聚丙烯酰胺微球的制備方法及其在油田調(diào)剖封堵中應(yīng)用的研究進(jìn)展

夏燕敏，宋曉芳，于志省，蘇智青，許 匯，蔡 紅

（中國(guó)石化 上海石油化工研究院，上海 201208）

聚丙烯酰胺作為最大宗的水溶性聚合物在石油、水處理和造紙等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，產(chǎn)品形式除了常見的粉劑、膠體及乳膠外，含交聯(lián)劑的聚丙烯酰胺微球產(chǎn)品主要以油包水乳液和溶劑分散體等形式存在。

聚丙烯酰胺在國(guó)內(nèi)最常見的應(yīng)用是三次采油驅(qū)油劑。聚丙烯酰胺可通過增大注入水的黏度和改善油水流度比提高油田采收率。隨著油田開采程度的提高，油井出水是目前油田開發(fā)中普遍存在的一個(gè)問題，特別是長(zhǎng)期注水開發(fā)的老油田，由于油藏的非均質(zhì)性和油水黏度的差異，注入水沿注水井和生產(chǎn)井間的高滲透層或裂縫進(jìn)行突進(jìn)和指進(jìn)，會(huì)使生產(chǎn)井出現(xiàn)過早水淹、產(chǎn)油量下降和含水量增加等現(xiàn)象。為減少油井出水，通常通過從注水井對(duì)高滲透層或裂縫進(jìn)行封堵以調(diào)整注水井的吸水面、減少注入水沿高滲透層或裂縫突入油井、迫使注入水改變流動(dòng)方向進(jìn)入中低滲透層從而提高注入水的波及系數(shù)、改善水驅(qū)開發(fā)效果［1］。聚丙烯酰胺微球作為最常用的有機(jī)堵水調(diào)剖劑的一種，對(duì)水有明顯的選擇性，它遇油時(shí)體積不變、遇水時(shí)則體積膨脹，因此有良好的堵水效果，且具有有效期長(zhǎng)、不污染地層、施工簡(jiǎn)單和作業(yè)時(shí)間短等特點(diǎn)。不同的油藏有不同的滲透率及非均質(zhì)性，因此需要不同尺寸的聚合物微球才能滿足不同油藏地層的調(diào)剖封堵要求。

本文綜述了聚丙烯酰胺微球的制備方法及其在油田調(diào)剖封堵中的應(yīng)用，對(duì)未來油田用聚丙烯酰胺微球的研究熱點(diǎn)和發(fā)展方向進(jìn)行了展望。

1 聚丙烯酰胺微球的制備

聚丙烯酰胺微球是指含交聯(lián)劑的聚丙烯酰胺球狀微粒，可用均相法和非均相法制備。均相法包括反相乳液聚合法和反相微乳液聚合法，產(chǎn)物一般為膠乳或微膠乳；非均相法包括分散聚合法、沉淀聚合法和反相懸浮聚合法等，產(chǎn)物一般為固體微粒［2］。聚合方法不同，產(chǎn)物的粒徑也不同。

