聚驅(qū)過程中滯留油遷移相界面熱力學(xué)研究.pdf

1、針對(duì)聚合物溶液驅(qū)替水驅(qū)滯留油過程中，相界面域流體的流動(dòng)型態(tài)演變的問題，本文在聚合物溶液黏彈性提高微觀驅(qū)油效率機(jī)理的基礎(chǔ)上，運(yùn)用高分子熱力學(xué)、相界面熱力學(xué)及現(xiàn)代熱力學(xué)理論研究聚合物溶液與油水界面間的能量轉(zhuǎn)換，研究聚合物溶液對(duì)油水界面的拉拽作用，分析可視實(shí)驗(yàn)中油絲的生成、斷裂、聚并現(xiàn)象，取得了如下的研究成果：玻璃刻蝕薄片可視驅(qū)油實(shí)驗(yàn)及油水界面變形運(yùn)移可視實(shí)驗(yàn)表明：滯留油的局部突起、增長、拉伸成油絲，油絲斷裂、迅速回縮成小油滴，及不同小油滴的

2、逐漸聚并，這是一個(gè)非平衡態(tài)不可逆過程。整個(gè)過程中每一環(huán)節(jié)界面形態(tài)的變化都是相界面能量轉(zhuǎn)換的結(jié)果。聚合物高分子溶液具有網(wǎng)鏈結(jié)構(gòu)，運(yùn)動(dòng)中顯示出的黏彈效應(yīng)直接關(guān)系相界面能量轉(zhuǎn)換。在一定條件下，加大聚合物溶液的流速、增加聚合物溶液的濃度、提高聚合物分子量或降低油水界面張力均可使油水界面變形程度加大。 聚合物巖心驅(qū)油過程是一個(gè)熱力學(xué)開放物系，聚合物激活、遷移巖心水驅(qū)滯留油過程是一個(gè)油相由靜止變?yōu)檫\(yùn)動(dòng)的非平衡過程。聚合物分子網(wǎng)鏈結(jié)構(gòu)在通過巖

3、心時(shí)發(fā)生形變，引起聚合物溶液自由能的變化。環(huán)境對(duì)巖心物系所做的功轉(zhuǎn)化成聚合物溶液的內(nèi)摩擦熱及自由能變。分子量大、濃度高的聚合物溶液巖心壓降高于分子量小、濃度低的聚合物溶液巖心壓降。聚合物溶液流量的增加和巖心滲透率的降低均能加大聚合物分子網(wǎng)鏈的形變程度，增大溶液自由能變，增大聚合物溶液巖心壓降。聚合物溶液在非平衡定態(tài)巖心穩(wěn)流過程中遵循熱力學(xué)能量守恒定律，物系自由能轉(zhuǎn)變是聚合物溶液壓能、動(dòng)能、位能、流體相間的親和勢(shì)能及摩擦熱的總和，并受油藏

4、孔隙大小、分布特征的影響。 在聚合物濃溶液中，聚合物高分子鏈彼此貫穿相互纏結(jié)形成分子網(wǎng)鏈結(jié)構(gòu)，聚合物溶液自由能變與單位體積高分子交聯(lián)網(wǎng)鏈數(shù)成正比，發(fā)生同樣形變程度的聚合物溶液，其交聯(lián)網(wǎng)鏈數(shù)密度越大，溶液的自由能變也越大。聚合物分子鏈構(gòu)象變化能引起流體熵值的變化，依據(jù)熱力學(xué)理論分析聚合物驅(qū)油過程中物系的熵產(chǎn)生，可以判定出物系從非平衡態(tài)向平衡態(tài)轉(zhuǎn)化的方向。在恒溫恒容條件下，可用自由能變和熵變判斷聚合物驅(qū)油的程度，物系自由能平衡理論深

5、化了聚合物溶液在油水相界面區(qū)域的流變學(xué)理論，認(rèn)識(shí)巖心物系熵變是提高聚合物微觀驅(qū)油效率關(guān)鍵所在。 聚合物溶液流動(dòng)時(shí)，環(huán)境做的功能使聚合物分子網(wǎng)鏈結(jié)構(gòu)發(fā)生拉伸、剪切等形變，使聚合物分子熵值減少，環(huán)境做的功一部分轉(zhuǎn)化成了溶液自由能，而另一部分則消失在黏性耗散之中。聚合物溶液的自由能變聯(lián)系著聚合物分子網(wǎng)鏈結(jié)構(gòu)變形的回復(fù)推動(dòng)力，即熱力學(xué)力。聚合物溶液的拉伸應(yīng)力是流體自由能對(duì)拉伸長度的導(dǎo)數(shù)，聚合物溶液的剪切應(yīng)力是流體自由能對(duì)剪切傾斜角正切的