梅鹏[1]2004年在《聚合物溶液通过多孔介质的动力学行为》文中研究指明聚合物溶液在多孔介质中的流动行为极其复杂，它不仅在于聚合物本身的流变特性表征上的困难，多孔介质局部几何的复杂性，而且还取决于多孔介质和聚合物溶液之间的相互作用。 本论文从理论和实验两方面讨论了聚合物溶液通过多孔介质的流动本质。分析了聚合物稀溶液在多孔介质中的流变学，研究了这类复杂流体随着孔隙几何不断改变的流变规律。回顾并总结了多年来在此领域内所取得的优秀成果和进展。在此基础上，提出了一个理解聚合物溶液通过多孔介质流动的介观模型，并导出了运动方程。对动力学方程作了进一步分析和讨论后，指出了聚合物渗流问题和其它动力学现象之间的对应和联系。 最后应用几种典型的水溶性聚合物进行渗流实验，实验结果基本上和文章中理论部分预测分析的结果相一致。本文较深入地分析了聚合物溶液在多孔介质中流动的动力学行为，包括各种松弛转变，指出了拉伸增稠行为是通常的柔性聚合物溶液通过多孔介质的典型特征。
杨二龙[2]2008年在《孔隙尺度下聚合物驱油渗流规律研究》文中认为聚合物驱油作为一项成熟的提高采收率技术,已经在国内尤其是大庆油田实现了工业化应用,在油田稳产、高产中发挥着重要的作用。广大学者对聚合物溶液的渗流理论和驱油机理进行了广泛的研究,并取得了重要认识,但在微观渗流理论和驱油机理方面,现有研究多以室内实验作为主要技术手段。本文调研了大量国内外聚合物驱微观渗流和驱油机理研究成果,以前人工作为基础,用毛管束模型研究了孔隙尺度下非牛顿幂律流体和粘弹性流体的渗流规律,以及聚合物溶液驱油两相流渗流规律。通过亲油岩石壁面油膜受力平衡分析,探索了孔隙尺度下粘弹性聚合物溶液的驱油机理,分析了聚合物溶液驱替微观油膜所需宏观渗流速度。取得的研究成果如下:在幂律流体具有牛顿流体康脱洛维奇变分速度分布形式假设的基础上,通过变分法建立了幂律流体在叁角形毛管和矩形毛管内的流量和压降关系式,与本文Matlab数值解和相关文献结果对比表明,变分法结果在较宽的毛管几何尺寸和流体流变参数内具有高精度解,所得流量和压降关系式可应用于孔隙尺度网络模拟和毛管束模型。以单根毛管内幂律流体流量-压降公式为基础,给出了单根毛管和毛管束幂律流体等效渗透率计算方法,计算表明,在截面积相等情况下,圆形毛管和毛管束的等效渗透率最大。应用机械能平衡原理,在Binding的工作基础上,以剪切粘度、拉伸粘度和第一法向应力差作为描述粘弹性聚合物溶液的流变参数,建立了聚合物溶液在收缩、收缩-扩张圆形管道和波纹管内的流量-压降公式。当渗流速度高于某一临界值后,由拉伸应力产生的附加压降将超过剪切压降。对本文研究的聚合物溶液,第一法向应力差对总压降的贡献很小,可以忽略。将多孔介质简化为波纹管组成的毛管束模型,建立了适用于描述粘弹性流体流动特性的渗流模型,与Koshiba等人的室内实验结果对比表明,本文提出的渗流模型可以很好地表征粘弹性聚合物溶液在多孔介质中流动时所表现出的拉伸特性。采用常规毛管束模型和Dong等人提出的Interacting毛管束模型,模拟了水湿条件下牛顿流体的驱油过程。常规毛管束模型由于忽略了渗流过程中的物理特性,在模拟水湿油藏渗流时存在不足,Interacting毛管束模型则很好地弥补了这一缺陷。本文将Dong等人的模型推广应用到非牛顿幂律流体驱油的油水两相流动,并采用阻尼最小二乘法对模型进行了求解,在获得2个以上时间步结果后,把外推线性插值作为下一步运算初值,大大加快了收敛速度。非牛顿幂律流体驱油条件下,幂律指数和稠度系数减小,使不同尺寸毛管中的前缘推进速度差距变大,驱替趋于不均匀,这与吴玉树等人建立的宏观模型在定性规律上是一致的。应用CIR-100界面流变仪,测定了聚合物溶液与原油界面的界面粘度、界面粘性模量和界面弹性模量,叁者均随温度的增加先降低而后升高,随聚合物分子量和聚合物溶液浓度的增加而增大,随聚合物溶液矿化度的增加而降低。