聚驱驱油机理解析
油田用聚合物驱油剂相关知识
许多学者认为，聚合物溶液在多孔介质中的粘弹效应引
起了驱油剂粘度的大幅度增加，进一步改善了驱替前缘的流
度比，因而当驱油剂流量增加时，采油速度迅速上升。 用聚合物溶液驱替后，所有类型的残余油均减少，减少 量取决于驱替液的粘弹性。聚合物溶液在驱替不同类型残余 油时，表现出很强的“拉、拽”作用。残余油不是被聚合物
（2）粘滞作用：聚合物的粘弹性加强了水相对残余 油的粘滞作用，在聚合物溶液的携带下，残余油会 重新流动，从而被夹带而出。聚合物溶液在多孔介 质中的粘滞力增加，是驱替膜状、孤状残余油的主 要机理
（3）增加驱动压差：提高了岩石内部的驱动压差，使注入液可以克服 小孔道产生的毛细管压力，进入细小的孔道中，从而把原油驱替出来。 （4）绕流作用：聚合物进入高渗透层后，增加了水相的渗透阻力，产 生了由高渗透层指向低透层的压差，使注入液发生绕流，进入到中、 低渗透层中，扩大了水驱的波及体积，提高了原油的采收率。
Vsw EV V
Vsw－驱油剂的驱替体积； V－油藏总体积； Ev－体积波及系数；
影响因素： 流度比、岩石的宏观非均质性、注采井网对非均
质性的适应程度等
（1）流度比 指注入驱油剂的流度与被驱原油的流度之比。 流度 ：流体的渗透率
K
与其粘度 之比。
＝
水油流度比：
K
岩石允许流体 通过的能力
（2）油层岩石宏观非均质的影响
实际油层是在水流冲刷过程中沉积形成的
顺水流方向与垂直水流方向的渗透率必然有差异 流体沿渗透率好的方向流动快 形成不轨则驱动前缘 注采井网安排不当 油井会过早水淹，油藏留下一些“死油区”
油层结构的非均质性： • 油和水都是在油层岩石颗粒之间的细小孔道（孔隙、 裂缝）内运动的。这些孔道大小不一，纵横交错，变 化万千，这就是油层结构的非均质性。 • 水（驱油剂）驱动石油在这些孔道中流动时，由于孔 道大小不同，所遇到的阻力也不一样，使得水在不同 的孔道中驱油时的流动速度不同。
油田聚合物驱油原理
油田聚合物驱油原理
油田聚合物驱油是一种常用的增油技术，其原理是通过注入聚合物溶液，增加油层中的黏度，形成较大的剪切应力和流动阻力，促使原油顺着聚合物流动，从而增加采油效果。
聚合物驱油机理主要包括以下几个方面：首先，聚合物分子与原油分子之间存在吸附作用，这种吸附作用可以提高原油的黏度，增加流动阻力，防止原油的快速流出，从而实现增油效果；其次，聚合物本身的分子结构可以形成一定的弹性和黏性，使其在油层井道中能够形成较大的剪切应力，进一步促进原油的流动；最后，聚合物的分子结构还可以吸附油层中的金属离子和其他杂质，从而减少沉积和堵塞，保持油层的通畅性和稳定性。
聚合物驱油技术具有很多优点，如增油效果好、操作简单、节约成本等。
但同时也存在一些不足之处，如聚合物的稳定性不高、溶液粘度过高等问题，需要不断进行优化和改进。
- 1 -。
聚合物驱油技术探究
1 聚合物驱油机理聚合物驱油的重要机理之一就是聚合物溶液的流度控制作用，对于均质油层，一方面，聚合物驱油可以改善水油流度比，扩大波及体积。
当在用水驱油时，若M>1，说明水比原油的流动能力强，但是当指进现象发生时，由于波及系数降低大部分的油就不能被水驱替出来，而在聚合物中加入水后，就可以使容易的粘度发生变化，使其不易渗入地层之中，这样产生的结果就是溶液再也不会像以前那样随意流动了。
而且，如果在使用中使得原油的流动性大大增强，也可以使水驱油的效果得到十分明显的提高。
