Полимерное заводнение

Другой метод повышения эффективности заводнения пластов - так называемое полимерное заводнение, заключающееся в том, что в воде растворяется высокомолекулярный химический реа­гент - полимер (полиакриламид), обладающий способностью даже при малых концентрациях существенно повышать вязкость воды, снижать ее подвижность и за счет этого повышать охват пластов заводнением.

Метод изучается с конца 50-х годов, а в промышленных усло­виях испытывается с 60-х годов. В нашей стране исследования проблем полимерного заводнения наиболее широко проводятся во Всесоюзном нефтегазовом научно-исследовательском институте и Гипровостокнефти.

Механизм процесса. Как было показано, от вязкости воды, вытесняющей нефть, от соотношения вязкостей нефти и воды существенно зависит охват не­однородных пластов заводнением.

Основное и самое простое свой­ство полимеров заключается в загу­щении воды. При концентрации их в растворе 0,01 - 0,1 % вязкость его увеличивается до 3-4 мПа·с (рис. 3). Это приводит к такому же уменьше­нию соотношения вязкостей нефти и воды в пласте и сокращению условий прорыва воды, обусловленных разли­чием вязкостей или неоднородностью пласта. В процессе фильтрации поли­мерных растворов через пористую среду они приобретают кажущуюся вязкость, которая может быть в 10 - 20 раз выше вязкости, замеренной вискозиметром. Поэтому полимерные растворы наиболее применимы в неод­нородных пластах, а также при повышенной вязкости нефти с целью повышения охвата их заводнением.

Рис. 3. Зависимость вязко­сти полимерного раствора μ от концентрации С.

1 - в дистиллированной воде; 2 - то же, с 1 % NaCl

Кроме того, полимерные растворы, обладая повышенной вяз­костью, лучше вытесняют не только нефть, но и связанную пласто­вую воду из пористой среды. Поэтому они вступают во взаимо­действие со скелетом пористой среды, т. е. породой и цементирую­щим веществом. Это вызывает адсорбцию молекул полимеров, которые выпадают из раствора на поверхность пористой среды и перекрывают каналы или ухудшают фильтрацию в них воды (рис. 4), а на фронте вытеснения при этом образуется вал не­активной воды. А так как полимерный раствор предпочтительно поступает в высокопроницаемые слои, то за счет этих двух эффек­тов - повышения вязкости раствора и снижения проводимости среды - происходит существенное уменьшение динамической не­однородности потоков жидкости и, как следствие, повышение охвата пластов заводнением. Температура пласта от 20 до 90 °С мало влияет на отношение вязкостей (рис. 5). Известно также, что полимерные растворы обладают вязкопластичными, или так называемыми неньютоновскими свойствами, вследствие чего фильтрация их возможна только после преодоления начального градиента сдвига и может улучшаться или ухудшаться в зависи­мости от скорости фильтрации и молекулярной массы полимера.

Рис. 4. Относительные проницаемо­сти для нефти fн, воды fв,