聚合物驱油技术及其进展中国石油大学(北京)侯吉.ppt

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1、聚合物驱油技术及其进展,中国石油大学(北京)提高采收率研究中心侯吉瑞,1.聚合物驱油技术发觉历程与存在的问题2.从化学角度解决有关问题的研究思路3.聚合物驱油技术的矿场应用与认识4.聚合物驱设计5.聚合物驱技术发展趋势,目 录,1.1 国外状况1959年：Caudle等提出，增加注入水的粘度改善水驱波及效率；1964年：Pye和Sandiford 首次开始聚驱实验研究；同年，美国开始第一个矿场试验；19641969年：美国开展了61个聚合物驱项目；20世纪70年代至80年代：聚驱研究与应用达到发展的高潮时期；从20世纪70年代到1985年：美国共进行了183个聚合物驱项目；德 国：1975、1

2、977、1980、1985；法 国：1985、1989；阿 曼：1986；加拿大：1986；后期：奥地利（1992）；前苏联、印度、委内瑞拉、罗马尼亚等，也获得成功。20世纪60年代至今：全世界已有200多个油田或区块进行了聚驱试验。,1.聚合物驱油技术发展历程与存在的问题,1.1 国外状况,美国：很多矿场试验，但平均采收率只有4.9%，认为聚驱技术不行，经济效益差。之后，试验规模减小，但室内研究却一直没有停止。对聚驱的认识：“只增大波及体积，不增加驱油效率”（80年代末形成）。,1995年欧洲EOR会议上：F.E.DeBons和R.W.Braun的报告认为聚驱可行。,综述了19751992年

3、国际上12个先导性和扩大性聚驱试验，分析了这些试验的地质条件、设计及实施过程，并与美国的聚合物驱试验进行对比，国际上聚驱已经获得成功，采收率6%17%，而美国仅仅4.9%美国的方案设计存在问题：过分注意聚合物利用率，导致用量过低。,1.聚合物驱油技术发展历程与存在的问题,1.聚合物驱油技术发展历程与存在的问题,结论聚驱仍然是一项有效的提高采收率技术。,1.聚合物驱油技术发展历程与存在的问题,吊顶是现代家庭装修常见的装饰手法。吊顶既具有美化空间的作用，也是区分室内空间一种方法。很多情况下，室内空间不能通过墙体、隔断来划分，那样就会让空间显得很拥挤，很局促。设计上可以通过天花与地面来对室内空间进行

4、区分，而天花所占的比例又很大。吊顶材料可以分为面板和架构龙骨。吊顶面板分为普通石膏板和防水防潮类面板。龙骨分为金属龙骨与木龙骨。,现代房产大多是清水房,因此家庭装修的一个很大的项目就是包门窗套、安装室内门。中国过去的房子，大多以实用为主，随着室内装饰的兴起，人们越来越关注房屋空间的美化和装饰。因此，在门框的基础上，发展成为门套，即将安装门后剩余的墙壁给包起来，一则美观漂亮，二则起到对墙壁的保护作用。,1.2 国内状况 20世纪60年代，开始了小型矿场试验；“七五”“九五”连续攻关，开始工业化矿场应用；“八五”末：6个油区25个油田区块工业化应用，建成168万吨生产能力；“九五”：聚驱列入陆上油

5、田生产计划。1997年，聚驱产油量居世界首位；1998年，聚驱项目16个，而同期美国只有10个；2001年，仅大庆油田，聚驱产油量已达800104t；2003年，大庆聚驱产油既达到1000104t（相当于一个大油田）。,目前：世界上聚驱规模最大、增产效果最好。,大庆、胜利、大港、南阳、吉林、辽河、新疆等油田都开展了聚驱应用。,1.聚合物驱油技术发展历程与存在的问题,1.2 国内状况 大庆助剂厂，年产5万吨干粉聚合物能力，实际34万吨；胜利油田，年产2万吨干粉聚合物厂；北京恒聚公司，年产11万吨干粉聚合物，私企。,先导性矿场试验 工业性矿场试验 工业化应用,平均采收率 10%（8%13%）大庆：

6、经济下限为 6%7%（油价20$，280元/t）,1吨聚合物干粉增油140-200吨（150t，120t）,1.聚合物驱油技术发展历程与存在的问题,观念转变：聚合物驱属于改性水驱 三次采油技术 提出含水98%以前注聚仍可获得好效果（国外，高含水期不能注聚）。（1）深化了聚驱机理 增大水相粘度w，改善油水流度比M，扩大波及系数EV和洗油效率ED，提高采收率ER。,扩大宏观波及效率为主,提高洗油效率为辅,聚合物,w,M,EV,ER,聚合物,w,驱替液与残余油之间的剪切应力,ED,1.3 国内矿场实践观念与技术的重大突破,1.聚合物驱油技术发展历程与存在的问题,提高宏观波及系数,非均质油层水驱与聚合