除此之外，聚合物中加入水后，除了能够使水的渗透能力大大降低，还可以使原油的流动能力大打折扣，这样就可以使得机械剪切作用减少，提高了聚合物的利用率。
其次，当聚合物中加入水后，还能使聚合物分子在地层孔隙中的流动能力降低，使其更易停留在孔隙中，而在低渗透部位，由于聚合物分子的剧烈降解，还能使其更容易的通过孔隙，而不会因为聚合物分子的停留堵塞小孔。
再者，当聚合物中加入水后，水就不再是不能扩大体积的液体了，而变成了可胀可缩的“海绵”，而溶液就可以在这样的水的孔隙中流动，拖拉并携带出孔隙中细长的油滴，并且可以变薄通道内的油，另外，溶液还能将这些油拉成有原油特有的“通道”，增大原油的驱替效率。
2 建立合理的配套工艺2.1 改善聚合物配制站和注入站的布局聚合物的配置中对于各方面服务有着特殊的要求，它需要几个区块提供可以共同利用的资源服务。
因此，这就产生了配制站、注入站选址布局的问题。
在此基础上，可以利用数学建模和系统规划等学科技术进行研究，以投资最少为目标，应用网络流规划方法优化布局模型，优化选择出配制站位置、个数和规模。
2.2 利用计算机对整个过程进行全程动态监控分析针对聚合物驱具有明显阶段性这一特点，可以把整个注聚区调整管理分为几个具有明显差异的工作阶段，利用计算机对注入井和油井进行全程的监控和动态分析，根据数据研究发现各个不同阶段中存在的主要问题，利用现有的技术和工艺，集合工作人员的经验和意见，逐一解决并落实问题。
3聚合物驱油原理
聚合物驱油原理早期的聚合物驱油机理认为，聚合物驱只是通过增加注入水的粘度，降低水油流度比，扩大注入水在油层中的波及体积来提高原油采收率，聚合物驱后残留在孔隙介质中的油的体积和水驱之后相同，即聚合物驱不能增加岩石微观扫油效率。
经过多年的研究发现，由于聚合物的非牛顿粘弹性，聚合物驱不仅能够扩大波及体积，而且能够增加油藏岩石的微观驱油效率从而提高原油采收率。
聚合物驱可有效地驱替簇状、柱状、孤岛状、膜(环)状、盲状等以各种形态滞留在孔隙介质中的残余油。
室内实验还表明，具有粘弹性的聚合物溶液与具有相同粘度但不具备粘弹性的驱替液相比，多提高采收率3-5个百分点。
聚合物驱油机理主要可以归纳为一下几个方面:1 降低油/水粘度比研究结果表明,降低油/水粘度比可以提高驱油效率。
因此,设法降低地层原油的粘度和提高驱油剂的粘度就可以达到提高驱油效率的目的。
但是,大面积的降低地层原油粘度的做法是不现实的,不过可以在注入水中添加高相对分子品质聚合物,以提高驱替相粘度。
2 降低水/油流度比降低水/油流度比可以减少注入水单层突进现象。
同时可以提高注水波及体积系数和驱油效率。
水/油流度比的降低扩大了注水波及体积系数,使得原来需要大量注水才能采出的的原油,仅用少量的稠化水便可采出。
3 降低注水地层渗透率降低水油流度比的方法是降低注入水的流度或提高地层油的流度。
显然大面积提高地层原油流度的做法是不现实的,而设法降低注入水的流度是很容易实现的。
降低注入水流度的途径:一是降低地层的有效渗透率；二是提高驱替相的粘度。
这两种途径都是可以通过人工方法实现的。
例如，通过机械的或是化学的方法对地层中的高渗透层段进行封堵作业(调整注水地层吸水剖面)可以降低地层的有效渗透率；通过在注入水中添加聚合物增稠剂可以提高驱替相的粘度。
4 产生流体转向效应聚合物溶液在非均质油层中优先进入高渗透带,由于注入流体粘度的增大和高渗透带渗透率的下降使得进入的驱替流体转入未曾被注入水波及的含剩余油部位,提高了采收率。
