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user: 3. 结果与讨论 3.1. 采收率 岩石孔隙中，最初饱和地层水，当油运移进去后可以将水驱出，还剩下束缚水，则原始含油饱和度为： S o i = 1 − S w c (1) 式中： S o i ——原始含油饱和度，小数； S w c ——束缚水饱和度，小数。 注水开发采油时，水驱原油之后的残余油饱和度为 S o r ，则被水驱的原始含油饱和度为： S D = 1 − S w c − S o r (2) 因此，采收率为： E D = S D S o i = 1 − S w c − S o r 1 − S w c (3) 3.2. 阻力系数与残余阻力系数 3.2.1. 阻力系数 RF表示聚合物驱油过程中，降低水油流度比的能力。它的数值越大，则表明该聚合物降低流度比的能力越强。 R F = λ w λ p = ( k / μ ) w ( k / μ ) p (4) 式中： ( k / μ ) w ——盐水的流度； ( k / μ ) p ——聚合物溶液的流度。 由达西公式可知，盐水和聚合物溶液的流度可分别表示为： λ w = Q w L A Δ P w × 10 − 1 (5) λ p = Q p L A Δ P p × 10 − 1 (6) 式中：Q——流体流经多孔介质时稳定的流量，cm 3 /sec； L——多孔介质长度，cm； A——多孔介质的截面积，cm 2 ； Δ P ——流体在体积流量Q下，流经多孔介质稳定的压力降，MPa。 下标w和p分别表示盐水和聚合物溶液。 将(5)和(6)式分别代入(4)式，阻力系数为： R F = λ w λ p = Q w Q p ⋅ Δ P p Δ P w (7) 如果在实验中保持相同的体积流量，那么阻力系数为： R F = λ w λ p = Δ P p Δ P w (8) 阻力系数是衡量聚合物驱时改善流度比的一个参数，数值增加表明聚合物溶液改善油水流度比的能力增强。 3.2.2. 残余阻力系数 残余阻力系数RRF描述的是聚合物改善油层吸水剖面，降低孔隙通道通过水相能力也即降低水相渗透率的能力。 R R F = k w b k w a (9) 将(5)和(6)式分别代入(9)式，残余阻力系数为： R R F = Q w b Q w a ⋅ Δ P w a Δ P w b (10) 如果在实验中保持相同的体积流量，那么残余阻力系数为： R R F = Δ P w a Δ P w b (11) 式中： k w b ， k w a 分别为注聚合物前后的水相渗透率，10 −3 μm 2 ； Δ P w b ， Δ P w a 分别为聚合物溶液渗流前后盐水渗流时的压差，MPa； Q w b ， Q w a 分别为聚合物溶液渗流前后盐水的流量，cm 3 /sec。 残余阻力系数是度量聚合物溶液封堵孔隙通道能力的参数，它是衡量聚合物驱时油层吸水剖面改善的一个标准。 3.3. MCEL溶液驱替性能研究 实验中配制活性剂溶液的盐水为大庆油田某区块的平均地层水组成，试验区总矿化度为5000 mg/L，地层温度45℃。因为同浓度的MCEL溶液比CEL溶液的表观粘度更大，所以选用MCEL溶液来研究其驱替性能。PV是填砂管孔隙体积。 3.3.1. MCEL浓度的影响 模拟大庆油田某区块地层温度45℃，研究MCEL溶液浓度对渗透率为100 × 10 −3 μm 2 左右的填砂管驱替性能和采收率的影响。MCEL溶液浓度和填砂管水测见表1。 Table 1 Effect of MCEL concentration on displacement performanc 浓度(g/L) 粘度(mPa·s) 水测渗透率(×10 −3 μm 2 ) 孔隙度(%) 阻力系数RF 残余阻力系数RRF 采收率提高幅度(%) 0.6 30.0 91.71 28.8 15.76 10.57 9.21 0.9 51.2 117.96 26.62 17.90 11.55 9.67 1.0 74.5 96.5 28.46 18.47 11.30 9.84 1.3 122.0 101.1 26.62 26.56 12.81 11.06 表1. MCEL浓度对驱替性能的影响 图2为0.6 g/L，0.9 g/L，1.0 g/L，1.3 g/L MCEL溶液的渗流曲线，实验温度为45℃。从图中可知，在一次水驱时，水驱压力均为0.3 MPa左右，压力较低，在进行MCEL聚合物驱替时，压力显著提高且再进行二次水驱时，压力较一次水驱仍高出许多。分析可知，造成这种现象的问题为单纯水驱时，驱替水均从大孔隙喉道等优势通道驱出，导致水窜的现象严重，不能很好地发挥水驱的作用。所以进行MCEL聚合物驱替，堵塞大孔喉等优势通道，促使驱替水进入小孔喉，将其中残余油去提出来，从而提高采收率。 图3是MCEL溶液浓度对驱替性能和采收率的影响。由图中可以看到，随着MCEL溶液浓度增加，RF值和RRF值均增大。说明在水测渗透率为100 × 10 −3 μm 2 左右的地层中，随着MCEL溶液浓度增加，其表观粘度增加，改善油水流度比的能力不断加强，封堵较大孔隙通道的能力较强，能够让更小的空隙通道中的油被驱替出来。由图中可以看到，随着聚合物浓度增加，采收率提高幅度增加。说明在研究浓度范围内并未造成堵塞，同时也再一次证明采收率的提高与RF和RRF密不可分，随着RF的增加采收率增加。另外，虽然随着聚合物浓度增加采收率增加，但是在实际应用中却不是聚合物浓度越高越好，因为聚合物浓度越高造成封堵孔喉的风险越高，同时价格也会急剧增加，因此需要选择合适的浓度，取得理想性价比。 