2.2 抗剪切性能參數表征

抗剪切性評價對于聚合物驅至關重要，因為它直接關系到聚合物在高流速或復雜流動條件下保持溶液黏度和驅油效果的能力，從而影響化學驅的最終采收率。乳液聚合物溶液從注入到被采出的長期運移過程中會受到地面管線、井底炮眼和油層多孔介質的多重機械剪切作用，造成乳液聚合物高分子結構被破壞，分子鏈斷裂，從而導致其黏度降低。由表3可以看出，經過管線和炮眼高速機械剪切后，乳液聚合物和P-HPAM的黏度均出現不同程度下降。剪切后，乳液聚合物黏度保留率為75.2%，P-HPAM黏度保留率為63.1%。乳液聚合物抗剪切性能更強，有利于其抵擋管線和炮眼剪切帶來的黏度損失，提高工作黏度。

從圖3可以看出，在地層多孔介質中流動時，乳液聚合物和P-HPAM的黏度隨剪切速率增加而降低，均表現出非牛頓流體的剪切降黏特性，相同質量濃度、不同剪切速率條件下，乳液聚合物黏度均高于P-HPAM的，表現出較好的抗剪切性能。

圖3  模擬地層多孔介質條件下乳液聚合物和P-HPAM流變曲線

乳液聚合物驅油體系的抗剪切性能可通過CHEMEOR軟件中的剪切數學模型表征，對CHEMEOR現有數學模型進行了適當地改進，以更好地表征乳液聚合物的驅油機理。該剪切數學模型表達式為：

在優化參數賦值前，需根據室內模擬實驗測定乳液聚合物在經過管線流動和炮眼剪切后的黏度，運用式（3）計算剪切后的黏度保留率，將其導入式（2）中，再根據室內流變實驗測定的剪切速率與乳液聚合物黏度的關系數據，采用最小二乘法，回歸確定式（2）中的。根據室內模擬實驗資料，回歸確定乳液聚合物的為1.71。

2.3 降低界面張力性能參數表征

界面張力的降低可以減小油水界面上的毛細管力，從而降低束縛在巖石孔隙中的殘余油飽和度，對化學驅提高采收率具有重要作用。乳液聚合物驅油體系中引入了少量的表面活性劑組分， 能夠起到降低界面張力作用。從表4可以看出，不同質量濃度條件下，P-HPAM油水間界面張力為70~73 mN/m左右，而乳液聚合物油水間界面張力可降至8~9 mN/m，盡管沒有達到10-3 mN/m超低界面張力水平，但后者降低界面張力的效果明顯好于前者，可提高體系在油層多孔介質中的流動性和洗油能力，有利于提高驅油效率。室內天然巖心驅油實驗結果表明，在相同聚合物質量濃度條件下，乳液聚合物驅提高采收率幅度比P-HPAM聚合物驅高5~7百分點。

在CHEMEOR軟件中可通過界面張力數學模型表征乳液聚合物驅油體系降低界面張力的作用。在優化參數賦值前，需根據室內實驗測定的乳液聚合物驅油體系中所含表面活性劑組分的質量分數與乳液聚合物體系界面張力兩者之間的關系數據，設定界面張力數學模型參數，并結合室內巖心驅油實驗采收率增量與黏度/界面張力變化關系，進一步修正模型參數。所采用的界面張力數學模型的具體形式為：

2.4 先導試驗區數值模擬預測結果

應用上述方法，利用CHEMEOR軟件對乳液聚合物驅先導試驗效果進行了重新擬合預測。從圖4可以看出，利用乳液聚合物驅數值模擬表征方法能夠近似等效表征乳液聚合物驅油機理，重新擬合預測結果與實際試驗數據吻合度較高，與普通聚合物驅數值模擬軟件模擬結果對比，含水率變化規律和采收率提高值變化趨勢吻合較好，最終采收率提高值再增加0.7百分點，預測結果更加符合開發規律。