聚驱驱油机理
吸附 吸附是聚合物分子滞留于孔隙介质中的重要机理之一，它的结果 是降低溶液粘度。 捕集 渗透率降低的另一个重要原因是捕集，其原因是由于孔隙结构及 高分子的性质造成的。
对于低渗透油层，降低渗透率的主要机理是捕集，对于中高渗 透率油层，聚合物降低渗透率的主要机理是吸附。
化学驱油机理
2.5聚合物驱提高驱油效率机理
早期的聚合物驱油理论认为，聚合物驱只是通 过增加注入水的粘度，改善油水流度比，扩大注 入水在油层中的波及体积从而提高原油采收率。 因此，有人把聚合物驱称为改性水驱，即二次采 油。
近两年，取得了一些新认识
化学驱油机理
水驱剩余油包括两大类：
一是水驱未波及区剩余油。这种剩余油处于注 入水未波及的油层中低渗透部位；
化学驱油机理
有效粘度、残余阻力系数、阻力系数
有效粘度：聚合物溶液通过孔隙介质时的实际粘度称为有效粘度。 残余阻力系数：残余阻力系数描述聚合物洛液降低岩芯渗透率的能 力，用 FRR 表示， FRR＝ kw/kf 。FRR愈大，聚合物溶液降低岩芯渗透率 的能力愈强，FRR是评价注聚合物后油层注入能力的一个重要参数. 阻力系数：定义为水通过岩心的流度与聚合物溶液通过岩心的流度 之比，表示聚合物溶液降低流度的能力。
（4）聚合物驱数值模拟技术
（14）聚合物驱综合调整技术
（5）聚合物驱规划指标预测技术 （15）污水抗盐聚合物驱油技术
（6）聚合物驱布井方案优化技术 （16）聚合物驱产出液处理工艺技术
（7）聚合物驱油方案优化技术 （17）聚合物驱动态监测技术
（8）聚合物配制工艺技术
（18）聚合物驱综合管理技术
聚合物驱提高石油采收率的驱油机理
1 聚合物驱提高石油采收率的驱油机理聚合物的驱油机理主要是利用水溶性高分子的增粘性，改善驱替液的流度比，在微观上改善驱替效率、并且在宏观上能提高平面和垂向波及效率，从而达到提高采收率的目的。
以下是水油流度度比的定义式：Mwo=(1)经典的前沿理论认为，降低油水流度比，能够改变分流量曲线。
聚合物驱的前沿含油饱和度和突破时的的含油饱和度都明显高于水驱，这表明聚合物驱能降低产出液含水率，提高采油速度，具有更好的驱替效果；(2)聚合物驱通过改善水驱流度比，可以改善水驱在非均质平面的粘性指进现象，提高平面波及效率;在垂向非均质地层，聚合物段塞首先进入高渗层，利用高粘度特性“堵”住高渗层，使后续水驱转向进入低渗层，增加了吸水厚度，扩大了垂向波及效率。
以下是聚合物驱和水驱的对比聚合物驱和水驱的波及系数(3)聚合物在通过孔隙介质时发生吸附、机械捕集等作用而滞留，改变了聚合物所在孔隙处的渗透率。
被吸附的聚合物分子链朝向流体的部分具有亲水性，能降低水相相对渗透率而不降低油相相对渗透率，即堵水不堵油;同时聚合物的滞留能增加阻力系数和残余阻力系数，表明渗流阻力增加，引起驱动压差增大，有利于驱动原来不曾流动的油层，提高油层波及体积。
(4)由于聚合物溶液粘滞力的作用，使得其很难沿孔隙夹缝和水膜窜进，在孔道中以活塞式推进，克服了水驱过程中产生的“海恩斯跳跃”现象，避免了孔隙对油滴的捕集和滞留。
（5）另外，聚合物溶液具有改善油水界面粘弹性的作用，使得油滴或油膜易于拉伸变形，更容易通过狭窄的喉道，提高驱油效率。
2 驱油用聚合物的性能要求通过对聚合物驱油机理的分析，可以知道驱油用水溶性聚合物的性能指标主要是能增加油水流度比，即具有增粘性。