1.1 反相乳液聚合法

傳統(tǒng)的乳液為水包油型乳化體系，反相乳液則是由水溶性單體溶于水中的液體作分散相，在親油乳化劑作用下，利用非極性烴類溶劑作連續(xù)相，形成油包水型的單體液滴或單體溶脹膠束的乳化體系［3］。反相乳液聚合的關(guān)鍵是乳液體系的穩(wěn)定性，而穩(wěn)定性與分散介質(zhì)和乳化劑的性質(zhì)和種類均密切相關(guān)。分散介質(zhì)（油相）可選擇任何不與水互溶的有機(jī)惰性液體，其性質(zhì)（如介電常數(shù)、溶解度參數(shù)和對(duì)表面活性劑的溶解能力等）對(duì)反相乳液聚合有非常顯著的影響。油水體積比及油相的黏度也是影響乳液穩(wěn)定性的重要因素，當(dāng)油水體積比較大時(shí)，可防止體系中粒子間的黏并。按親水-親油平衡值的原則，乳化劑一般選擇偏油溶性的。在反相乳液體系中，乳化劑對(duì)分散粒子的穩(wěn)定作用不同于常規(guī)乳液，它不是靠分散界面的靜電作用，而只能靠界面的空間位阻及降低油水界面張力對(duì)分散粒子進(jìn)行穩(wěn)定作用［4］。為提高反相乳液的聚合活性及聚合產(chǎn)物的穩(wěn)定性，常采用復(fù)合乳化劑。制備復(fù)合乳化劑時(shí)，乳化劑種類的選擇比用量的確定更重要。乳液聚合中，在單體水溶液-乳化劑-有機(jī)溶劑準(zhǔn)三元體系的乳化階段存在多相平衡，而反相乳液聚合的成核機(jī)理還有待深入研究。

最近一些研究者利用反相乳液聚合法制備了亞微米～微米級(jí)的聚丙烯酰胺微球［5］。陳海玲等［6］利用反相乳液聚合法制備了大顆粒交聯(lián)聚合物微球，該微球溶脹后粒徑可達(dá)幾百納米甚至幾個(gè)微米，并具有很好的變形性。按上述方法制備的新鮮微球在實(shí)驗(yàn)室測(cè)試中呈現(xiàn)出較為滿意的封堵性能。于小榮等［7］針對(duì)SZ-1油藏的條件（溫度65 ℃、礦化度32 g/L），利用反相乳液聚合法制備了微米級(jí)雙重交聯(lián)聚合物微球-微溶膠。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該微球-微溶膠的初始中值粒徑為16.99 μm，與孔喉尺度相匹配；在65 ℃、礦化度50 g/L的條件下，其體積溶脹倍率可達(dá)216.25，兼具微溶的特性，并可長(zhǎng)期保持穩(wěn)定；轉(zhuǎn)向壓力實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該微球-微溶膠具有較好的強(qiáng)度和彈性變形能力。

1.2 反相微乳液聚合法

反相微乳液聚合是在反相乳液聚合的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的［8-9］，利用該方法得到的聚合產(chǎn)品克服了反相乳液聚合產(chǎn)品粒徑較大且分布寬、易絮凝和存放穩(wěn)定性差等缺點(diǎn)。

微乳液是熱力學(xué)穩(wěn)定體系，當(dāng)水與乳化劑和助乳化劑與油的體積比適當(dāng)時(shí)，微乳液即可自發(fā)形成。反相微乳液聚合體系的聚合速率比反相乳液聚合體系快很多，聚合通常在幾分鐘內(nèi)完成，產(chǎn)物呈透明或半透明且高度穩(wěn)定，無(wú)論初始單體的結(jié)構(gòu)如何，產(chǎn)物粒徑為10～100 nm且分布均一。反相微乳液聚合體系為熱力學(xué)穩(wěn)定的膠體分散體系，在一定范圍內(nèi)改變體系組成可形成相態(tài)各異的微乳液體系。除了組分變化可造成微乳液的相態(tài)轉(zhuǎn)化外，改變溫度、電解質(zhì)、體系pH及聚合物種類等也可使微乳液發(fā)生相態(tài)轉(zhuǎn)化。微乳液的特點(diǎn)：在乳化劑含量高時(shí)可形成穩(wěn)定的、高增溶量的大膠束，體系中乳化劑含量通常在15%（w）以上；可采用水溶性引發(fā)劑在內(nèi)相引發(fā)、或用油溶性引發(fā)劑偶氮二異丁腈在外相引發(fā)微乳液聚合，兩種方法形成的膠粒粒徑大小不同。微乳液成核機(jī)理可能為膠束碰撞機(jī)理或單體擴(kuò)散機(jī)理，而通常條件下的反相微乳液聚合是這兩種機(jī)理并存。

