CN104792659A

CN104792659A - 用于测定驱油用聚合物溶液性能参数的二级剪切方法

Info

Publication number: CN104792659A
Application number: CN201510188141.5A
Authority: CN
Inventors: 舒政; 王迈; 叶仲斌; 施雷庭; 卢强; 陈洪; 曹杰
Original assignee: Southwest Petroleum University
Current assignee: Southwest Petroleum University
Priority date: 2015-04-20
Filing date: 2015-04-20
Publication date: 2015-07-22
Anticipated expiration: 2035-04-20
Also published as: CN104792659B

Abstract

本发明涉及一种用于测定驱油用聚合物溶液性能参数的二级剪切方法，包括如下步骤：1)配制待测聚合物溶液a0，待测聚合物溶液a0为油田水和聚合物干粉按任意比例混合的溶液；2)采用近井地带剪切模拟装置对聚合物溶液a0进行第一级剪切，获得经第一级剪切后的聚合物溶液a1，测定聚合物溶液a1的粘度、凝聚体尺寸、微观结构、流变性能、阻力系数、残余阻力系数、驱油效果；3)采用岩心剪切模拟装置对聚合物溶液a1进行第二级剪切，获得经第二级剪切后的聚合物溶液a2，测定聚合物溶液a2的粘度、凝聚体尺寸、微观结构、流变性能、阻力系数、残余阻力系数、驱油效果。

Description

用于测定驱油用聚合物溶液性能参数的二级剪切方法

技术领域

本发明涉及用于测定驱油用聚合物溶液性能参数的实验方法，特别涉及一种用于测定驱油用聚合物溶液性能参数的二级剪切方法。

背景技术

随着世界各国经济的不断发展，对油气资源的需求也与日俱增，在没有更多已探明油气储量增加的情况下，提高油气采收率是唯一有效途径。而聚合物驱正是提高采收率中应用最广泛的方法。通过向地层中注入聚合物溶液来改善流度比并提高波及体积，进而提高原油采收率。而在聚合物溶液注入地层的过程中面临的最大的问题是剪切降解。聚合物溶液的剪切降解直接导致聚合物溶液的性能下降，影响聚合物驱的效果，给石油开采带来不利影响。因此，有诸多科研工作者致力于抗剪切聚合物的开发。

聚合物溶液的性能参数，尤其是聚合物溶液在实际油藏条件下的性能参数是聚合物驱方案设计的关键所在。而实际油藏条件下的聚合物溶液的粘度、流变性、阻力与残余阻力系数等参数的获取途径主要分为现场获取和室内模拟。其中，现场获取是指在注聚井中取样、返排取样或钻取样井取样。室内只能通过对聚合物溶液进行模拟剪切才能得到其在实际地层中的性能参数。室内模拟剪切方法的合理性与精确性直接影响到聚合物溶液在实际地层中性能参数的准确性，进一步影响聚合物驱油藏方案、动态跟踪、驱油效果预测的合理性和准确性。目前，室内模拟剪切方法主要有WARING搅拌器剪切、岩心剪切、近井地带模拟实验装置剪切。其中，WARING搅拌器剪切对聚合物溶液的剪切是纯粹的机械剪切，与聚合物溶液在地层中受到的剪切方式不同，对聚合物溶液的剪切不符合油藏的实际情况；而利用近井地带模拟实验装置剪切对聚合物溶液的剪切符合近井地带地层的实际，但只能模拟聚合物溶液在近井地带地层中所受的剪切，并不能完整地反映聚合物溶液受到的全部剪切；岩心剪切在一定程度上可以模拟聚合物溶液受到的剪切，但这种剪切方式能模拟的剪切速率不是连续变化的，只适合模拟地层中某个点的剪切。

综上所述，目前室内模拟涉及的剪切方法都是在单一的剪切方式下进行的，并不能完全反映聚合物溶液在注入过程中所经历的剪切，虽具有可参考性，但离实际值均还有一定差距。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能够精确测定驱油用聚合物性能参数的二级剪切实验方法，通过本方法能够为聚合物的筛选与性能评价、聚合物驱方案设计、聚合物驱数值模拟及跟踪评价等提供更为接近实际、准确的参数值和决策依据。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