另外，聚合物溶液由于要在地层条件下能通过多孔介质运移传播，并最终被采出地面。
所以还应具有滤过性、粘弹性、稳定性以及无污染性等性能(1)增粘性。
应该尽量获取在较低浓度下就具有较高表观粘度的水溶性聚合物。
聚合物驱油机理.pptx
石表面润湿性和毛细管液阻效应的存在，水驱后还存在着大量的残余油。这些残
余油以簇状、柱状、孤岛状、膜（环）状、盲状的形态滞留在孔隙介质中。那么
， 聚合物驱能否把这些残余油驱动呢？研究表明：聚合物溶液存在着粘弹性，在
水 驱过程中，表现了三种粘度，即本体粘度、界面粘度、拉伸粘度。在这三种粘
度 的共同作用下，聚合物驱不仅可以提高波及系数，而且还可以提高水波及域内
段原油不能得到有效的开采。
在不考虑重力影响的前提下，我们可以给出高渗透率层段水突破之前任一注
水阶段时两层段间吸水量之比：
q1 1
K1Krw1 K1Kro1
w
o
o Krw1 Kro1 K1 • w
q2 2 K 2Krw2 K 2Kro2 K2 o Krw2 Kro2
w
o
w
K1＞K2
2
一 寸 光 阴 不 可轻
在水驱油条件下，水突破油层后采出液中油的分流量为：
KKro
fo
λo λw λo
μo KKrw KKro
μw μo
该式经简化得出：
fo
1
1
o •
Krw
w Kro
100
经济极限含水 90
含水率，
80
70
60
50 0.4
μo/μw=15 μo/μw=1
0.5
0.6
0.7
0.8
含水饱和度，Sw
不同油、水粘度比时采出液含水率随水饱和度变化关系曲线
残余油与流过其表面的驱替液之间的粘滞力可用下式表示： τ＝dv/dz·μr
式中： τ——两相流体间的粘滞力； dv/dz——两相流体的界面速度梯度； μr——两相流体间的界面粘度。 聚合物溶液与残余油之间的界面粘度远远高于注入水与残余油间的界 面粘度值。
高浓度聚合物驱油机理及影响因素分析
一、引言聚合物驱油可在水驱基础上提高采收率l0％左右。
聚合物浓度越高，采收率越大；越早转注高浓聚合物，采收率越大。
因此，尽可能采用最高浓度的聚合物，尽可能早地转注高浓聚合物，不仅采收率可大幅提高，而且经济效果越好。
二、聚合物驱油机理聚合物驱油是60年代初发展起来的一项三次采油技术，其特点是向水中加入高分子量的聚合物，从而使其粘度增加，改善驱替相与被驱替相间的流度比，扩大波及体积，进而提高原油采收率。
深入进行聚合物驱的研究，对改善油田开发效果，保持原油稳产，提高原油最终采收率具有重要意义。
1.提高宏观波及系数(Ev)。
聚合物注入地层后，会提高注入水的粘度，降低水相渗透率，使得油层吸水剖面得到调整，平面非均质性得到改善，水洗厚度增加，扩大了水相的波及体积，从而提高宏观波及系数。
2.提高微观驱油效率(Ep)。
只要选择合适的油藏，有正确的注入体系设计，聚合物驱可提高采收率l0％以上。
国内外专家认为，这是由于聚合物在一定注入速度下具有粘弹效应，从而提高了微观驱油效率。
聚合物驱替机理主要有：(1)粘弹性聚合物溶液对孔隙盲端中残余油的拖拉携带。
(2)聚合物溶液对连续油膜的携带机理。
(3)粘弹性聚合物溶液对孔喉处的残余油的携带机理。
(4)聚合物溶液的粘弹性对圈闭残余油的携带机理。
三、聚合物驱油影响因素由于聚合物驱主要是利用聚合物提高注入水的粘度，降低水油流度比，因此，聚合物水溶液的粘度大小，直接影响聚合物驱的效果，是聚合物驱油的主要影响因素。