近年來，許多研究者應(yīng)用反相微乳液聚合法制備了納米級(jí)聚丙烯酰胺微球。張玉璽等［10］采用電導(dǎo)率法及Tyndall 效應(yīng)在白油-Span80+Tween60-丙烯酰胺（AM）+丙烯酸鈉水溶液體系中，利用反相微乳液聚合法制備了平均粒徑約60 nm的聚合物，該聚合物在水溶液中的平均粒徑為幾百納米。趙懷珍等［11-12］采用電導(dǎo)法和相體積法，研究了Span80-Tween60-白油-AM-丙烯酸鈉-H2O體系形成反相微乳液的過程及Span80與Tween60的用量比、溫度等反應(yīng)條件對(duì)反相微乳液區(qū)的影響；所制備的水溶性交聯(lián)聚合物微球隨交聯(lián)度的不同，平均粒徑分別為74.9，151.8，214.9 nm；巖心封堵實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，上述聚合物微球?qū)鉁y(cè)滲透率為3.058 μm2的巖心的流動(dòng)阻力可達(dá)120 kPa。王磊［13］借助電導(dǎo)率儀，通過柴油-乳化體系-高濃度AM水溶液的擬三元相圖界定了反相微乳液區(qū)，并合成了兩種乳化體系不同的聚丙烯酰胺微球；采用兩次聚合工藝可將微球體系中的聚丙烯酰胺含量提高10%（w）以上，乳化劑用量降低5%（w）左右，較大幅度地降低了產(chǎn)品成本。趙楠［14］以油酸-Span20-OP10為復(fù)合乳化劑、柴油為連續(xù)相，通過反相微乳液聚合法制備了非離子型聚丙酰胺水凝膠微球。在聚合時(shí)通過調(diào)節(jié)不穩(wěn)定交聯(lián)劑的用量可延遲粒子膨脹，特別是將水凝膠微球與堿復(fù)配可使其界面張力達(dá)超低，可用作深度調(diào)剖驅(qū)油劑。這種無(wú)需再添加低張力表面活性劑的微乳液體系可大幅降低驅(qū)油劑的成本，將是今后的發(fā)展方向之一。

1.3 分散聚合法

分散聚合法是20世紀(jì)70年代初由英國(guó)ICI公司首先提出的［15］。分散聚合是一種特殊類型的沉淀聚合：反應(yīng)初期，單體、穩(wěn)定劑和引發(fā)劑均溶解在介質(zhì)中形成均相體系；生成的聚合物不能溶解在介質(zhì)中，當(dāng)聚合物鏈達(dá)到臨界鏈長(zhǎng)后，即可從介質(zhì)中沉析出來。分散聚合與一般沉淀聚合的區(qū)別為：沉析出來的聚合物并不是粉末狀或塊狀，而是聚結(jié)成小顆粒，并借助于穩(wěn)定劑懸浮在介質(zhì)中，形成類似于聚合物乳液的穩(wěn)定分散體系［16］。分散聚合在有機(jī)介質(zhì)中的成核機(jī)理包括：1）膠束成核；2）均相成核；3）聚集成核；4）聚沉成核。目前普遍贊同后兩種成核機(jī)理［17-18］。分散聚合的反應(yīng)過程較復(fù)雜，各反應(yīng)參數(shù)（如穩(wěn)定劑的類型及用量、穩(wěn)定劑的相對(duì)分子質(zhì)量、單體濃度、引發(fā)劑濃度、溶劑種類和反應(yīng)溫度等）均對(duì)最終粒子的粒徑及其分布、產(chǎn)物相對(duì)分子質(zhì)量有重要影響。

