（3）聚合物溶驱微观驱油机理
传统的观点认为，聚合物驱只是改善的水驱，即聚合物只能增加扫油效率（Sweeping efficiency），而不能提高驱替效率（Displacement recovery efficiency），若是这样，就决定了聚合物驱只能提高5%左右的采收率。但是，实际的情况并不是这样。根据大庆油田的矿场试验结果分析，只要选择合适的油藏，有正确的注入体系设计，聚合物驱提高采收率的幅度可达10%以上。由此断定，聚合物驱不仅在纵向上、平面上扩大了波及系数，而且，在油藏微观孔隙结构上，也增加了水驱体积。中科院万庄分院渗流力学研究所利用核磁共振仪，对比分析了水驱和聚合物驱的人造岩心，认为聚合物驱扩大了驱油的孔隙数量。据大庆油田聚合物驱后检查井密闭取芯的资料证明，仅靠增加波及系数达不到如此高的采收率，而正式由于增加波及系数与提高驱替效率的叠加效果，才可能使聚合物驱的采收率达到10%以上。
下面是有关聚合物微观驱油机理的几个实验：（多媒体动画）
2. 聚合物驱的适用条件
利用聚合物溶液驱油时，由于地层岩石、流体等的复杂性，会影响聚合物的驱油效果。因此，在油田上应用时，必须根据岩石性质选择适当的聚合物。
（1）聚合物的筛选
对于聚合物的选择，必须从驱油效果和经济上进行考虑，同时不能伤害地层，因此，油田上应用的聚合物应满足：
①具有水溶性：能在常用驱油剂（水）中溶解；
②具有明显的增粘性：加入少量的聚合物就能显著地提高水的粘度，具有非牛顿特性，从而改善流度比；
③化学稳定性好：所应用的聚合物与油层水及注入水中的离子不发生化学降解。对于生物聚合物，受细菌的影响应尽可能小；
④剪切稳定性好：在多孔介质中流动时，受到剪切作用后，溶液的粘度不能明显的降低； ⑤抗吸附性：防止因聚合物在孔隙中产生吸附而堵塞地层，使渗透率下降或使溶质粘度降低； ⑥在多孔介质中有良好的传输性：良好的传输性指除了聚合物具有较强的扩散能力外，注入时不需要太大的压力以及在较大的注入量下不出现微凝胶、沉淀和其它残渣等；
⑦来源广、价格低：应用的聚合物来源要广，以便在油田上能够广泛应用。
能同时满足上述所有要求的聚合物很少。在应用时，根据油层条件，选择出适合岩石性质的聚合物。
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（2）油藏条件的适应性
由于聚合物驱油受油层条件和岩石组成的影响，因此，聚合物驱油时必须考虑油层条件。 ①油藏几何形状和类型：对于具有气顶的油藏，或者地层具有裂缝、孔洞的油层不能应用聚合物驱。因为注入的聚合物会充填到气顶中，或者沿着裂缝前进造成聚合物绕流，而不能在多孔介质的孔隙中流动降低流体的流度。
②油层岩石为砂岩，不含泥岩或含量非常少。防止聚合物的吸附量过多而影响驱油效果；岩石渗透率及其分布是聚合物驱能否成功的重要因素，渗透率决定聚合物溶液的注入能力和聚合物的滞留量，因此岩石平均渗透率最好大于0.1μｍ2。
③原油性质在很大程度上决定了聚合物驱是否可行。原油粘度越高，聚合物驱对流度比改善越大。一般原油粘度在5mPa～50mPa·s之间比较适合聚合物驱。此外，地层的含油饱和度必须大于残余油饱和度，而且含油饱和度越高，聚合物驱效果越好。
④油层温度：聚合物驱的油层温度不能太高，虽然许多聚合物的热稳定性可以达到120℃或者更高，但使用时油层温度最好不要超过70℃。多数聚合物在70℃左右，其性质会发生变化，聚丙烯酰胺在70℃表现出很强的絮凝倾向。高温下降解反应会加速，吸附量增大。
温度还对聚合物驱所需的其它化学添加剂，如杀菌剂、除氧剂等有影响。油层温度太低对聚合物驱也有不利的影响，因为在这样的温度下细菌的活动通常会加剧。
