我國大部分油田已進(jìn)入三次采油期。三次采油是通過向水中添加聚合物等改變油田注水特性向地層補(bǔ)充能量以驅(qū)動(dòng)采油的技術(shù), 如加入聚丙烯酰胺為聚合物驅(qū)油。所添加的聚丙烯酰胺分子量高達(dá)上千萬,采油過程中由于剪切力等作用分子鏈斷裂后,分子量也在百萬以上。
三次采油是一種用來提高油田原油采收率的技術(shù),通過氣體注入、化學(xué)注入、超聲波刺激、微生物注入或熱回收等方法來實(shí)現(xiàn)。
通常把利用油層能量開采石油稱為一次采油;向油層注入水、氣,給油層補(bǔ)充能量開采石油稱為二次采油;而用化學(xué)的物質(zhì)來改善油、氣、水及巖石相互之間的性能,開采出更多的石油,稱為三次采油。又稱提高采收率方法。提高石油采收率的方法很多,主要有以下一些:注表面活性劑;注聚合物稠化水;注堿水驅(qū);注CO2驅(qū);注堿加聚合物驅(qū);注惰性氣體驅(qū);注烴類混相驅(qū);火燒油層;注蒸汽驅(qū)等。用提高采收率也可歸屬三次采油,也有人稱之為四次采油。
而注聚合物稠化水就需要聚丙烯酰胺,部分水解聚丙烯酰胺作為優(yōu)良的化學(xué)添加劑被廣泛用于化學(xué)驅(qū)油、調(diào)剖堵水、壓裂等增產(chǎn)措施中,為油田的原油上產(chǎn)起到很重要的作用。
聚丙烯酰胺廣泛的被用在鉆井、堵水、酸化水、壓裂、洗井、完井、減阻、防垢和驅(qū)油等方面??偟膩碚f,使用PAM是為了提高石油的開采率。在提高石油采收率的三次采油方法中,用聚丙烯酰胺的作用是調(diào)節(jié)注入水的流變性,增加驅(qū)動(dòng)液的黏度,改善水驅(qū)波及頻率,降低地層中水相滲透率,使得水與油能夠勻速地向前流動(dòng)。聚合物驅(qū)油是通過在注入水中加入一定量的高分子聚丙烯酰胺,來增加注入水的黏度,改善油水流度比。由于油層對(duì)聚丙烯酰胺分子的吸附、補(bǔ)集作用,而降低了高、中滲透層或高、中水淹層的滲透性,增加了注入水的滲透阻力,使得低滲透層或低而未水淹層的吸水量增加,擴(kuò)大了注入水在油層平面上的波及范圍和油層縱向上的水淹厚度,從而擴(kuò)大水淹體積,將水驅(qū)時(shí)未動(dòng)用的原油驅(qū)替出來,達(dá)到提高原油收采率的目的。
聚合物的驅(qū)油機(jī)理主要是利用水溶性聚丙烯酰胺分子鏈的粘度,改善驅(qū)替液的流度比,提高驅(qū)替效率和波及體積,從而達(dá)到提高采收率的目的。
1、降低油水流度比,能夠改變分流量曲線。聚合物驅(qū)的前沿含油飽和度和突破時(shí)的含油飽和度都明顯高于水驅(qū),這表明聚驅(qū)能降低產(chǎn)出液含水率,提高采油速度,具有更好的驅(qū)替效果。
2、聚合物驅(qū)通過改善水驅(qū)流度比,可以改善水驅(qū)在非均質(zhì)平面的粘性指進(jìn)現(xiàn)象,提高平面波及效率;在垂向非均質(zhì)地層,聚合物段塞主 入高滲層,利用高粘度特性“堵”住高滲層,使后續(xù)水驅(qū)轉(zhuǎn)向進(jìn)入低滲層.增加了吸水厚度,擴(kuò)大了垂向波及效率。
3、聚合物在通過孔隙介質(zhì)時(shí)發(fā)生吸附、機(jī)械捕集等作用而滯留,改變了聚合物所在孔隙處的滲透率。被吸附的聚合物分子鏈朝向流體的部分具有親水性,能降低水相相對(duì)滲透率而不降低油相相對(duì)滲透率,即堵水不堵油;同時(shí)聚合物滯留能增加阻力系數(shù)和殘余阻力系數(shù),滲流阻力增加,引起驅(qū)動(dòng)壓差增大,有利于驅(qū)動(dòng)原來不曾流動(dòng)的油層,提高油層波及體積。
4、由于聚合物溶液粘滯力的作用,使得其很難沿孔隙夾縫和水膜竄進(jìn),在孔道中以活塞式推進(jìn),克服了水驅(qū)過程中產(chǎn)生的“海恩斯跳躍”現(xiàn)象,避免了孔隙對(duì)油滴的捕集和滯留。
另外,聚合物溶液具有改善油水接口粘彈性的作用,使得油滴或油膜易于拉伸變形,更容易通過狹窄的喉道,提高微觀驅(qū)油效果,提高原油采收率。