分散聚合常用于油溶性單體及非極性單體制備單分散微球，對(duì)水溶性單體特別是AM的分散聚合研究相對(duì)較少。利用水為分散介質(zhì)制備功能化聚丙烯酰胺微球不僅可提高聚合物收率，還可真正實(shí)現(xiàn)無(wú)毒無(wú)污染，符合環(huán)保要求［2］。涂偉霞等［19］以SiO2納米顆粒為無(wú)機(jī)組分，以AM、丙烯酸（AA）和交聯(lián)劑為有機(jī)組分，采用分散聚合法制備了一種新型孔喉尺度的無(wú)機(jī)-有機(jī)聚合物復(fù)合微球調(diào)剖驅(qū)油材料。研究結(jié)果表明，該復(fù)合微球的粒徑為亞微米級(jí)～微米級(jí)，分布均勻；在高溫高礦化度的條件下具有良好的膨脹性和穩(wěn)定性，粒徑可膨脹8倍以上，有潛力用作調(diào)剖驅(qū)油材料。卜道露等［20］以AM和苯乙烯磺酸鈉為單體通過分散聚合制備了聚丙烯酰胺微球調(diào)剖劑，并考察了乙醇與去離子水體積比，AM、引發(fā)劑、分散劑和交聯(lián)劑的用量，苯乙烯磺酸鈉含量和反應(yīng)溫度對(duì)微球的粒徑和凝膠強(qiáng)度的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該微球的粒徑可調(diào)，平均粒徑為1.0～8.5 μm，具有較好的分散性和凝膠強(qiáng)度。張?jiān)鳆悾?1］利用毛管模型計(jì)算油層巖石孔喉直徑時(shí)發(fā)現(xiàn)，按孔喉直徑尺度設(shè)計(jì)合成的微米級(jí)系列彈性微球，既可保護(hù)低滲油層，又可用于油層巖石孔隙中的封堵、變形和運(yùn)移；通過分散聚合法制備了兩組孔喉尺度聚合物彈性微球，粒徑分別為0.5～10 μm和5～30 μm左右，微球的成球性好、可穩(wěn)定分散。研究結(jié)果表明，該微球具有很好的圓球度，在水中分散良好，具有一定的膨脹性，并有很強(qiáng)的耐溫和耐礦化度能力。該產(chǎn)品在冀東油田柳28-1斷塊的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)中降水增油效果顯著。孫玉清［22］分析了巖石孔隙的結(jié)構(gòu)特征，并運(yùn)用毛管壓力曲線、平行毛管束模型及二維變截面微管束模型，通過孔喉尺度特征、剩余油微觀形成機(jī)理、彈性微球基本特征和性質(zhì)、附加壓力計(jì)算及提高采收率機(jī)理等方法進(jìn)一步證實(shí)了張?jiān)鳆悾?1］的研究結(jié)果。

1.4 反相懸浮聚合法

反相懸浮聚合是將反應(yīng)物分散在油溶性介質(zhì)中，單體水溶液作為水相液滴或粒子，由溶于水相的水溶性引發(fā)劑引發(fā)聚合。反相懸浮聚合與反相乳液聚合的根本區(qū)別：反相懸浮聚合是水溶液或本體聚合機(jī)理，而反相乳液聚合為乳液聚合機(jī)理。因此，反相懸浮聚合可獲得更大粒徑的聚合物微球。反相懸浮聚合實(shí)現(xiàn)了水溶性球狀聚合物的工業(yè)化生產(chǎn)，與其他聚合方法相比具有以下突出優(yōu)點(diǎn)：對(duì)設(shè)備和工藝要求簡(jiǎn)單、反應(yīng)條件溫和、體系黏度低、易移出反應(yīng)熱、副反應(yīng)少、溶劑可直接蒸餾回收、無(wú)廢水和環(huán)境污染等問題。但反相懸浮聚合體系熱力學(xué)不穩(wěn)定，在聚合過程中易發(fā)生結(jié)塊現(xiàn)象，需防止聚合物顆粒黏結(jié)以獲得較理想的粒徑及其分布。選擇與體系相匹配的分散劑是提高反向懸浮聚合分散體系穩(wěn)定性的主要途徑，分散劑、分散介質(zhì)、攪拌裝置和引發(fā)劑等均會(huì)影響反應(yīng)過程及聚合物微球的尺寸［23］。