7、物驱的对比,（1）深化了聚驱机理,1.3 国内矿场实践观念与技术的重大突破,1.聚合物驱油技术发展历程与存在的问题,均质模型中水驱与聚合物驱效果比较,提高洗油效率,（1）深化了聚驱机理,1.3 国内矿场实践观念与技术的重大突破,1.聚合物驱油技术发展历程与存在的问题,（1）深化了聚驱机理,1.3 国内矿场实践观念与技术的重大突破,中国对聚驱理论的贡献：HPAM的粘弹性可提高微观波及效率（洗油效率）。,提高采收率基本原理：（1）增加驱替水相的粘度，降低水相流度，从而大大降低油水流度比，减缓“指进”现象，改变油层横向及微观孔隙的非均质状况，缓解绕流、窜流现象，增大驱替的波及面积；（2）改善驱替水相

8、在垂向油层间的分配比，调整吸水剖面，增强低渗层的吸水能力；（3）在非均质多孔介质中，聚合物溶液的粘弹性使孔隙中的残余油得到不同程度的驱替提高驱油效率。,1.聚合物驱油技术发展历程与存在的问题,1.3 国内矿场的实践观念与技术的重大突破,（2）对于适合聚合物驱的油藏条件有了新的认识 提出：陆相沉积的油藏条件也适合聚合物驱油（国外，海相沉积油藏）；油层的非均质性 油层温度 地层水与注入水矿化度 原油粘度 注入参数 注入方式,适合聚合物驱的油藏条件,1.聚合物驱油技术发展历程与存在的问题,1.3 国内矿场的实践观念与技术的重大突破,（3）聚合物的应用方法创新 国外做法：小段塞、低用量（普遍）；（美国

9、）100 PVmg/L；提高采收率：2%5%（OOIP）大庆油田：高相对分子质量、大段塞、高用量；380 PVmg/L、570 PVmg/L、640 PVmg/L，目前平均到700 PVmg/L；M：1200104 3500104 提高采收率：10%（OOIP）提出：陆相沉积的油藏条件可比水驱提高采收率10%以上。,1.聚合物驱油技术发展历程与存在的问题,（1）产品结构参数单一，与油藏的匹配关系需要深入探讨和充分优化；普适性差，存在分子量与渗透率、水解度与温度的匹配关系；早期HPAM驱油，聚合物分子量较小（1000万以下），堵塞地层倾向小，现在 主要选用高分子量聚合物（1500万3200万）。

10、大庆油田长期注聚后发现：聚驱注入压力急剧上升，接近或者超过地层破裂压力。说明：HPAM堵塞地层也是一个相当大的问题。注聚压力高，需配套解堵增注技术：氧化易爆炸非氧化解堵（MD膜、活性剂）,1.4 存在的问题,1.聚合物驱油技术发展历程与存在的问题,（2）高水解度HPAM的长期稳定性较差；高温水解作用导致保留粘度低，聚驱效果差。（3）耐温性能差；高温下发生明显的热降解和水解，急需提高耐温性能。（4）耐盐性能差；HPAM具有明显的盐敏效应，高矿化度或高价金属离子导致粘度降低或沉淀。,1.4 存在的问题,1.聚合物驱油技术发展历程与存在的问题,2.1 油田普遍应用的聚合物（1）天然聚合物 以黄原胶（

11、XC）为代表，水溶性生物聚合物，较早；（黄胞胶，Xanthan Gum）；（2）合成聚合物 以聚丙烯酰胺（PAM）为代表，主要为HPAM（部分水解）。,2.从化学角度解决有关问题的技术思路,XC与HPAM 性能比较,2.1 油田普遍应用的聚合物,2.从化学角度解决有关问题的技术思路,XC主分子链上有庞大的侧链，且侧链在水中可缔合成高次结构，因此具有悬浮性及良好的耐盐、抗剪切特性，但耐温性差，易降解。,2.1 油田普遍应用的聚合物,2.从化学角度解决有关问题的技术思路,HPAM 结构简单，溶液中的构象行为仅仅表现为无规线团，容易受温度、盐、剪切力等外部因素影响，且不具有悬浮性。,2.1 油田普遍

