分注工具对三元复合体系作用机理及三元复合体系与油层的匹配关系研究

ASP flooding included two technologies which are partial pressure and quality. The original study for polymer injection is not adaptability, separate ASP flooding has turned to the reservoir of two or three type which permeability is low and differences between layers are big. Therefore, study the effect of ASP multisystem partial quality tools, the key element to developed ASP flooding is clear-cut the alkali, surfactant mechanism of polymer molecules in injection engineering of ASP flooding. The project use SEM and DLS, comparative analysis ASP solution through different medium injection tool shape changes of molecular structure, determination of molecular clew diameter change. The combination of polymer, surfactant and alkali demonstrated the ionization, complexation properties in the process, Summarizing the mechanism injection tools on ASP system and the mechanism of alkali, surfactant to polymer molecular chain breakup in the process .Using particle image velocimetry system simulation device in ASP system through injection tools dynamic flow process changes, pointed out the Variation of ASP system average velocity, velocity of pulsation, rate of strain in injection tools, and study on matching relationship between injection tools shear after the ASP system and permeability.

三元复合驱的分层注入包括分压和分质两种技术。随着三元复合驱转向渗透率更低、层间差异更大的二、三类油层，原针对聚合物研究的分注工艺存在不适应性。因此，研究分注工具对三元复合体系的作用机理，明确三元体系中碱、表面活性剂在分注过程中对聚合物分子的作用机理是更好地开展三元复合驱分注的关键。项目拟利用扫描电镜（SEM）和动态激光散射仪（DLS）观察对比三元复合溶液流经分注工具时聚合物分子结构的形态变化，测定分子线团直径变化，结合聚合物、碱和表面活性剂在作用过程中表现出的电离、络合等特性，总结分注工具对三元复合体系的剪切机理和三元体系中碱和表面活性剂在该过程中对聚合物分子链断裂的影响机理；利用粒子成像测速系统（PIV）实测模拟装置中三元复合体系流经分注工具过程动态流场变化，给出分注工具对三元复合体系平均速度、脉动速度及应变率等参数的变化规律；采用不同手段测试剪切前后三元体系中聚合物分子量，明确剪切与分子量变化的关系，在此基础上，研究分注工具剪切后的三元复合体系与油层渗透率的匹配关系。

三元复合驱的分层注入包括分压和分质两种技术。随着三元复合驱转向渗透率更低、层间差异更大的二、三类油层，原针对聚合物研究的分注工艺存在不适应性，三元体系在分注过程中涉及的一些基础科学问题尚未阐明。本课题采用胶体表面化学、电化学和流变学等交叉学科理论和方法，开展分注工具对三元复合驱体系的作用机理研究，内容包括结合实验和数值模拟方法获取三元复合溶液流经分注工具时聚合物分子结构的形态变化，测定分子线团直径变化、搭建粒子成像测速系统（PIV）实测模拟装置、明确剪切与分子量变化的关系、开展分注工具结构优化研究等。通过研究充分认识分注工具对三元复合体系的剪切机理以及三元体系中碱和表面活性剂在该过程中对聚合物分子链断裂的影响机理，所取得研究成果为更好的发挥三元复合驱分注的优势、进一步提高采收率提供理论支持。本项目经过3年基础攻关研究，取得了一些创新性成果，包括：1.测量对比三元溶液和聚合物溶液流经分压注入工具后分子结构形态变化和分子线团直径变化，建立聚合物溶液和三元复合溶液流经相同结构分压注入工具时的数学模型及其求解方法，通过Fluent对不同结构参数的分注工具性能进行模拟，优选出最优结构分注工具；2.搭建粒子成像测速系统，给出不同结构分注工具对三元复合体系流场的作用规律；3.建立三元复合溶液流经喷嘴时的数学模型，运用正交试验优选出最优分质注入工具结构参数；4.利用人造岩心，开展分注工具剪切时碱、表面活性剂作用下的聚合物分子的结构变化对驱油效果的影响研究，并结合压力、含水率和采收率指标，建立三元体系与油层渗透率的匹配关系。本研究对于改善三元复合驱分注技术，加强分注工具对三元溶液的作用机理认识，促进胶体表面化学、电化学和流变学等学科融合有较大的帮助作用，并为进一步研究和开发高效分注技术提供理论依据。