纳微米聚合物微球的水化膨胀封堵性能

精细石油化工进展ADVANCES IN FINE PETROCHEMICALS18第21卷第4期聚合物纳米微球的制备及性能表征景岷嘉▽，曾婷第，王江南31.川庆钻探工程有限公司钻采工程技术研究院,2.油气田应用化学四川省重点实验室：四川广汉618300；3.川庆钻探工程有限公司蜀渝公司，成都610036摘要在钻井过程中，页岩具有极低的渗透率和极小的孔喉尺寸，容易导致钻井中地层漏失和井壁不稳定等问题。

聚合物纳米微球具有尺寸小、合成方法简单、生物相容性好、吸水膨胀、易发生弹性形变等优点，在钻井液封堵技术中有着重要的应用前景。

利用反向微乳液聚合法制备了平均尺寸在80nm的聚合物纳米微球，通过红外光谱与X射线衍射表征了聚合物纳米微球的组成与结构。

研究结果表明，聚合物纳米微球具有较好的抗盐性，在机械作用、稀释、低温条件下均具有良好的分散性能，同时聚合物纳米微球具有较强的抗剪切性、黏弹性以及良好的耐温性。

关键词聚合物纳米微球钻井液封堵剂黏弹性分散性页岩目前对页岩纳米、亚微米孔缝的有效封堵实现井壁的稳定性是水基钻井液技术中亟待解决的主要技术难点，对水基钻井液封堵技术提岀了更高的要求[1'4]o纳米材料作为近年来的研究热点，具有粒径小、合成方法多、形貌与尺寸可调节等优点，已被广泛应用于钻井液封堵技术中[5-8]o 聚合物纳米微球具有尺寸小、粒径分布可调节、合成方法简单、生物相容性好、吸水膨胀、强度高、易发生弹性形变等优点，在钻井液封堵技术中有着重要的应用前景[9-'0]o笔者利用反向微乳液聚合法制备了粒径分布在50-110nm、尺寸均一的聚合物纳米微球。

表征了聚合物纳米微球的组成与结构，考察了其吸水性与抗盐性，进一步研究了聚合物纳米微球的分散性、抗剪切性、动态黏弹性和耐温性等性能，对聚合物纳米微球在油田开采中的封堵应用具有一定的理论与应用价值。

1聚合物纳米微球的制备1.1试剂与仪器丙烯酰胺JV,N-亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸鞍、亚硫酸氢钠，均为分析纯;Span80、Tween80、白油,均为化学纯。

第23卷第4期油气地质与采收率Vol.23,No.42016年7月Petroleum Geology and Recovery EfficiencyJul.2016—————————————收稿日期：2016-04-03。

作者简介：孙业恒（1964—），男，山东安丘人，教授级高级工程师，博士，从事油田开发和油藏数值模拟研究。

联系电话：（0546）8715003，E-mail ：sunyh0102@ 。

*通讯作者：龙运前（1978—），男，湖南绥宁人，助理研究员，博士。

联系电话：（0580）2262589，E-mail ：longyunqian@ 。

基金项目：国家“973”计划“中国南方海相页岩气高效开发的基础研究”子课题“多尺度裂缝介质气-水两相非线性渗流理论”（2013CB228002），国家自然科学基金项目“微纳米多孔介质中油-水、水-气两相渗流机理”（11472246），浙江省公益技术应用研究项目“基于餐厨废弃油脂生物油磺酸盐驱油剂的开发”（2016C33032）。

低渗透油藏纳微米聚合物颗粒分散体系封堵性能评价孙业恒1，龙运前2*，宋付权2，于金彪1，朱维耀3，刘灵灵4（1.中国石化胜利油田分公司勘探开发研究院，山东东营257015；2.浙江海洋大学创新应用研究院，浙江舟山316022；3.北京科技大学土木与环境工程学院，北京100083；4.中国石化胜利油田分公司技术检测中心，山东东营257000）摘要：为了使纳微米聚合物颗粒分散体系在低渗透油藏具有更好的控水稳油效果，从粘度特性、流变特性和封堵性能3个方面开展研究，并分析注入压力、渗透率、水化时间、颗粒质量浓度和注入速度对封堵性能的影响。