12、应用的聚合物,2.从化学角度解决有关问题的技术思路,现有聚合物的性能存在诸多缺欠，如耐温、耐盐、抗剪切、悬浮性等都不够理想，解决问题的思路有两个：（1）寻找新的性能优异的替代物；（2）改进聚合物分子结构，以改善其相应的性能。,2.1 油田普遍应用的聚合物,2.从化学角度解决有关问题的技术思路,（1）硬葡聚糖（Scleroglucan，简称SG）1963年发现，初美国Pittsburg公司生产，后法国Sanofi Industries购买了生产专利，目前世界上生产SG的主要厂家。20世纪80年代初：Davison和Mentzer，筛选适合北海油田驱油聚合物；PAM、纤维素衍生物、XC、胍胶、SG

13、等140多种；研究发现：SG具有最好的热稳定性和良好的耐盐性、抗剪切性。,2.2 筛选性能良好的天然聚合物,2.从化学角度解决有关问题的技术思路,耐温性 升温或加有机溶剂，分子链发生构象转变：三螺旋单链无规线团；(转变温度：135，不可逆。)120以下：粘度下降幅度很小；140以上：粘度几乎不变；120140：粘度迅速降低。实验数据：105、pH=4.57.5的条件下，粘度100d内保持不变，460d后保持率仍高达8090；具强增粘性：特性粘度达到70L/g（25）。,常温下，三个SG分子氢键缔合三螺旋结构半刚性链。,（1）硬葡聚糖（Scleroglucan，简称SG）,2.2 筛选性能良好的

14、天然聚合物,2.从化学角度解决有关问题的技术思路,抗剪切性优异 低剪切速率下：表观粘度不随剪切速率而变，牛顿流体的流变行为；高剪切速率下：分子发生取向，水动力学体积变小，溶液粘度降低；（不发生剪切降解；当剪切速率降低时，粘度可恢复到初始值）中等剪切速率下：表现出明显的剪切稀释性。,（1）硬葡聚糖（Scleroglucan，简称SG）,2.2 筛选性能良好的天然聚合物,2.从化学角度解决有关问题的技术思路,耐盐性 分子不含离子基团，耐盐性优，与各种盐（包括Ca2+、Mg2+）配伍性良好。耐酸碱性 pH=112，粘度几乎不变；pH12时，氢键被破坏，构象由棒状转为无规线团，粘度降低。从综合性能看：

15、SG具有众多优点，可谓目前发现的油气开采最好的聚合物。缺点：价格高，易形成微凝胶，仅在90年代初有少量应用，尚未得到推广。,（1）硬葡聚糖（Scleroglucan，简称SG）,2.2 筛选性能良好的天然聚合物,2.从化学角度解决有关问题的技术思路,（2）Welan 同XC，也属胞外微生物杂多糖，五糖重复单元构成主链。X射线衍射：welan晶体中，轴向重复距离为1.83nm(链节重复）。透射电镜：welan为一种外形长度因分子而异的回旋状的、粗细均匀的聚合物，但目前尚无法判断其为单股结构还是多股结构。优点：相同浓度下，增粘能力强于XC，表现出假塑性，粘度受温度和盐的影响小，悬浮性良好。缺点:价

16、格高。,2.2 筛选性能良好的天然聚合物,2.从化学角度解决有关问题的技术思路,(3)羟乙基纤维素HEC 天然聚合物改性，将纤维素羟乙基化：优点：对热稳定（可用于超过93地层）；对盐不敏感；抗剪切性好。缺点：稠化能力差，用量大，导致成本高。,HEC分子单元结构,最新信息：同时羟丙基甲基化，1%浓度，粘度：100010000mPa.s。耐温130，售价：56万RMB（未曾用于驱油）。,2.2 筛选性能良好的天然聚合物,2.从化学角度解决有关问题的技术思路,（1）合成超高分子量HPAM 聚合物驱油，油层条件下的保留粘度非常重要，因此，研究人员试图通过提高分子量从而获得较高的保留粘度。1986年，美

17、国Cyanamid公司：开发出分子量高达1750万的聚合物；在高浓度二价阳离子存在下，也具有长期热稳定性，并具有抗剪切能力和剪切稀释、低吸附、良好注入性等优良性能，价格合理，但未给出分子结构式。日本第一制药公司：生产出分子量达2400万的EOR用HPAM；后来又报道生产出2700万，3200万产品。（问题多多，预交联成分）。,2.3 合成性能优良的聚合物,2.从化学角度解决有关问题的技术思路,（1）合成超高分子量HPAM国内：北京石勘院：最先开发出高于1000万的HPAM；辽河钻采院：研制出最高达1400万的HPAM；1996年底，北京石勘院：开发出2500万的HPAM。大庆油田助剂厂：批量生

