關(guān)于交聯(lián)聚合物微球分散體系性能的分析

羅佳潔

（長江大學，湖北 荊州 434023）

1 引言

原油的開采過程中，由于我國油田大多為陸相沉積，層間的滲透率差異過大，非均質(zhì)性是能夠控制在油藏流體中的孔隙介質(zhì)及其流動分布的重要因素[1]，在油田開發(fā)過程中，其主要是通過注水形式，但由于各層之間吸水量不同，且差異較大，并不能有效開采，只有通過深部調(diào)撥技術(shù)才能有效地對油田的非均質(zhì)性進行改善，提高原油采收率。在我國目前的原油開采中，交聯(lián)聚合物微球已經(jīng)受到了廣泛應(yīng)用。

2 實驗

2.1 實驗材料與儀器

材料：氯化鈉（分析純）、無水乙醇（分析純）、去離子水。

儀器：光學顯微鏡（BX-41上海巴拓儀器公司）、掃描電鏡（SIRION200麥克奧迪公司）、激光粒度儀（Mastersizer2000馬爾文公司）。

交聯(lián)聚合物微球（實驗室自制）。

2.2 實驗方法

2.2.1 氯化鈉溶液

用實驗室天平稱取一定量氯化鈉，加入去離子水，將其配置為0.5%質(zhì)量分數(shù)的氯化鈉溶液。

2.2.2 微球母液配置

用實驗室天平稱取微球粉末少量，將配置質(zhì)量分數(shù)為0.5%的氯化鈉溶液加入其中，配置出微球母液為8000 mg/L。

2.2.3 微球分散體系配置

稱取微量微球母液，將質(zhì)量系數(shù)為0.5%的氯化鈉加入其中稀釋，將其攪拌均勻，倒進安倍瓶口之中并抽為真空封口，放入恒溫箱之中。

2.2.4 激光粒度儀測定

利用激光測定儀（S3500）選取與樣品需求相匹配的循環(huán)相，將液體倒入其中，充滿整個循環(huán)系統(tǒng)之后進行循環(huán)處理。設(shè)置測量參數(shù)并進行校領(lǐng)，當少量的測量樣品在儀器的檢測過程中出現(xiàn)信號值低于允許進入量時，才能進行粒徑的檢測，在測量結(jié)束之后，需要對循環(huán)系統(tǒng)進行清洗。

2.2.5 掃描電鏡實驗

將樣品分為若干份，對其中的局部區(qū)域進行放大并拍攝照片處理，在照片中觀察微球的分散形態(tài)以及尺寸。

①利用洗液侵漬蓋玻片12小時，用去離子水以及自來水對其反復(fù)沖洗，保證其清潔效果后將其放到平臺上自然干燥。②用藥匙將微球粉末取出少量，制作干片。③將其放置在光學顯微鏡之下進行大范圍觀察，選取特征明顯的樣品。④將選取的樣品表面進行噴金處理，并將其放置到SEM樣品室抽為真空，進行30分鐘的冷卻，再用SEM觀測，區(qū)域性地進行拍照處理。

2.2.6 光學顯微鏡實驗

以可見光作為光學顯微鏡光源，將微小物體進行高倍放大處理，也能將物體的細微部分放大，便于物體的觀測，本次選用光學顯微鏡進行直接拍照觀察，與標準刻度對比可以對微球的粒徑大小進行測量。

2.2.7 微孔膜過濾實驗

利用低壓差微孔膜過濾法，用微孔膜在0.1Mpa壓力下，將分散體系過濾，當微孔膜量筒中有5mL濾液時，用秒表進行計時，記錄間隔為每流入量筒中5mL溶液為標準，直至總共濾液達到40mL可以將其停止。

2.2.8 填砂管封堵實驗

利用油田進行模擬，將交聯(lián)聚合物微球分散體系的質(zhì)量分數(shù)配置為0.04%，將其放置到溫度為60℃下進行10d溶脹，之后以0.4mL/min的分散體系的流速將其注入填砂管中，而填砂管的水滲透率為1.18，隨著微球分散體系的注入量的變化，填砂管的不同位置的流動壓差也會有所不同，將其進行記錄[2]。