一种用于测定驱油用聚合物溶液性能参数的二级剪切方法，包括如下步骤：

1)配制待测聚合物溶液a0，待测聚合物溶液a0为油田水和聚合物干粉按任意比例混合的溶液；

2)采用近井地带剪切模拟装置对聚合物溶液a0进行第一级剪切，获得经第一级剪切后的聚合物溶液a1，测定聚合物溶液a1的粘度、凝聚体尺寸、微观结构、流变性能、阻力系数、残余阻力系数、驱油效果；

3)采用岩心剪切模拟装置对聚合物溶液a1进行第二级剪切，获得经第二级剪切后的聚合物溶液a2，测定聚合物溶液a2的粘度、凝聚体尺寸、微观结构、流变性能、阻力系数、残余阻力系数、驱油效果。

优选的，在上述技术方案中，步骤1)中配制待测聚合物水溶液包括如下步骤：

①量取油田水；

②称取聚合物干粉；

③搅拌油田水使形成漩涡，将聚合物干粉距离漩涡中心2/3～3/4处于30s以内加入油田水中，持续搅拌，使聚合物全部溶解停止搅拌，得到待测聚合物溶液a0。

优选的，在上述技术方案中，所述步骤2)中的聚合物溶液a1通过近井地带剪切模拟装置的实验装置剪切后获取，实验装置包括并联的混注水容器和聚合物溶液容器，混注水容器和聚合物溶液容器共同入口端通过泵连接一容器，混注水容器和聚合物溶液容器共同出口端连接有剪切模拟装置，剪切模拟装置为近井地带剪切模拟装置或是岩心剪切模拟装置，油田水容器和聚合物溶液容器共同出口端与剪切模拟装置之间设有压力传感器，压力传感器连接有压力采集系统，剪切模拟装置输出端设有一取样筒，混注水容器和聚合物溶液容器两端各设有一阀门。

优选的，在上述技术方案中，步骤2)中填制近井地带剪切模拟装置包括如下步骤：

①填制射孔孔眼，采用40目～60目石英砂填制，敲击并推压至孔隙度等于油田现场近井地带相应地层的孔隙度，将射孔孔眼旋拧牢固；

②填制砾石充填层，采用40目～60目石英砂填制，使孔隙度等于油田现场近井地带相应地层的孔隙度；

③安装绕丝筛管，将填制完成的装置倒置，依次填制压实带和近井地带地层；填制压实带采用石英砂目数为100目～120目，使孔隙度等于油田现场近井地带相应地层的孔隙度；填制近井地带地层采用40目～80目、80目～120目石英砂按照油田现场近井地层相应层的两种石英砂的比例混合填制，使孔隙度等于油田现场近井地带相应地层的孔隙度。

优选的，在上述技术方案中，步骤2)中聚合物溶液a1的获取方法如下：

①安装填制完成的近井地带剪切模拟装置于所述实验装置中；

②关闭聚合物溶液容器两端阀门，打开混注水容器两端阀门，打开泵，以不大于10mL/min的流速注入近井地带剪切模拟装置至有水流出；

③关闭混注水容器两端阀门，打开聚合物溶液容器两端的阀门，将聚合物溶液a0注入近井地带剪切模拟装置中，聚合物溶液a0的注入流速根据油田现场的吸水强度而定，再换算为泵的注入流速，至少10PV后接收通过近井地带剪切模拟装置的溶液即经第二级剪切后的聚合物溶液a1。

优选的，在上述技术方案中，步骤3)中聚合物溶液a2的获取方法如下：

①选取与实际待采油田储层渗透率相近的岩心，将其夹持在岩心夹持器上，安装于实验装置中；

②打开混注水容器两端的阀门，关闭聚合物溶液容器两端的阀门，开启泵，以不大于1mL/min的速度向岩心夹持器中的岩心注入混注水至有水流出；

③关闭混注水容器两端的阀门，开启聚合物溶液容器两端的阀门，将聚合物溶液a1注入岩心夹持器中的岩心中，聚合物溶液a1的注入流速根据油田现场的吸水强度换算为泵的注入流速，注入至少10PV后接收通过岩心的溶液即经第二级剪切后的聚合物溶液a2。