18、产1500万和1800万的HPAM。北京恒聚公司：1800万、2000万、2500万、3200万；（郑州郑力；山东潍坊东方）,2.3 合成性能优良的聚合物,2.从化学角度解决有关问题的技术思路,（1）合成超高分子量HPAM 早期聚驱：规定分子量在1000万以内(90年前)。试验发现：分子量高，粘度增大明显，压力提升快，后期主要致力于高分子量聚合物开发。在此期间，有两种观点出现：使用不同分子量分布的聚合物，以匹配地层分布的孔隙；全部使用高分子量，剪切后自然得到低分子量聚合物。不容回避的关键问题：分子量越高，越容易发生不可逆机械降解，分子量又降低；分子量越高，无规线团尺寸越大，吸附滞留更突出，注聚

19、压力偏高，近井污染严重。,2.3 合成性能优良的聚合物,2.从化学角度解决有关问题的技术思路,（2）改进PAM的分子结构以改善聚合物的性能 寻找合适单体，增强主链刚性，增加抗剪切能力。此研究属传统思维模式，80年代以来，见诸文献的报道很多。,2.3 合成性能优良的聚合物,2.从化学角度解决有关问题的技术思路,（3）合成两性离子聚合物 两性离子聚合物指链上同时带有正、负两种电荷的聚合物。具有遇盐增稠的反聚电解质效应。（a）链上同时有带正负电荷的两种单体（b）在同一种单体上同时带有正负两种电荷,水溶液中，正、负离子相互吸引使链收缩；加盐，反离子排斥，聚合物链变伸展。因此，此特性可以部分解决抗盐问题

20、。,2.3 合成性能优良的聚合物,2.从化学角度解决有关问题的技术思路,（3）合成两性离子聚合物 国外：较早提出两性聚合物用作驱油剂，被称为EOR的第二代共聚物。1980年，Salamone等人：开始研究反聚电解质效应；1987年，Johnson研究发现：比浓粘度随盐浓度增大而增大；1989年，Samazar：二步法制得大分子静电荷为零的两性聚合物。国内：罗文利、王健、张健等人也作过相应的研究。最大问题：单体聚合反应的竞聚率有差异，最终很难得到正、负电荷完全相等的产物。至今，两性离子聚合物在国外仅应用于堵水中，国内除调剖方面应用外，主要应用于钻井液。调剖在大港、大庆油田应用，俗称“贴膏药”。,

21、2.3 合成性能优良的聚合物,2.从化学角度解决有关问题的技术思路,（4）耐温耐盐单体共聚物研制主导思想：研制与Ca2+、Mg2+不产生沉淀、高温下不发生水解或水解缓慢的单体，再将此单体与AM共聚，得到新型聚合物。(这类聚合物能够真正做到长期抗温抗盐。)耐温耐盐单体：2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠（Na-AMPS）；N-乙烯吡咯烷酮（N-VP）、3-丙烯酰胺基-3-甲基丁酸钠（Na-AMB）;存在的问题：现有的生产条件（合成原料，合成方法、生产工艺），生产单体成本偏高，聚合活性远低于AM，共聚物分子量低、成本高；只能少量用于特定场合，大规模应用受经济因素限制。今后的攻关方向：降低生产成本，提

22、高单体的聚合活性。,2.3 合成性能优良的聚合物,2.从化学角度解决有关问题的技术思路,（5）多元组合共聚物研制主导思想：综合考虑聚合物的特性，设计分子结构，将阴、阳离子单体、耐温耐盐单体、改进性能的刚性单体进行组合共聚，使其同时具有两类或三类聚合物的优点。（这是目前国内、外最热门的研究课题，比单一改性聚合物具有更多优良的性能，应用领域将得到进一步拓宽。）存在的问题：从耐温耐盐机理上考虑，仍不能克服单一改性聚合物存在的缺点，目前还不能达到三次采油的要求。,2.3 合成性能优良的聚合物,2.从化学角度解决有关问题的技术思路,（6）梳形聚合物 十几年研究历史，当初：解决高分子表面活性剂因分子量大、

23、分子内及分子间易于相互缠结，不易水中分散，难以在界面上排列、吸附等问题。研制思路：使高分子侧链同时带亲油和亲水基团，由于相互排斥，减少分子内和分子间的卷曲、缠结，分子链在水溶液中排列成“梳子”形状。理论基础：仿照生物聚合物分子结构，设计合成的抗盐聚合物有发展前途。即：增大分子链刚性和分子结构的规整性，使分子链不易卷曲，增大分子链旋转的水力学半径 聚合物的增粘、抗盐能力会得到巨大提高。（梳形聚合物的研制思路与此原理相符）性能评价：在盐水中的增稠能力比目前国内、外超高分子量HPAM提高50以上。（成本与普通HPAM接近，工业品在北京恒聚公司生产KY系列，己通过国家科技部鉴定，在油田有应用，比HPA