反相懸浮聚合可用于制備粒徑較大的調(diào)剖堵水用聚丙烯酰胺微球。王健等［24］采用逐步降溫（70～ 35 ℃）的反相懸浮聚合法制備了可用作流向改變劑的細(xì)粒狀交聯(lián)共聚物AM-AA-丙烯腈-2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸-N，N′-亞甲基雙丙烯酰胺（粒徑75 μm），并測(cè)定了該共聚物在不同質(zhì)量濃度的鹽水中的吸水膨脹倍率，該共聚物可抗250 g/L NaCl或KCl溶液，在70 ℃ NaCl溶液中的膨脹倍率遠(yuǎn)大于在40 ℃ NaCl溶液中的膨脹倍率，故適用于較高溫度的油藏。劉博峰［25］采用反相懸浮聚合制備了一系列粒徑不同的聚丙烯酰胺交聯(lián)微球，考察了反應(yīng)條件對(duì)該微球的粒徑大小、吸水倍率及工藝穩(wěn)定性的影響，確定了較適宜的反應(yīng)條件及工藝配方，制備的微球粒徑為5 ～30 μm。

2 聚丙烯酰胺微球在油田調(diào)剖封堵中的應(yīng)用

隨著凝膠體系地層流體轉(zhuǎn)向技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在已不是單純依靠調(diào)剖和堵水等措施來處理含水井底附近的地層，而是通過調(diào)節(jié)層間或?qū)觾?nèi)矛盾、增加波及體積等提高石油采收率［26］。聚丙烯酰胺微球作為具有一定強(qiáng)度的交聯(lián)聚合物微球常和交聯(lián)聚合物溶液（LPS）、膠態(tài)分散凝膠（CDG）、預(yù)交聯(lián)顆粒等作為深度轉(zhuǎn)向劑在油田得到廣泛應(yīng)用。LPS和CDG的不足：交聯(lián)程度不易控制，成膠情況易受剪切、降解、礦化度、溫度和交聯(lián)劑吸附等諸多因素的影響。預(yù)交聯(lián)顆粒的不足：吸水膨脹速率過快，不能達(dá)到地層深部［27］。交聯(lián)聚合物微球則具有以下優(yōu)點(diǎn)：1）能滿足封堵水流通道的孔喉“進(jìn)得去、堵得住”的要求，微球遇水體積可膨脹，遇油無(wú)變化，是一種選擇性封堵劑；2）微球膨脹層經(jīng)注入水長(zhǎng)時(shí)間沖刷后會(huì)不斷稀釋剝落，最后隨油水被油井采出，不會(huì)在地層造成污染，不傷害地層，后期不需專門的處理液處理［28］。

近年來BP，Chevron，Mobil，Nalco等公司開展了有關(guān)“智能水”的研究［29］。研究者開發(fā)了含不同類型交聯(lián)劑的聚合物微球，使之具備不同的活性溫度，可應(yīng)用于地層溫度35～140 ℃、礦化度最高12 g/L的油藏。采用反相微乳液方法制備的聚合物微球，粒徑在0.1～3 μm可調(diào)?！爸悄芩弊畲蟮膬?yōu)勢(shì)是可直接加至注入管線中而不需其他設(shè)備。在美國(guó)、亞洲、歐洲和南美洲的陸相、海上和近海區(qū)域都已成功運(yùn)用了“智能水”，最早的應(yīng)用是2001年Chevron公司開發(fā)的位于印度尼西亞的Minas油田，經(jīng)過“智能水”調(diào)剖后再注入表面活性劑，大幅提高了采收率。