实验结果表明，聚合物颗粒分散体系粘度较小，为剪切变稀的假塑性流体，具有良好的注入特性和封堵效果，注入压力呈波动性变化趋势。

当水化时间、颗粒质量浓度和注入速度一定时，颗粒平均粒径与喉道平均直径比值小于0.16的区域为弱封堵区域，大于0.32的区域为强封堵区域，0.16~0.32的区域为中等封堵区域。

纳米级聚合物微深度调剖及驱油技术研究Zhao Hua*, Meiqin Lin, Zhaoxia Dong, Mingyuan Li, Guiqing Zhang, Jie YangResearch Institute of Enhanced Oil Recovery, China University of Petroleum, Beijing, China摘要通过扫描电子显微镜(SEM)、动态光散射(DLS)和HAAKE流变仪实验，研究纳米级聚合物微球的形状、大小及流变特性。

此外，通过核孔膜过滤、填砂管驱替、岩心驱替、微可视化模型和毛细管流实验，研究纳米级聚合物微深度调剖及驱油机理。

结果表明，纳米级聚合物微球的初始形状为30-60nm的球形，微球分散在水中后，由于形成分散液且发生膨胀而使其大小增加了3-6倍，但球形构造仍然保持不变。

在一定剪切速率范围内，微球分散液（100-600mg/L）表现出剪切增稠特性，有利于增加驱替相的流动阻力。

聚合物微球分散液能够有效堵塞孔径为0.4μm核孔膜，并且运移至核心部位；在平行填砂管实验中，该体系也倾向于封堵高渗透层，从低渗层中驱替原油。

交联聚合物微球可以减少水相渗透率，是因为微球在孔喉处吸附、积累和“架桥”，而且由于微球良好的形变性能，在压力作用下形成的吸附层发生破碎，从而到达储层深部。

同时，微球在多孔介质中运移时驱替孔喉处的原油，实现深度调剖和驱油，从而达到提高原油采收率的最终目的。

关键词：纳米级聚合物微球；膨胀性能；流变特性；深部调剖机理；驱油机理1 引言该地区由于成岩作用强，岩石密度大，以及脆性岩石的存在，导致成岩和构造裂缝在低渗透储层中普遍存在[1]。