24、M减少用量30%）。,2.3 合成性能优良的聚合物,2.从化学角度解决有关问题的技术思路,（7）疏水缔合聚合物 多方论证，认为：水溶性疏水缔合聚合物是目前可用于油气开采的性能最好的聚合物，虽然实际应用的报道很少，但国内外许多专家对此非常关注。针对油气开采对聚合物的要求，罗平亚院士提出一种新的理论假设：（a）让溶液中聚合物分子链间适当结合，形成均匀布满整个溶液体系的三维立体网状结构，即形成多级结构；（b）此结构可逆，即这种结合是强度中等的分子链间的相互作用；（c）此溶液体系为结构流体，应满足：app=结构+非结构,2.3 合成性能优良的聚合物,2.从化学角度解决有关问题的技术思路,（7）疏水缔合

25、聚合物 如果实现上述设想，则所得到的聚合物具备以下性能：有更强的高效增粘性；有足够的悬浮性；有良好的剪切稀释性；可能有好的抗温性甚至一定的热增粘性；可能有好的抗盐性甚至一定的盐增粘性；可通过调整结构的强弱来调节结构，进而调节上述性能。,2.3 合成性能优良的聚合物,2.从化学角度解决有关问题的技术思路,（7）疏水缔合聚合物,2.3 合成性能优良的聚合物,2.从化学角度解决有关问题的技术思路,国际:1951年：西方科学家开始研究；50年代末：Kauzmann首先提出“疏水相互作用（Hydrophobic interaction，HI）；60年代后期，Strauss小组合成了具有疏水性的超线团（h

26、yper coil）聚合物；同期，疏水改性脲烷（HEUR）问世；70年代末：研究人员仍在努力于HEUR的改进研究；1982年：Landoll发表了关于羟乙基纤维素（HEC）疏水改性的报道，这是真正的研究开端；至80年代末：美、加在聚合方法、结构表征、溶液性质方面进行了大量研究；1994年：欧盟资助，瑞典、法国、希腊、英国、爱尔兰等九国科学家组成“European Network on Water-Soluble Polymers”联合研究小组，中心内容缔合聚合物。从世界范围看，研究这类聚合物的科学家，主要集中于美、欧，特别是法、瑞，但美国的研究大都已停止，而欧洲则呈现出方兴未艾势头；此外，荷、

27、澳也有人在从事此类研究。,（7）疏水缔合聚合物,2.3 合成性能优良的聚合物,2.从化学角度解决有关问题的技术思路,亚洲：日本并不积极，也未见印、韩有关报道；中国油田化学界首先揭开了亚洲从事此项研究的序幕。国内:北京石勘院：首先于1995年开始研究；成都科技大学：用丙烯酸正辛酯作疏水单体进行了初步探索；西南石油大学：罗平亚院士合成、中试，模拟油田条件进行性能测试，进展突出(光亚科技公司)；复旦大学：江明院士用光散射和荧光，研究溶液中的聚集行为；中原油田：以两亲活性单体进行共聚，合成了疏水缔合聚合物；上海有机所：也进行了相关的研究。,（7）疏水缔合聚合物,2.3 合成性能优良的聚合物,2.从化学

28、角度解决有关问题的技术思路,赞同的观点：疏水基团可产生分子内和分于间缔合。在稀溶液中，大分子主要以分子内缔合的形式使大分子链发生卷曲，流体力学体积减小，特性粘数降低。当浓度高于临界缔合浓度C*后，大分子链通过疏水缔合作用聚集，形成以分子间缔合为主的超分子结构动态物理交联网络，流体力学体积增大，溶液粘度大幅度升高。加入电解质和升温，均可增加溶剂的极性，增强疏水缔合作用。在高剪切作用下，缔合形成的动态物理交联网络被破坏，溶液粘度下降；当剪切作用降低或消除，分子链间的物理交联重新形成，粘度又将恢复，不发生一般聚合物在高剪切速率下的不可逆机械降解。疏水缔合聚合物可以高效增稠盐水。,（7）疏水缔合聚合物

29、,2.3 合成性能优良的聚合物,2.从化学角度解决有关问题的技术思路,反对的声音：溶液中聚合物分子的布朗运动和链节旋转，引起分子构型变化，趋向分子内缔合，大分子链卷曲，流体力学体积减小，特性粘数降低。搅拌溶解聚合物时，分于间缔合占主导；但从缔合概率和分子构象稳定性分析，分子内缔合应高于分子间缔合。因而，疏水缔合聚合物溶液稳定性差，且随着考查时间延长，溶液粘度急剧下降，甚至出现缔合相分离现象沉淀。（由此可解释水溶性差，过滤因子高的问题）产品很难经济地制成满足三采要求的水溶性粉剂（干燥前加入大量活性剂，可以改善溶解性，但影响缔合性能，且生产成本增加）。升温虽有利于增强缔合性，但分子内缔合的速率也同