优选的，在上述技术方案中，聚合物溶液a1、聚合物溶液a2的粘度通过粘度计测定，聚合物溶液a1、聚合物溶液a2的凝聚体尺寸通过光散射仪测定，聚合物溶液a1、聚合物溶液a2的微观结构通过扫描电镜、原子力显微镜观察，聚合物溶液a1、聚合物溶液a2的流变性能通过流变仪测试，聚合物溶液a1、聚合物溶液a2的阻力系数、残余阻力系数和驱油效果通过驱替实验测定。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明的测定方法是将待测聚合物溶液依次流经第一级剪切模拟实验装置、第二级剪切模拟实验装置并测定每一级剪切后聚合物溶液的各个性能参数，可以通过获得的性能参数进行聚合物的筛选与性能评价、聚合物驱方案设计、聚合物驱数值模拟及跟踪评价；第一级剪切模拟实验装置采用近井地带剪切模拟实验装置模拟聚合物溶液经过近井地带地层时受到的剪切；经过一级剪切模拟实验装置剪切后的聚合物溶液再经过第二级剪切模拟实验装置的剪切，第二级剪切模拟实验装置采用岩心剪切模拟装置，模拟聚合物溶液进入地层深部受到的剪切，本发明提供的测定驱油用聚合物的实验方法，通过不同层的剪切作用，更接近实际油田对聚合物的剪切情况，使得测定的聚合物溶液的性能参数更加精确，解决了单一模拟剪切测定不精确，偏离实际情况的问题，更解决了费时费力的现场测定的问题。因此，通过本发明获取的聚合物溶液的性能参数更加精确、适用范围更广，能够为聚合物溶液的筛选与性能评价、聚合物驱方案设计、聚合物驱数值模拟及跟踪评价等提供更为接近实际的参数值和决策依据。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明：

图1是本发明的流程图；

图2是本发明第一级剪切所用实验装置结构示意图；

图3是本发明第二级剪切所用实验装置结构示意图；

图4是本发明中驱替实验模拟装置1结构示意图；

图5是本发明中驱替实验模拟装置2结构示意图。

具体实施方式

本发明提供的一种用于测定驱油用聚合物溶液性能参数的二级剪切方法，包括以下步骤：

1)配制待测聚合物溶液a0：

①量取油田水；

②称取聚合物干粉；

2)获取经第一级剪切后的聚合物溶液a1：采用近井地带剪切模拟装置对聚合物溶液a0进行第一级剪切。

如图2所示，近井地带剪切模拟装置剪切涉及的实验装置包括并联的油田水容器1和聚合物溶液容器2，油田水容器1和聚合物溶液容器2共同入口端通过泵3连接一容器4，油田水容器1和聚合物溶液容器2共同出口端连接有近井地带剪切模拟装置5，油田水容器1和聚合物溶液容器2共同出口端与近井地带剪切模拟装置5之间设有压力传感器32，压力传感器32连接有压力采集系统31，近井地带剪切模拟装置5输出端设有取样筒6，油田水容器和聚合物溶液容器两端各设有一阀门7。

填制近井地带剪切模拟装置包括如下步骤：

①填制射孔孔眼51，采用40目～60目石英砂填制，敲击并推压至孔隙度等于油田现场近井地带相应地层的孔隙度，将射孔孔眼51旋拧牢固；

②填制砾石充填层52，采用40目～60目石英砂填制，使孔隙度等于油田现场近井地带相应地层的孔隙度；

③安装绕丝筛管53，将填制完成的装置倒置，依次填制压实带54和近井地带地层55；填制压实带54采用石英砂目数为100目～120目，使孔隙度等于油田现场近井地带相应地层的孔隙度；填制近井地带地层55采用40目～80目、80目～120目石英砂按照油田现场近井地层相应层的两种石英砂的比例混合填制，使孔隙度等于油田现场近井地带相应地层的孔隙度。

聚合物溶液a0的近井地带剪切模拟装置剪切方法包括如下步骤：

①安装填制完成的近井地带剪切模拟装置5于所述实验装置中；

②关闭聚合物溶液容器2两端阀门7，打开混注水容器1两端阀门7，打开泵3，以不大于10mL/min的流速注入近井地带剪切模拟装置5至有水流出；

③关闭混注水容器1两端阀门7，打开聚合物溶液容器2两端的阀门7，将聚合物溶液a1注入近井地带剪切模拟装置5中，聚合物溶液a1的注入流速根据油田现场的吸水强度而定，再换算为泵3的注入流速，至少10PV后接收通过近井地带剪切模拟装置5的溶液即经第一级剪切后的聚合物溶液a1。

