大庆石油学院本科生毕业设计（论文）
表3-1 实验用物理模型参数表
参数 类型 变异系数 渗透率 ×10μm 300 600 1575 600 -32模型尺寸 300×30×30mm 300×30×30mm 备注 0.59 正韵律模型 0.72 模型分上、中、下三层，每层厚10mm 900 1300
40年代，Vonnegut[24]发展了测定界面张力的旋滴法，60年代用此法成功地测定了10-6mN/m的界面张力。旋滴法的基本原理[26]是根据Bashforth-Adams方程从滴的形状和尺寸求出界面张力，所不同的是通过旋转使液滴处于一定的离心力场之中，调节转速可改变液滴的平衡形状以便于测量。测定的方法是在样品中加入形成界面的两液相，再使管以一定的角速度自转，在离心力、重力及界面张力的作用下，较轻的液体在较重的液体中形成一长椭球形或圆柱形液滴。根据Bashforth-Adams方程得
?d?2Y03 ?? （3-1）
4实验中测定了转速?，两液相密度差?d及圆柱体的宽度（=2Y0），按上式可计算出界面张力?。测量过程中一般应用的转速为1200～24000r/min，可测量低达10-6mN/m的界面张力。
3.2三元复合体系驱油影响因素实验研究
3.2.1 三元复合体系主段塞中聚合物用量对驱油效果的影响研究
实验条件 1)实验用水
实验用水有两种：一种是实验室配制的模拟地层水（表3-2），矿化度为7000mg/L左右，用于模型饱和水，模拟原始地层水矿化度；另一种为油田注入污水，取自采油三厂、四厂注水站（表3-3），用于样品配制和实验驱替。
表3-2 模拟地层水配制表
项目 用量
NaCl 3977 CaCl2 28 MgCl2.6H2O 46 18
Na2SO4 93 NaHCO3 2634 总矿化度 6778
大庆石油学院本科生毕业设计（论文）
表3-3 采油三厂、四厂注水站注入污水水质分析结果表
项目 Cl- Ca2+ Mg2+ SO42- CO32- HCO3- Na+&K+ 总矿化度 3722 3509 三厂 567.20 16.03 6.81 20.17 105.92 1873.01 1133.18 四厂 584.93 31.66 16.4 69.17 71.71 1696.08 1039.83 *表内数据单位：mg/L
2)实验用油
实验用油是根据地下原油的粘度自行配制的模拟油。模拟油是以取自采油三厂、四厂的外输脱气、脱水原油与航空煤油按一定比例配制而成，粘度为9-10mPa.s。同时，进行了三元体系与原油和配制模拟油间界面张力对比实验，结果表明，模拟油与三元体系间的界面张力可以达到10-3 mN/m数量级（见附图3-1、3-2），符合实验要求。
3)化学试剂
实验用表面活性剂均为大庆石油管理局实业公司生产的产品。实验用聚合物选用两种不同分子量的聚合物：大庆油田化工总厂生产的中分子量聚合物（分子量1200万）；北京恒聚油田化学有限公司生产的超高分子量聚合物（分子量2000万）。NaOH、NaCl、CaCl2、MgCl2.6H2O、Na2SO4、NaHCO3为分析试剂固体。 3.2.1.1三元复合体系与原油不同粘度比条件下驱油实验研究
为了考察在很宽的参数变化范围内，各种碱、表面活性剂对水溶液粘度的影响，进行了实验研究。一般说来，在低剪切速率下粘度-剪切速率关系呈现牛对流体性质，在高剪切速率下呈现幂律特点。碱对聚合物溶液的影响比较复杂，因为它们在物理上（电荷屏蔽作用）和化学上（水解作用）都对聚合物链产生影响。对于碱/聚合物溶液，发现粘度是碱类型、浓度和开始混合后经历时间的函数。加入低浓度的阴离子表面活性剂会轻微降低碱/聚合物溶液的粘度；但在较高的表面活性剂浓度下，发现在一个较窄的碱浓度范围内使碱/聚合物溶液粘度明显升高。
选择变异系数为0.59的人造非均质岩心，进行了粘度比（三元复合体系粘度与原油粘度之比）对驱油效果影响实验。不同实验条件下表面活性剂和碱的用量不变，只改变聚合物的用量。三元体系配方：表活剂用量0.3wt%、碱用量1.0wt%、聚合物用量分别为900、1450、1700、2000、2280、2680mg/L，注入方案为三元体系主段塞0.3PV，聚合物保护段塞为0.2PV。三元体系粘度与模拟油粘度的比分别为1:1、2:1、3:1、4:1、5:1、7:1。实验过程中注入速度为18ml/h。实验结果见表3-4及图3-3。
19
大庆石油学院本科生毕业设计（论文）
表3-4 三元复合体系与原油不同粘度比条件下驱油实验结果
序模型编号 1 2 3 4 5 6 号 K59-1 K59-2 K59-3 K59-4 K59-5 K59-6 气测渗透率 水驱 采收化学驱 采收率提高幅度 （%） 16.8 20.3 22.9 24.0 24.6 25.0 总采收率 （%） 49.3 51.9 55.4 57.0 58.1 57.8 粘度比 1：1 2：1 3：1 4：1 5：1 7：1 备注 ×10-3μm2 率（%） 841 846 850 839 843 842 32.5 31.6 32.5 33.0 33.5 32.8 非均质物理模型的变异系数为0.59 2725232119171501234567粘度比8采收率（%）