30、时加快，溶液的长期稳定性更差，且以AM为主的疏水缔合聚合物，无法消除高温下酰胺基水解。,（7）疏水缔合聚合物,2.3 合成性能优良的聚合物,2.从化学角度解决有关问题的技术思路,从合成方面看，疏水单元沿主链的序列分布，是影响溶液粘度的重要参数；而非均相共聚和均相共聚的产物都是无规结构，即产品质量难以准确控制（采用胶束聚合可以解决此问题，但生产成本大大升高）；疏水缔合聚合物的分子量小，弹性差，弹性驱油效果大大下降，影响最终的采收率；疏水缔合聚合物的分子量小，在较高浓度时才发生缔合，在较低浓度时不发生缔合，此时的溶液比普通HPAM的粘度还低。即不抗地层水的稀释，而三采油层恰恰是高含水地层；加入电解

31、质，可增加溶剂的极性，增强疏水缔合作用，但这也将导致分子内缔合加剧，矿化度对缔合影响很大，疏水缔合聚合物不抗高盐。,（7）疏水缔合聚合物,从机理上分析：不具备长期抗温抗盐特性。,2.3 合成性能优良的聚合物,2.从化学角度解决有关问题的技术思路,综上所述，驱油聚合物的研究和应用现状：高效增粘性已解决，但仍是通过增大分子量方法来实现（不满意）；悬浮性仅有少量生物聚合物如XC、SG和Welan具有，大部分合成聚合物不具备（等于没解决）；剪切稀释性未很好解决；抗温抗盐性未很好解决；长效稳定性未很好解决。虽然相比较而言，生物类聚合物在性能上更佳，但价格较高，因此最终的解决途径仍需集中在合成类聚合物上。

32、梳形聚合物的发展趋势很好，但需要进一步的实践检验。,2.从化学角度解决有关问题的技术思路,3.1 孤东油田聚合物驱油3.1.1 应用概况 1997年：开始工业化应用；截至2006年12月：聚驱区块8个，面积29.68 Km2，累积动用地质储量90.38Mt，占孤东油田动用储量29.8%；注入聚合物干粉：50.2Kt；累增油2.347Kt，采收率提高5.24%；年增油由1995年的5Kt 提升到2006年的366Kt，2006年12月产油量2.2Kt/d，占孤东油田原油总产量1/3。,3.聚合物驱油技术的矿场应用与认识,3.1.2 技术工艺（1）采用高浓度、大段塞注入方式；（2）建立了完善的配套

33、技术；（3）实施分层注入；（4）探索注聚新方法“一井一制”注入法；实施“斜向驱”；添加交联剂。,3.1 孤东油田聚合物驱油3.1.2 经验与认识（1）改进聚合物分子构效关系 寻求高效增粘、稳定、可剪切稀释、粘弹性强等优良性能的活性剂；（2）开展聚合物驱油界限研究 深入探讨聚合物驱油技术对油藏物性的适应界限，包括对吸水剖面的调整以及扩大波及体积的控制能力；（3）优化聚合物注入设计 应整体考虑布井、调剖和后续水驱油等工艺过程，并用数值模拟技术优化注入方案设计，并依据动态反应及时调整注入参数，实现动态跟踪管理。（4）探索多层系同时注聚的方法 在多层系非均质油藏中，采用单层系注入，容易窜层，探索多层系

34、同时注入的方法，可拓宽聚驱技术的应用范围。,3.聚合物驱油技术的矿场应用与认识,3.2 梳型抗温抗盐聚合物驱油技术的应用3.2.1 KYPAM在大庆油田的应用 大庆油田采油六厂：喇嘛店油田北西块，3.45Km2；目的层：葡I1-2油层；试验区：注入井39口，采油井44口，中心井25口。2001年5月开始污水配制梳型KYPAM进行聚合物驱；相同条件下，KYPAM的增粘能力比大庆生产的聚合物高58%81%，比日本MO-4000高22%70%，降低聚合物用量30%以上；到2002年12月底，增油效果比大庆聚合物提高约1倍，产油量提高约4.6倍，对比清水配制超高分子量聚合物驱，含水多下降15.5个百分