通道的低效循环已经成为裂缝储层中存在的最重要问题之一，因为它导致大量产水和油井产能的快速下降。

基于这种情况，石油工业必须控制产水量，改善高含水油藏的采收率以提高原油采收率，缓解产出水对环境的影响。

因此，发展更可靠的，例如“绿色”堵水、调剖和驱油技术，对石油工业而言是非常重要的。

聚合物纳米微球调驱性能室内评价及现场试验陈渊;孙玉青;温栋良;田旭;高申领【摘要】According to the physical property of the reservoir in Henan Oilfield and the poor effect of profile control,the initial particle size of polymer nano-microsphere was optimized based on the expansion volume of polymer nano-microsphere and reservoir characteristics. Through flowing test of the core, the plugging rate in single sand pipe and the EOR after injecting polymer nanoparticles were studied in high and low permeability parallel sand pipes. The results showed that plugging rate of the polymer nanoparti-cles in the sand pipe reached 80. 5%, and different areas had different fluctuating pressure after water flooding with the polymer nanoparticles. This indicates that migration,plugging,elastic deformation,re-mi-gration and re-plugging occurred with the polymer nanoparticles in sand pipe. Polymer microspheres en-tered and blocked the hypertonic pipe first,and then changed the heterogeneity of parallel sand pipe,final-ly, crude oil in low permeability was driven. During the process, the oil recovery ratio of the high permeabil-ity sand pipe improved 20. 5%. The field application in Well C9 showed that, after polymer nanoparticle flooding in injection well,the injection pressure increased,water injection profile significantly changed,and the corresponding oil well production increased. The test indicates that deep profile control with polymer nanoparticle is suitable for Henan Oilfield. This technology can realize deep profile control,increase swept volume andenhance oil recovery.%针对河南油田油藏物性特征及传统调剖效果差的问题,在确定聚合物纳米微球膨胀倍数的基础上,结合油藏物性计算出了聚合物纳米微球的初始粒径.通过流动试验测试了聚合物纳米微球对单填砂管的封堵率及高低渗透率平行填砂管注聚合物纳米微球后的采收率,结果表明:聚合物纳米微球对单填砂管的封堵率达到80.5％,单填砂管注入聚合物纳米微球后不同区域压力波动幅度不同,表明微球在填砂管中发生了运移、封堵、弹性变形、再运移和封堵过程；聚合物纳米微球优先进入并封堵高渗透率填砂管,改变高低渗透率填砂管的非均质性,启动低渗透率填砂管内原油,高低渗透率填砂管整体采收率提高20.5％.柴9井的试验表明,注水井注入聚合物纳米微球后,注水井的注入压力升高,吸水剖面发生显著变化,与其对应的油井产油量增加.采用聚合物纳米微球深部调驱技术可以实现深部调剖,扩大注水波及体积,提高原油采收率.【期刊名称】《石油钻探技术》【年(卷),期】2012(040)004【总页数】5页(P102-106)【关键词】聚合物纳米微球;深部调剖;提高采收率;现场试验;河南油田;柴9井【作者】陈渊;孙玉青;温栋良;田旭;高申领【作者单位】中国石化河南油田分公司石油工程技术研究院,河南南阳473132;中国石化河南油田分公司石油工程技术研究院,河南南阳473132;中国石化河南油田分公司石油工程技术研究院,河南南阳473132;中国石化河南石油勘探局钻井工程公司,河南南阳473132;中国石化河南油田分公司石油工程技术研究院,河南南阳473132【正文语种】中文【中图分类】TE357.46河南油田东部稀油老区厚油层发育，非均质性严重。

纳米聚合物微球的制备及其应用性能评价纳米聚合物微球是具有纳米尺度的聚合物微球，具有优异的物理化学性能和特殊的表面形态结构。

其制备方法多样，包括溶剂挥发法、乳液聚合法、微乳液聚合法等。

纳米聚合物微球在各个领域具有广泛的应用，如催化、吸附剂、传感器、药物载体等。

在应用性能评价中，主要从稳定性、分散性及吸附性能等方面进行评价。

纳米聚合物微球的制备方法多样，其中溶剂挥发法是一种简单且常用的制备方法。

该方法将聚合物溶液滴于硬模板或软模板上，通过溶剂挥发使溶液中的聚合物分子逐渐凝聚形成微球。

溶剂挥发法制备的纳米聚合物微球具有尺寸可控、结构均匀等优点。

微乳液聚合法是另一种常用的制备纳米聚合物微球的方法。

该方法将两种互不相溶的液体（即水相和油相）加入到反应体系中，通过适当的乳化剂和稳定剂使两相形成稳定的微乳液体系，然后在反应中加入聚合物单体和引发剂，进行聚合反应。

