聚合物驅油是一種有效和有發展前途的提高原油采收率方法。大慶油田的礦場試驗表明, 聚合物驅能提高采收率10%以上。油藏中孔隙尺寸通常在微米量級,微觀結構極不規則,聚 合物溶液則是一種流變性很複雜的非牛頓流體(ti) 。聚合物驅油機理涉及許多層次、許多方麵的問 題,需要從(cong) 不同的角度用多種方法進行研究,例如微觀仿真模型驅油研究,殘餘(yu) 阻力係數測定等等。我們(men) 用Nucleopore核孔膜作為(wei) 微孔介質物理模型,從(cong) 流變學角度研究聚合物在微米量級直孔道中流動的特性,據以了解聚合物溶液在微孔介質中流動的阻力特性。
濃度800ppm的聚丙烯酰胺鹽水溶液流過不同孔徑核孔膜時表觀粘度曲線的變化所有這些曲線都是可以重複的,圖3作為示例給出在剪切速率從低到高再到低的四 個單程兩個循環過程中,800 ppm的聚丙烯酰胺鹽水溶液流過孔徑10m核孔膜時表觀粘度 曲線的變化這說明所用的這種微孔介質模型中無吸附現象產生,在較低剪切速 率下,在各個孔徑的核孔膜中粘度曲線均接近宏觀粘度曲線,溶液具有剪切變稀特性總的規 律是:較大孔徑核孔膜中的表觀粘度高於較小孔徑核孔膜中的表觀粘度,這是入口壓降和“貧化層”的存在造成的。
當剪切速率較高時,表觀粘度急劇増大,在此稱之為“剪切増稠”現象對此現象有種種解 釋,本文認為主要原因為彈性拉伸,理由如下:吸附及雜質堵塞的影響可以排除,而阻力増 大現象是可逆的,發生剪切増稠的特征時間隨聚纖度増大、孔徑變小而延長油於高剪切速率下鹽的屏蔽效應減弱,分子發生擴張,在鹽水溶液中剪切增稠現象表現得更為強烈; 具有半剛性鏈的高分子Xanthan水溶液在各種濃度下均不發生剪切增稠現象。
在恒流量實驗中也觀測到了流體力學滯留現象在流速較低時,400ppm聚丙烯酰胺溶液 在孔徑0. 8Pm核孔膜中的流動壓差很快達到平衡值;當流速增大到1. 4< 1CT3cm/s時流動壓差出現波動,處於非穩定狀態。這反映流體力學滯留效應導致流動阻力動態變化的過程恒 流量條件下的粘度曲線,恒壓差條件下的結果十分相似„ 從本實驗研究結果還遠不能精確預測發生流體力學滯留的規律,但可以總結出與下列各因素 的關係如下。(1)孔徑:這是一個敏感的因素,聚丙烯酰胺純水溶液在小孔徑核孔膜中不發生流 體力學滯留,在大孔徑核孔膜中滯留比較顯著;聚丙烯酰胺鹽水溶液僅在孔徑1cm左右的核 孔膜中有流體力學滯留,且不隨溶液濃度而變,在其它較小和較大)孔徑的核孔膜中均不發生 流體力學滯留。(2)剪切速率:流體力學滯留不發生在低剪切速率下範圍內較顯著,在較高剪切速率下發生的滯留,在較低剪切速率下可逐漸消退,但在 一般測定時間內不能恢複原狀態。(3)聚丙烯酰胺濃度:在本實驗範圍內濃度對流體力學滯留 影響不大,往往在稀溶液中觀測到顯著滯留,在較高濃度下滯留趨勢卻較弱(4)礦化度:在純 水溶液和鹽水溶液中都會發生滯留,在鹽水溶液中滯留發生時的剪切速率較低,孔徑在1cm 左右這與大分子的流體力學半徑有關),滯留程度較強流體力學滯留的物理本質還不十分清楚,顯然有別於吸附滯留,因為文獻發表的實驗結果 和理論研究表明,柔性鏈聚合物的靜態吸附大於動態吸附對於聚碳酸酯這樣的材料,部分 水解聚丙烯酰胺的滯留不僅發生在管壁處,也發生在入口處這種流體力學滯留的機理是:大 分子在拉伸流場中取向並聚集,形成瞬態微凝膠狀物堆積,在微孔道中造成了流動力。