35、点；平均采收率多提高2个百分点。,3.聚合物驱油技术的矿场应用与认识,大庆油田聚合物驱和三元复合驱矿场试验结果表明，梳型KYPAM聚合物性能优异，2003年大庆油田各个聚驱区块开始全面推广。,3.2 梳型抗温抗盐聚合物驱油技术的应用3.2.2 KYPAM在胜利油田的应用 胜利油田胜坨聚合物驱工业性试验区（地层温度80）：总矿化度19334mg/L，其中Ca2+：412mg/L，Mg2+：102mg/L；原采用日本MO-4000，2001年替为KYPAM，相同条件下粘度提高1倍；2002年新开2个注入站（85），对比注入KYPAM和MO-4000，KYPAM驱油效果明显占优，2002年7月新增污

36、水配液KYPAM驱区块；截至2003年6月：清水配MO-4000，聚合物用量2775.4t，水井22口，油井45口，见效率37.8%，含 水下降2.6%；单井日增油1.62t；清水配KYPAM，聚合物用量1530.0t，水井16口，油井28口，见效率42.9%，含水下降3.8%；单井日增油2.65t；污水配KYPAM，聚合物用量959.2t，水井10口，油井16口，见效率43.9%，含水下降2.5%；单井日增油2.7t。,3.聚合物驱油技术的矿场应用与认识,结论：无论清水配制还是污水配制KYPAM，驱油效果均好于MO-4000。已确定为胜利油田二类油藏聚驱的新型聚合物。,3.2 梳型抗温抗盐聚

37、合物驱油技术的应用3.2.3 KYPAM在华北油田的应用 2002年，蒙古林东区北部：4个井组深部调驱试验；截至2003年6月底：注入井区日产油由37t上升至71t；含水由92.1%下降至89.2%；累增油12083t；成为华北油田深部调驱的专用新型聚合物。此外：KYPAM在渤海油田绥中（SZ）36-1油田A21井调剖应用；总矿化度9763.94mg/L，其中Ca2+：301.79mg/L，Mg2+：108.28mg/L；地层温度：65；交替多段塞多次注入，挤注压力上升2MPa，见到了明显的增油效果。,3.聚合物驱油技术的矿场应用与认识,4.聚合物驱设计,4.1 筛选地层4.2 选择聚合物4.

38、3 油藏描述4.4 室内研究4.5 数值模拟4.6 聚合物驱配套工艺与地面注入设备,4.1 聚驱油藏条件筛选,4.聚合物驱设计,决定聚驱成功与否的关键因素，除聚合物本身性质外，还包括油藏和地层流体的性质。早期聚驱效果较差的原因可以归结为以下几个方面：（1）聚合物在多孔介质中的吸附滞留量大；（2）聚合物的降解；（3）注入能力下降；（4）注入时机太晚。,油藏温度、原油粘度、密度、地层水矿化度、可动油饱和度、储层岩石学特征等。,指导决策(是否开展矿场试验)。,4.1 聚驱油藏条件筛选,4.聚合物驱设计,（1）沉积特征 连片性较好的席状油砂体（整装油田）；（2）构造特征 国内外上无统一认识，但是，统计

39、矿场实例，鼻状隆起背斜型圈闭，砂体陡缓变化大，有利于采收率提高；（3）储层岩石学特征 渗透率及其变异系数影响 渗透率影响注入能力井网井距调整最终经济效益。合适的渗透率：202300mD；（特例：安塞油田，13mD，5个井组增油5000t）渗透率变异系数：0.40.8（国内陆相成藏）；孔隙度（扫描电镜分析）晶间孔、粒间孔、基质裂缝：类型、大小、结构直接影响聚驱采收率。,4.1 聚驱油藏条件筛选,4.聚合物驱设计,（3）储层岩石学特征 裂缝 聚驱油藏最好无裂缝或高渗透“贼层”。近年：高渗透大孔道或有裂缝井，以及压裂井也开展聚驱（先调剖）；岩矿特征粘土矿物膨胀，降低注入能力（地层水与聚合物溶液盐度不

40、配伍）；粘土矿物与聚合物溶液发生离子交换，聚合物絮凝，或被粘土矿物吸附；石膏成分，微溶于水，絮凝聚合物，导致粘度下降。（4）油层净厚度 统计结果：油层厚度增大，聚驱效果提高，一般不低于4m。,（5）地层流体特征 原油粘度：10100mPa.s(10200mPa.s);中深储层：10003000m;原油密度：0.8760.966g/cm3；可动油饱和度：不能太低，剩余油饱和度50%，剩余可流动油饱和度15%46%；地层水矿化度：HPAM盐敏特征明显，有文献报道：矿化度上限50000mg/L，二价 离子上限1000mg/L；（6）储层温度（埋深）氧、高价离子导致降解，80 or 93 or 89