1.聚合物的结构及浓度的影响。
聚合物分子越大，聚合物相互缠绕的程度越大，聚合物溶液的粘度越大。
水解度是影响聚物溶液粘度的重要因素，一般水解的聚烯酰胺要比相应未水解的聚丙烯酰胺的况粘度高，这主要是由于已水解分子上的电荷能使聚合物分子的链最大限度展开，并由此提高了溶液的视粘度。
聚合物的浓度也是影响聚合物溶液粘度的一个重要因素。
因为聚合物的浓度越大，被溶解在水中的聚合物分子越多，分子相互缠绕的机会明显增多，聚合物溶液的粘度增加。
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聚驱区块年产油量 1044.4×104t
三采年产油量
1234.9×104t
三次采油概论
9
8
7
）6 吨 万 （5 量 物 合4 聚 注 年3
2
1.80
1
0 1996
大庆油田逐年注聚量
6.42
6.61
6.99
3.73
4.68
1997
1998
1999
2000
时间（年）
2001
三次采油概论
8.62
8.80
室内 研究
1965年
探索 试验
1972年
先导 试验
1989年
工业 试验
1991年
推广 应用
1995年
三次采油概论
? 聚合物驱形成的主要配套技术
（1）聚合物产品质量检测技术 （11）聚合物驱采油工艺技术
（2）聚合物驱油效果实验评价技术 （12）聚合物驱分层注聚技术
（3）深度调剖剂性能评价技术 （13）聚合物驱深度调剖技术
三次采油概论
目前世界上已形成成熟的四大三次采油技术系列
1.热力采油技术 (1) 蒸汽采油技术。有蒸汽吞吐采油技术和蒸汽驱采油技术两类。 (2) 油层就地燃烧技术。
2.气体混相驱(或非混相驱)采油技术 (1) 烃类驱采油。有液化轻烃混相驱采油、富气驱采油 (混相或非混相〉 和贫气驱采油三类。 (2) C02混相或非混相驱采油。 (3) 氯气驱采油。
化学驱油机理
在油田上应用的增稠剂一般需要具备 剪切稳定性、热稳 定性、耐盐性和抗生物降解能力，聚丙烯酰胺的水溶液
经过剪切其粘度有某些下降，但是不妨碍它作为增稠剂。在使用温 度上，在 70℃以下它有较好的热稳定性和抗生物降解能力。但是它 的耐盐性较差，特别是地层水中有高价阳离子存在时，可能出现沉 淀而降低其增稠能力。因此，聚丙烯酰胺适用于油层水中含盐度较 低，埋藏深度不太大 (油藏温度不高 )的油藏。
化学驱油机理
常用的增稠剂有 化学制剂 和 生物化学制剂两大类。常用的化
学增稠剂为部分水解聚丙烯酰胺。这是一类高分子化合物，它的增 稠能力主要由其分子量来决定。常用的聚丙烯酰胺的水解度为 25-30 ％，平均分子量为几百万到上千万。聚丙烯酰胺不是一种单纯化合 物，它的分子量有一个分布范围，一般说来，分子量的分布范围愈 窄愈好。
需要添加防腐杀菌剂。从上面两种增稠剂的分子结构特性上看， 聚 丙烯酰胺为柔性链，而黄原胶为半刚性链，因此，在用 作增稠剂时聚丙烯酰胺在驱油方面更为有利。但在一些特殊
E = Ew × Es × Er
化学驱油机理
Ew：井网对油层的控制程度
为了提高井网对油层的控制程度，可以用提高井网密度 来实现。一般说来，油田开发后期加密钻井是提高石油采收 率的一个重要措施。井网加密的程度在很大程度上由经济因 素而不仅由技术因素来决定。
化学驱油机理
Es：注入液的体积波及效率
