增大驱替 速度的确有利于提高驱油效率。但在实际生产中的驱替速度受注 入能力、地层破裂压力等因素的制约，不可能过大。因此，以增 大驱替速度提高驱油效率的思路在实际生产中是难以实施的。
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聚合物驱有更高的平面波及效率－提高了采收率
图4-3 水驱与聚合物驱的平面波及效率
降低了水油的流度比－提高了波及系数－提高了采 收率
降低了水油的流度比－有更高的纵向波及效 率－提高了采收率
图4-4 水驱与聚合物驱的纵向波及效率 K2>k3>k1
降低了的作用原理
第四章 聚合物驱
第一节 聚合物驱的概念
以聚合物溶液为驱油剂的驱油法。 也称为： ❖ 聚合物溶液驱 ❖ 聚合物强化水驱 ❖ 稠化水驱 ❖ 增粘水驱。
第一节 聚合物驱的概念
1972年，在大庆油田开展小井距的聚合物驱试验 。
聚合物驱在大庆、胜利等油田已进入工业化应用 阶段。
大庆油田的聚合物驱成为世界上最大的聚合物驱 项目。
粘弹性聚合物溶液均会降低各类水驱残余油量, 残余油是被聚合物溶液携带出来的,而不是推出 来的。粘弹性越大,携带出的残余油量越多,驱 替效率越高。
聚合物溶液提高驱油效率的原因是聚合物溶液是 粘弹性流体，弹性又具有很多不同的表现形式
有后面的液体可以推前面的液体，同时还有拉 动侧面及其后面液体的作用，这是因为溶液中长 链聚合物分子是相互缠绕的，一个分子要动，前 后左右的分子都得动（整体移动），即可产生“ 海绵胀缩现象”
第二节 聚合物驱提高采收率的作用原理
夏慧芬，石油学报，2006
第二节 聚合物驱提高采收率的作用原理
夏慧芬，石油学报，2006
根据流变性实验证明驱油用的聚合物溶液具有 粘弹流体的特性。
在亲水岩心中,具有粘弹性的聚合物溶液可以驱 动盲端中的可动残余油。
具有相同粘性的牛顿流体和粘弹流体的最终采 收率不同，水驱后再聚合物驱替的最终采收率 高于水驱后再甘油驱替的最终采收率,粘弹流体 的驱油效率高于粘性流体.
（1）水中聚合物分子互相纠缠形成结构； （2）聚合物链节中亲水基团在水中溶剂化； （3）若为离子型聚合物则其在水中解离，产生 许多带电符号相同的链节，使聚合物分子在水中所形 成的无规线团更松散，因而有更好的增粘能力。
缠绕+亲水集团的溶剂化+离子型聚合物的解离
第二节 聚合物驱提高采收率的作用原理
第二节 聚合物驱提高采收率的作用原理
FR
w p
kw
w
kp
p
式中，FR——阻力系数； kw——水通过岩心时的有效渗透率； kp——聚合物溶液通过岩心时的有效渗透率； μw——水通过岩心时的粘度； μp——聚合物溶液通过岩心时的粘度。
阻力系数反映了聚合物降低驱动介质流度的能力，它的数值总大于1。
水的流度对聚合物溶液流度的比值。反映了聚合 物降低驱动介质流度的能力。其值大于1。
1997年，累计注入聚合物干粉23700t，工业应用 面积达101.3km2，全国聚合物驱年增产原油达303 万t。
2000年，聚合物驱年增产原油达500万-700万t。
第四章 聚合物驱
第二节 聚合物驱提高采收率的作用原理
基本原理——增大水的粘度——降低了水的流度 ——减小水油流度比——抑制水的指进 ——提高波及系数——提高原油采收率
聚合物溶液的残余阻力系数反映了聚合物溶液在岩石孔隙 介质流动过程中对岩石渗透率造成的永久损失；
同时，反映了聚合物溶液调整吸水剖面的能力，数值越高， 表明聚合物溶液改善油层非均质性、堵塞高渗透层的能力越强。
二、残余阻力系数
残余阻力系数是指聚合物溶液通过岩心前后的盐 水渗透率比值，即
FRR
K wi K wn
式中，FRR——残余阻力系数； kwi——聚合物溶液通过岩心前的盐水渗透率； kwn——聚合物溶液通过岩心后的盐水渗透率
残余阻力系数反映了聚合物降低孔隙介质渗透率的
能力，它的数值总大于1。
第三节 阻力系数与残余阻力系数
图4-6 聚合物驱时水在层间的窜流效应
聚合物溶液在低K层的流度λ小于在高K层中的 λ，故在随后的水驱中，水可在高、低K层之间
窜流，提高了水的波及系数。
第二节 聚合物驱提高采收率的作用原理
一、增粘机理
聚合物可通过增加水的粘度，降低水油流度比，从 而提高波及系数。聚合物之所以能增加水的粘度，主 要由于：
聚合物 溶液的 前后需 注入淡 水段塞 （盐敏 作用）
图4-7 聚合物驱段塞图
1-剩余油；2-淡水；3-聚合物驱 溶液；4-水
HPAM的盐敏效应
W(NaCl):1-0;2-0.01%;3-0.1%;40.5%;5-10%
第三节 阻力系数与残余阻力系数
一、阻力系数 阻力系数是指水的流度对聚合物溶液流度的比值，即
有法向力，主要反映流体拉动侧面液体的力
有拉伸粘度和拉伸力，可以抽丝，主要反映前 面的液体拉动后面液体的力
第二节 聚合物驱提高采收率的作用原理
因此聚合物可以大幅度的提高非均 质性较严重的油层的采收率。一般来 说，聚合物驱比水驱提高采收率 6%~13%。
聚合物的盐敏 效应是指对聚 合物溶液粘度 产生特殊影响 的效应 。HPAM 的 盐敏效应是由于HPAM周围由羧基与钠离子所形成的扩散双电层受到盐的 压缩作用所引起的。盐加入前，HPAM的扩散双电层使链段带负电而互相 排斥，HPAM分子形成松散的无规线团，因而对水有很好的稠化能力；盐 加入后，盐对扩散双电层的压缩作用，使链段的负电性减小，HPAM分子 形成紧密的无规线团，因而对水的稠化能力大大减小。
第二节 聚合物驱提高采收率的作用原理
图4-5 聚合物分子在吼道外的捕集
聚合物分子可通过架桥而滞留在喉道处－降 低KrW
第二节 聚合物驱提高采收率的作用原理
目前普遍认为聚合物驱只是通过增加注 入水的粘度，改善水油流度比，扩大注 入水在油层中的波及体积提高原油采收 率。但是研究发现聚合物驱也可以通过 提高洗油效率来提高采收率。
二、降低渗透率机理
聚合物可通过减小水的有效渗透率，降低水油流度 比，从而提高波及系数。聚合物之所以能减小水的有 效渗透率，主要由于它可在岩石孔隙结构中产生滞留 。聚合物在岩石孔隙结构中有两种滞留形式： （1）吸附 吸附是指聚合物分子通过色散力、氢键或其他作用力 在岩石表面所产生的浓集。 （2）捕集 聚合物分子在水中所形成的无规线团的半径虽小于喉 道的半径，但是它们可通过架桥而滞留在喉道外。这 种滞留叫捕集。