应用动量平衡原理,分析了界面特性参数对聚合物驱油过程的影响,结果表明,当界面张力低于临界界面张力时,在压力梯度不变的情况下,进一步降低界面张力,可以加快残余油的驱替速度,聚合物驱情况下,油水界面粘度增加,将引起孔隙内残余油驱替速度降低。聚合物驱后荧光分析结果表明,聚合物溶液可以大幅度降低油膜型剩余油。针对这种类型的剩余油,建立了处于油藏流场中,粘附于岩石表面油膜的动力学模型。油膜所受驱油动力为驱油剂流动作用于油膜上的剪切应力和法向应力在油膜表面的积分,所受阻力为油膜变形引起润湿滞后,岩石壁面对油膜的束缚力。在二者达到平衡条件下,给出了水驱和聚合物驱条件下微观油膜启动所需临界流速。分析表明,聚合物溶液由于具有高拉伸粘度,使其能产生高出剪切应力1~2个数量级的拉伸应力,从而更容易使油膜启动。而水驱油时,所产生的拉伸应力几乎可以忽略,剪切应力很难将油膜从岩石表面剥离。
鲜继[3]2017年在《多孔介质中聚合物溶液的流变性研究》文中研究表明在聚合物驱中,聚合物溶液的地下黏度是开发方案设计、动态预测以及数值模拟最为基本的输入参数。多孔介质中聚合物溶液的流变性研究是正确地进行聚合物驱油藏工程计算与分析、并指导矿场试验的前提和基础。因此,本文选取具有代表性的两种聚合物:HPAM与P5,以实验手段研究HPAM与P5溶液在模拟胜利油田油藏条件下的宏观流变性以及多孔介质中的流变性;同时,采用叁维物理模拟平板模型,研究HPAM溶液在多孔介质中的流变性与驱油效果的关系。通过本文研究,可以为聚合物驱油方案设计及现场应用提供理论和实验基础。论文取得了以下研究成果:(1)模拟胜利油田油藏高温高矿化度油藏条件,开展HPAM与P5溶液的宏观流变性研究,结果表明:在85℃及常温条件下P5溶液的增黏能力强于HPAM溶液;随浓度增加,P5溶液黏度逐渐上升,当浓度达到2000mg/L时,黏度急剧上升,而HPAM溶液的黏度则随浓度增加基本呈现线性增加的趋势。同时,通过幂律模型对HPAM溶液的剪切流变实验数据进行拟合,得到幂律因子与稠度系数。两种聚合物溶液的幂律因子都小于1,为非牛顿流体。稠度系数随聚合物溶液浓度增加而增大,增黏能力提高。(2)动态黏弹性研究结果表明:HPAM与P5溶液的储能模量和耗能模量随频率与浓度的增加而增加,且在实验浓度及频率范围内,耗能模量始终大于储能模量,聚合物溶液在外界应力作用下能量损耗更大。而当P5溶液浓度达到2500mg/L时,P5溶液的储能模量超过了耗能模量,溶液以弹性为主。(3)在聚合物溶液流变性及动态黏弹性研究的基础上,实验研究了 HPAM与P5溶液在1.5D与3D左右多孔介质中的流变性,研究结果表明:在多孔介质中,P5溶液的渗流阻力大于HPAM溶液,低渗透多孔介质中聚合物溶液的渗流阻力更大。P5溶液的阻力系数随流速增加基本呈现下降的趋势,但在部分浓度下,阻力系数出现了先下降再升高,最后下降的趋势;HPAM溶液在流速增加的过程中,阻力系数基本呈现下降趋势,而当浓度为1000mg/L与2500mg/L的HPAM溶液在渗透率为1.5D的多孔介质中渗流时,低注入流量下的HPAM溶液的阻力系数随流速增加而增加。无论是P5还是HPAM溶液,残余阻力系数都随注入流量的增加先增加后降低;且在整个注入流量范围内,P5溶液的残余阻力系数值始终高于HPAM溶液。(4)在叁维物理模拟模型中驱油时,当注入流体流速由1mL/min提高至2mL/min时,聚合物驱阶段含水率开始急剧下降的点提前,最低含水率升高至85.48%,聚合物驱阶段采收率下降至3.32%;在高注入流量下,HPAM溶液的阻力系数下降,流度控制能力减弱,波及体积减小,说明多孔介质中聚合物溶液的流变性与驱油效果密切相关。
