论文部分内容阅读
聚合物微球调剖是近年来在交联聚合物调剖基础上发展起来的一种新型调剖技术。无论是室内研究还是矿场试验均表明,聚合物微球在低渗油藏深部调剖领域具有广阔的应用前景。然而,现有调剖用聚合物微球因吸水膨胀速率快、吸水膨胀倍数大,不仅进入低渗油藏深部的阻力大,而且吸水膨胀后,在油藏深部对窜流通道的封堵强度和封堵持久性均显著降低。另外,微球是采用反相乳液聚合法来制备,在制备过程中需要大量的有机溶剂和油溶性乳化剂,致使微球生产成本高,难以大面积推广应用。针对上述问题,本文采用乳液聚合的方法,制备了一种两亲性交联聚合物微球,一方面大幅度降低了生产成本,另一方面,利用微球的两亲性,使微球的吸水膨胀速率和吸水膨胀倍数得到了有效控制。通过对微球的制备条件及粒径变化规律进行研究,得出:制备微球的最佳乳化剂为AES,其最佳使用浓度不超过7g/L;AM与St质量比(AM/St)是微球两亲性的决定性因素,只有控制AM/St在1.5:18.5～3:17范围内,才能制备出两亲性微球;交联剂MBA的浓度是反应能否生成微球的关键,只有控制MBA浓度不超过18.5g/L才能制备出形状规则的微球。从微球的粒径变化规律来看,AM/St和MBA浓度对微球的粒径影响最大;AES浓度、引发剂APS浓度以及反应温度对微球粒径产生的影响较小。从产率的角度来看,引发剂APS浓度和反应温度对微球的产率影响最大,AES浓度、AM/St以及MBA浓度对微球产率产生的影响较小,最佳APS浓度为2.50 g/L,最佳反应温度75℃,在此条件下,微球的产率可达90%以上。通过研究制备微球的反应动力学,得出:在微球制备过程中,反应速率随AES浓度、单体总量、APS浓度以及温度的增加而增加;乳液聚合法制备两亲性微球的反应动力学方程为:Rp OC[I]0.43.[M]2.61.[AES]0.98,聚合反应体系的表观活化能Ea=87.42 kJ/mol。两亲性微球的性能评价结果表明:25℃下,Ca2+对微球的悬浮分散性影响最大,Mg2+次之,Na+不对微球的悬浮分散性造成影响;微球的吸水膨胀倍数随温度的升高和时间的延长而增加,在25℃下,微球吸水膨胀4d后基本趋于稳定,在60、80℃下,微球吸水膨胀22d后基本趋于稳定。微球的初始吸水膨胀速率较快(第1d),随着时间的延长,微球的吸水膨胀速率逐渐减缓。在油藏条件下,微球聚并时间随Ca2+、Mg2+浓度以及温度的增加而缩短。60、80℃下,Ca2+对微球的分散聚并行为影响最大,Mg2+次之,Na+没有影响。岩心实验结果表明:微球能够顺利进入渗透率为20～50mD的岩心,并对其大孔喉形成封堵,封堵率可达80%以上。微球的最佳注入浓度为3000 mg/L,最佳注入体积为1PV。在最佳注入浓度和最佳注入体积下,两亲性微球比聚丙烯酰胺微球具有更好的注入性,更高的封堵强度和更好的提高采收率效果。