聚合物分子量调节机理及调节装置试验研究

论文摘要

大大庆油田聚合物驱技术始于70年代初,于90年代中期开始工业化推广应用,目前已成为世界上应用聚合物驱油规模最大的油田。在大庆油田聚驱开发过程中发现,聚合物驱可在一定程度上使注入剖面得到改善,但由于油层非均质性和井网完善程度等多种因素的影响,层间矛盾无法从根本上得以解决。主力油层聚驱结束后,驱替对象已转向二、三类油层。从实际注入情况看,二类油层注聚普遍注入压力较高。从杏十三区试验区看,在注聚中后期,压力有持续缓慢上升的趋势。分析其原因是由于目前大庆油田在优选与聚合物驱层系匹配的聚合物分子量时,只能考虑聚合物分子量与该套层系相匹配的渗透率下限,即该套层系75%左右的有效厚度能够顺利注入聚合物而不发生堵塞所对应的聚合物分子量。而油层对中分子量聚合物适应性较差,虽然大多数油层能够注入1200万-1500万分子量的聚合物,但对于低渗透油层,随着吸附捕集作用增加,阻力系数增大,使油层渗流能力大幅度降低。从现场注入情况看,段塞推进速度缓慢,油井供液严重不足,注入压力持续上升。这些问题,单纯地增加低渗透层注入量,必然加剧低渗透层的堵塞程度。要保证低渗透层的顺利注入,提高动用程度,只能通过分层分子量的调节,对应低渗透层注入低分子量的聚合物,也就是实现聚合物的分质注入。本文通过分析聚合物剪切降解原理,设计聚合物分子量调节元件,实现聚合物分质注入。采用分子量调节装置,可在地面单管单泵注入高分子量聚合物的前提下,降低注入低渗透油层的分子量,提高低渗透油层的动用程度,从而实现分质注入的目的。通过进行室内原理性试验,得出聚合物分子量调节元件的基本水力学特性。进行岩心驱油实验,得出未经剪切聚合物溶液与经过剪切的聚合物溶液的驱油效果及注入压力。利用量纲分析原理及相似理论,建立聚合物溶液在聚合物分子量调节元件内流动的视粘度损失Δη和流量Q、压降ΔP和流量Q的数学关联理论公式和关系曲线。根据聚合物分子量调节元件的结构尺寸,研制主体随管柱下入井下,通过投捞堵塞器,可调整降解强度的分子量调节器。该聚合物分子量调节装置适用于二、三类油层的聚合物分质注入,对于进一步提高聚合物驱效果可起到积极作用。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 引言
• 1 国内外研究概况
• 2 本论文研究的意义
• 3 本论文的主要研究内容
• 第1章 设计聚合物分子量调节元件
• 1.1 聚合物剪切降解机理
• 1.2 聚合物分子量调节元件的选择
• 1.3 应用FLUENT 模拟软件对节流元件进行流场分析
• 1.3.1 FLUENT 模拟软件简介
• 1.3.2 计算结果
• 1.3.3 计算结果分析
• 第2章 剪切和未剪切的相同分子量聚合物溶液驱油效果的实验研究
• 2.1 聚合物溶液粘弹性的测定
• 2.1.1 实验仪器
• 2.1.2 实验用水
• 2.1.3 聚合物溶液
• 2.1.4 实验温度
• 2.1.5 测试结果分析
• 2.2 驱油效果实验研究
• 2.2.1 实验方案
• 2.2.2 人造岩心
• 2.2.3 实验用水
• 2.2.4 实验用油
• 2.2.5 实验温度
• 2.2.6 实验用液
• 2.2.7 实验步骤
• 2.3 驱油效果实验结果及分析
• 2.3.1 剪切对驱油效果的影响
• 2.3.2 剪切对注入压力的影响
• 2.3.3 综合分析
• 2.4 实验结论及建议
• 第3章 聚合物溶液在分子量调节元件中流动的准则方程
• 3.1 设计模型的示意图
• 3.2 流动过程涉及的物理量及其量纲
• 3.3 准则方程的建立
• 3.3.1 节流压差准则方程的建立
• 3.3.2 粘降准则方程的建立
• 第4章 室内实验及实验数据分析
• 4.1 模型实验的理论基础
• 4.1.1 相似现象和流动相似的特征
• 4.1.2 相似准则
• 4.2 实验步骤
• 4.3 实验装置
• 4.4 实验数据处理
• 4.4.1 节流压差实验数据
• 4.4.2 粘降实验数据
• 4.5 摩阻系数的回归分析及曲线的绘制
• 4.5.1 摩阻系数的回归
• 4.5.2 节流压差计算经验公式
• 4.5.3 摩阻系数曲线
• 4.5.4 节流压差曲线
• 4.6 粘损系数的回归分析及曲线的绘制
• 4.6.1 粘损系数的回归
• 4.6.2 粘损计算经验公式
• 4.6.3 粘损系数曲线
• 4.6.4 粘损率曲线
• 4.7 理论公式计算误差验证
• 第5章 现场试验及效果分析
• 5.1 工艺管柱
• 5.2 分子量调节器
• 5.2.1 偏心工作筒
• 5.2.2 堵塞器
• 5.3 现场试验
• 5.4 经济效益
• 结论
• 攻读工程硕士期间发表的论文
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 详细摘要