郑晓松[4]2004年在《聚合物溶液的弹性粘度理论及应用》文中进行了进一步梳理针对聚合物溶液在多孔介质中流动时，在流速高于临界粘弹流速的情况下聚合物溶液的弹性拉伸显着问题，本文在国内外有关聚合物溶液粘弹性理论文献的基础上，对聚合物溶液的流变性、聚合物溶液的弹性粘度、聚合物溶液在多孔介质中的弹性粘度和聚合物溶液弹性粘度理论在聚合物驱油中的应用等方面内容进行了系统的理论和实验研究。取得了如下的研究成果： 通过HPAM水溶液流变性实验，用流变仪测定了聚合物溶液的流变性，研究了聚合物溶液流变性的影响因素。稳态剪切实验表明，聚合物溶液的剪切粘度随分子量的增高，浓度的增高而增高，随剪切速率的增高而降低：动态粘弹性实验表明，聚合物溶液的粘弹性随分子量的增加、浓度的增加而增大。 据Rouse-Bueche-Zimm(RBZ)理论，在Bird根据有限拉伸的、非线性的弹性(FENE)哑铃分子模型得到的仅适用于聚合物稀溶液的松弛时间公式的基础上，将FENE哑铃分子模型的聚合物稀溶液松弛时间公式进行了推广，建立了不仅适用于聚合物稀溶液，也适用于聚合物浓溶液的新的松弛时间公式。稳态剪切流变性实验表明，用本文建立的松弛时间公式计算的聚合物溶液松弛时间随剪切速率的变化规律，与RBZ理论得到的聚合物溶液松弛时间随剪切速率的变化规律相同。 根据聚合物流变学分子理论，将高分子模拟为FENE哑铃分子模型，在低拉伸速率和高拉伸速率条件下，推导了聚合物稀溶液的弹性粘度公式。对考虑水动力学相互作用的聚合物稀溶液，应用平衡平均Oseen张量建立了在整个拉伸速率范围内聚合物稀溶液的弹性粘度公式。对考虑水动力学相互作用的聚合物稀溶液弹性粘度公式进行了推广，建立了考虑水动力学相互作用的聚合物浓溶液的弹性粘度公式。将考虑水动力学相互作用的聚合物溶液弹性粘度与未考虑水动力学相互作用的聚合物溶液弹性粘度进行了对比，结果表明，水动力学相互作用增加了分子的拉伸程度，弹性粘度增大，弹性效应增强；考虑水动力学相互作用的聚合物溶液临界Deborah数小于未考虑水动力学相互作用的临界Deborah数。 通过HPAM水溶液在人造岩心中的渗流实验测定的压降随流速的变化关系表明：当流速高于临界粘弹流速，聚合物溶液在岩心中的压降与流速关系曲线显示出粘弹特性。在Durst等人根据FENE哑铃分子理论建立的聚合物稀溶液在多孔介质中的Deborah数和用综合阻力系数建立的聚合物稀溶液在多孔介质中的有效弹性粘度公式的基础上，对这两个公式进行了推广，建立了不仅适用于聚合物稀溶液，也适用于聚合物浓溶液在多孔介质中的Deborah数公式和有效弹性粘度公式。HPAM水溶液在人造岩心中的渗流实验表明，用本文建立的Deborah数公式和有效弹性粘度公式计算的有效弹性粘度随Deborah数的变化规律，与考虑水动力学相互作用的聚合物溶液弹性粘度随Deborah数的变化规律相同，临界Deborah数与考虑水动力学相互作用聚合物溶液的临界Deborah数大小吻合。 根据非线性Maxwell流体在平面收缩—扩张流道中流动的受力情况，建立了可视为粘弹性流体的聚合物溶液在收缩—扩张流道中的压降公式。并在Cogswell工作的基础上，将多孔介质看作由一组串联的缩扩流道并联组成的毛细管束模型，即缩扩孔隙模型，用微元分析方法，建立了可视为粘弹性流体的聚合物溶液在缩扩孔隙模型中流动的弹性粘度公式。根据HPAM水溶液在人造岩心中的渗流实验，对聚合物溶液在多孔介质中的弹性粘度与有效弹性粘度进行的对比结果表明：本文建立的有效弹性粘度公式与弹性粘度公式都可有效地表征聚合物溶液在多孔介质中弹性流动的发生和发生的程度。由于有效弹性粘度是无因次量，且含剪切粘度，基于聚合物溶液在缩扩孔隙模型中的弹性粘度物理意义更趋明显。 探讨了本文的聚合物溶液弹性粘度理论在聚合物驱油工程中的应用。HPAM水溶液在人造岩心中 摘要的驱油实验表明:在注入参数许可条件下，浓度较高、分子量较大的聚合物溶液的弹性粘度越大，因此聚合物溶液的驱油效率越高;当流速达到临界粘弹流速，流速越大，聚合物溶液的弹性粘度越大，因此聚合物溶液的驱油效率越高。说明根据本文建立的聚合物溶液弹性粘度理论来优选聚合物注入参数是可行的。用非稳定方法通过HPAM水溶液驱油实验测定了不同弹性粘度时聚合物/油的相对渗透率曲线的结果表明:随着聚合物溶液弹性粘度增加，聚合物溶液相的相对渗透率变小、等渗点处的含水饱和度增大、残余油饱和度降低，说明弹性粘度的增大，增高了聚合物驱油效率。 上述的研究成果丰富和发展了聚合物流变学分子理论、聚合物溶液渗流力学理论和聚合物驱油理论，对进一步提高和指导聚合物驱油技术具有重要学术理论意义和工程实际意义。