图3-3 不同粘度比与复合驱采收率提高幅度的关系曲线
实验结果表明，体系粘度比对三元复合驱驱油效果产生较显著的影响，主要原因在于聚合物溶液的粘度是改善流度比和调整吸水剖面的关键因素。只有保证粘度比在2:1以上，驱油效率才能达到20%以上。影响聚合物驱的主要因素是油层的非均质性和油层内流体的流度比。聚合物还可以碱小复合体系的指进现象。但随着粘度的增加，聚合物用量增加，成本增加。基于技术和经济效果综合考虑，应控制体系的粘度比在2:1-4:1范围内，对应的聚合物浓度范围为1450-2000mg/L(地层水矿化度变化时，该数值也随之变化)。产生这种结果的主要原因在于，聚合物溶液的粘度是改善流度比和调整吸水剖面的关键因素。而水溶性聚和物的特点就是既能增加驱替相的粘度又能降低驱替相的相渗透率，所以能够进行流度控制。
3.2.1.2不同分子量聚合物配制的复合体系驱油效果实验研究
选取两种分子量（1200万、2000万）的聚合物，采用目前油田矿场试验的注入方式进行室内物理模拟驱油实验，实验结果见表3-5。
20
大庆石油学院本科生毕业设计（论文）
表3-5 不同分子量聚合物配制的复合体系驱油实验结果
序号 模型编号 气测渗透率 （×10-3μm2） 1313 1343 1386 水驱 （%） 46.85 45.00 45.21 化学驱 度（%） 22.46 23.73 25.93 总采收率 （%） 69.31 68.73 69.14 1200万 2000万 备注 采收率 采收率提高幅1 Kf72-20 2 3
Kf72-9 Kf72-6 实验1注入三元体系0.3PV（表活剂 0.2 wt％；碱 1.0 wt％；聚合物1500mg/L） 实验2注入三元体系0.3PV（表活剂 0.2 wt％；碱 1.0 wt％；聚合物800mg/L） 实验3注入三元体系0.3PV（表活剂 0.2 wt％；碱 1.0 wt％；聚合物1600mg/L）
实验1选用分子量为1200万的聚合物，实验2选用分子量为2000万的聚合物。从两个驱油实验结果可以看出，在相同的条件下（碱和表面活性剂用量相同、注入方式相同），保持三元体系粘度基本一致的前提下，选用超高分子量聚合物和中分子量聚合物的驱油效果接近。因为聚合物相对分子质量越高，达到等效增粘同样的驱油效果所需聚合物的用量越少，所以在注入压力允许的情况下，只要是聚合物相对分子质量和油层的渗透率匹配，三元体系中应最大限度地采用超高分子量聚合物代替中分子量聚合物，这是降低聚合物用量的有效途径。
实验2、3选用的聚合物分子量为2000万。从实验结果可以看出，碱和表面活性剂用量相同，注入方式相同的条件下，三元体系中聚合物用量增加化学驱采收率提高幅度也随之增加，表现出与中分子量聚合物相同的规律（见图3-4、3-5、3-6）。
100含水(%),采出程度(%)0.1采出程度(%)含水(%)压力(Mpa)0.040.02060402000120.063注入体积(PV)456压力(mPa)800.08
图3-4 kf72-20采出曲线
21
大庆石油学院本科生毕业设计（论文）
1000.1含水(%),采出程度(%)604020000.511.522.5注入体积(PV)33.54采出程度(%)含水(%)压力(Mpa)0.060.040.0204.55压力（mPa）800.08
图3-5 kf72-9采出曲线
1008060402000123注入体积(PV)45采出程度(%)含水(%)压力(Mpa)含水(%),采出程度(%)0.20.10.050压力（mPa)0.15
图3-6 kf72-6采出曲线
众所周知，聚合物驱油中，聚合物分子量的大小和浓度决定着体系粘度的大小，使用大分子量的聚合物替代小分子量聚合物能够大量节省用量。同样，三元体系的粘度取决于聚合物分子量的大小和浓度，而且矿场试验数据也表明[15]，高分子量聚合物的剩余粘度和分子量均高于低分子量聚合物，因此三元体系中采用超高分子量聚合物代替中分子量聚合物，是降低聚合物用量的有效途径。
总之，三元复合驱必须具备两个基本条件：适宜的三元体系粘度，使其具有扩大波及体积的能力；三元体系与原油间可形成超低界面张力，使其具有高效洗油能力。两者协同作用的结果可使化学驱采收率提高幅度增加。
本实验结论:
1）只有保证三元复合体系与原油的粘度比在2:1以上，驱油效率才能达到20%以上。
2）保持三元体系粘度基本一致的前提下，选用超高分子量聚合物和中分子量聚合物的驱油效果接近。因此，三元体系中应最大限度地采用超高分子量聚合物代替中分子量聚合物，这是降低聚合物用量的有效途径。
3.2.2 主段塞浓度及注入速度对三元复合体系驱油效果的影响研究
实验条件同上个实验。
22