聚合物驅油技術探討

劉勝興（大慶油田采油五廠 黑龍江 大慶 163000）

一、前言

聚合物是一大類高分子物質的總稱。我國已研究出多種用于提高原油采收率的聚合物，包括黃原膠 (生物聚合物)、水解聚丙烯酰胺、丙烯酸與丙烯 酰胺的共聚物、羥乙基纖維素、硬葡萄糖等。

聚合物驅技術是隸屬于三次采油階段的"提高采收率"技術中的一種強化采油工藝技術，通常是在水驅開發基礎上進行的，所以又稱為改善水驅，是向地層注入高粘度的聚合物溶液來大大降低流度比(M 表示)、擴大波及體積從而提高采收率的驅油工藝。

二、聚合物驅油機理

首先改善了水油流度比，擴大了波及體積。水驅油時，當M>1，說明水的流動能力比原油強，水的流動易發生指進現象，波及系數就低，大部分原油將不會被驅替出來。而聚合物加入水中，溶液滲入地層能力降低，粘度就提高，溶液流動則降低。如原油的流動能力比溶液強，溶液波及范圍就得到提高，水驅油的效果則變好。其次增加了水在油藏高滲透部位的流動阻力，提高了波及效率。聚合物加入水中，一方面增加了水的粘度并減少了水的有效滲透率。 另一方面在滲透高部位流動時所受流動阻力小，機械剪切作用弱，聚合物降解程度低，則聚合物分子就易于纏結在孔隙中，增大高滲透部位的流動阻力。反之，低滲透率部位，聚合物分子降解作用強，分子回旋半徑就低，反而容易通過低孔徑孔隙，而不堵塞小孔徑。第三，形成穩定的 "油絲"通道。由于聚合物溶液的粘彈性作用，拖拉攜帶盲端殘余油以及形成穩定的"油絲"通道。聚合物加入水中，沒有彈性的水變成了具有彈性的溶液。一方面聚合物溶液可看作可脹可縮的海綿，即"海綿效應"。聚合物溶液通過孔隙就像海綿通過一樣，可以拖拉攜帶出孔隙邊緣中油滴狀的油以及使孔隙壁上的油膜變薄。另外一方面聚合物溶液將殘余油拉伸形成細長的油柱，然后跟下游油柱相遇即形成穩定的"油絲"通道，也可能是由于油水界面的內聚力而形成多個細小油珠，并與下游油珠結合形成穩定的"油絲"通道。無論是"海綿"效應拖拉攜帶殘余油還是"油絲"機理，都降低了各類水驅殘余油量，提高了驅油效率。

三、用于聚合物驅的聚合物應滿足的條件

（1）水溶性好；（2）具有較高的相對分子質量；（3）注入性好；（4）溶液具有一定的熱穩定性及抗剪切降解能力；（5）具有較好的化學穩定性；（6）生物穩定性較好；（7）對油層和環境無污染；（8）來源廣，易于運輸且價格便宜。

四、聚合物驅提高采收率的影響因素

1.油層條件對提高采收率的影響因素

（1）油藏類型的影響

如果油層含大量泥巖，那么聚合物就會被泥巖吸附。如果是氣頂油，或者油層具有裂縫，那么注入的聚合物會充填到氣頂中，或者沿著聚合物前進造成聚合物繞流。如此就會大大的影響驅油效果，不過對于泥巖含量非常小，我們可以多注入些來彌補被吸附的聚合物，對于高孔滲大孔道或微笑裂縫可以通過調剖來改善。根據國內大量室內試驗和現場實施經驗，聚合物驅適用的油藏類型是陸相沉積的砂巖油藏，砂體發育連片，不含泥巖或含量非常少。

（2）油層非均質性影響

當油層比較均勻時，聚合物流體推進就比較均勻，比非均質油藏推進速度慢，被聚合物流體波及到體積越大，驅油效率就越高。當油層非均質程度嚴重時，體積掃油效率提高幅度就越大。體積掃油效率和驅油效率這兩個因素基本保持平衡，因而提高采收率的結果幾乎是一樣的。不過油層非均質性較均勻時，水驅開發效果本來很好，聚合物驅提高采收率的幅度就低。而油層非均質性不好，水驅開發效果差，聚合物驅提高采收率幅度就大。綜合考慮，油層非均質性越強(一般在0.5-0.8之間)，越適合實施聚合物驅油。

（3）地層原油粘度的影響

當原油粘度過低，那么一般水驅后孔隙中的殘余油就會很少，實施聚合物驅就沒有意義。當原油粘度過高，要想改變水油流度比，則需要更高粘度的聚合物溶液，那么要求的聚合物濃度和量就高，從而需要更強的注入壓力，這就給地面工藝帶來了相當大的困難。根據國內經驗，原油粘度一般在 20～100mPa.s之間，適合實施聚合物驅。

（4）油層溫度的影響

溫度太低，細菌活動加劇，聚合物的生物降解作用就強，不利于聚合物驅。溫度過高，聚合物的氧化降解，水解，絮凝作用就強，粘度明顯減小。根據經驗，大于70℃時，過濾因子會明顯增大，注入壓力則需增強。這些情況的發生都不利于聚合物驅，因此適合聚合物驅的油層溫度不能過高，一般略低于 70℃。

（5）地層水礦化度的影響

配置聚合物溶液所用水質的礦化度能影響聚合物驅油粘度，同樣地層水的礦化度也會降低聚合物溶液的粘度，影響聚合物驅油效果。因此適合油藏地層水的礦化度不能太高，一般在6000mg/L。

2.聚合物條件對提高采收率的影響

（1）聚合物濃度及用量對原油采收率的影響

一定程度下，聚合物濃度越大，溶液的粘度越高，驅油效果應該越好。

（2）聚合物相對分子量對原油采收率的影響

較高分子量的聚合物具有較強的粘彈性，這樣就擴大力量聚合物驅的波及體積和提高聚合物驅油效率，因此在一定范圍內聚合物的相對分子量越高，其原油采收率提高值也就越大。

（3）轉注時機對原油采收率的影響

轉注時機包括不進行水驅直接進行聚合物驅，由水驅后不同階段轉為聚合物驅。水驅前及水驅后不同階段對應的含水率逐漸升高。相同濃度的聚合物驅，注入時間越早，原油采收率提高值就越大。

（4）不同井網條件對原油采收率的影響

由于油藏平面非均質性嚴重，井距越大，井間非均質性越嚴重，而聚合物驅可以有效降低井間非均質性，所以在控制范圍內，井間距離越大，波及效率越高，原油采收率提高值也就高。

（5）殘余阻力系數對原油采收率的影響

殘余阻力系數是聚合物溶液注入油層前后水的流動度之比，表征吸附和捕集在巖石孔道中的殘留聚合物分子對水流動的抑制能力。

結語

我國是世界上三次采油工業化程度最高的國家，聚合物驅油技術研究與應用走在世界前列。近年來三次采油增產的油量已占到我國石油產量的6%，且逐年上升。進行三次采油是減緩我國多數油田衰老速度、維持我國原油穩產、減少我國對國外原油依賴程度的戰略要求。