化學(xué)驅(qū)中作為增稠劑的水溶性聚合物水化分子流 經(jīng)多孔介質(zhì)時經(jīng)受孔喉尺寸的自然選擇。如果大部分 聚合物水化分子通過孔喉時受阻，將會使聚合物溶液 注人困難。例如，雙河油田聚合物驅(qū)中曾經(jīng)使用清水 配制聚合物溶液，出現(xiàn)了聚合物堵塞地層現(xiàn)象，導(dǎo)致注 人壓力大幅度升高。所以，在聚合物驅(qū)方案設(shè)計中，選 擇的聚合物必須與油藏條件下的孔喉尺寸配伍[15]。 可通過聚合物分子量篩選、注人能力研究和降解程度 研究等方法獲得與油藏巖石物性相匹配的聚合物產(chǎn) 品。這些方法的優(yōu)點是實驗簡單，設(shè)備投資少；不足之 處在于無法直接測定聚合物溶液中水化分子線團的尺 寸和形態(tài)。
文獻[6-9]對交聯(lián)聚合物線團和締合型聚合物分子 尺寸進行了研究，但未能結(jié)合油藏情況進行分析。本 文采用動態(tài)光散射（DLS)技術(shù)直接測定聚合物分子的 水動力學(xué)半徑，研究化學(xué)驅(qū)中作為增稠劑的水溶性聚 合物分子的尺寸與油藏孔喉的配伍性。
1實驗
普通化學(xué)試劑為市售，聚合物樣品見表1。其中的
KYPAM2是梳形聚合物(CP)，為北京恒聚公司工業(yè)化 產(chǎn)品。KYPAM2是丙烯酰胺一丙烯酸鈉一0^艮= CR3R4—A的共聚物，其中私，艮和民為CfCw烷 基，民為Q—Cu烷基醚（酯），濃度約0. 1%?1%。A 為對Ca2+、Mg2+不敏感的離子型官能團。其余為聚丙 烯酰胺（HPAM)。
油田水和其他鹽水均需經(jīng)過多次過濾處理，保持 高度潔凈。在25'C下，用直徑為0. 6mm的奧式黏度計 測定各種水的黏度，用阿貝折光儀測定折光指數(shù)。聚 合物溶液樣品和器皿需經(jīng)嚴格的光學(xué)凈化處理：用冷 凝丙酮蒸汽沖洗器皿除塵；使用超速離心機在3 0 'C、 12000r/min下離心40min進行聚合物溶液樣品除塵。 動態(tài)光散射儀器（DLS;型號：ALV/DLS/SLS-5022F， 德國ALV公司生產(chǎn)）是一種光子相關(guān)譜儀，由相關(guān)器、 光度計和激光光源（22mW氦氘激光器）組成，激光波長 632. 8mn，散射角60?125°，測試溫度25 ±0. 5T：。在 25X：條件下，采用濃度為0. 1%的聚合物可獲得合適的 擴散系數(shù)測定響應(yīng)值，計算得到聚合物分子的水動力學(xué) 半徑平均值和分布函數(shù)。水動力學(xué)半徑測定的有效范圍 為2?lOOOnm，超過此范圍的數(shù)據(jù)僅可定性參考。
1.2表觀黏度測定
用RS600流變儀測定溶液表觀黏度，一般取剪切 速率為7.3時的表觀黏度值進行對比。
1.3巖心試驗
用大慶污水配制〇. 1%聚合物溶液，經(jīng)孔徑為 25^111(600目）篩網(wǎng)過濾，分別采用滲透率為1000mD、 500mD和200mD石英砂膠結(jié)巖心，注人聚合物溶液至 壓力和濃度平衡（約5倍孔隙體積），測定原液和流出 液中聚合物分子的水動力學(xué)半徑（Rh)和黏彈性。
2多孔介質(zhì)的孔喉半徑與堵塞機理
表3是南陽油田3個油藏聚合物驅(qū)區(qū)塊不同開發(fā) 層系的滲透率（KB)和孔喉半徑中值（K)等特征參數(shù)， 其特征是孔喉半徑中值均大于6Mm，并具有一定的變 化范圍。對聚合物水化分子通過能力影響最大的是孔 喉半徑最小值，雙河北塊多數(shù)開發(fā)層系孔喉半徑最小 值約為6 ^ m;江河地區(qū)孔喉半徑的低值區(qū)為4. 4?6. 7 jum;下二門地區(qū)孔喉半徑低值區(qū)為2. 8?8pm。