在驱替过程中如果驱替工作剂的流度高于它所驱动的流体的 流度时将出现粘性指进现象。驱油剂指进的结果将大大降低其波 及效率而增加工作剂的耗用量。此外，油藏岩石的非均质性同样 也会降低波及效率。例如大庆油田葡萄花油层是一套正韵律沉积， 下粗上细 ,下部的渗透率比上部高，在水驱油时水往往沿着底部推 进而在油层上部则留下大量的未被驱扫的石油。提高注入水的粘 度将有助于提高波及效率。为这一目的而使用的化学添加剂常被 称为增稠剂。改善驱替流体与被驱替流体之间的流度比可以降低 粘性指进 ,从而提高驱油效率。
（19）聚合物驱现场应用效果评价技术
（10）聚合物驱射孔技术
（20）聚合物驱油经济效益评价技术
? 聚合物驱工业化推广应用效果
注聚区块
27个
注聚面积
321.36km2
动用地质储量
5.367×108t
聚驱总井数
5603口
累积注入干粉量 46.89×104t
三采累积产油量 6771.89×104t
三采累积增油量 2709.67×104t
聚合物驱油机理认识
作为一种非再生的化石能源，石油采收率不仅是石油 工业界，而且是整个工业界普遍关心的问题。由于石油是 一种流体矿藏，具有独特的开采方式，所以在各种矿物中 石油的采收率是比较低的。石油的采收率平均约在 3O％-60 ％之间，在目前条件下，当一个油藏停止开采时，油藏中 仍然残留着大量石油，而采出的油量仅占其中较少的一部 份。如何把遗留在油藏中的石油经济有效地开采出来，是 石油工作者多年来一直在不断探索的一个问题。
2002
2003
大庆油田逐年聚驱产油量
三次采油概论
1300
1200
1100
1000
900
）
吨 800
万
（ 700 量 600
油
产 500
年
400
300
200
100
0
294.5
1996
558.8
1997
816.9
827.0
906.5
1998
1999 2000 时间（年）
953.3
2001
1134.6
化学驱油机理
生物化学制剂中用得比较多的是生物多糖型增稠剂，其中比较 普遍和常用的是 黄原胶 ，黄原胶是淀粉经过某一类特定的菌种发醇 后的产物，它是一种多用途的生物化学制剂与聚丙烯酰胺相比，它 的增稠能力较高，耐盐性较好。虽然它也有剪切变稀的特性，但是 变稀的溶液经过短时间的静止 (剪切应力消失 )，很快就能恢复其原 有的粘度。它的耐温性和抗生物降解能力却比较弱，为此在使用时
（4）聚合物驱数值模拟技术
（14）聚合物驱综合调整技术
（5）聚合物驱规划指标预测技术 （15）污水抗盐聚合物驱油技术
（6）聚合物驱布井方案优化技术 （16）聚合物驱产出液处理工艺技术
（7）聚合物驱油方案优化技术 （17）聚合物驱动态监测技术
（8）聚合物配制工艺技术
（18）聚合物驱综合管理002 2003
目前最为成熟的化学驱方法是聚合物驱，在 大庆油田得到广泛应用。近年来，三元复合驱在 大庆油田发展较快，成为化学驱中最有潜力，提 高采收率幅度最大的储备技术。
化学驱采油原理
化学驱油机理
采收率由三个因素来决定：一是井网对油层的控制程度 (Ew)，二是注入液的体积波及效率(Es)，三是水驱油的效率 Er，总的采收率E将是这三个效率的乘积，即：
3.化学驱采油 (1) 聚合物驱采油。 (2) 表面活性剂驱采油(或表面活性剂/聚合物驱采油) (3) 碱驱采油 (4) 聚合物/表活剂/碱驱采油
4.微生物采油
包括微生物调剖或微生物驱油。
三次采油概论
大庆油田聚合物驱技术逐步形成了驱油机理 及油藏适应性、注入参数及注入方式优化、聚驱 过程中综合调整等配套技术。