曹宝格[5]2006年在《驱油用疏水缔合聚合物溶液的流变性及粘弹性实验研究》文中进行了进一步梳理与HPAM相比，缔合聚合物溶液具有更好的粘弹性。由于聚合物溶液的粘弹性可以提高驱油效率，因此，为了研究实际油藏条件下缔合聚合物溶液在多孔介质中的粘弹性及其与驱油效率之间的关系，本文主要通过实验手段研究了实际油藏条件下缔合聚合物溶液和HPAM溶液在流变仪和多孔介质中的流变性和粘弹性，并通过驱替实验研究了缔合聚合物溶液粘弹性对驱油效率的作用。通过本文研究可以为缔合聚合物溶液驱油方案设计和现场应用等提供理论和实验基础。 针对化学驱油技术领域对聚合物溶液粘弹性的不同认识，通过大量的文献调研分析认为分子链间的作用力是聚合物溶液粘弹性产生的根本原因。本文通过对缔合聚合物溶液粘弹性的研究，进一步证实这类溶液的粘弹性主要是由分子链间的缔合作用引起的。缔合聚合物溶液的弹性常常表现于溶液中因缔合作用而产生的超分子聚集体之间的缔合及其自身的拉伸形变与恢复，分子链间缔合作用产生的溶液弹性明显大于分子链间范德华力引起的弹性。 在别人研究多孔介质中聚合物溶液流变性和粘弹性的基础上，从理论的角度提出了测定多孔介质中聚合物溶液流变性和粘弹性的方法；提出用阻力系数随渗流速度的变化来研究聚合物溶液在多孔介质中的流变性；采用粘性阻力系数和弹性阻力系数来表征聚合物溶液在多孔介质中的粘弹性。 缔合聚合物溶液在多孔介质中流变性和粘弹性的研究结果表明：缔合聚合物溶液的粘性阻力系数随剪切速率的增加而降低，在一定的剪切速率内，弹性阻力系数随剪切速率的增加而增大；多孔介质中，CAC是缔合聚合物溶液有无明显弹性的分界点，与流变仪的测定结果一致，且CAC以上缔合聚合物溶液在流变仪和多孔介质中表现出了相似的流变规律，说明在流变仪中缔合聚合物溶液粘弹性的测定结果可以相对指导多孔介质中缔合聚合物溶液粘弹性的变化；频率比较高时缔合聚合物溶液储能模量随频率的变化和弹性阻力系数随剪切速率的变化规律和趋势相同，从而可以用缔合聚合物溶液(在相对比较高频率下)的储能模量与频率之间的关系相对表征缔合聚合物溶液在多孔介质中的弹性及其随剪切速率的变化。 流变仪和多孔介质中聚合物溶液流变性和粘弹性的研究结果表明，缔合聚合物溶液与HPAM溶液粘弹性的差异主要表现在粘弹性产生的原因和条件不同： (1)HPAM溶液的粘弹性主要是由于分子链间的缠结作用引起的，溶液的弹性常常表现于分子链的拉伸形变与恢复。而缔合聚合物溶液的粘弹性除分子链间的缠结起作用外，更重要的是由分子链间的缔合作用引起的，溶液的弹性常常表现于溶液中因缔合作用而产生的超分子聚集体之间的缔合及其自身的拉伸形变与恢复。 (2)只有当分子链有效链长比较长和聚合物浓度比较高时HPAM溶液才表现出明显的弹性。而缔合聚合物溶液在较低的浓度(大于CAC)下就表现出了明显的弹性，
陈磊[6]2012年在《聚合物溶液结构对渗流特征的影响》文中研究指明为满足不同油藏条件对聚合物驱油剂要求,国内外学者研制出多种具有耐温耐盐性能的聚合物。在聚合物溶液中,由于受到溶液环境的影响,聚合物分子构象以及溶液结构发生改变,而引起溶液性能的变化,导致分子构型与油藏的适应性发生变化。为此,从聚合物溶液结构出发研究聚合物分子构型与溶液性能的关系,探索溶液结构与多孔介质的匹配关系,为研发适合高温高矿化度油藏条件的聚合物驱油剂提供依据。分别选取两种不同分子构型的聚合物作用为研究对象,考察其在不同环境条件下的溶液结构变化：一种以线性结构为代表的超高分子量部分水解聚丙烯酰胺(HPAM),另一种以在线性结构侧链上具有特殊结构基团为代表的疏水缔合水溶性聚合物(HAWP)。