室內(nèi)實驗測定了大慶油田天然巖心和人造石英砂 膠結(jié)巖心的壓汞孔喉半徑中值和鑄體薄片孔隙半徑 (見表4)。在常見的滲透率范圍（800?1600mD)內(nèi)，天 然巖心孔喉半徑中值為5. 48?8. 17pm、孔隙半徑中值 為37. 17?40. 18^m;石英砂膠結(jié)巖心孔喉半徑中值為2.71?5. 48)um、孔隙半徑中值為52. 48?57. 21jum。
DLS測定結(jié)果為i?h平均值和札分布圖，/ (風,） 是歸一化權(quán)重分布函數(shù)，由不同札的聚合物分子的權(quán) 重值除以最大值獲得。本文定義：如果/(風,）大于
0.1，該聚合物分子對溶液性質(zhì)開始具有影響力；如果 /(Rh)大于0. 667,則該聚合物分子為密集分布。
3.1礦化度對HPAM和梳形聚合物風,的影響
礦化度對 〇. 1% MO4000 CHPAM)或 0. 1% KYPAM2(梳形聚合物）分子的札分布和均值的影響 見圖2、圖3和表5。_由圖2可見，M04000的水動力學(xué) 半徑分布集中在10?300nm。在低礦化度溶液中，可 出現(xiàn)較舒展的分子線團，在l〇3nm數(shù)量級出現(xiàn)小的拖 尾峰。礦化度升高，大分子線團收縮，札大于l〇3nm 數(shù)量級的分布峰消失。歸一化權(quán)重分布函數(shù)的分布峰 隨著礦化度增高而右移，說明聚合物水化分子線團越 舒展，鹽敏效應(yīng)越顯著，即札越大的分子線團越易在 溶液電場加強后被壓縮，在尺寸變小后使私，為10? 300nm的分子線團數(shù)量增加，產(chǎn)生上述歸一化權(quán)重分 布函數(shù)的分布峰右移現(xiàn)象。
圖3是礦化度對0. 1% KYPAM2分子的札的影 響。梳形聚合物水化分子的隊分布比M04000略寬， 在10?400nm出現(xiàn)主分布峰。在礦化度低于1.0% NaCl + 0.01% CaCl2W條件下，出現(xiàn)少量i?h大于103 nm數(shù)量級的聚合物分子，其/(i?h)值低于0.2。隨礦 化度上升，聚合物溶液中具有隊高端值的分子數(shù)也逐 漸減少，至礦化度達到10%NaCl + 0. l%CaCl2后完全 消失，/ (i4)由多峰基本變?yōu)閱畏澹涿芗植挤逡渤?現(xiàn)右移現(xiàn)象，分子尺寸呈正態(tài)分布，變化范圍約為10?
由表1可見，梳形聚合物（KYPAM2)的分子量和 水解度均略高于MO4000。但KYPAM2分子主鏈帶 有含強極性基團和烴基的短側(cè)鏈，具有體積和電性排 斥作用，使主鏈不易卷縮，提高了梳形聚合物的黏彈性 和耐鹽性能。由表5可見，在25T：，不同礦化度下， KYPAM2與M04000的仏之比為1. 01?1. 46; KYPAM2與MO4000的黏度之比為1. 49?1. 89,即 梳形聚合物分子結(jié)構(gòu)改性對增黏能力的貢獻大于增加 水動力學(xué)半徑的幅度。原因可能是梳形聚合物分子主 鏈上的支化短側(cè)鏈增強了主鏈的剛性，導(dǎo)致.風,尺寸有 一定幅度上升，產(chǎn)生相應(yīng)的增黏作用；另外，支化短側(cè) 鏈的強極性使水化分子線團的吸附和包裹水分子的能 力增強，也改變?nèi)芤旱酿椥浴Ｋ裕p重增黏作用使 上述黏度之比相對更高。
滲透率為800?1600mD的大慶天然巖心的孔喉 半徑均值為5.5?8. 2pm。采用0. l%MO4000溶液進 行聚合物驅(qū)，可能產(chǎn)生堵塞的札范圍為2500? 3770nm。所以，仍有少量札較大的M04000聚合物 分子會對部分孔喉產(chǎn)生堵塞。