2.2.9 人造巖心驅(qū)油試驗

需要將人造巖心進行設(shè)置，其中氣測滲透率應(yīng)當為2.0以及0.5,并將兩者并聯(lián)，進行飽和模擬水與抽真空，進行水側(cè)的滲透率的測定。當溫度設(shè)定為65℃時，以0.4mL/min的速度將原油注入其中，巖心飽和油，并對巖心的含油飽和度進行測定記錄。在65℃的溫度下，以0.4mL/min的速度將模擬水注入巖心之中，進行驅(qū)替到壓力穩(wěn)定狀態(tài)，采出液的含水量達到98%，進行水驅(qū)的采收率，最后將交聯(lián)聚合物微球分散體系以相同的速度注入其中，再將模擬水切換注入，其驅(qū)至壓力穩(wěn)定狀態(tài)，并且采出液的含水量是98%。利用壓力采集系統(tǒng)將系統(tǒng)的壓力以時間變化為變化，進行分散體系注入后的出油量的增加數(shù)量計算結(jié)果，得出采收率的提高效率。

3 結(jié)果與討論

3.1 交聯(lián)聚合物微球的形態(tài)表征

3.1.1 SEM表征

通過SEM的觀測，微球溶脹至5d與10d后，5d是其形態(tài)為集合的圓球形以及塊狀，粒徑是幾百納米左右，10d后聚合物呈粘連的分散裝填，尺寸為100納米左右，微球的表面具有粘連性，并且其具有較寬的粒徑分布[3]。

3.1.2 光學顯微鏡表征

將定量的微球乳液分別用模擬水以及石油醚進行分散，模擬水分散能夠?qū)ξ⑶蛉苊浿蟮某叽邕M行有效測量，石油醚分散則是在微球顆粒中防止其溶脹，將尺寸進行還原處理，并對其分散之后的特征進行拍照處理。在石油醚分散之后，微則的球形，其粒徑大約為5μm，而模擬水分散之后，微球溶脹尺寸在30μm左右，其形狀也為規(guī)則球形。

3.2 微孔膜過濾實驗

配置出0.02%質(zhì)量分數(shù)的交聯(lián)聚合物微球溶液，可以利用采油井污水或去離子水，將其放置在陰涼處3d后，即可取出微球樣品進行封堵性的測驗，在短時間內(nèi)就由微球的?？妆砻娣舛伦?yōu)楸砻孢^濾，并且在隨著注入體積的逐漸增大，其溶液之中微球的數(shù)量也隨之增加，使濾餅層的厚度也明顯增加，濾液在膜處通過時所需要的時間也增長。微球在溶液中溶脹時間與濾過時間在一定范圍內(nèi)呈正比，溶脹時間長則濾過時間長，而超出一定時間之后，濾過時間則不會再有明顯變化。而采油井污水的微球封堵性能沒有變差傾向，其可以了解到微球溶液具有良好的耐鹽性。

3.3 填砂管封堵實驗

填砂管中水滲透率為1.18,向其中注入1PV的模擬水，然后將0.04%質(zhì)量分數(shù)的交聯(lián)聚合物微球溶液注入3PV的10d熟化模擬水中，最后將1PV的模擬地層水注入其中。由實驗可得，在先注入的水中具有平衡壓力，當微球溶液注入之后，前端壓力持續(xù)上升，能夠?qū)⑻钌肮苓M行封堵，在上升過程中，也會出現(xiàn)下降的情況，微球具有可變的球形結(jié)構(gòu)。當壓力持續(xù)上升且到達一定限度時，其會進行深部的轉(zhuǎn)移，并進行下一步的封堵，其具有深部封堵的特性。

3.4 人造巖心去油實驗

為了能夠更好地進行微球的驅(qū)油性實驗，選用模擬非均質(zhì)油藏的雙管模型。溶脹時間為15d，驅(qū)替劑濃度為400mg/L，在進行水驅(qū)時，壓力平衡狀態(tài)下低滲透率的巖心采收率為0，水經(jīng)過高滲透率的巖心形成水道，采收率為61.2%，而在微球分散體系注入其中后，壓力升高，低滲透率巖心分水率隨之升高，而高滲透率巖心分水率隨之降低，由此可見，微球分散體系具有較高的封堵性。后續(xù)進行水驅(qū)，壓力并沒有進行降低，可見微球分散體系具有滯留性。而兩個滲透率巖心的采收率在原有的基礎(chǔ)上大幅度提高，可見在非均質(zhì)油藏中交聯(lián)聚合物微球分散體系具有調(diào)驅(qū)性。

4 結(jié)語

交聯(lián)聚合物微球能夠在水溶液中分散，并且其對微孔膜有良好的封堵性，且具有較強的耐鹽性。交聯(lián)聚合物微球分散體系在非均質(zhì)油藏中的深度調(diào)驅(qū)中有良好的應(yīng)用性，能夠?qū)⑺拭孢M行調(diào)整，有效增加波及體積，還能將非均質(zhì)性降低，提升原油的采收率。