随着聚合物溶液浓度增加,HPAM溶液中分子线团缠结作用逐渐增强,形成堆积密集程度不同的溶液结构；HAWP溶液中分子线团缠结与疏水缔合作用逐渐加强,较高浓度下形成较强的叁维网状结构。依靠缠结形成的堆积溶液结构,在矿化度和剪切作用的影响下,分子间缠结作用减弱,分子线团尺寸减小,溶液的堆积密集程度显着下降。依靠子线团缠结与疏水缔合作用形成的网状溶液结构,在矿化度和剪切作用的影响下,由于分子链的卷曲或断裂,分子间缔合程度下降,表现出连接强度较低的网状结构。在多孔介质中,以堆积结构为主的聚合物溶液,在岩石表面形成以单分子吸附为主的特征；流动速度越大,聚合物分子线团在孔喉处拉伸产生的附加阻力越大,表现出渗流阻力增加。以网状结构为主的聚合物溶液,分子间缔合作用使其在岩石表面形成了多分子吸附的特征；流动速度越大,阻力系数和残余阻力系数越小。以堆积结构为主的聚合物的渗流特征是由分子线团尺寸与孔喉尺寸的匹配关系决定；具有网状结构的聚合物的渗流特征是由分子间作用力决定的,这种分子间作用力的可逆性既提高了聚合物溶液的流度控制能力,也保证其在多孔介质中的注入性和传播性。在高渗透非均质油藏中,建立以大分子链和强分子间作用力为主的溶液,提高溶液的流度控制能力；而低渗透多孔介质中,应当适度减小分子量或降低分子间作用力以保证良好注入性和传播性。
张宏方[7]2002年在《衰竭层效应和粘弹性效应对聚合物波及系数的作用研究》文中研究指明通过聚合物溶液的流变性和粘弹性测定实验及聚合物溶液通过多孔介质的渗流实验，系统地研究了聚合物溶液在多孔介质中衰竭层效应和粘弹性效应的表现、表征方法、影响因素及变化规律。通过聚合物溶液在不同模型中的驱油实验，研究了聚合物溶液的衰竭层效应和粘弹性效应对驱油效率和波及系数的作用机理和作用程度。 用流变仪测定了HPAM溶液和黄原胶溶液的流变特性，并研究了浓度、相对分子质量、配制聚合物的水的矿化度、温度、产品形式和过滤条件等因素对聚合物溶液流变特性的影响。对国内常用的几种黄原胶进行了评价，并选择了Flocon 4800进行岩芯渗流实验和驱油实验。 论述了用Maxwell模型可以很好地描述应力松弛实验和动态力学试验，也可以用分子理论对聚合物溶液的松弛时间进行计算。动态力学试验的结果表明：HPAM溶液的粘弹性随浓度的增加、相对分子质量的增加或矿化度的减小而增加；黄原胶溶液的粘弹性也随浓度的增加而增加；两种类型聚合物溶液的储能模量和损耗模量差别不大。 测定了各种条件下HPAM溶液和黄原胶溶液流过多孔介质时岩芯两端压差随流速的变化曲线，也测定了残余阻力系数随流速的变化曲线。实验结果表明：在流速较高时，HPAM溶液的ΔP—Q曲线出现上翘现象，显示出了粘弹特性，黄原胶溶液不存在这种现象；HPAM溶液的残余阻力系数随流速变化很小，黄原胶溶液的残余阻力系数随流速增加而减小。提出了包含残余阻力系数的表观粘度和剪切速率计算模型，用一简单的常数取代了原剪切速率计算模型中包含幂律指数的常数项。HPAM溶液在多孔介质中流变曲线的位置随浓度、相对分子质量和渗透率的升高而升高，剪切速率较高时，曲线上翘；在浓度高于缠结浓度时，黄原胶溶液在多孔介质中流变曲线的变化范围不大，渗透率增加时黄原胶溶液的表观粘度增加，随剪切速率增加，流变曲线总呈下降趋势。 阐述了聚合物溶液在多孔介质中的衰竭层效应，确定了计算衰竭层效应的双流体模型和线形模型，给出了HPAM溶液和黄原胶溶液衰竭层效应的具体计算方法。计算结果表明：双流体模型的计算简便，计算结果更加合理；在浓度低于缠结浓度时，HPAM溶液和黄原胶溶液具有较大的衰竭层厚度；在缠结浓度以上增加浓度时，HPAM溶液的衰竭层厚度降低，黄原胶溶液的衰竭层效应变化不大；衰竭层厚度与渗透率无关，低渗透率岩芯中的衰竭层相对厚度较高。