國(guó)內(nèi)聚丙烯酰胺微球的研究雖時(shí)間不長(zhǎng)，但發(fā)展迅速。馬敬昆等［30］制備了交聯(lián)聚合物微球，并研究了其巖心封堵性能。巖心驅(qū)油效果顯示，該交聯(lián)聚合物微球可將模擬原油的采收率提高14%～15%。張霞林等［31］對(duì)一種名為“聚合物彈性微球乳液”的新型調(diào)剖驅(qū)油劑進(jìn)行了巖心實(shí)驗(yàn)?zāi)M研究。研究結(jié)果表明，這種新型微球乳液在多孔介質(zhì)中具有良好的封堵性、穩(wěn)定性、黏彈性和拉伸性，能起到深部調(diào)剖作用；不僅能顯著降低高滲通道的分流量，還具有較好的驅(qū)油效率。魯光亮等［32］從微觀角度測(cè)定了孔喉尺度調(diào)堵劑微球的形態(tài)和膨脹倍率，研究了溫度、礦化度和水化膨脹時(shí)間對(duì)該微球膨脹性能的影響規(guī)律。該微球在水礦化度為174 501 mg/L、溫度為126 ℃的油藏地層膨脹15 d，粒徑膨脹倍率為3.93，表現(xiàn)出良好的抗溫、抗鹽和抗老化穩(wěn)定性。多測(cè)壓點(diǎn)長(zhǎng)巖心填砂管實(shí)驗(yàn)表明，該微球具有良好的注入性和一定的封堵能力。利用天然巖心進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室驅(qū)油實(shí)驗(yàn)，采收率提高了11.80%。王鳴川等［33］對(duì)納米聚合物微球在中滲高含水油田的模擬研究結(jié)果表明，納米聚合物微球能有效提高產(chǎn)油量和采出程度，降低含水率。納米聚合物微球?qū)崿F(xiàn)了油層深部液流轉(zhuǎn)向，解決了調(diào)堵地層深部大孔喉的技術(shù)難題，為進(jìn)一步開發(fā)復(fù)雜非均質(zhì)高含水油藏提供了一種全新的方法。劉偉等［34］利用室內(nèi)巖心封堵實(shí)驗(yàn)，以阻力因子和殘余阻力因子為評(píng)價(jià)指標(biāo)，優(yōu)化了聚合物微球的注入濃度、注入量及注入方式；利用分段壓差法研究了聚合物微球在長(zhǎng)巖心中的運(yùn)移規(guī)律。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，聚合物微球可在巖心中不斷地形成封堵和運(yùn)移，它對(duì)巖心中部的封堵能力最強(qiáng)，具有良好的深部調(diào)剖效果。張雁等［35］設(shè)計(jì)合成了新型AM-雙丙烯酰胺-AA-丙烯酸丁酯四元共聚微米級(jí)吸水樹脂微球，并進(jìn)行了微球的粒徑及封堵性能研究。巖心封堵實(shí)驗(yàn)表明，該微球?qū)Φ貙佑辛己玫姆舛滦?，封堵率高達(dá)80%～90%，能有效封堵中高滲地層。

