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1高濃聚合物水溶液粘濃關系
注聚合物提高采收率主要是利用聚合物的增粘作用擴大波及效率,因此聚合物水溶液的粘度是提高采收率的關鍵因素。聚合物水溶液的粘度與其分子量、pH值、溫度、礦化度、濃度等因素有關,在確定了油藏及聚合物的情況下,聚合物水溶液的粘度只于其濃度有關,通常聚合物驅用聚合物的質量濃度為2000mg/L以下,為了研究高濃度聚合物的增粘效果,研究中將測量范圍擴大至4000mg/L。測得聚合物水溶液的粘濃曲線見圖1。從圖1中可以看出,隨著聚合物質量濃度的增加,其水溶液粘度增大;當聚合物質量濃度由500mg/L增加到4000mg/L時,其粘度由11.8mPa•s增加到438mPa•s,質量濃度增加8倍,而粘度增加近40倍。聚合物質量濃度由1000mg/L增加到2000mg/L,粘度增加96mPa•s;聚合物質量濃度由2000mg/L增加到3000mg/L,粘度增加134mPa•s;聚合物質量濃度由3000mg/L增加到4000mg/L,粘度增加170mPa•s;即,聚合物質量濃度越大粘度隨質量濃度增加而增大的幅度越大。這是因為在低剪切速率下,分子力起主要作用,質量濃度越高,單位體積內的分子數越多,分子之間的相互吸引、相互纏結的作用越強,所以粘度越大。這里定義了一個粘濃比(α)來評價聚合物的增粘效果,即聚合物水溶液粘度與聚合物濃度的比值,該α值越大,增加相同聚合物濃度的情況下增粘效果越好。聚合物水溶液的質量濃度與粘濃比α的關系曲線見圖2。從圖2可以看出聚合物質量濃度越高,粘濃比越大;質量濃度越高,聚合物濃度每增加一個單位值(1mg/L),粘度增加的幅度越大。這主要是由于聚合物質量濃度增加,分子間相互作用增強,并且這種作用所產生的粘度增加幅度是越來越強的。
2二次注聚提高采收率效果
在一次注聚合物的基礎上,注入1000mg/L.PV(PV為孔隙體積)的聚合物水溶液,研究總的聚合物注入量相同的條件下,高濃度聚合物水溶液提高采收率效果。實施過程:(1)水驅至含水95%;(2)注1000mg/L聚合物水溶液0.3PV;(3)水驅至含水95%;(4)二次注聚合物1000mg/L.PV;(5)后續水驅。實驗方案見表2,實驗結果見圖3、圖4、表3。從圖3可以看出,各實驗初期水驅、一次注合物及后續水驅壓力變化基本一致。二次注聚合物時,注入壓力明顯高于一次注聚,這主要是由于注入濃度、注入量明顯高于一次注聚的原因。二次注聚不同注入方式最高注入壓力不同,低濃度大段塞和高濃度小段塞的最高注入壓力小些。圖4、表3為采收率、含水率與孔隙體積關系。由圖4、表3可知,二次注聚合物及后續水驅過程中均出現含水率下降、產油量增加的現象,但相比較于一次注聚合物,含水率降低的幅度較小,在10%左右。實驗過程中發現,二次注聚產出液中有油滴懸浮于產出液中,尤其是高濃度聚合物溶液驅時,攜帶的原油更多些。從提高采收率幅度來看,二次注聚量相同,濃度為1000-3000mg/L時,提高采收率均為6-7%%,而二次注聚濃度提高到4000mg/L時,提高采收率幅度大于8%,說明在同等注入量條件下,二次注聚時,高濃度聚合物在提高采收率方面具有優勢。
3結論
聚合物質量濃度越高,粘度隨質量濃度增加而增加的幅度越大;聚合物質量濃度越高,粘濃比越大;質量濃度越高,聚合物質量濃度每增加一個單位值,粘度增加的幅度越大。在相同實驗條件下,注入相同質量的聚合物,注入的聚合物質量濃度越高,提高采收率幅度越大,即同等注入量條件下二次注聚時,高濃度聚合物在提高采收率方面具有優勢。
作者:馬濤譚中良王海波周國華許關利單位:中國石化石油勘探開發研究院中國石化海相油氣藏開發重點實驗室