聚丙烯酰胺類聚合物驅油機理調研

張磊（中國石油大學(華東)，山東 青島 266000）

劉衛麗（中海油田服務股份有限公司，河北 燕郊 065201）

提高原油采收率已成為世界各國普遍關注的問題。國內雖擁有豐富的石油資源，且人類對它的需求量也在逐步增長，但大部分油田經過二次、三次甚至多次采油后已進入開發后期（或成熟期），含水程度逐漸升高，加之剩余油分布十分復雜，開采石油的難度將會越來越大，這是科研工作人員將面臨的難題。目前，我國采油技術依靠化學驅的居多，而其中聚合物驅所占比例較高[1]。本文綜述了水解聚丙烯酰胺類聚合物驅油的機理，為了我們有利于更好的認清或了解它，能夠更有效地攻破此難題，實現油田的高采收率。

1 聚合物驅油機理

一種向油藏中注入高分子量的水溶性或部分水溶性的聚合物溶液，從而提高采收率的驅油方法，即為聚合物驅油。注入的聚合物溶液提高原油采收率主要是通過減小油水流度比和擴大波及系數來實現的。水解聚丙烯酰胺是最常使用的聚合物之一。

2 聚丙烯酰胺提高采收率的作用機理[2]

2.1 波及系數

聚合物的加入，降低了油水流變比，也同時增大了驅替相的粘度，在平面上使原油與聚合物更加均勻，提高了驅替相的波及系數。同時，在縱向上聚合物先與高滲透層（即滲透性很好）接觸，慢慢地滲流出阻力相對較小的大孔道中。但因聚合物與孔壁間會存在相互吸附作用，使流動半徑減小；再者，溶液中聚合物的粘度大，存在很大的摩擦阻力（即滲流阻力變大），這會降低高滲透層中溶液流動速度，減小高滲透層與低滲透層間驅替相的推進速度之差，擴大波及系數，調整吸水界面，從而達到采收率的提高。

2.2 粘彈效應

聚合物在孔壁上的吸附作用，不僅增加了水相粘度（即降低了水相滲透率），且減少了油液滴或者油液段間的流動阻力（即降低了油相的滲流阻力），使得油相的流動或移動速度得到加快。同時，聚合物溶液分子在孔的凹陷處產生的易于拉伸變形和粘彈效應，使得難沿孔隙夾縫或者水膜竄進的殘余油，在孔道中變成絲絮狀態或以活塞式推進，使油能夠被溶液驅替出來，從而提高驅油效率。

2.3 滯留現象

聚合物溶液流經孔隙介質時，與空隙表面發生吸附作用或非吸附性都會產生滯留現象。此現象的發生對孔隙介質中流變性和孔隙介質的滲透率降低起著至關重要的作用[7]。

2.4 粘度與流速間關系

聚合物溶液的流變性是指在外力作用下，發生流動和變形的特性，其中流變性主要是粘度與溶液流速間的關系。聚合物溶液粘度的影響因素很多，主要與分子量大小、水解程度、注入速度、注入水的礦化度、注采井距、注入強度、溶液濃度及溫度等等有關。

2.5 孔隙的不可及性

有的聚合物分子量可高達10000多，分子量太大會使油層中一部分小或很小的孔隙僅允許水通過，而不允許具有較大分子量的聚合物通過，這部分孔隙被稱為不可及孔隙。不可及孔隙占巖石中總孔隙的體積百分比即稱為聚合物的不可及孔隙體積，通常約為0.1-0.4。

2.6 流變控制和滲透率能力

聚合物流度控制和降低滲透率能力主要是由阻力系數和殘余阻力系數來描述的。油水流變比的降低能力是由阻力系數來表達，即水的流度與聚合物溶液流度比值。與此同時，聚合物的加入也會降低滲透率的能力，即殘余阻力系數。殘余阻力系數是聚合物驅油前后的巖石水相滲透率的比值（即滲透率下降系數）。

3 適用的油藏條件

由于受聚合物產品的物化性能、油藏條件和經濟效益等等因素的限制，聚合物驅不是都適用于任何油藏。聚合物驅適用于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的油藏；不適用于存在氣頂的油藏、有裂縫的油層或高溫油藏等[3-4]。

4 結語

隨著國內外石油工業的發展、儲藏油層的變化、環境要求及石油需求量的日漸增多，我們對其機理的研究會越來越重要。本文對其機理研究進行了綜述，對今后作業施工提供理論依據。

[1]呂宇玲,等.聚丙烯酰胺水溶液管道流動特性研究[J].化工進展，2014,33(10):2592-2597.

[2]孫煥泉,張一根,曹緒龍.聚合物驅油技術[M].山東東營:石油大學出版社,2002:93-95.

[3]RahulR，JhaU，SenG，etal.Anovelpolymericflocculant basedonpolyacrylamidegraftedinulin:Aqueousmicrowaveassist?edsynthesis[J].CarbohydratePolymers，2014，99:11-21.

[4]夏惠芬,王德民,侯吉瑞,等.聚合物溶液的粘彈性對驅油效率的影響[J].大慶石油學院院報,2002,26(2):109-111.