建立了聚合物溶液在多孔介质中流动时的应力松弛模型，用这种模型的计算得出：在剪切速率较高时，随剪切速率的增加，HPAM溶液的初始模量增加，黄原胶溶液的初始模量总是降低；两种聚合物溶液的初始模量和松弛时间随浓度的升高而升高，随渗透率的降低而降低；多方面的实验结果表明，黄原胶溶液在多孔介质中不存在弹性效应。建立了综合考虑剪切效应、衰竭层效应和弹性效应的HPAM溶液在多孔介质中表观粘度的计算模型，用实验数据验证了它的合理性，给出了多孔介质流变曲线已出现或未出现临界剪切速率条件下表观粘度模型中各参数的确定方法。 提出了驱油效率增加的机理是分子缠结作用的增强引起的弹性粘度的增加和衰竭层效应的减弱，它能使平行于油水界面的携带残余油的力增加，从而使残余油饱和度减小，一维均质模型中聚合物溶液的驱油实验结果证实了这一机理的正确性。随HPAM溶液浓度、注入速度或岩芯渗透率的增加，驱油效率增加。浓度低于缠结浓度时，黄原胶溶液驱油效率很低，但只要浓度高于缠结浓度，黄原胶溶液的驱油效率就可以保持较高的值，而且随浓度的进一步增加，增加幅度不大。黄原胶溶液的驱油效率与注入速度无关，随渗透率的增加而增加。 在垂向非均质模型、平面均质模型和平面非均质模型中进行了聚合物溶液驱油实验，实验结束后， 摘 要用在模型上钻取小岩芯测定饱和度分布的方法研究波及体积的变化规律，实验结果证实了这种方法的可行性。各种模型的驱替实验结果表明：粘弹性效应和衰竭层效应的存在有利于扩大波及体积；粘弹性效应的增加可扩大波及体积，提高驱油效率，衰竭层效应的减弱也可提高驱油效率。在垂向非均质模型中，用HPAM溶液驱替时，粘弹性效应的增加和衰竭层效应的减弱使低渗透层中的波及程度增加，各层的驱油效率提高；在缠结浓度以上增加黄原胶溶液的浓度时，尽管高、中渗透层的驱油效率不再增加，低渗透层中波及程度的增加仍使采收率增加。在平面均质模型中，用HPAM溶液驱替时，波及面积和驱油效率的增加来自于粘弹性的增加，黄原胶溶液衰竭层效应随速度的变化使黄原胶溶液的波及面积扩大。在平面非均质模型中，HPAM溶液粘弹性效应和衰竭层效应的存在更加有利于波及体积的扩大，黄原胶溶液衰竭层效应的存在及其随速度的变化规律有利于波及体积的扩大。注入速度降低时，HPAM溶液的粘弹性降低，波及体积、驱油效率和采收率下降。甘油不存在弹性效应和衰竭层效应，波及程度和采收率较低。
杨钊[8]2004年在《聚合物驱微观剩余油分布及分子动力学模拟》文中研究说明聚合物驱是一种有效的提高采收率方法，目前在大庆油田已经开始大规模工业化应用。聚合物驱提高采收率主要靠增加驱替液粘度，降低驱替液和被驱替液的流度比，进而扩大了波及体积。在微观上，聚合物由于其固有的粘弹性，在流动过程中产生对油膜或油滴的拉伸作用，增加了携带力，提高了微观洗油效率。水驱的采收率一般为40％左右，利用聚合物驱通常采收率为50％左右，比水驱提高10％个百分点。聚驱后地下仍然存有50％的原油，要采出这部分原油，需要对聚驱后的原油分布、聚合物分子与油膜的相互作用进行深入的研究。 本文应用分子动力学的观点对聚合物与油膜的相互作用进行了描述。对于聚合物与原油的相互作用可以分为两种，一种是聚合物与原油之间的推力，另一种是聚合物与原油之间的切力。通过力学分析，界面摩擦力是聚合物驱较水驱提高驱油效率的主要因素。聚合物由于自身的粘弹性，使其形成脉冲式的作用力，使得聚合物将更多的原油“拉”离不可动的部分而变为分散状的可动油，而在剪切应力的低谷期，并不会使已分离出的原油恢复到原始不可动状态。在水的突进线上聚合物分子对原油的碰撞力明显低于水分子的碰撞力，从而使其与原油的摩擦力小于水分子与原油的摩擦力，水驱效率也有可能高于聚合物驱油效率。 从剩余油荧光分析实验图片上来看，水驱替过的岩心，剩余油多是水包油型，油水混合；聚驱后的岩心，剩余油量大为减少，岩石骨架较为清晰，零星分布的剩余油较多。聚驱后几种微观剩余油的形成和变化为：(1)簇状残余油(2)盲状残余油(3)角隅残余油(4)亲油岩石表面的油膜状残余油，不同水淹程度的岩心形成的各种类型剩余油的比例不同。 通过解牛顿第二定律的微分方程，可以获得不同时刻的分子运动轨迹和运动速度，利用统计物理的方法，可得到一些宏观的规律。通过微孔中的液膜的模拟计算，得出在孔隙小到一定程度后，液体的粘度要高于其常规粘度，失去了其流动性，与宏观流体差异很大。 原子力显微镜的针尖在吸附着油膜的壁面上滑动时，针尖与油膜和岩样表面的相互作用机理目前尚不十分清楚，本文通过建立原子力显微镜针尖在试样表面滑动的力学模型，旨在探索油膜对针尖受力的影响，为原子力显微镜观测提供了基础。