孫煥泉等［36-41］提出了一種新型聚合物微球結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法，研究了不同聚合物在不同溫度、礦化度、滲透率下的粒徑變化及其在人造巖心和填油砂模擬巖心管中的封堵性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，聚合物微球在巖心中具有封堵、突破、深入、再封堵的逐級(jí)封堵和逐級(jí)調(diào)剖特性；封堵效率與滲透率成反比，微球膨脹粒徑的大小是決定封堵效果的重要因素。實(shí)驗(yàn)室評(píng)價(jià)結(jié)果表明，納米微球?qū)Φ蜐B巖心封堵率最高；微米微球?qū)χ小⒏邼B巖心具有較好的封堵效果；兩種尺寸的復(fù)合微球可提高模擬原油采收率13.54%。新型聚合物微球在中國(guó)石化勝利孤島、東辛等油田均取得了較好的效果。袁文芳等［42-43］對(duì)納米級(jí)YG型聚合物活性微球在中國(guó)石化中原文留油田的應(yīng)用進(jìn)行了可行性研究及實(shí)驗(yàn)室評(píng)價(jià)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該聚合物微球具有較好的耐溫抗鹽性能和吸水膨脹性能，對(duì)中低滲巖心封堵效果較好，但對(duì)中高滲巖心封堵能力較差。陳淵等［44］通過流動(dòng)試驗(yàn)測(cè)試了聚合物納米微球?qū)翁钌肮艿姆舛侣始案叩蜐B透率平行填砂管注入聚合物納米微球后的采收率，高低滲透率填砂管整體采收率提高了20.5%；河南油田王集油區(qū)柴9井的應(yīng)用試驗(yàn)結(jié)果表明，注水井注入聚合物納米微球后，注水井的注入壓力升高，吸水剖面發(fā)生顯著變化，與其對(duì)應(yīng)的油井產(chǎn)油量增加。曾慶橋等［45］在室內(nèi)模擬澤斷塊油藏條件下對(duì)聚合物微球的固含量、耐溫抗鹽能力、突破運(yùn)移能力和驅(qū)油能力等進(jìn)行了室內(nèi)評(píng)價(jià)。在華北油田澤70斷塊的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用結(jié)果表明，該聚合物微球有明顯的調(diào)驅(qū)效果，封堵見效率達(dá)64.7%。

聚丙烯酰胺微球的制備方法、工藝特點(diǎn)及油藏適應(yīng)性見表1。

表1 聚丙烯酰胺微球的制備方法、工藝特點(diǎn)及油藏適應(yīng)性Table 1 Polymerization methods，process characteristics and reservoir adaptibility of polyacrylamide microspheres

3 結(jié)語(yǔ)

用不同聚合方法制備的納米、微米級(jí)聚丙烯酰胺微球具有粒徑可調(diào)、膨脹倍數(shù)可控等特點(diǎn)，引入功能單體后還可滿足耐溫抗鹽的要求，適用于油田調(diào)剖和堵水等不同需求。反相乳液、微乳液及懸浮聚合法較成熟，分散聚合的研究還較少。各種聚合工藝、應(yīng)用評(píng)價(jià)手段、作用機(jī)理仍需不斷完善。隨著研究的深入及應(yīng)用要求的不斷提高，聚丙烯酰胺微球的研究目前有以下發(fā)展方向：

1）對(duì)于傳統(tǒng)的含大量乳化劑的反相微乳液聚合體系，降低體系中乳化劑與單體比可提高產(chǎn)品的有效固含量從而降低成本。除了改進(jìn)聚合工藝，最有效的辦法是篩選或合成新的高效乳化劑以降低其用量；對(duì)于油田調(diào)驅(qū)，如能將驅(qū)油用表面活性劑替代聚合用乳化劑則可進(jìn)一步降低產(chǎn)品成本。

2）分散聚合以水為溶劑符合無(wú)毒無(wú)污染的綠色環(huán)保要求，但用該方法制備的聚丙烯酰胺微球在油田的應(yīng)用尚處于開發(fā)階段，聚合機(jī)理及聚合助劑有待深入研究和開發(fā)。

3）聚丙烯酰胺微球在油田調(diào)剖和堵水中的運(yùn)移作用機(jī)理還不成熟，實(shí)驗(yàn)室除了評(píng)價(jià)粒徑及膨脹性能外，一般通過單管或多管并聯(lián)巖心驅(qū)替實(shí)驗(yàn)來考察微球的封堵效果，這與現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的結(jié)果還存在一定距離。可針對(duì)地層特點(diǎn)加強(qiáng)數(shù)值模擬和分子設(shè)計(jì)，以指導(dǎo)聚合物微球的合成及現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用。

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