现在用传统理论分析一个亲水“盲端”中的残余油。残余油形成后,就会受到毛管力F毛和界面力F界的束缚,防_l卜油滴运移(图2一1)。用聚合物溶液驱替这个油滴,又会产生3个驱动力,即弹性流体流动时的法向力F、、对油滴界面的拖动力F,和拖动后油滴旋转的离心力F离.将各驱动力与各束缚力进行比较,计算结果表明驱动力比束缚力小1000~10000,不可能使油滴从盲端中运移出来。这3个力的量级都很小,粘弹性流体所产生的附加压差就不可能很大,毛管数也不可能增加很多。微观分析盲端中残余油所受的各种力及其响应的毛管数,都表明油滴不会被驱动,即驱油效率不能提高。
流体对提高采收率起作用的机理是聚合物溶液的¹“海棉效应”,即可以在孔隙中胀、缩并将孔隙边缘的油“扫”出来和º孔壁处的速度梯度高,可以使油膜变薄。水不是粘弹性流体,¹没有“海棉效应”,因此不能把孔隙边缘的油扫出来;º孔壁处的速度梯度也低,不能再把油膜变薄。“海棉效应”是把孔隙中的残余油扫出来的原因。室内研究和分析表明,牛顿流体和粘弹性流体驱动残余油的力的方向也不同。对牛顿流体,驱动力是垂直作用在油水界面上并把油滴推出来;粘弹性流体驱动残余油的“海棉效应”和孔壁处的高速度梯度所产生的力都是平行于油水界面的,这个力不克服毛管力而是将孔隙中的还有流动能力的油扫的更彻底以便达到一个较低的残余油饱和度。既然牛顿流体与粘弹性流体驱油的作用力的方向不同,因此适用于牛顿流体的毛管数与残余油饱和度的关系也就不能用于粘弹性流体。其定量关系正在深入研究之中。
孔隙中的各种油滴和簇状油都可以被平行于油水界面的这个力“扫”出来。以亲水岩石为例:¹盲端中的油滴只有一端与聚合物溶液接触,在接触面有一个毛管力束缚油滴,接触面是“针形”的;º一个孔隙中的油滴多方向被聚合物溶液包围,外部都是小孔隙,在小孔隙中与水基驱替液接触而产生很大的毛管力将它束缚,其形状像一个‘水雷”;»簇状油是许多个核心中的油被更多的小孔隙所包围并被束缚,其形状像一个“海参”。
在上述3种类型的残余油中,只要在其外围与粘弹性流体接触的多个小孔隙中的一个小孔隙的油被“扫”出来,部分或整个油滴就有可能被采出来。亲油岩石有类似于上种类型的残余油,驱替过程类似。此外,亲油岩石还有;¼第4种类型残余油,即油膜,聚合物溶液也可以把油膜中的一部分驱替走。既然所有滴状(块状)和油膜状残余油都可以被聚合物溶液部分地驱替走,因此聚合物可以提高驱油效率。提高驱油效率的机理不是传统牛顿流体力学的力,而是由于聚合物溶液中的分子互相缠绕而产生的“海棉效应”以及由此而派生的孔壁高速度梯度。
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