3.3南陽油藏不同水質(zhì)中的HPAM的隊分布
江河地區(qū)污水的礦化度較高，達到了 13 000 mg/L。在強電場的作用下，AN923的札均值降低為 53nm。其歸一化權(quán)重分布函數(shù)/(i?h)基本上由兩個
下二門油田污水的總礦化度較低，為2282mg/L， 在此礦化度下，AN923的札大幅度膨脹，其歸一化權(quán) 重分布函數(shù)/CRJ出現(xiàn)一個主峰帶兩個小峰，分布為5 ?100 OOOnm，在11?62nm處出現(xiàn)主密集分布峰，另 外在10 000?30 OOOnm處出現(xiàn)次密集分布峰。下二門 油田開發(fā)層系的孔喉半徑最低值約為2. 8pm,可造成 較穩(wěn)定堵塞的聚合物水化分子線團的札值大于1.3 pm。部分開發(fā)層系的孔喉半徑均值約為7pm，相應(yīng)的 可造成堵塞的聚合物水化分子線團的札值大于3.3 ^m。所以AN923會造成下二門油藏的大部分中、低滲 透帶的穩(wěn)定堵塞。
雙河地區(qū)清水的總礦化度最低，為363mg/L，在此 礦化度下，AN923的7?h分布范圍最寬，其歸一化權(quán)重 分布函數(shù)出現(xiàn)3個主峰，分布為5?300 OOOnm，在100 ?6000nm處出現(xiàn)主密集分布峰，另外在6?lOOnm和 6 000?200 OOOnm處出現(xiàn)次密集分布峰。雙河北塊開 發(fā)層系的孔喉半徑均值約為10pm，相應(yīng)的可造成堵塞 的聚合物水化分子線團的札值大于4. 6fzm。所以用 雙河清水配制AN923進行聚合物驅(qū)顯然會造成雙河 油藏的大部分中、低滲透帶的穩(wěn)定堵塞。
綜上所述，在實際油藏條件下，超高分子量聚合物 中所含的超大聚合物分子容易堵塞孔喉半徑較小的部 分多孔介質(zhì)，使用清水配制聚合物溶液時此現(xiàn)象更嚴 重。超大聚合物分子被滯留后，實際產(chǎn)生驅(qū)替作用的 溶液黏度降低；油藏滲透率越低，降黏幅度越大。所 以，在油田進行聚合物驅(qū)之前，需針對目標油藏的孔喉 特征參數(shù)，考察在油藏溫度、礦化度下聚合物的隊與 孔喉的配伍性，并考慮聚合物分子線團的剛性程度和
黏彈性等因素，才可獲得匹配的聚合物產(chǎn)品。
4結(jié)論
根據(jù)“架橋”原理，可對孔喉形成較穩(wěn)定堵塞的聚 合物分子水動力學(xué)半徑與孔喉半徑的關(guān)系為：札大于 0.46尺。通常，適合聚合物驅(qū)的油藏的平均孔喉半徑中 值約為4?16pm。
驅(qū)油用水溶性聚合物分子尺寸的歸一化權(quán)重分布 函數(shù)通常在l〇nm至數(shù)百納米出現(xiàn)主分布峰，并可能帶 有Kh為103nm數(shù)量級或更大的次分布峰。聚合物分 子線團越大，在礦化度上升、溶液電場加強后越易被壓 縮。超大聚合物分子被壓縮后使歸一化權(quán)重分布函數(shù) 主峰向分子尺寸更大方向移動。
梳形聚合物分子結(jié)構(gòu)的改性增強主鏈剛性，隊升 高改善黏彈性。另外，梳形聚合物主鏈上的強極性短 側(cè)鏈使分子線團吸附和包裹更多水分子，產(chǎn)生增黏效 果。所以，與分子量和水解度相近的HPAM相比，CP 溶液的增黏幅度高于札變化程度。
在部分油藏條件下，超高分子量聚合物溶液含有 一些為l〇3nm數(shù)量級或更大的聚合物分子，易造成 孔喉半徑較小部分多孔介質(zhì)的堵塞，使用清水配制聚 合物溶液時此現(xiàn)象更嚴重。超大聚合物分子被滯留 后，實際產(chǎn)生驅(qū)替作用的溶液黏度降低；油藏滲透率越 低，降黏幅度越大。