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一、引言

流變學(xué)在多孔介質(zhì)中對增強石油回收（EOR）項目具有重要影響,，其中使用了聚合物溶液,。如果在靠近注入井的高速度下聚合物溶液的有效粘度較大，則可能會降低聚合物的注入速率和石油產(chǎn)量,。另一方面,，如果在儲層深處經(jīng)歷的低速度下聚合物溶液的有效粘度過低，油的置換可能效率不高,。在本報告中,，我們使用Teledyne ISCO 1000X注射泵來檢查在兩種蕞常用于EOR的聚合物——黃原膠和部分水解聚丙烯酰胺（HPAM）的溶液中，有效粘度（即阻力因子）如何隨流速（實際上是隨通量或表觀速度）在貝雷砂巖中變化,。

二,、實驗步驟

黃原膠的分子量為1500萬道爾頓，而部分水解聚丙烯酰胺（HPAM）的分子量為2100萬道爾頓,，水解度約為30%,。兩種聚合物均在合成海水中制備（蒸餾水中含4.195%的海鹽）。兩種情況下的聚合物濃度均為0.1%,。

貝雷砂巖巖心被鑄造在金屬合金中,，每個都有兩個內(nèi)部壓力表——一個位于入口砂面2厘米處，另一個位于出口砂面2厘米處,。巖心分為三部分,，中央部分長度為10厘米。巖心的滲透率相當(dāng)均勻,，平均約為550毫達西,。巖心橫截面積為11.34平方厘米，孔隙率為0.217,，孔隙體積（PV）為36立方厘米,。

四臺Teledyne ISCO 1000X注射泵并聯(lián)（見圖1）。這些泵非常適合本研究,，因為它們提供了穩(wěn)定的流動和廣泛的速率范圍,。壓力用石英傳感器測量。實驗在室溫下進行,。

使用一系列不同的速率注入聚合物溶液,，以確定多孔介質(zhì)中的流變學(xué)特性。對于兩種聚合物,，幾升溶液被迫通過一個巖心（每種聚合物使用不同的核心）,，以139英尺/天的通量模擬現(xiàn)場應(yīng)用中井筒附近的剪切情況。然后將流出物以各種速率重新注入同一巖心,，以模擬流體從井筒向外徑向流動時經(jīng)歷的通量值,。

圖1：泵和巖心配置示意圖

黃原膠溶液

對于黃原膠溶液（圖2中的實心圓）,，再注入速率從0.5到32,000立方厘米/小時，轉(zhuǎn)換為通量從0.035到2,222英尺/天,，前沿速度從0.16到10,240英尺/天,。對于低于10英尺/天的通量值，黃原膠阻力因子（多孔介質(zhì)中相對于水的表觀粘度）很好地符合冪律模型,，冪律指數(shù)為0.54（即對數(shù)-對數(shù)圖中的斜率為-0.46）,。隨著通量增加到10英尺/天以上，阻力因子接近一個固定值2.5（即在“第二牛頓區(qū)”）,。我們的速率沒有足夠低到可以觀察到“第一牛頓區(qū)”,。

HPAM溶液

對于預(yù)剪切的HPAM溶液，聚合物再注入速率從2到8,000立方厘米/小時,，轉(zhuǎn)換為通量從0.14到555英尺/天,，前沿速度從0.64到2,550英尺/天。圖2中的空心圓點繪制了這種預(yù)剪切HPAM溶液的阻力因子,。它們顯示了非常輕微的剪切稀化行為,，斜率為-0.085（冪律指數(shù)為0.915）。因此,，這種HPAM溶液在多孔介質(zhì)中的流變學(xué)幾乎是牛頓流體,。

在同一個核心中（預(yù)剪切HPAM被注入的地方），我們使用通量值范圍從0.14到1,110英尺/天注入了新制備的HPAM溶液,。圖2中的空心三角形繪制了這種未剪切聚合物的HPAM阻力因子,。阻力因子顯示出非常輕微的剪切稀化行為，斜率為-0.2（冪律指數(shù)為0.8）,。這種行為比預(yù)剪切HPAM稍微剪切稀化一些,，但比黃原膠溶液要少得多。

在蕞低流速（即0.14英尺/天的通量）下,，未剪切HPAM的阻力因子是預(yù)剪切HPAM的2.9倍，但仍比黃原膠少2.4倍,。在低通量下的較大阻力因子是理想的,，因為在儲層的大部分區(qū)域流體速度較低，大多數(shù)石油將在低速度下被置換,。

圖2：核心部分2中阻力因子與通量的關(guān)系

在注入井周圍,，流體速度通常較高，因此高速度下的阻力因子會直接影響可注入性,。在通量為550英尺/天時,，未剪切HPAM的阻力因子與預(yù)剪切HPAM的阻力因子基本相同，但比黃原膠的阻力因子高出35%,。

三,、結(jié)論

使用Teledyne ISCO 1000X注射泵,，我們以廣泛的速率注入黃原膠和HPAM溶液，以確定多孔介質(zhì)中的流變特性,。黃原膠溶液在多孔介質(zhì)中表現(xiàn)出剪切稀化流變特性,，而HPAM溶液則表現(xiàn)出輕微的剪切稀化。在地層深處通常經(jīng)歷的低速度下,，黃原膠提供的有效粘度（多孔介質(zhì)中的阻力因子）比未剪切HPAM高2.4倍,，比先通過核心以典型的近井筒通量（139英尺/天）強制通過的HPAM高約7倍。

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