④采用Brookfield粘度计测定聚合物溶液a1的粘度，采用光散射仪测定聚合物的凝聚体尺寸，采用扫描电镜、原子力显微镜测定聚合物溶液a1的微观结构，采用流变仪测定聚合物溶液a1的流变性能，采用驱替实验测定聚合物溶液a1的阻力系数、残余阻力系数和驱油效果。

3)获取第二级剪切后的聚合物溶液a2：采用岩心剪切方法对聚合物溶液a1进行第二级剪切。

如图3所示，岩心剪切方法涉及的实验装置包括并联的油田水容器1和聚合物溶液容器2，油田水容器1和聚合物溶液容器2共同入口端通过泵3连接一容器，油田水容器1和聚合物溶液容器3共同出口端连接有岩心夹持器56，岩心夹持器56内夹持有岩心57，油田水容器1和聚合物溶液容器2共同出口端与岩心夹持器56之间设有压力传感器32，压力传感器32连接有压力采集系统31，岩心夹持器56的输出端设有取样筒6，油田水容器1和聚合物溶液容器2两端各设有一阀门7。

聚合物溶液a1的岩心剪切方法包括如下步骤：

①选取与实际待采油田储层渗透率相等的岩心57，将其夹持在岩心夹持器56上，安装于实验装置中；

②打开混注水容器1两端的阀门7，关闭聚合物溶液容器2两端的阀门7，开启泵3，以不大于1mL/min的速度向岩心夹持器56中的岩心57注入混注水至有水流出；

③关闭混注水容器1两端的阀门7，开启聚合物溶液容器2两端的阀门7，将聚合物溶液a1注入岩心夹持器56中的岩心57中，聚合物溶液a1的注入流速根据油田现场的吸水强度而定，再换算为泵3的注入流速，至少10PV后接收通过岩心57的溶液即经第二级剪切后的聚合物溶液a2。

④采用Brookfield粘度计测定聚合物溶液a2的粘度，采用光散射仪测定聚合物的凝聚体尺寸，采用扫描电镜、原子力显微镜测定聚合物溶液a2的微观结构，采用流变仪测定聚合物溶液a2的流变性能，采用驱替实验测定聚合物溶液a2的阻力系数、残余阻力系数和驱油效果。

实施例：

下面以某油田为例，具体介绍本发明提供的用于测定驱油用聚合物溶液性能参数的二级剪切实验方法：

本实施例中，实验仪器及材料具体如下：

(1)粘度计：Brookfield DV-Ⅲ粘度计，美国Brookfield公司生产。测试条件：剪切速率为7.34s^-1；不同型号转子测试范围如表3。

表3不同转子的粘度测量范围

转子	00#	61#	62#	63#	31#
						转速(r/min)	6	18.5	18.8	27.3	21.6

剪切速率(s^-1)	7.34	7.37	7.4	7.35	7.34
						粘度范围(mPa·s)	0～100	100～320	100～1500	>1500	100～1389

(2)电子天平：量程20g～3000g，精度0.01g；

(3)恒温水浴，恒温范围20℃～100℃，精度±2℃；

(4)悬臂式搅拌器：转速50r/min～500r/min；

(5)驱替实验模拟装置1、2：如图4、图5；

①电热鼓风循环干燥恒温烘箱80、90：温度范围25℃～90℃，精度±1℃；

②高速高压泵81、91：一台单泵最大排量40mL/min，最小排量0.01mL/min，最高注入压力50MPa；另一台单泵最大排量400mL/min，最小排量0.1mL/min，最高注入压力20MPa；

