2.2 抗剪切性能参数表征

抗剪切性评价对于聚合物驱至关重要，因为它直接关系到聚合物在高流速或复杂流动条件下保持溶液黏度和驱油效果的能力，从而影响化学驱的最终采收率。乳液聚合物溶液从注入到被采出的长期运移过程中会受到地面管线、井底炮眼和油层多孔介质的多重机械剪切作用，造成乳液聚合物高分子结构被破坏，分子链断裂，从而导致其黏度降低。由表3可以看出，经过管线和炮眼高速机械剪切后，乳液聚合物和P-HPAM的黏度均出现不同程度下降。剪切后，乳液聚合物黏度保留率为75.2%，P-HPAM黏度保留率为63.1%。乳液聚合物抗剪切性能更强，有利于其抵挡管线和炮眼剪切带来的黏度损失，提高工作黏度。

从图3可以看出，在地层多孔介质中流动时，乳液聚合物和P-HPAM的黏度随剪切速率增加而降低，均表现出非牛顿流体的剪切降黏特性，相同质量浓度、不同剪切速率条件下，乳液聚合物黏度均高于P-HPAM的，表现出较好的抗剪切性能。

图3  模拟地层多孔介质条件下乳液聚合物和P-HPAM流变曲线

乳液聚合物驱油体系的抗剪切性能可通过CHEMEOR软件中的剪切数学模型表征，对CHEMEOR现有数学模型进行了适当地改进，以更好地表征乳液聚合物的驱油机理。该剪切数学模型表达式为：

在优化参数赋值前，需根据室内模拟实验测定乳液聚合物在经过管线流动和炮眼剪切后的黏度，运用式（3）计算剪切后的黏度保留率，将其导入式（2）中，再根据室内流变实验测定的剪切速率与乳液聚合物黏度的关系数据，采用最小二乘法，回归确定式（2）中的。根据室内模拟实验资料，回归确定乳液聚合物的为1.71。

2.3 降低界面张力性能参数表征

界面张力的降低可以减小油水界面上的毛细管力，从而降低束缚在岩石孔隙中的残余油饱和度，对化学驱提高采收率具有重要作用。乳液聚合物驱油体系中引入了少量的表面活性剂组分， 能够起到降低界面张力作用。从表4可以看出，不同质量浓度条件下，P-HPAM油水间界面张力为70~73 mN/m左右，而乳液聚合物油水间界面张力可降至8~9 mN/m，尽管没有达到10-3 mN/m超低界面张力水平，但后者降低界面张力的效果明显好于前者，可提高体系在油层多孔介质中的流动性和洗油能力，有利于提高驱油效率。室内天然岩心驱油实验结果表明，在相同聚合物质量浓度条件下，乳液聚合物驱提高采收率幅度比P-HPAM聚合物驱高5~7百分点。

在CHEMEOR软件中可通过界面张力数学模型表征乳液聚合物驱油体系降低界面张力的作用。在优化参数赋值前，需根据室内实验测定的乳液聚合物驱油体系中所含表面活性剂组分的质量分数与乳液聚合物体系界面张力两者之间的关系数据，设定界面张力数学模型参数，并结合室内岩心驱油实验采收率增量与黏度/界面张力变化关系，进一步修正模型参数。所采用的界面张力数学模型的具体形式为：

2.4 先导试验区数值模拟预测结果

应用上述方法，利用CHEMEOR软件对乳液聚合物驱先导试验效果进行了重新拟合预测。从图4可以看出，利用乳液聚合物驱数值模拟表征方法能够近似等效表征乳液聚合物驱油机理，重新拟合预测结果与实际试验数据吻合度较高，与普通聚合物驱数值模拟软件模拟结果对比，含水率变化规律和采收率提高值变化趋势吻合较好，最终采收率提高值再增加0.7百分点，预测结果更加符合开发规律。

