近井地带剪切作用对驱油用聚合物溶液渗流特性的影响

在前人的工作基础上设计了一个近井地带剪切模拟装置,选用两种较为典型的聚丙烯酰胺类聚合物——部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)和疏水缔合聚丙烯酰胺(HAPAM)进行室内实验,研究两种聚合物溶液经剪切后的渗流特性。实验结果表明:随着吸水强度的增加,两种浓度为1750 mg/L的聚合物溶液的黏度和黏度保留率快速下降。由于自身的疏水缔合作用,HAPAM溶液剪切后具有高于HPAM溶液的黏度及黏度保留率。在吸水强度10 m3/(m·d)和20 m3/(m·d)条件下剪切两种聚合物溶液,经剪切后的HAPAM溶液的阻力系数和残余阻力系数远大于HPAM溶液的,HAPAM溶液的阻力系数损失率小于HPAM溶液的,而残余阻力系数损失率大于HPAM溶液的。经剪切后的HAPAM溶液具有更高的驱油效率,剪切后HAPAM的溶液原油采收率损失略高于HPAM溶液的。

近井地带剪切对树枝聚合物微观形貌的影响

采用Quanta 450型环境扫描电镜对500~2 000 mg/L树枝状聚合物在某油田盐水溶液中的微观形貌进行观察分析,采用近井地带剪切模拟装置对HDP树枝状聚合物溶液进行剪切破坏,研究剪切作用对HDP聚合物溶液微观形貌的破坏方式、破坏强度及聚合物溶液自身的变化特性等,为现场应用提供依据。通过研究发现,1 500~2 000 mg/L树枝状聚合物在盐水溶液中具有阶梯状层铺结构,网状结构更加致密、整齐,结构刚性及柔韧性较强,抗剪切破坏较好。

近井地带剪切强度对疏水缔合聚合物相对分子质量的影响

为了研究近井地带注入强度剪切作用对聚合物溶液相对分子质量的影响,选用线性聚合物FP3640C和疏水缔合聚合物AP-P4,在注入强度为0、5 m^(3)/(m·d)、10 m^(3)/(m·d)、15 m^(3)/(m·d)、20 m^(3)/(m·d)、25 m^(3)/(m·d)近井地带剪切后测定聚合物溶液相对分子质量。实验结果表明:近井地带不同强度剪切相对分子质量均有降低,FP3640C的相对分子质量保留率大于94.70%,AP-P4的相对分子质量保留率大于75.83%,因为近井地带的过流面积急剧下降,导致聚合物溶液中分子链段发生剪切作用,因FP3640C分子链间无化学键作用只是分子内部破坏,而AP-P4则是空间网状结构遭受破坏,使其分子链段在溶液中处于游离和半游离状态,所以其相对分子质量大幅度下降,可以通过完善现场完井方式为提高聚合物驱效率提供一定理论支撑。

剪切方式对疏水缔合聚合物溶液性能的影响

疏水缔合聚合物溶液流变性能与剪切方式密切相关。采用吴茵搅拌器和近井地带剪切模拟装置,分别对质量浓度为1750mg/L的疏水缔合聚合物AP-P4溶液进行剪切,获得了相近的表观粘度,但其粘弹性和非牛顿性均不同。对比剪切前后的疏水缔合聚合物溶液发现,近井地带剪切模拟装置的剪切未改变溶液粘弹性和非牛顿性的"质",仅仅改变了其粘弹性和非牛顿性的"量";吴茵搅拌器剪切不仅改变了溶液的粘弹性和非牛顿性的"量",而且改变了溶液粘弹性和非牛顿性的"质"。同时,采用不同剪切方式获得的溶液,其相对分子质量及其分布、构建阻力系数和残余阻力系数、增油降水能力均不同。因此,采用吴茵搅拌器,模拟驱油聚合物在近井地带的剪切是不符合油藏实际情况的,该方法仅能够获得与预期表观粘度相近的溶液,但是却无法同步模拟溶液的其他流变性能;采用近井地带剪切模拟装置剪切更符合矿场实际。

剪切作用对聚合物溶液流体力学半径分布特征的影响研究

采用近井地带剪切装置及动静态光散射仪研究不同浓度HAWP聚合物溶液、HDP树枝状聚合物溶液在不同剪切强度下的流体力学半径分布特征,并结合粘度、浓度、重均分子量、阻力系数与残余阻力系数的测定探索聚合物溶液粒径分布对宏观流变性和驱替性能的影响。结果表明,具有支化状结构的HDP聚合物在水溶液中的流体力学半径以"极差大"、"数量均匀"、"分布宽"等特征分布,剪切前后峰形均呈现"帽子型"单峰或微弱双峰趋向三峰模式。HAWP聚合物溶液主峰粒径随着浓度升高增大且所占总粒径比例不断增高,而HDP树枝状聚合物溶液主要以分布变宽为主,主峰粒径及所占总粒径比例一直较为均一。剪切作用使HAWP聚合物溶液的粒径分布特征以单峰明显裂变为尖锐双峰模式为主,而HDP聚合物溶液峰型裂变程度相对微弱。

渤海注聚油田配注系统模拟仿真方法研究

海上油田聚驱技术现场驱油效果显著,有逐渐扩大应用的趋势。聚合物溶液的高黏度特性是聚驱增油机理的核心。然而,聚合物溶液在流经配注流程、近井地带进入地层的过程中,却发生不同程度的降解,严重影响驱油效果;同时,聚合物溶液不同于水为非牛顿流体,其黏度受剪切速率、分子量以及矿化度等多重因素的影响,所以聚合物溶液黏度会出现较复杂变化,其计算精度直接影响着井口最大注入压力计算结果的准确性,进而影响安全性或注入性。因此,对聚合物溶液注入过程的精确模拟是十分必要的,然而截止目前,该方面研究却较少。本文在物模实验与矿场测试数据相验证的基础上,结合fluent软件形成了一套注聚井配注过程数值模拟仿真方法,以期能为注聚管柱、流动通道、注入速率的优选及工艺改进,注聚井最大井口注入压力计算,油藏方案设计等提供参考。利用该方法对聚合物溶液在S油田F06井Id段的黏度分布、速率分布、压力计算、沿程摩阻以及流场进行数值模拟,得出S油田母液地面粘损70%~80%左右,F06井Id段仍有2MPa的加压余量,可提高配注量约30%,可显著提高驱油效果等结论。