，在喉道處還受到拉伸作用，表現出 彈性，即被拉伸的分子線團力圖恢復卷曲狀，使流動 阻力增加。因此，該溶液在多孔介質中流動時不僅 表現出粘性，還表現出彈性，具有粘彈流體性質。

1實驗部分

i.i藥劑

實驗中使用了四種聚丙烯酰胺，分別是:多孔介質中聚丙烯酰胺溶液流變性研究，齊魯石 化公司生產的齊魯聚合物（Pi)，水解度25 %，相對 分子質量870 X104;日本三井公司生產的AC430 (P2)，水解度25 %，相對分子質量1300 X104;法國 SNF公司生產的3530S(P3)，水解度25 %，相對分 子質量1600 X104;日本三菱公司生產的MO4000 (P4)，水解度26 %，相對分子質量2000 X104。

實驗用水為人工配制模擬鹽水，總礦化度為 5727mg/L，其中鈣鎂離子含量為108mg/L。

1.2注入速度的確定

注入流體在射孔孔眼處的滲流速度

式中：v為滲流速度，cm/ s; g為注入量，cm3/ s;^4為滲流面積，cm2。

勝利油區一般注聚速度為10?20m3/ (m .d)， 取注聚速度為16m3/ (m⑷，每米射孔16個，射孔 孔眼直徑為1cm，射孔深度為50cm;計算可得每孔 眼注入速度為11. 57cm3/s，滲流面積為157cm2，滲 流速度為0.0737cm/s。

據實際油層中滲流速度與實驗巖心中滲流速度 相等的原則，取巖心直徑為2. 5cm，計算得巖心注入 速度0. 36cm3/ s，實驗中米用注入速度0. 33cm3/ s。 1.3實驗步驟

巖心抽空，飽和地層水，測巖心孔隙度。用模擬 地層水配制聚丙烯酰胺溶液，過濾除去未溶解顆粒。 在70 C下，測定聚丙烯酰胺溶液初始粘度。將聚丙 烯酰胺溶液、地層水分別裝入中間容器中，將飽和水 后的巖心裝入夾持器，70 C下恒溫6小時;打開水流 通路，開啟平流泵，測定巖心滲透率。關閉水流通 路，打開聚丙烯酰胺溶液通路，按實驗方案的注入速 度使聚丙烯酰胺溶液流經巖心，約注入8?10PV， 待壓力穩定，測定其流量，同時記錄壓力表讀數。改 變流量，壓力穩定后，測定下一組數據，直到測出全 部實驗點。關閉聚丙烯酰胺溶液通路，打開水驅通 路，向巖心注入地層水約10PV，注入壓力不再下降 時，記錄壓力和流量。

聚丙烯酰胺溶液在多孔介質中滲流時，巖石對 聚丙烯酰胺分子有吸附作用，使儲層的滲透率下降。 因此，聚丙烯酰胺溶液流經多孔介質時的滲透率不 是水測(或氣測）的滲透率，而是一個隨聚丙烯酰胺 相對分子質量和溶液濃度變化的滲透率。先將一定 

pde/sf**^

相對分子質量、一定濃度的聚丙烯酰胺溶液,以固定 速度注入巖心，當巖心充分吸附后，用配制聚丙烯酰 胺溶液的地層水，以相同速度驅替巖心中的聚丙烯 酰胺，當巖心出口不再有聚丙烯酰胺流出時,測量巖 心兩端壓差和流量，按達西公式計算吸附聚丙烯酰 胺后的巖心滲透率。然后，多孔介質中聚丙烯酰胺溶液流變性研究，把同樣濃度的聚丙烯酰 胺溶液注入巖心，待流動穩定后測定兩端壓差和流 量，計算聚丙烯酰胺溶液在多孔介質中的有效粘度。

2結果與討論

2. 1聚丙烯酰胺溶液在多孔介質中的流變性

多孔介質的孔道連續收縮、發散,使聚丙烯酰胺 溶液在多孔介質中流動要克服剪切應力和拉伸應力 的作用。

當流速很小時，流動壓差主要消耗于克服剪切 作用產生的阻抗;流速很大時,流動壓差主要消耗于 拉伸作用產生的阻抗，它隨流速的增加以平方的速 度增加[1]。拉伸作用還與巖心的滲透率、孔隙度以 及介質的粘度有關。

聚丙烯酰胺溶液在多孔介質中滲流，速度較小 時，表現為假塑性流體,即有效粘度隨滲流速度的增 加而下降;滲流速度增加到一定值時,溶液的有效粘 度隨滲流速度的增加而增加，表現出彈性，有效粘度 與剪切粘度之差為彈性粘度。在某一滲流速度下, 彈性粘度達到最大。進一步提高滲流速度,聚丙烯 酰胺產生機械降解，彈性粘度降低（圖1)。由于注

100 (-

 

