Как вязкоупругое полимерное закачивание повышает эффективность вытеснения

Краткое содержание Повышение вязкости закачиваемого раствора с помощью полимеров обеспечивает более благоприятное соотношение подвижностей по сравнению с закачкой рассола и, следовательно, улучшает объемную эффективность охвата. Сообщалось, что закачивание полимерного раствора с упругими свойствами повышает эффективность вытеснения, приводя к устойчивому удвоению улучшения нефтеотдачи по сравнению с использованием обычного вязкого полимерного закачивания (Wang et al. 2011). Утверждается также, что закачивание вязкоупругих полимерных растворов увеличивает нефтеотдачу более сильно, чем можно было бы ожидать только из изменений числа капиллярности (Wang et al. 2010). Сообщается, что это увеличение эффективности вытеснения при использовании вязкоупругих полимеров происходит из-за изменений в профиле стационарного течения и усиления среза масла и формирования нитей. Однако в отрасли существуют сомнения, что наблюдается подлинный эффект или что улучшения эффективности вытеснения проявляются при режимах течения, применимых в полевых условиях (Vermolen et al. 2014). В настоящем исследовании мы демонстрируем, что закачивание вязкоупругих полимерных растворов действительно может увеличивать нефтеотдачу сверх того, что ожидается из изменений числа капиллярности. Мы показываем механизм флуктуаций потока при низком числе Рейнольдса, с помощью которого вязкоупругие полимерные растворы обеспечивают улучшение эффективности вытеснения. Механизм, известный как упругая турбулентность, ранее не распознавался в этом контексте. Мы демонстрируем, что эффект может быть достигнут при полевых скоростях течения. Более того, этот базовый механизм объясняет как усиление кривых десатурации при капиллярных условиях, так и наблюдение кажущегося загущения потока (Delshad et al. 2008; Seright et al. 2011) для этих вязкоупругих растворов в пористой среде. Работа сопоставляет эксперименты по течению и нефтеотдаче при использовании вязких и вязкоупругих полимерных растворов. Показаны обстоятельства, при которых вязкоупругость оказывается полезной. Результаты применимы к разработке составов для повышения нефтеотдачи (EOR) методом полимерного закачивания. Представлено сочетание кор-фладинга, микромодельных исследований течения и реометрии. Результаты включают однофазные и многофазные закачивания в песчаниковых кернах. Полимерные растворы являются вязкоупругими [частично гидролизованный полиакриламид (HPAM)] или вязкими (ксантан). Описаны эффекты молекулярной массы, скорости потока и концентрации HPAM. Данные позволяют предложить механизм, который может объяснить наблюдаемое улучшение эффективности вытеснения и почему такое улучшение не наблюдается для всех вязкоупругих полимерных закачиваний.