影响聚合物驱效果的因素分析

2021-07-20庞思铭

探索科学(学术版) 2021年6期

庞思铭

大庆油田第五采油厂黑龙江大庆 163000

20世纪70年代,我国的聚合物驱油试验取得了喜人的成果,促使我国发展成为世界上屈指可数通过聚合物提升采油率的国家之一,作为我国有效提高石油产量的技术之一,能够保障我国能源安全和可持续发展。但是,当聚合物进入地层后,外界环境开始发生相应的变化,聚合物自身的性质会对聚合物物驱效果产生一定的影响,从而影响聚合物的使用效果,提高施工成本,阻碍了石油开采行业的发展。

1 聚合物驱油原理

1.1 石油开采溶液量以及指数的稳定对聚合物的驱油效果进行动态特征分析,为了充分体现聚合物驱油技术的应用,需要保证石油开采的指数和溶液量稳定。使用聚合物驱油技术后,石油开采的指数和溶液指数会呈现下降的趋势。当石油处于开采阶段的后期时,采用聚合物驱油技术逐渐进入到较为稳定的环境中,基于现代技术的应用结构逐步完善石油高分子开采结构链,完善适应石油开采井层的石油开采技术结构。

1.2 降低水箱渗透率进入地层的聚合物分子会加大水相的黏度,减弱水流动的能力,从而对油水的流度比进行有效的改善,提高原油的开采效率[1]。由于聚合物的分子属于大分子结构,能够堵塞地层中水相阻力较低的水流通道,或者是地层中黏度加大以后,减弱了其本身的流动力,保证油量和水量共同运作,从而有效降低水相的渗透率,提高原油的开采效率。

2 深入分析聚合物驱油效果影响因素

2.1 注入速率的影响对于石油开采过程中应用的聚合物技术来说,不同的地区地质条件各不相同,因此,聚合物注入地层的速度也不一致,注入速率对聚合物的开采指标影响较大。注入速率并没有对最终石油的开采效果产生较大的影响,但是,如果注入的时间越短,开采的时间就会越长,相反,则会越短。此外,注入速率也不会对聚合物驱生产井的含水量产生太大的影响,对于注入的速率来说,仅仅会影响含水量出现的时间[2]。注入速率与区块高峰期有着正比关系,直接对阶段的采油量产生影响,在产量高峰期,注入速率越大,产量高峰数值也会越大。

2.2 化学稳定性在一些化学因素的作用下,如:氧、金属离子等,高分子聚合物就会出现一定的化学反应,使聚合物分子链中断,从而产生聚合物降解。以HPAM的氧化降解反应来说,地层水质中含有部分氧气或者其他氧化物质,聚合物产生自由基以后,就会产生一连串的反应,当处于高温环境或者周围存在还原性物质时,就会加速氧化反应,从而促使聚合连产生自由基。生成的自由基又会引发相应的连锁反应—裂解反应,使长链结构断裂形成小分子结构,降低聚合物的浓度,同时,也会脱除聚合物的羧基或者酰胺,从而形成全新的产物,迅速降低溶液量。处于含有大量元素的环境内,如:钠离子、钙离子、铁离子等,就会降低聚合物的溶液黏度,二价铁离子能够在较短的时间迅速将聚合物的黏度降到最低的数值。因此,在运用聚合物开采石油的过程中,需要采用天然气隔绝装有聚合物溶液的罐子,避免空气中的氧气进入灌中,发生氧化反应。

2.3 剪切稳定性聚合物分子是由多个短链组成的长链,在不同剪切力作用下,长链就会断裂,从而形成比较短的链节,大幅度降低聚合物的浓度,并使驱油效果也产生一定的影响,产生这种反应常称为剪切降解反应。聚合物在高速搅拌的过程中,会改变其流动的形态,进一步加强聚合物中的分子。使长链结构断裂成为短链,形成小分子,降低聚合物的黏度。聚合物的长度越长,越容易发生剪切作用,降解反应也就越剧烈[3]。此外,造成聚合物产生剪切降解反应的原因也包括岩石的多孔性。基于研究的数据表明,当聚合物在空袭中流动时,如果流动阻力较大时,就会加大驱动的压力,从而加快聚合物的流速,并相应地也会增加聚合物受到的剪切力,发生的剪切降解的反应也会越明显。所以,在采用聚合物开采石油时,一般选择500-600r/min的螺旋浆搅拌器,并根据储层的介质选择合适的聚合物,从而对剪切降解反应进行有效控制。

2.4 原油粘度在石油聚合物驱油技术的过程中,原油黏度对石油的采收率产生一定的影响[4]。聚合物驱油一般是通过降低水油流度比,从而对聚合物驱波及的体积进行适当地扩增,以提高原油的流动度。通过相应的数值表明,聚合物溶液黏度和地层原油黏度的比值与采收效率有着正比关系,前者比值越大,后者采收效率越高。一般来说,聚合物驱的原油黏度的比值小于40mPa·s,并且限制的阈值在80Pa·s。我国的聚合物驱的比值都在这个范围内,随着驱油工艺的不断完善,针对高粘度油层的聚合物驱技术也得到相应的优化。

2.5 生物稳定性由于受到细菌作用的影响,聚合物高分子很容易出现降解现象聚丙烯酰胺作为硫酸盐还原菌的新陈代谢能源物质,通过消耗羧基团,有效降低聚合物的浓度,提高聚合物的驱油效果,从而降解聚合物,降低黏度和浓度[5]。目前,我国最常采用的物质是杀菌时间较长、性能比较稳定、低成本的甲醇,但是,在高温、高盐环境下,甲醇并不能很好地发挥效果,如果合理运用杀菌方法,也是未来聚合物研究的一大挑战方向。