影響聚合物驅效果的因素分析

龐思銘

大慶油田第五采油廠 黑龍江 大慶 163000

20世紀70年代,我國的聚合物驅油試驗取得了喜人的成果,促使我國發展成為世界上屈指可數通過聚合物提升采油率的國家之一,作為我國有效提高石油產量的技術之一,能夠保障我國能源安全和可持續發展。但是,當聚合物進入地層后,外界環境開始發生相應的變化,聚合物自身的性質會對聚合物物驅效果產生一定的影響,從而影響聚合物的使用效果,提高施工成本,阻礙了石油開采行業的發展。

1 聚合物驅油原理

1.1 石油開采溶液量以及指數的穩定 對聚合物的驅油效果進行動態特征分析,為了充分體現聚合物驅油技術的應用,需要保證石油開采的指數和溶液量穩定。使用聚合物驅油技術后,石油開采的指數和溶液指數會呈現下降的趨勢。當石油處于開采階段的后期時,采用聚合物驅油技術逐漸進入到較為穩定的環境中,基于現代技術的應用結構逐步完善石油高分子開采結構鏈,完善適應石油開采井層的石油開采技術結構。

1.2 降低水箱滲透率 進入地層的聚合物分子會加大水相的黏度,減弱水流動的能力,從而對油水的流度比進行有效的改善,提高原油的開采效率[1]。由于聚合物的分子屬于大分子結構,能夠堵塞地層中水相阻力較低的水流通道,或者是地層中黏度加大以后,減弱了其本身的流動力,保證油量和水量共同運作,從而有效降低水相的滲透率,提高原油的開采效率。

2 深入分析聚合物驅油效果影響因素

2.1 注入速率的影響 對于石油開采過程中應用的聚合物技術來說,不同的地區地質條件各不相同,因此,聚合物注入地層的速度也不一致,注入速率對聚合物的開采指標影響較大。注入速率并沒有對最終石油的開采效果產生較大的影響,但是,如果注入的時間越短,開采的時間就會越長,相反,則會越短。此外,注入速率也不會對聚合物驅生產井的含水量產生太大的影響,對于注入的速率來說,僅僅會影響含水量出現的時間[2]。注入速率與區塊高峰期有著正比關系,直接對階段的采油量產生影響,在產量高峰期,注入速率越大,產量高峰數值也會越大。

2.2 化學穩定性 在一些化學因素的作用下,如:氧、金屬離子等,高分子聚合物就會出現一定的化學反應,使聚合物分子鏈中斷,從而產生聚合物降解。以HPAM的氧化降解反應來說,地層水質中含有部分氧氣或者其他氧化物質,聚合物產生自由基以后,就會產生一連串的反應,當處于高溫環境或者周圍存在還原性物質時,就會加速氧化反應,從而促使聚合連產生自由基。生成的自由基又會引發相應的連鎖反應—裂解反應,使長鏈結構斷裂形成小分子結構,降低聚合物的濃度,同時,也會脫除聚合物的羧基或者酰胺,從而形成全新的產物,迅速降低溶液量。處于含有大量元素的環境內,如:鈉離子、鈣離子、鐵離子等,就會降低聚合物的溶液黏度,二價鐵離子能夠在較短的時間迅速將聚合物的黏度降到最低的數值。因此,在運用聚合物開采石油的過程中,需要采用天然氣隔絕裝有聚合物溶液的罐子,避免空氣中的氧氣進入灌中,發生氧化反應。

2.3 剪切穩定性 聚合物分子是由多個短鏈組成的長鏈,在不同剪切力作用下,長鏈就會斷裂,從而形成比較短的鏈節,大幅度降低聚合物的濃度,并使驅油效果也產生一定的影響,產生這種反應常稱為剪切降解反應。聚合物在高速攪拌的過程中,會改變其流動的形態,進一步加強聚合物中的分子。使長鏈結構斷裂成為短鏈,形成小分子,降低聚合物的黏度。聚合物的長度越長,越容易發生剪切作用,降解反應也就越劇烈[3]。此外,造成聚合物產生剪切降解反應的原因也包括巖石的多孔性。基于研究的數據表明,當聚合物在空襲中流動時,如果流動阻力較大時,就會加大驅動的壓力,從而加快聚合物的流速,并相應地也會增加聚合物受到的剪切力,發生的剪切降解的反應也會越明顯。所以,在采用聚合物開采石油時,一般選擇500-600r/min的螺旋漿攪拌器,并根據儲層的介質選擇合適的聚合物,從而對剪切降解反應進行有效控制。

2.4 原油粘度 在石油聚合物驅油技術的過程中,原油黏度對石油的采收率產生一定的影響[4]。聚合物驅油一般是通過降低水油流度比,從而對聚合物驅波及的體積進行適當地擴增,以提高原油的流動度。通過相應的數值表明,聚合物溶液黏度和地層原油黏度的比值與采收效率有著正比關系,前者比值越大,后者采收效率越高。一般來說,聚合物驅的原油黏度的比值小于40mPa·s,并且限制的閾值在80Pa·s。我國的聚合物驅的比值都在這個范圍內,隨著驅油工藝的不斷完善,針對高粘度油層的聚合物驅技術也得到相應的優化。

2.5 生物穩定性 由于受到細菌作用的影響,聚合物高分子很容易出現降解現象聚丙烯酰胺作為硫酸鹽還原菌的新陳代謝能源物質,通過消耗羧基團,有效降低聚合物的濃度,提高聚合物的驅油效果,從而降解聚合物,降低黏度和濃度[5]。目前,我國最常采用的物質是殺菌時間較長、性能比較穩定、低成本的甲醇,但是,在高溫、高鹽環境下,甲醇并不能很好地發揮效果,如果合理運用殺菌方法,也是未來聚合物研究的一大挑戰方向。

3 結束語

綜上所述,聚合物驅油效果受到一定因素的影響,無法發揮比較明顯的效果,從而無法對聚合物的使用價值進行準確評判,聚合物驅作為一門復雜、系統性的工藝措施,需要對其進行協調優化,加大對影響聚合物去效果的因素的控制力度,優化聚合物驅技術,保證我國石油產油的高效、高產、穩定。