杨亚宇[9]2014年在《聚合物溶液段塞组合方式对驱替性能的影响研究》文中指出目前,我国大多数的油田还是以注水开发为主,开发到后期,聚合物驱是一种必然趋势。而油田常用的EOR聚合物从分子结构上主要分为：一种是主体为线性分子结构的聚合物,一种是分子结构为树枝/枝化状的聚合物。在使用聚合物的过程中发现,任何一种聚合物在单独使用时,都存在一定问题,因此,从溶液性能出发,考察了两种不同分子结构的聚合物在多孔介质中的流动特性差异,然后,对两种聚合物溶液进行不同方式的组合,最终找出了优越的组合方式,在保证注入的前提下,提高了驱替效果,并从微观上发现了两种聚合物之间混合后发生了相互作用,为后续不同种聚合物的研究提供了思路和理论依据。本文选取两种聚合物为研究对象,一种是线性聚合物SNF,一种是树枝聚合物。考察其溶液性能,研究发现,分子结构不同导致聚合物溶液性能差异明显。分析认为,SNF和树枝聚合物在溶液中,分子间作用力不同,分子作用方式不同,树枝聚合物具有比SNF好的增粘性,对盐的敏感性不及SNF,因此矿化度对其影响不大,线性聚合物SNF遭到剪切后,粘度损失严重,而剪切作用对树枝聚合物的影响较小。这是因为聚合物分子之间的结合方式不同,SNF主要靠线团堆积,树枝聚合物能形成较强的叁维网状结构,因此树枝聚合物分子间作用力要远大于SNF。通过对聚合物溶液进行驱替实验,研究不同分子结构的聚合物溶液在多孔介质中的流动特性差异。SNF具有比树枝聚合物更加优良的注入性和传导性。而树枝聚合物在渗透率较低的多孔介质中,聚合物溶液容易发生前端堆积的现象,造成入口端的压力持续增高,而中间部分的压力不能快速接替。因为树枝聚合物溶液形成了叁维网状结构,并且在多孔介质中能更多的吸附、滞留,因此能建立起比SNF更高的阻力系数和残余阻力系数。SNF与多孔介质的相互作用程度较弱而树枝聚合物发生的相互作用更强,因此,二者的流动曲线图有明显差异。将两种聚合物按1：1比例混合的聚合物,流动曲线与两种聚合物单独驱替时不同,有更好的注入性,既改善了树枝聚合物在低渗透条件下注入性差的问题,又改善了线性聚合物SNF不易在多孔介质中滞留,从而难以建立较高残余阻力系数的状况,微观分析应证了混合聚合物之间发生了相互作用。在非均质的多孔介质中,考察了不同组合的聚合物溶液进行的驱替实验。实验发现：单独使用1：1的混合聚合物驱替,二者降低含水率幅度以及改善油层非均质性,提高原油采收率效果是最好的。0.1PV树枝聚合物/0.2PVSNF、0.15PV树枝聚合物/0.15PVSMF、0.2PV树枝聚合物/0.1PVSNF叁组实验中,随着树枝聚合物用量的增加,提高采收率是逐渐增加的,说明,树枝聚合物能建立起较高的阻力系数和残余阻力系数能更好的提高采收率。混合聚合物能够综合二者的优势,既改善树枝注入性问题,又增加了SNF在多孔介质中的滞留量,从而更大幅度提高采收率。