41、or 110，75（加除氧剂）（7）井网 注采井距：200300m；加密后：175250m；大庆最佳：五点法井网（连通性、注入压力）。,4.1 聚驱油藏条件筛选,4.聚合物驱设计,（1）良好的增稠能力；（2）高溶解度（矿化度高，溶解性差）；（3）低滞留量，小于20g/g；（4）良好的稳定性（油藏条件下）；（5）抗盐能力强（低盐敏）；（6）在多孔介质中，具有良好的传输性（易于注入）。,4.2 选择聚合物,4.聚合物驱设计,描述：油藏构造（砂体的连通性和非均质性）、残余油的分布、某些地质特征如断层、页岩、水层的存在以及在油层中的位置和影响聚合物驱油的岩石性质等。,油藏描述的准确程度，对高成本的聚合

42、物驱油技术应用具有重要的意义。,4.3 油藏描述,4.聚合物驱设计,聚合物的配伍性/筛选实验 A.聚合物的溶解；B.增粘能力；C.短期老化效应；D.微孔可滤性；E.岩心可滤性；F.聚合物溶液的稳定性；G.聚合物静吸附实验,4.聚合物驱设计,岩心注入实验 A.滞留和渗透率下降；B.在多孔介质中的流变性；C.运移参数的测定。,驱油实验 采收率增加幅度（不同物理模型）,4.4 室内实验研究,数值模拟粗评 在简化的地质模型基础上进行聚合物驱油效果初步评价。同时，对聚合物溶液段塞的粘度、大小，不同聚合物滞留量影响，聚合物降解速度等进行研究。水驱历史拟合 建立精细的地质模型，用此模型可得到良好的水驱历史拟

43、合结果，为详细的聚合物驱数值模拟奠定基础。详细的数值模拟 为聚驱开发方案的制定提供科学依据，并进行聚合物驱的效果评价。,4.5 数值模拟,4.聚合物驱设计,数值模拟软件（1）中石油袁士义：多功能化学驱ASP模型 两维、三相、八组分（水、油、活性剂、醇、聚合物、一价阳离子、二价阳离子、添加剂）；由速度引起质量传递，由浓度梯度引起组分扩散，由相平衡转移引起液液相间质量传递，由吸附、脱附、滞留离子交换等引起液固相间传质。（2）美国能源部的PCGEL模型 渗透率修改模型，考虑因素较为简化，操作麻烦，小规模油田数值模拟工具；（3）FAPMS、VIPPOLYMER、UTCHEM、ECLIPS等模型 软件的

44、前后处理较为先进，考虑因素比较复杂，为系列模拟工具中的一部分，功能先进，价格贵。（ECLIPS较普遍）。,4.5 数值模拟,4.聚合物驱设计,（1）地面设备 聚合物的储藏、过滤、混合以及注入设备的设计 a.必须确保配制的聚合物溶液达到设计的参数指标；b.减少聚合物在设备、管线扼流阀处产生的机械降解作用；c.聚合物溶液的含氧量和杂质（铁）量。（2）配套工艺 聚驱动态监测技术：试井技术、注入剖面生产测井、剩余油饱和度监测技术、工程测井技术；聚驱保粘技术：杀菌、除氧、注入井复射孔、优化注聚管柱、优化注聚设备和注入工艺流程；聚驱调剖技术：注聚前封堵大孔道，注聚中后期降低油井见聚浓度；聚驱注采调整技术：

45、完善井网、提液、及时调整层间矛盾、协调压力场（边角井见效）、防、控、堵综合整治；,4.6 聚合物地面注入设备及配套工艺,4.聚合物驱设计,（2）配套工艺 注聚用量跟踪分析调整技术：注聚后期对注聚单元及时进行数模跟踪，优化注聚参数，以达最佳效果；地面注入工艺优化技术：混配、计量、添加药剂工艺流程；薄差层分支分压注入技术：分层注入，通过分子量调节器先期降解聚合物，使适应较低渗透层；薄隔层压裂改造技术：为减小压裂施工过程中薄隔层上、下形成的压差，使其对第二面作用的剪切应力小于该胶结面允许的抗剪切强度，平衡压裂工艺。降压增注工艺技术：注入活性剂降压；后续注水技术：分层注水。,4.6 聚合物地面注入设备及配套工艺,4.聚合物驱设计,（1）研究开发更优性能的聚合物（价廉、抗温抗盐、抗剪切、抗细菌、稳定性更好）；（2）改善聚合物的可注性，并研究不降低油层渗透率的聚合物；（3）研究把聚合物驱与聚合物调剖技术结合起来的工艺。,5.聚合物驱技术发展趋势,谢谢，请各位专家批评指正！,