③中间容器86、87、88、96、97：容量分别为500mL、1000mL、5000mL中间容器，最大工作压力30MPa；

④填砂管84、94：内径2.5cm，长度10cm；内径3.8cm，长度50cm；

(6)近井地带剪切模拟装置，如图2；

(7)岩心剪切模拟装置，如图3；

(8)光散射仪；

(9)扫描电镜、原子力显微镜；

(10)流变仪；

(11)其它用具：10L水桶、1L烧杯、玻璃棒等若干。

实验步骤具体如下：聚合物溶液配制温度为45℃，测定粘度及驱替实验的温度为65℃；

1、配制待测聚合物溶液：

(1)配制油田水：

根据某油田配制聚合物的水源简称现场混配水，其配制方法见表1：

表1某油田现场油田水

离子组成	Na⁺、K⁺	Ca²⁺	Mg²⁺	CO₃ ^2﹣	HCO₃ ^﹣	SO₄ ^2﹣	Cl^﹣	TDS
									含量(mg/L)	3091.96	276.17	158.68	14.21	311.48	85.29	5436.34	9374.12

通过换算得出所需油田水中各种药品的含量，见表2：

表2某油田模拟油田水

组成	NaCl	KCl	Na₂CO₃	NaHCO₃	Na₂SO₄	CaCl₂	MgCl₂ ^.6H₂O	总矿化度
									含量(mg/L)	7341.9	66.0	25.1	428.9	126.1	764.7	1327.0	9374.13

配制混配水的化学药品：NaCl(分析纯)、KCl(分析纯)、Na₂CO₃(分析纯)、NaHCO₃(分析纯)、Na₂SO₄(分析纯)、CaCl₂(分析纯)、MgCl₂·6H₂O(分析纯)。

①根据水质分析表1和表2所示，按照所配制的量称取对应的盐的质量，将钙盐、镁盐溶解在一起，其他盐溶解在一起；

②在悬臂式搅拌器转速为200r/min的条件下，向水桶中同时加入两类盐溶液。将溶液缓慢加入到搅拌所产生漩涡的肩部，防止产生沉淀，加入完毕，继续搅拌一段时间后，放置待用。由于模拟油田水与现场油田水完全相同，在文中均以油田水代替模拟油田水。

(2)配制待测聚合物溶液a0：本实施例中待测聚合物溶液a0是浓度分别为1250mg/L、1500mg/L、1750mg/L、2000mg/L、2250mg/L各10L的聚合物溶液。这些聚合物溶液浓度都是小于5000mg/L，而且浓度种类较多，先配制好母液，再稀释至待测聚合物溶的相应液浓度能够节约大量时间，因为聚合物母液稀释后能够快速形成均一溶液，若各浓度待测聚合物溶液分别采用加入聚合物干粉配制，则会花费更多的时间，各浓度的溶液配制时间长短也不同，为了加快实验进度，优选先配制聚合物母液再配制待测聚合物溶a0。

以下步骤均以1250mg/L的待测聚合物溶液a0为例。

1)配制待测聚合物溶液a0所需母液：

①根据实验所需浓度计算配制待测聚合物溶液a0所需的母液体积，见公式(1)：

W_{s} = W_{d} \times \frac{C_{d}}{C_{sp}} - - - (1)

式中：

W_s—聚合物母液体积，L；

W_d—待测聚合物溶液a0的体积，L；

C_d—待测聚合物溶液a0的浓度，mg/L；

C_sp—聚合物母液浓度，mg/L；

配制1250mg/L的待测聚合物溶液a0所需母液体积为2.5L；

②按式(2)计算配制待测聚合物溶液a0所需的油田水体积W_bd，单位L。

W_bd＝W_d-W_s (2)

经计算得所需油田水体积为7.5L；

③称取2.5L的油田水，倒入水桶中，待恒温水浴将油田水保温升至某油田油田水温度；

④称取12.5g聚合物干粉；

⑤采用悬臂式搅拌器并使其的搅拌叶片位于液面以下的三分之二处，并调节转速进行强搅拌，使漩涡体延展至溶液的75％，在30s内把聚合物干粉撒在涡旋体的肩部，即距离漩涡中心2/3处；

⑥加完聚合物干粉后继续强搅拌10min，再调节臂式搅拌器转速为400r/min，在恒温下搅拌溶液2h；

⑦搅拌结束后，将所得溶液静置12h，检查若无未溶解颗粒，则得到所需母液，若有，则重新配制母液。

2)配制待测聚合物溶液a0：

①量取7.5L的油田水；

②取老化后的5000mg/L的聚合物母液2.5L与油田水7.5L混合，水温保持在油田水温度，用搅拌器搅拌至肉眼观察溶液稀释完全，得到实验所需浓度的待测聚合物溶液a0。