⑤地层水的性质是聚合物筛选的重要依据之一。如果地层水矿化度很高，就必须选用耐盐性能好的聚合物，或者用淡水对地层进行预冲洗。
（三） 聚合物驱注入方案
1. 聚合物注入时机
所谓注入时机，就是指油田上油井在综合含水多少时，注聚合物最合适。数值模拟研究表明，注聚合物越早，节省的注水量越多，注入水利用效率越高。如正韵律油层VK?0.72，在聚合物注入量240PV·mg/L时，同水驱相比，都计算到油井综合含水98%。当油田开发一开始就注聚合物，与水驱相比可节省注水量2.2PV；当油井含水85%时，再注聚合物，可节省注水量1.8PV；当含水90%时，注聚合物，可节省注水量1.6PV；当含水95%时注聚合物，可节省注水量0.62PV由此可见，注聚合物越早，开发年限越短，节省的注水量越多。
但是应该指出，聚合物不同的注入时机对提高采收率的幅度没有影响。在上述地质模型和同样的聚合物用量下，计算结果表明，不同含水时注聚合物，其提高采收率的幅度相同，均为10%左右。
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上述注聚合物的时机只是就节省水量这一点来讲，是越早越好。但注聚合物是一个复杂的系统工程，涉及到巨额的投入和庞大的工作量。一开始就注聚合物，不仅会大大增加油田开发的难度和工作量，而且也会延长油田投入开发的时间和产量增长的速度，从而失去注水开发初期低投入低成本开采的有利时机，大大降低油田开发初期的经济效益。因此，注聚合物的时机问题，是一个油田开发的综合经济问题，必须从油田开发的整体部署出发，进行全面的论证后，才能确定。
2. 聚合物的用量
聚合物和水相比，是一种昂贵的化学剂，所以聚合物的用量不仅涉及注聚合物的效果，而且也涉及到整体的经济效益，是聚合物驱油中一个十分重要的问题。
（1）聚合物用量和聚合物驱效果的关系
聚合物的用量一般用聚合物溶液的段塞体积（PV）和聚合物溶液浓度（mg/L）的乘积来表述。根据数值模拟计算，在一定的油层条件和聚合物增粘效果下，聚合物用量越大，提高采收率的幅度越高，但当聚合物用量达到一定值以后，提高采收率的幅度就逐渐变小了。而每吨聚合物的增油量却有一个最佳区间，在上述计算中，随着聚合物用量的增加，每吨聚合物的增油量也增加；但当聚合物用量超过200PV·mg/L后，则随着聚合物用量的增加反而减少了。
聚合物的最佳用量应保证提高采收率的幅度较高，每吨聚合物
聚合物用量选择综合曲线 的增油量较大，怎样才能确定这一最佳用量的数值呢？将左图上的提高采收率值和对应的每吨聚合物增油量值相乘，得到一条新的关系曲线，我们称综合技术指标曲线，这条新关系曲线的拐点所对应的聚合物用量就是我们要确定的聚合物最佳用量，在上述计算条件下，聚合物最佳用量为380 PV·mg/L。
（2）聚合物用量和经济效益的关系
按照上述方法所确定的聚合物最佳用量只反映了聚合物用量本身的技术效果。还不能全面反映出聚合物驱油的经济效益。
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聚合物用量与经济效益关系曲线 在进行聚合物驱油时，除了聚合物的投资以外，还需要进行加密钻井，缩小注采井距，进行地面建设和改造。钻井和地面建设费用是一次性投资，在不同的聚合物用量下，可看作是不变的。而聚合物投资，则随着用量的增加而增加。根据总的产出和投入比来看，开始随着聚合物用量的增加，产出和投入比增加，但当用量达到一定值以后，产出和投入比开始减少，即经济效益开始下降。
从上图来看，最大产出投入比所对应的聚合物用量为
600 PV·mg/L。这就是说，为了追求总经济效益，聚合物用量要比单纯考虑技术指标时多得多。两者相差220 PV·mg/L。