图4  乳液聚合物驱先导试验数值模拟预测结果对比曲线

3 扩大试验区合理注入参数优化

基于等效表征方法，针对扩大试验区油层非均质性强的特点，建立区块地质模型并开展跟踪历史拟合，进而优化设计乳液聚合物驱注入参数。在地质模型建立方面，采用PETREL软件构建LBB2块扩大试验区三维地质模型，平面网格步长25 m×25 m，纵向划分为4个模拟层，网格数达6.95×10⁴个；通过修改渗透率、相对渗透率曲线等参数进行历史拟合，单井符合率达85.2%，水驱末期采出程度与含水率拟合精度较高。数值模拟方案设计借鉴先导试验结果，设置3组12个方案，分别研究注入质量浓度、聚合物用量和段塞组合方式对驱油效果的影响。

研究结果表明：固定聚合物用量条件下，含水率下降幅度和阶段采出程度随聚合物质量浓度增加而增加，但增幅逐渐减小，当质量浓度超过1 200 mg/L时曲线斜率明显变小，出现明显拐点。固定聚合物质量浓度条件下，聚合物用量越大，含水率回升越晚、升幅越缓，采收率提高值随之增加，但增幅同样递减，用量超过1 200（mg/L）•PV后拐点显现。段塞组合方式方面，前置高质量浓度段塞可显著增强调剖作用，扩大波及体积，含水率多下降1.65百分点；采用"前置高质量浓度+梯次降低质量浓度"组合方式，在节省聚合物用量的同时延长注入时间，采收率提高值达14.40百分点，效果最优。

最终优化确定聚合物质量浓度1 200 mg/L、聚合物用量1 200（mg/L）•PV为最佳注入参数，推荐采用前置高质量浓度+梯次降低质量浓度组合段塞方式。针对井间油层发育差异，按照发育厚度和渗透率分级进行分类，依据注入参数与渗透率匹配原则，对分类井组开展个性化优化设计，结果表明前置高质量浓度段塞和梯次降低质量浓度段塞的最佳注入质量浓度随渗透率增加而增大，渗透率差异越大，合理注入质量浓度范围越宽，验证了单井个性化设计的必要性。

4 现场应用

采用上述方案设计结果，在大庆油田LBB2块开展乳液聚合物驱扩大试验，验证数值模拟表征的可靠性和注入参数的合理性，并对试验效果进行数值模拟预测。扩大试验区于2024年4月注入乳液聚合物溶液，平均注入速度为0.15 PV/a，前置高质量浓度调剖段塞平均注入质量浓度为2 005 mg/L，平均注入黏度为86.5 mPa•s。注入压力由空白水驱的7.8 MPa升至10.8 MPa，增加3.0 MPa；平均视吸水指数保持在0.61 m3/（d•m•MPa），与空白水驱阶段对比，基本保持稳定。截至2025年4月，扩大试验区累计注入乳液聚合物溶液量为0.122 PV，聚合物用量为233 （mg/L）•PV。由图11可以看出，扩大试验区含水率由空白水驱结束时的98.6%降至96.65%，现场含水率变化规律与数值模拟预测结果吻合较好。截至2025年4月累计增油量为1.77×104 t，阶段提 高采收率0.56百分点，较方案高0.05百分点，预测 最终采收率提高值可达到14百分点以上。

5 结论

（1）针对乳液聚合物与普通聚合物性能差异，运用CHEMEOR数值模拟软件中的数学模型等效表征乳液聚合物驱油体系的乳化增黏、抗剪切性和降低界面张力等驱油机理，通过数值模拟研究实现对乳液聚合物驱注入参数优化和效果预测。

（2）数值模拟研究结果表明，随着乳液聚合物质量浓度和用量的增加，采收率提高值增幅变缓，当聚合物质量浓度为1 200 mg/L、聚合物用量为

1 200 （mg/L）•PV时提高采收率效果最佳。采用前置高质量浓度+梯次降低质量浓度组合段塞方式，在聚合物用量相同前提下，可以进一步提高聚合物驱效果。

（3）根据最佳驱油参数和段塞组合方式进行分类井组个性化设计，乳液聚合物驱扩大试验实施后，阶段效果达到预期，且现场含水率变化规律与数值模拟预测结果吻合较好，预测最终采收率提高值可达到14百分点以上。