张鹏[10]2013年在《缔合型聚合物在孔隙介质中的流动性质与驱油能力研究》文中研究说明疏水缔合聚丙烯酰胺(HAPAM)在高温高盐油田中的应用已成为近年来聚驱研究的热点之一。绪论部分综述了该类聚合物的合成、在多孔介质中渗流特性和黏弹性的测定方法，并结合疏水缔合聚丙烯酰胺的结构特点，主要从宏观波及系数和微观驱油效率两方面，分析了影响其驱油能力的几种因素，包括有效粘度、粘弹性、界面黏度、水质因素和多孔介质中的临界缔合浓度。使用胶束共聚法合成了一种带有刚性的芳香族疏水基团及阳离子基团的缔合型聚合物(PATT)，使用红外光谱及核磁共振氢谱表征了共聚物的结构。使用荧光发射光谱证实了其溶液中疏水微区的存在。研究了共聚物的疏水缔合性质，发现其临界缔合浓度在2500mg/L左右。相同条件下疏水基团含量越高，表观粘度越高。与另外六种聚合物一起，研究了其溶液性质，包括耐温、抗盐、粘弹性等性质。研究了两类聚合物(普通部分水解聚合物和缔合聚合物)在孔隙介质中的渗流性质，包括阻力系数、残余阻力系数、有效粘度和滞留量。考察了渗透率和注入速度对有效粘度的影响，修正了有效粘度的计算公式。探讨了两类聚合物动态滞留量差异的原因。单分子力谱仪研究表明，普通聚合物在二氧化硅表面的吸附力在79.5pN左右，对于缔合型聚合物，由于疏水基团的长短不一，导致疏水基团在二氧化硅表面的吸附力大约在200-272pN之间，因此，缔合型聚合物的吸附作用远高于普通聚合物。动态光散射法研究表明，缔合聚合物分子动力学半径大于103nm的分子比例要高于普通聚合物，因此更容易堵塞半径较小的孔喉造成捕集。使用Materials Studio软件模拟了聚合物在二氧化硅表面的吸附，缔合型聚合物的吸附能绝对值(477eV)大于普通聚合物(420eV)，说明缔合型聚合物在二氧化硅表面的吸附更容易发生。研究发现缔合型聚合物的阻力系数、残余阻力系数、滞留量要显着高于普通聚合物，但是两者的有效粘度相差不大，普通聚合物略占优势。研究了两类聚合物在不同条件下的驱油能力，在均质条件下，普通聚合物的提高采收率能力均高于其它4种缔合型聚合物。有效粘度与采收率增值有一定的对应关系，基本表现为有效粘度越高，提高采收率能力越高。不同渗透率下(0.5、1、1.5、2.5、3μm2)，普通聚合物恒聚的提高采收率能力均高于缔合聚合物DH5。非均质条件下，渗透率级差在2.8左右时，DH5的驱油能力高于恒聚，渗透率级差过大或者过小，均对DH5的驱油能力造成不利影响。采用液氮速冷干燥制样，分别在溶液和孔隙介质中，使用扫描电镜观测了普通聚合物和缔合型聚合物的微观形貌，在溶液中，普通聚合物和缔合聚合物均能形成叁维网络结构。但是疏水缔合聚合物形成的网络更加致密，聚合物骨架之间有丝状物连接，这也是缔合聚合物在溶液中能够建立高粘度的原因。在孔隙介质中，在岩心的中间部位，普通聚合物却能形成连续的大规模的比较致密的网络结构。疏水缔合聚合物反而只能形成规模较小且不完整的网络结构。一方面，缔合聚合物较大的滞留损失造成了可运移聚合物溶液浓度的降低，另一方面，狭小的空间环境对缔合结构的形成可能存在阻碍作用。这也是疏水缔合聚合物在孔隙介质中的有效粘度低于普通聚合物的原因。
参考文献：
[1]. 聚合物溶液通过多孔介质的动力学行为[D]. 梅鹏. 中国科学院研究生院（渗流流体力学研究所）. 2004
[2]. 孔隙尺度下聚合物驱油渗流规律研究[D]. 杨二龙. 大庆石油学院. 2008
[3]. 多孔介质中聚合物溶液的流变性研究[D]. 鲜继. 西南石油大学. 2017
[4]. 聚合物溶液的弹性粘度理论及应用[D]. 郑晓松. 大庆石油学院. 2004
[5]. 驱油用疏水缔合聚合物溶液的流变性及粘弹性实验研究[D]. 曹宝格. 西南石油大学. 2006
[6]. 聚合物溶液结构对渗流特征的影响[D]. 陈磊. 西南石油大学. 2012
[7]. 衰竭层效应和粘弹性效应对聚合物波及系数的作用研究[D]. 张宏方. 大庆石油学院. 2002
[8]. 聚合物驱微观剩余油分布及分子动力学模拟[D]. 杨钊. 大庆石油学院. 2004
[9]. 聚合物溶液段塞组合方式对驱替性能的影响研究[D]. 杨亚宇. 西南石油大学. 2014
[10]. 缔合型聚合物在孔隙介质中的流动性质与驱油能力研究[D]. 张鹏. 中国石油大学（华东）. 2013
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