微乳液聚合法制备的纳米聚合物微球具有粒径均匀、表面平整等特点。

纳米聚合物微球的应用非常广泛。

首先，纳米聚合物微球可以用作催化剂载体。

纳米聚合物微球具有较大的比表面积和孔隙结构，可以提供更多的活性位点和较大的反应接触面积，从而提高催化剂的催化活性。

其次，纳米聚合物微球还可以用作吸附剂。

纳米聚合物微球具有较强的亲水性或疏水性，可以用于水处理、废水处理等领域的吸附分离。

此外，纳米聚合物微球还可以用于制备传感器，通过在纳米聚合物微球表面修饰特定的功能基团，实现对特定分子的高灵敏度和高选择性检测。

另外，纳米聚合物微球还可以用作药物载体，通过控制纳米聚合物微球的尺寸和释放速率，实现对药物的控制释放。

在应用性能评价中，除了纳米聚合物微球的制备工艺和形态结构的表征外，还需要对其稳定性、分散性及吸附性能等进行评价。

稳定性评价主要通过稳定性测试和形态观察来评价纳米聚合物微球的稳定性，如稳定性测试可以通过在不同条件下观察纳米聚合物微球的重聚现象来评价其稳定性。

分散性评价主要通过表面张力测量和粒径分布测试来评价纳米聚合物微球的分散性，如表面张力测量可以通过测量纳米聚合物微球在水相和油相之间的接触角来评价其分散性。

论文题目：低渗透油藏纳微米聚合物微球深部调驱技术应用研究专 业：应用化学硕 士 生：张 方 (签名)导 师：李谦定 (签名)摘要聚合物微球具有初始粒径较小、溶胀性能优良、工艺流程简单且封堵能力出色等特点，其在油田深部调驱领域有着较大应用潜力。

本研究针对低渗透油藏深部调驱中堵剂应用性能较差等问题，设计合成了一种粒径分布集中、强度较大、溶胀性能适宜、体系有效成份含量较高、调驱性能良好的纳微米聚合物微球。

以丙烯酰胺(AM)为单体，白油为分散介质，Span80/Tween80为复合乳化剂，配制了单体水溶液占38.0%，分散相占45.0%，质量比为3:1的Span80/Tween80复合乳化体系占17.0%（分别以体系总质量计）的反相微乳液。

以过硫酸铵/亚硫酸氢钠（APS/SHS）氧化还原体系为引发剂，N,N-亚甲基双丙烯酰胺（MBA）为交联剂，利用反相微乳液聚合法合成了聚丙烯酰胺微球，并以高转化率和高溶胀倍率为目标，对合成条件进行了优化与选择，确定最优合成条件为：聚合反应引发温度为40℃，引发剂和交联剂加量分别为0.50%、0.40%（以单体质量计），搅拌速率为800 rpm。

最终合成的微球体系稳定，转化率较高，达到75%以上，粒径分布较窄，粒径中值（D50）为72 nm，在模拟地层水中溶胀24 h的溶胀倍率达到162。

为了证明其在低渗透油藏深部调驱应用中的可行性，对聚丙烯酰胺微球的物理性质、形貌特征、结构组成、热稳定性、有效含量、流变性和溶胀性能进行了表征与评价。

合成的聚合物微球体系为浅黄色透明液体，在水中完全分散，无絮凝和沉淀，在25℃下的密度和粘度分别为0.962 g/cm3和1728 mPa•s，形貌表征显示聚合物微球形状规则，球形度完整，单分散性好，粒径分布较窄，约在70 nm左右。

在性能测试方面，聚合物微球体系有较高的有效含量，可达20%以上，且具有良好的热稳定性，符合相关使用标准；同时，聚合物微球体系还具有较好的注入性和溶胀性能。

DOI: 10.12358/j.issn.1001-5620.2021.04.006一种两性离子聚合物凝胶微球的制备与封堵性能刘锋报1，2， 闫丽丽3， 倪晓骁3， 蒋官澄4，5， 崔鑫4，5， 王建华3（1. 中国石油大学（华东）石油工程学院，青岛266580；2. 中石油塔里木油田分公司勘探事业部，新疆库尔勒841000；3. 中国石油集团工程技术研究院有限公司钻井液研究所，北京102200；4. 中国石油大学（北京）油气资源与探测国家重点实验室，北京 102249；5. 中国石油大学（北京）石油工程教育部重点实验室，北京 102249）刘锋报，闫丽丽，倪晓骁，等. 一种两性离子聚合物凝胶微球的制备与封堵性能[J]. 钻井液与完井液，2021，38（4）：435-441.LIU Fengbao, YAN Lili, NI Xiaoxiao, et al.Preparation and plugging performance of zwitterionic polymer gel micro spheres[J].Drilling Fluid & Completion Fluid ，2021, 38（4）：435-441.摘要　针对油基钻井液封堵性不足的难题，以N,N-二甲基丙烯酰胺（DAM ）、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS ）和二烯丙基二甲基氯化铵（DMDAAC ）为单体，以N,N-亚甲基双丙烯酰胺（MBA ）为交联剂，采用悬浮聚合法合成了一种两性离子聚合物凝胶微球。