圖4  乳液聚合物驅先導試驗數值模擬預測結果對比曲線

3 擴大試驗區合理注入參數優化

基于等效表征方法，針對擴大試驗區油層非均質性強的特點，建立區塊地質模型并開展跟蹤歷史擬合，進而優化設計乳液聚合物驅注入參數。在地質模型建立方面，采用PETREL軟件構建LBB2塊擴大試驗區三維地質模型，平面網格步長25 m×25 m，縱向劃分為4個模擬層，網格數達6.95×10?個；通過修改滲透率、相對滲透率曲線等參數進行歷史擬合，單井符合率達85.2%，水驅末期采出程度與含水率擬合精度較高。數值模擬方案設計借鑒先導試驗結果，設置3組12個方案，分別研究注入質量濃度、聚合物用量和段塞組合方式對驅油效果的影響。

研究結果表明：固定聚合物用量條件下，含水率下降幅度和階段采出程度隨聚合物質量濃度增加而增加，但增幅逐漸減小，當質量濃度超過1 200 mg/L時曲線斜率明顯變小，出現明顯拐點。固定聚合物質量濃度條件下，聚合物用量越大，含水率回升越晚、升幅越緩，采收率提高值隨之增加，但增幅同樣遞減，用量超過1 200（mg/L）?PV后拐點顯現。段塞組合方式方面，前置高質量濃度段塞可顯著增強調剖作用，擴大波及體積，含水率多下降1.65百分點；采用"前置高質量濃度+梯次降低質量濃度"組合方式，在節省聚合物用量的同時延長注入時間，采收率提高值達14.40百分點，效果最優。

最終優化確定聚合物質量濃度1 200 mg/L、聚合物用量1 200（mg/L）?PV為最佳注入參數，推薦采用前置高質量濃度+梯次降低質量濃度組合段塞方式。針對井間油層發育差異，按照發育厚度和滲透率分級進行分類，依據注入參數與滲透率匹配原則，對分類井組開展個性化優化設計，結果表明前置高質量濃度段塞和梯次降低質量濃度段塞的最佳注入質量濃度隨滲透率增加而增大，滲透率差異越大，合理注入質量濃度范圍越寬，驗證了單井個性化設計的必要性。

4 現場應用

采用上述方案設計結果，在大慶油田LBB2塊開展乳液聚合物驅擴大試驗，驗證數值模擬表征的可靠性和注入參數的合理性，并對試驗效果進行數值模擬預測。擴大試驗區于2024年4月注入乳液聚合物溶液，平均注入速度為0.15 PV/a，前置高質量濃度調剖段塞平均注入質量濃度為2 005 mg/L，平均注入黏度為86.5 mPa?s。注入壓力由空白水驅的7.8 MPa升至10.8 MPa，增加3.0 MPa；平均視吸水指數保持在0.61 m3/（d?m?MPa），與空白水驅階段對比，基本保持穩定。截至2025年4月，擴大試驗區累計注入乳液聚合物溶液量為0.122 PV，聚合物用量為233 （mg/L）?PV。由圖11可以看出，擴大試驗區含水率由空白水驅結束時的98.6%降至96.65%，現場含水率變化規律與數值模擬預測結果吻合較好。截至2025年4月累計增油量為1.77×104 t，階段提 高采收率0.56百分點，較方案高0.05百分點，預測 最終采收率提高值可達到14百分點以上。

5 結論

（1）針對乳液聚合物與普通聚合物性能差異，運用CHEMEOR數值模擬軟件中的數學模型等效表征乳液聚合物驅油體系的乳化增黏、抗剪切性和降低界面張力等驅油機理，通過數值模擬研究實現對乳液聚合物驅注入參數優化和效果預測。

（2）數值模擬研究結果表明，隨著乳液聚合物質量濃度和用量的增加，采收率提高值增幅變緩，當聚合物質量濃度為1 200 mg/L、聚合物用量為

1 200 （mg/L）?PV時提高采收率效果最佳。采用前置高質量濃度+梯次降低質量濃度組合段塞方式，在聚合物用量相同前提下，可以進一步提高聚合物驅效果。

（3）根據最佳驅油參數和段塞組合方式進行分類井組個性化設計，乳液聚合物驅擴大試驗實施后，階段效果達到預期，且現場含水率變化規律與數值模擬預測結果吻合較好，預測最終采收率提高值可達到14百分點以上。