其他浓度的待测聚合物溶液以相同步骤配制。

2、近井地带剪切实验：

(1)近井地带剪切模拟装置的填制：

近井地带剪切模拟实验装置如图2，将近井地带剪切模拟装置各个部分取出，依次填制，具体填制步骤如下：

①取出射孔孔眼51，采用40目～60目石英砂填制，轻敲并压10下，每次加量保持一致，孔隙度控制在37％左右；

②将填制好的射孔孔眼51拧好，填制砾石充填层52，采用40目～60目石英砂，孔隙度控制在37％；

③放上绕丝筛管53，将装置倒置，填制压实带54和近井地带地层55；压实带54，石英砂目数100目～120目，孔隙度控制在23％左右；近井地带地层55，采用40目～80目、80目～120目石英砂混合填制，孔隙度控制在29％左右。

(2)聚合物溶液a0的剪切

①按图2连接实验装置流程，试压：关闭实验装置流程最末端阀门，打开泵，若泵显示的压力达到5MPa，流程各接口均未出现漏液现象，则流程密封性好，试压结束，可以开始实验，观察有无漏；

②用孔径为0.45μm的滤膜过滤油田水至油田水澄清，饱和油田水，观察压力传感器32，至压力平稳后停泵；

③将聚合物溶液a0装入聚合物溶液容器，在吸水强度20m³/(m·d)条件下，即泵速356mL/min，剪切聚合物溶液a0，注入10PV后取样，即得聚合物溶液a1，取样3000mL备用；

④在温度65℃，剪切速率7.34s^-1的条件下测定近井地带剪切后聚合物溶液a1的表观粘度，表观粘度保留率由公式(3)计算：

R_{v} = \frac{η_{t}}{η_{0}} \times 100 - - - (3)

式中：

R_v—表观粘度保留率，％；

η₀和η_t—油藏温度下聚合物溶液搅拌前后的表观粘度值，由粘度计测量得出，mPa·s。

2、岩心剪切实验：

①按图3安装岩心夹持器56和岩心57；

②用孔径为0.45μm的滤膜过滤油田水；

③将油田水和聚合物溶液a1分别装入聚合物溶液容器2中；

④用油田水测定岩心57的孔隙体积和渗透率；

⑤再以20mL/min的流速注入聚合物溶液a1；

⑥注入10PV以后取样，得到聚合物溶液a2，取样1000mL备用；

⑦在温度65℃，剪切速率7.34s^-1的条件下测定填砂管剪切后的表观粘度；表观粘度保留率由公式(3)计算。

根据上述实验步骤，分别测定浓度分别为1250mg/L、1500mg/L、1750mg/L、2000mg/L、2250mg/L待测聚合物溶液a0，并得到相应的聚合物溶液a1、聚合物溶液a2取样备用。

采用Brookfield粘度计测定聚合物溶液a1、聚合物溶液a2的粘度，采用光散射仪测定聚合物溶液a1、聚合物溶液a2的凝聚体尺寸、采用扫描电镜、原子力显微镜测定聚合物溶液a1、聚合物溶液a2的微观结构，采用流变仪测定聚合物溶液a1、聚合物溶液a2的流变性能，采用驱替实验测定聚合物溶液a1、聚合物溶液a2的阻力系数、残余阻力系数和驱油效果。由于聚合物溶液的粘度、凝聚体尺寸、微观结构、流变性能能够采用相应的测量仪器直接测得，在此便不赘述具体测量过程。

下面具体描述驱替实验过程：

1、聚合物溶液阻力系数和残余阻力系数的测定：

(1)用振动筛分离出80目～100目的石英砂，将筛选好的石英砂洗涤干净并烘干；将烘干的石英砂充填进Φ2.5cm×10cm的填砂管84并均匀压实，制作成渗透率相近的、均质的一维填砂管84(渗透率保持在2μm²左右)；将已经充填石英砂填砂管84用电子天平称干重；

(2)按照图4连接好驱替实验模拟装置1，其中80为电热鼓风循环干燥恒温烘箱，81为高速高压泵，82为压力采集系统，83为压力传感器，84为填砂管，85为集液容器，86为油田水容器，87为聚合物溶液容器，88为原油容器，86、87、88统称为中间容器，89为阀门；