1 10 100 1000

滲流速度/um *s‘

圖1聚合物在多孔介質中的流變曲線

入井井底附近滲流面積小、滲流速度高，聚丙烯酰胺 的彈性效應會使地層壓力梯度增加,對注入能力造 成影響,計算井底壓力時應考慮剪切變稀和彈性效 應的綜合影響。

2.2粘彈性影響因素分析

根據礦場聚合物注入的實際,選用了 Pi、2

和P4四種聚丙烯酰胺，在四種濃度：1000mg/L (Ci)、1500mg/L ( C2)、2000mg/L ( C3)和 2500mg/L (C4),四種滲透率 500 X10_m2([1)、000 X10-3 |xm2([2)、1500 X10-3認m2([3)和 2000 X10-Vm2

(心)的條件下進行實驗。采用正交實驗方案設計, 進行16組實驗，多孔介質中聚丙烯酰胺溶液流變性研究，對產生彈性的臨界流速、最大彈性 粘度和聚丙烯酰胺溶液流經巖心后的粘度保留值進 行了級差分析(表1 ,表2 ,表3)。

表1聚丙烯酰胺種類對臨界流速、彈性粘度 和粘度保留值的影響

聚丙烯酰胺 種類臨界流速/

cm -s" 1粘度保留值/ mPa s彈性粘度/

mPa s

P10.094416.524.2

P20.086535.032.6

P30.032241. 563.3

P40.017558. 0108

級差0. 076941.583.9

表2聚丙烯酰胺溶液濃度對臨界流速、彈性粘度 和粘度保留值的影響

聚丙烯酰胺 溶液濃度臨界流速/

cm 's- 1粘度保留值/ mPa s彈性粘度/

mPa s

C10.050115.612.4

C20.163630.844.4

C30.010742.270.2

C40. 006562.6101

級差0.157147.088.9

表3巖心滲透率對臨界流速、彈性粘度 和粘度保留值的影響

巖心滲透率臨界流速/

cm 's- 1粘度保留值/ mPa s彈性粘度/

mPa s

K0.019537.071. 4

K0. 089031. 839.1

K0. 093837.139.5

K40. 028345.178.4

級差0. 07438.0439.3

影響彈性粘度的首要因素是聚丙烯酰胺溶液濃 度,其次是聚丙烯酰胺的相對分子質量，影響最小的 是滲透率。影響臨界流速的第一因素也是濃度，濃 度越大，臨界流速越小;相對分子質量大，臨界流速 小;滲透率大，臨界流速大。聚丙烯酰胺溶液流經巖 心后的粘度保留值受濃度、相對分子質量影響程度 相近，濃度越大、相對分子質量越大,粘度保留值越 大，滲透率對其影響比較小。

綜合以上分析看出，影響聚丙烯酰胺彈性的直 接因素是表觀粘度，多孔介質中聚丙烯酰胺溶液流變性研究，表觀粘度大,則彈性粘度大，臨 界流速低，流經巖心后的粘度保留值大;表觀粘度 小,則彈性粘度小，臨界流速高，流經巖心后的粘度 保留值小。另外，由于相對分子質量大的聚丙烯酰 胺經巖心剪切后，粘度保留值仍較大,因此在實踐中 宜選用相對分子質量較大的聚丙烯酰胺。

2.3滲流過程中粘彈性分析

聚丙烯酰胺溶液的粘彈性在驅油中的作用是一 個受到廣泛關注的問題。由于彈性的存在,聚丙烯 酰胺驅溶液除了能夠提高波及體積外，還可提高驅 油效率;體系粘彈性增加,驅掃盲端殘余油的能 力增強[3]。

按滲流速度相等的原則,把實驗室中取得的臨 界流速，計算到徑向滲流中，可以得到聚丙烯酰胺溶 液注入時發生彈性效應的最大油藏半徑

rmaX = iSvcr h(V

式中：為發生彈性效應的最大油藏半徑, cm; Vci■為臨界流速,cm/ s; h為油藏厚度,cm。

根據實驗結果,取臨界流速為0. 0065?0. 1636 cm/s,按油藏注聚16m3/ (m 'd)計算可得發生彈性 效應的最大油藏半徑為1.8?45. 4cm。因此，在實 際聚丙烯酰胺驅油過程中，聚丙烯酰胺溶液在多孔 介質中流動時的彈性效應幾乎表現不出來。聚丙烯 酰胺溶液在多孔介質中的流變性主要為假塑性，對 流度比的控制和驅油效果影響不大。

3結論

一定相對分子質量和濃度的聚丙烯酰胺溶液在 巖心中滲流時，多孔介質中聚丙烯酰胺溶液流變性研究，存在一個臨界流速，滲流速度低于臨 界流速時，聚丙烯酰胺溶液為假塑性流體，超過臨界 流速時則出現脹流現象。

聚丙烯酰胺的相對分子質量、濃度和巖心滲透 率對臨界流速、最大彈性粘度和聚丙烯酰胺流經巖 心后的粘度保留值都有影響。聚丙烯酰胺相對分子 質量越大、溶液濃度越高、巖心滲透率越低,彈性效 應越明顯。

聚丙烯酰胺的彈性效應只表現在井底附近較小 范圍內,對聚丙烯酰胺的驅油效果影響不大,但會造 成注入井井底壓力升高。