聚丙烯酰胺类聚合物驱油机理调研

张磊（中国石油大学(华东)，山东 青岛 266000）

刘卫丽（中海油田服务股份有限公司，河北 燕郊 065201）

提高原油采收率已成为世界各国普遍关注的问题。国内虽拥有丰富的石油资源，且人类对它的需求量也在逐步增长，但大部分油田经过二次、三次甚至多次采油后已进入开发后期（或成熟期），含水程度逐渐升高，加之剩余油分布十分复杂，开采石油的难度将会越来越大，这是科研工作人员将面临的难题。目前，我国采油技术依靠化学驱的居多，而其中聚合物驱所占比例较高[1]。本文综述了水解聚丙烯酰胺类聚合物驱油的机理，为了我们有利于更好的认清或了解它，能够更有效地攻破此难题，实现油田的高采收率。

1 聚合物驱油机理

一种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，从而提高采收率的驱油方法，即为聚合物驱油。注入的聚合物溶液提高原油采收率主要是通过减小油水流度比和扩大波及系数来实现的。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机理[2]

2.1 波及系数

聚合物的加入，降低了油水流变比，也同时增大了驱替相的粘度，在平面上使原油与聚合物更加均匀，提高了驱替相的波及系数。同时，在纵向上聚合物先与高渗透层（即渗透性很好）接触，慢慢地渗流出阻力相对较小的大孔道中。但因聚合物与孔壁间会存在相互吸附作用，使流动半径减小；再者，溶液中聚合物的粘度大，存在很大的摩擦阻力（即渗流阻力变大），这会降低高渗透层中溶液流动速度，减小高渗透层与低渗透层间驱替相的推进速度之差，扩大波及系数，调整吸水界面，从而达到采收率的提高。

2.2 粘弹效应

聚合物在孔壁上的吸附作用，不仅增加了水相粘度（即降低了水相渗透率），且减少了油液滴或者油液段间的流动阻力（即降低了油相的渗流阻力），使得油相的流动或移动速度得到加快。同时，聚合物溶液分子在孔的凹陷处产生的易于拉伸变形和粘弹效应，使得难沿孔隙夹缝或者水膜窜进的残余油，在孔道中变成丝絮状态或以活塞式推进，使油能够被溶液驱替出来，从而提高驱油效率。

2.3 滞留现象

聚合物溶液流经孔隙介质时，与空隙表面发生吸附作用或非吸附性都会产生滞留现象。此现象的发生对孔隙介质中流变性和孔隙介质的渗透率降低起着至关重要的作用[7]。

2.4 粘度与流速间关系

聚合物溶液的流变性是指在外力作用下，发生流动和变形的特性，其中流变性主要是粘度与溶液流速间的关系。聚合物溶液粘度的影响因素很多，主要与分子量大小、水解程度、注入速度、注入水的矿化度、注采井距、注入强度、溶液浓度及温度等等有关。

2.5 孔隙的不可及性

有的聚合物分子量可高达10000多，分子量太大会使油层中一部分小或很小的孔隙仅允许水通过，而不允许具有较大分子量的聚合物通过，这部分孔隙被称为不可及孔隙。不可及孔隙占岩石中总孔隙的体积百分比即称为聚合物的不可及孔隙体积，通常约为0.1-0.4。

2.6 流变控制和渗透率能力

聚合物流度控制和降低渗透率能力主要是由阻力系数和残余阻力系数来描述的。油水流变比的降低能力是由阻力系数来表达，即水的流度与聚合物溶液流度比值。与此同时，聚合物的加入也会降低渗透率的能力，即残余阻力系数。残余阻力系数是聚合物驱油前后的岩石水相渗透率的比值（即渗透率下降系数）。

3 适用的油藏条件

由于受聚合物产品的物化性能、油藏条件和经济效益等等因素的限制，聚合物驱不是都适用于任何油藏。聚合物驱适用于陆相沉积的砂岩油藏、砂体发育连片、不含泥岩或含量非常少的油藏；不适用于存在气顶的油藏、有裂缝的油层或高温油藏等[3-4]。

4 结语

随着国内外石油工业的发展、储藏油层的变化、环境要求及石油需求量的日渐增多，我们对其机理的研究会越来越重要。本文对其机理研究进行了综述，对今后作业施工提供理论依据。

[1]吕宇玲,等.聚丙烯酰胺水溶液管道流动特性研究[J].化工进展，2014,33(10):2592-2597.

[2]孙焕泉,张一根,曹绪龙.聚合物驱油技术[M].山东东营:石油大学出版社,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.聚合物溶液的粘弹性对驱油效率的影响[J].大庆石油学院院报,2002,26(2):109-111.