(3)用孔径为0.45μm的滤膜和孔径25μm的不锈钢网分别对油田水和不同方式剪切后的聚合物溶液，将过滤后的水和剪后的聚合物溶液分别装入对应的中间容器86、87、88内；

(4)以1mL/min的注入速度向填砂管84饱和油田水，待注入压力平稳后继续注入一段时间；暂停实验，取下填砂管84称取湿重，通过前后的质量差来求得填砂管84的孔隙体积，通过测得的压力值来计算其渗透率；

(5)转换阀门89，以注入速度为0.3mL/min注聚合物溶液，当注入压力平稳后继续注入约5PV聚合物溶液后停泵；然后进行后续水驱，即以注入速度为0.3mL/min注油田水，并记录入口端压力，当后续水驱稳定后继续注入约5PV后停泵；

(6)画出注入聚合物溶液的压力曲线和二次注入油田水压力曲线；根据公式(4)和(5)算出阻力系数和残余阻力系数。

F_{R} = \frac{Q_{wa} Δ P_{p}}{Q_{p} Δ P_{wa}} - - - (4)

F_{RR} = \frac{Q_{wa} Δ P_{wb}}{Q_{wb} Δ P_{wa}} - - - (5)

式中：

F_R——阻力系数；

F_RR——残余阻力系数；

Q_p——注聚合物溶液时的注入速度，mL/min；

Q_wa——水驱时的注入速度，mL/min；

Q_wb——后续水驱时的注入速度，mL/min；

ΔP_p——注聚合物溶液稳定时的压差，MPa；

ΔP_wa——水驱稳定时的压差，MPa；

ΔP_wb——注聚聚合物溶液以后后续水驱稳定时压差，MPa。

2、聚合物溶液驱油效果的测定：

(1)模型填制及水测渗透率：

①用振动筛分离出80目～100目的石英砂，将筛选好的石英砂洗涤干净并烘干；将烘干的石英砂充填进Φ3.8cm×50cm的填砂管94并均匀压实，制作成渗透率相近的、均质的一维填砂管94(渗透率保持在2μm²左右)；将已经充填石英砂填砂管94用电子天平称干重；

②按照图5连接驱替实验模拟装置2，其中90为电热鼓风循环干燥恒温烘箱，91为高速高压泵，92为压力采集系统，93为压力传感器，94为填砂管，95为集液容器(量筒)，96为油田水容器，97为聚合物溶液容器，96、97统称为中间容器，98为阀门；

③以5mL/min的速度向填砂管94中注入油田水，记录注入压力，待压力平稳后，计算渗透率；取下填砂管94，称取湿重，填砂管94前后的质量数值差即为孔隙体积值；

(2)饱和原油及老化：

①如图5所示，倒换阀门98，向填砂管94中注入实验用脱水原油；在填砂管94尾端用集液容器95接液，用于计算含油饱和度；先以0.2mL/min的速度饱和12h，再以0.3mL/min的速度饱和6h，最后以0.4mL/min的速度饱和4h；饱和完成后，封闭填砂管94注入端和尾端，于实验温度下老化3天；

(3)驱油：

取出老化后的填砂管94，以1mL/min的速度注入油田水，在填砂管94尾端接液，每10min换一次集液容器95，当含水率达到95％时，倒换阀门98，以1mL/min的速度注入1750mg/L的聚合物溶液，注入量为0.3PV；倒换阀门98，再以1mL/min的速度注入油田水，待含水率达到95％时停止实验；计算采收率。测量结果如表4、表5所示：

表4待测聚合物溶液a0经剪切后的各项性能参数表

表5待测聚合物溶液a0经剪切后的粘度参数表

从表4和5中看出，经过近井地带的剪切后，聚合物溶液的粘度大幅度下降，第一级剪切后，聚合物各浓度的粘度保留率依次为12.29％、10.80％、12.34％、39.99％和49.56％。粘度保留率的最大值也不及50％，说明近井地带的剪切强度较强。聚合物的浓度越高，剪切前的粘度越高，剪切后的粘度也越高，建立阻力和残余阻力系数的能力也越强，剪切后的粘度保留率也大致呈现渐增的趋势。经过第二级的岩心剪切后，聚合物的粘度进一步下降，但下降的幅度已经大大降低，粘度保留率分别降为8.40％、7.14％、8.52％、21.48％和32.09％。分析认为，聚合物溶液在经过第一级剪切后，聚合物分子链在较强的剪切作用下断裂，长链变为短链，原有的长链聚合物分子间的相互缠绕被打断，聚合物分子间存在的疏水缔合网络结构也被拆散。以上两点会显著地导致聚合物溶液粘度的降低，进而降低了其建立阻力和残余阻力系数的能力。