图2. 不同浓度的MCEL溶液的渗流曲线 图3. MCEL浓度对驱替性能和采收率的影响 3.3.2. 渗透率的影响 模拟大庆油田某区块地层温度45℃，对不同的渗透率填砂管进行驱替，研究渗透率对MCEL驱替的驱替性能和采收率的影响。填砂管渗透率见表2。 Table 2 Effect of permeability on displacement performance of MCEL solutio 水测渗透率(10 −3 μm 2 ) 浓度(g/L) 粘度(mPa·s) 孔隙度(%) 阻力系RF 残余阻力系数RRF 采收率提高幅度(%) 23.06 1.3 122.0 21.08 20.3 10.92 8.37 63.39 1.3 122.0 25.44 29.91 14.52 11.41 101.1 1.3 122.0 26.62 26.56 12.81 11.06 265.4 1.3 122.0 28.46 14.18 4.73 7.85 表2. 渗透率对MCEL溶液驱替性能的影响 图4是渗透率对MCEL驱驱替性能和采收率的影响。由图中可以看到，在实验渗透率范围内，随着渗透率增加，RF值先上升，后下降。且均有较好的提高采收率的能力，采收率提高幅度最高可达11.41%，说明在MCEL驱替适用的渗透率范围可低达23.06 × 10 −3 μm 2 ，高达265.4 × 10 −3 μm 2 。 图4. 渗透率对MCEL溶液驱替性能和采收率的影响 3.4. CEL溶液驱替性能研究 3.4.1. CEL浓度的影响 模拟大庆油田某区块地层温度45℃，研究CEL溶液浓度对渗透率为100 × 10 −3 μm 2 左右的填砂管驱替性能和采收率的影响。CEL溶液浓度和填砂管渗透见表3。 Table 3 Effect of CEL concentration on displacement performanc 浓度(g/L) 粘度(mPa·s) 水测渗透率(×10 −3 μm 2 ) 孔隙度(%) 阻力系数RF 残余阻力系数RRF 采收率提高幅度(%) 0.6 30.0 98.73 27.43 12.25 4.69 8.41 0.9 51.2 105.45 28.54 15.91 4.95 8.65 1.0 74.5 106.78 26.53 17.45 6.18 8.89 1.3 122.0 94.17 26.62 22.13 7.11 9.14 表3. CEL浓度对驱替性能的影响 图5为0.6 g/L，0.9 g/L，1.0 g/L，1.3 g/L CEL溶液的渗流曲线，实验温度为45℃。从图中可知，在一次水驱时，水驱压力均为0.3 MPa左右，压力较低，在进行CEL聚合物驱替时，压力显著提高且再进行二次水驱时，压力较一次水驱仍高出许多。 图5. 不同浓度的CEL溶液的渗流曲线 图6是CEL溶液浓度对驱替性能和采收率的影响。由图中可以看到，随着CEL溶液浓度增加，RF值和RRF值均增大。说明在水测渗透率为100 × 10 −3 μm 2 左右的地层中，随着CEL溶液浓度增加，其表观粘度增加，改善油水流度比的能力不断加强，封堵较大孔隙通道的能力较强，能够让更小的空隙通道中的油被驱替出来。由图中可以看到，随着聚合物浓度增加，采收率提高幅度增加。说明在研究浓度范围内并未造成堵塞，同时也再一次证明采收率的提高与RF和RRF密不可分，随着RF的增加采收率增加。 图6. CEL浓度对驱替性能和采收率的影响 随着聚合物浓度增加，MCEL溶液和CEL溶液驱的RF和RRF值均增加，采收率提高幅度也增加。MCEL溶液驱的RF和RRF值最大值分别是26.56和12.81，采收率提高幅度最大值为11.06%；CEL溶液驱的RF和RRF值最大值分别是22.13和7.11，采收率提高幅度最大值为9.14%。在实验浓度范围内，MCEL溶液的驱替性能和采收率均高于CEL溶液。 3.4.2. 渗透率的影响 模拟大庆油田某区块地层温度45℃，对不同的渗透率填砂管进行驱替，研究渗透率对CEL驱替的驱替性能和采收率的影响。填砂管渗透见表4。 Table 4 Effect of permeability on displacement performance of CEL solutio 水测渗透率(10 −3 μm 2 ) 浓度(g/L) 粘度(mPa·s) 孔隙度(%) 阻力系RF 残余阻力系数RRF 采收率提高幅度(%) 31.4 1.3 122.0 23.19 19.87 7.75 8.16 61.39 1.3 122.0 24.03 24.63 8.12 9.52 94.17 1.3 122.0 27.43 22.13 7.11 9.14 287.7 1.3 122.0 29.14 11.97 3.57 7.52 表4. 渗透率对CEL溶液驱替性能的影响 图7是渗透率对CEL驱驱替性能和采收率的影响。由图中可以看出CEL驱替和MCEL驱替时阻力系数、残余阻力系数和采收率提高幅度随渗透率变化的趋势相同。由图中可以看到，随着渗透率增加，RF值先上升后下降。说明CEL溶液在渗透率为61.39 × 10 −3 μm 2 时改善油水流度比的能力较其他渗透率强。说明在中低渗透率范围内，CEL溶液存在一个适宜的渗透率范围，在这个范围内，CEL分子的缔合结构尺寸与孔喉尺寸最为匹配，所以能够很好的增加体积波及系数。在实验渗透率范围内，随着渗透率增加，RF值先上升，后下降。但在整个渗透测试范围内CEL驱提高采收率的幅度均小于对应条件下MCEL驱提高采收率的幅度，CEL驱采收率提高幅度最高为9.52%。 图7. 渗透率对CEL溶液驱替性能和采收率的影响