所以，油田采用聚合物驱油时，应从经济效益出发，结合油田具体情况，正确地确定聚合物的最佳用量。
（3）聚合物分子量的选择
众所周知，聚合物分子量越高，增粘效果越好，在油层中产生的阻力系数和残余阻力系数越高，波及体积越大。当然分子量过大，对油层会带来注入的困难。分子量太小，聚合物的增粘效果又会大大降低。因此，在进行聚合物矿场设计时，必须事先研究聚合物分子量与油层渗透率的匹配关系，研究不同分子量的聚合物化学降解和机械降解的粘度损失。
① 聚合物分子量和渗透率的匹配关系
室内不同渗透率的岩心及不同分子量的聚合物进行了注入能力实验，得到了分子量和渗透率的匹配关系（如下表）。
聚合物分子量与岩心渗透率匹配
空气渗透率（μｍ2） <0.25 0.25～0.4 0.4～0.7 聚合物分子量（万） <650 650～1700 1700～2500 从表可以看出，空气渗透率大于0.4μｍ2的油层，注入聚合物的分子量可达1700万以上。大庆油田的非均质油层，渗透率大于0.5μｍ2的油层厚度占75%以上，从这一匹配关系来看，对大庆油田的非均质厚油层可采用分子量比较高的聚合物。
② 孔隙半径中值与聚合物分子回旋半径的关系
聚合物分子量和渗透率的匹配关系，实质上是聚合物回旋半径的大小与岩心孔隙半径的匹配关
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系，国内外研究结果表明，当油层孔隙度半径中值（R50）与聚合物分子回旋半径（rp）之比大于5时，聚合物不会对油层造成堵塞。
根据聚合物分子量和分子回旋半径的关系，聚合物分子量为1500万时，其分子回旋半径只有0.342μｍ，回旋半径的5倍，也只有1.71μｍ。而大庆油田厚油层的压汞资料表明，约有80%的厚油层，其孔隙半径中值（R50）大于1.71μｍ，因此对其采用分子量高一些的聚合物是可行的。
不同分子量聚合物分子回旋半径计算
分子量（万） 750 1000 1500 水解度（%） 30 30 30 rp（μｍ） 0.261 0.283 0.342 rp×5（μｍ） 1.305 1.416 1.710 ③ 聚合物分子量和增粘效果、阻力系数、残余阻力系数的关系
根据室内对相近渗透率岩心所作的注入实验表明，在相同的浓度和在相同矿化度的水中，聚合物分子量越高，增粘效果越好，阻力系数和残余阻力系数越大（下表）。
不同分子量的指标测试结果
粘度（mPa·s） 400 600 800 1200 750 2.46 3.76 5.50 9.50 1500 4.15 6.50 10.60 21.15 阻力系数（FR） 残余阻力系数（Rk）750 3.55 5.45 7.75 13.00 1500 7.14 12.50 18.90 36.80 750 1.60 1.88 1.95 2.05 1500 2.20 3.40 4.10 4.40 ④ 聚合物分子量和剪切降解的关系
室内通过模拟实验，研究了不同分子量聚合物通过射孔炮眼后的剪切降解情况。在相同剪切速率下，分子量越大，粘度损失越大，但其保留的粘度值仍比低分子量的高（下表）。
不同剪切速率下的剪切降解数据
注入速度 （mL/h） 0 400 800 1120 1760 2240 750万 1500万 剪切速率 （s-1） 粘度（mPa·s） 下降（%） 粘度（mPa·s） 下降（%） 0 1732 2743 3840 6035 7680 21.9 21.8 21.7 21.6 21.5 21.1 0.5 0.9 1.4 1.8 3.7 38.8 37.0 36.4 35.3 34.9 3.4 5.0 5.8 7.8 9.0
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