通过此方法得出的实验结果与其他现有技术相比而言，此方法的实验结果更加接近于油田现场的实际参数。此专利所述的实验方法与油田现场通过对在注聚过程中取样和最终从地层中返排出的样品进行粘度测试从而得出的实验结果相比较，显得更加接近。而且此实验可根据现场的储层信息(孔隙度、渗透率、岩石组成、粒径分布等)来调整实验所用材料，从而更加真实的模拟地层环境，测得的聚合物溶液的性能参数更加准确，能够为聚合物溶液的选择和驱油方案的判定提供更有利的判断依据。

上述实施方式旨在举例说明本发明可为本领域专业技术人员实现或使用，对上述实施方式进行修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，故本发明包括但不限于上述实施方式，任何符合本权利要求书或说明书描述，符合与本文所公开的原理和新颖性、创造性特点的方法、工艺、产品，均落入本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种用于测定驱油用聚合物溶液性能参数的二级剪切方法，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的用于测定驱油用聚合物溶液性能参数的二级剪切方法，其特征在于，步骤1)中配制待测聚合物水溶液包括如下步骤：

①量取油田水；

②称取聚合物干粉；

3.根据权利要求2所述的用于测定驱油用聚合物溶液性能参数的二级剪切方法，其特征在于，所述步骤2)中的聚合物溶液a1通过近井地带剪切模拟装置的实验装置剪切后获取，所述实验装置包括并联的混注水容器和聚合物溶液容器，所述混注水容器和所述聚合物溶液容器共同入口端通过泵连接一容器，所述混注水容器和所述聚合物溶液容器共同出口端连接有剪切模拟装置，所述剪切模拟装置为近井地带剪切模拟装置或是岩心剪切模拟装置，所述油田水容器和所述聚合物溶液容器共同出口端与所述剪切模拟装置之间设有压力传感器，压力传感器连接有压力采集系统，所述剪切模拟装置输出端设有一取样筒，所述混注水容器和所述聚合物溶液容器两端各设有一阀门。

4.根据权利要求3所述的用于测定驱油用聚合物溶液性能参数的二级剪切方法，其特征在于，步骤2)中填制近井地带剪切模拟装置包括如下步骤：

5.根据权利要求4所述的用于测定驱油用聚合物溶液性能参数的二级剪切方法，其特征在于，步骤2)中聚合物溶液a1的获取方法如下：

6.根据权利要求5所述的用于测定驱油用聚合物溶液性能参数的二级剪切方法，其特征在于，步骤3)中聚合物溶液a2的获取方法如下：

①选取与实际待采油田储层渗透率相等的岩心，将其夹持在岩心夹持器上，安装于所述实验装置中；

③关闭混注水容器两端的阀门，开启聚合物溶液容器两端的阀门，将聚合物溶液a1注入岩心夹持器中的岩心中，聚合物溶液a1的注入流速由油田现场的吸水强度换算为泵的注入流速，注入至少10PV后接收通过岩心的溶液即经第二级剪切后的聚合物溶液a2。

7.根据权利要求1所述的用于测定驱油用聚合物溶液性能参数的二级剪切方法，其特征在于，所述聚合物溶液a1、聚合物溶液a2的粘度通过粘度计测定，所述聚合物溶液a1、聚合物溶液a2的凝聚体尺寸通过光散射仪测定，所述聚合物溶液a1、聚合物溶液a2的微观结构通过扫描电镜、原子力显微镜观察，所述聚合物溶液a1、聚合物溶液a2的流变性能通过流变仪测试，所述聚合物溶液a1、聚合物溶液a2的阻力系数、残余阻力系数和驱油效果通过驱替实验测定。