采用核磁共振氢谱对凝胶微球进行了分子结构表征，并考察了单体投料比、交联剂加量、乳化剂加量等对凝胶微球粒径与封堵性能的影响规律，最终将单体投料比优选为DAM ∶AMPS ∶DMDAAC=7∶1∶2，MBA 加量优选为单体总质量的0.2%，乳化剂加量优选为单体总质量的3%，得到的凝胶微球平均粒径在22 μm 左右。

纳米聚合物微球调驱封堵机理及现场试验易萍;周广卿;王石头;张荣;曹毅【摘要】In order to understand the microstructure,particle size variation,profile control plugging mechanism of WQ nano polymer microspheres and its fieldapplication effect,the WQ polymer microspheres were studied by means of optical microscope,scanning electron microscope (SEM),laser particle size analyzer,and profile control plugging simulation experiments and field tests.The results show that with the extension of hydration time,the size of WQ nano polymer microspheres gradually increases,the long chain molecules intertwine and agglomerate,and the microspheres with different particle sizes are formed.Under the conditions of different reservoir physical property,the profile control plugging effect of different particle size microspheres is very different.The small size microspheres enter the deep part of high permeability layer and expand,which increases the specific surface area of the high permeability layer and reduces its permeability,and the adaptability of the small size microspheres to profile control flooding is better than that of the large size microspheres. The field application results show that the total daily oil production of 5 well groups in B102 block of Jiyuan oilfield increased by 5.2 t, and the comprehensive water cut decreased by 5%.The profile control flooding of WQ nano polymer microspheres achieved a good production increasing effect.%为了明确WQ 纳米聚合物微球微观结构、粒径随时间的变化规律、调驱封堵机理以及现场应用效果,应用光学显微镜、扫描电镜、激光粒度仪、调驱封堵物理模拟实验等测试方法及手段并结合现场试验对WQ聚合物微球进行了系统研究.结果表明:随着水化时间延长,WQ纳米聚合物微球粒径逐渐增大,长链分子相互缠绕发生团聚作用,微球粒径出现分级;在不同的储层物性条件下,不同粒径微球调驱封堵效果差异很大,小粒径微球进入高渗层深部滞留、膨胀,增大了高渗层比表面积,降低了高渗层渗透率,其调驱适应性明显优于大粒径微球的调驱适应性.现场应用情况结果表明,姬塬油田B102区块5个井组单日总产油量增加5.2 t,综合含水率下降5%,调驱增产效果明显.【期刊名称】《西安石油大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2018(033)003【总页数】6页(P86-91)【关键词】深部调驱;纳米聚合物微球;微球粒径;扫描电镜;物理模拟【作者】易萍;周广卿;王石头;张荣;曹毅【作者单位】中国石油长庆油田分公司油气工艺研究院,陕西西安 710018;低渗透油气田勘探开发国家工程实验室,陕西西安 710018;中国石油长庆油田分公司油气工艺研究院,陕西西安 710018;低渗透油气田勘探开发国家工程实验室,陕西西安710018;中国石油长庆油田分公司油气工艺研究院,陕西西安 710018;低渗透油气田勘探开发国家工程实验室,陕西西安 710018;中国石油长庆油田分公司油气工艺研究院,陕西西安 710018;低渗透油气田勘探开发国家工程实验室,陕西西安710018;西安石油大学石油工程学院,陕西西安 710065【正文语种】中文【中图分类】TE357引言随着油田注水开发的深入，储层受到驱替水的冲刷导致非均质性越来越强，特别容易造成注入水沿高渗层迅速突进，水驱控制程度较低，层间层内干扰严重，剩余油高度分散，大大降低了水驱采收率，因此，提高注入水波及体积是提高原油采收率的重要方法[1-3]。

第３２卷第１期２０１４年３月胶体与聚合物ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｏｌｌｏｉｄ＆ＰｏｌｙｍｅｒＶｏｌ．３２Ｎｏ．１Ｍａｒ．２０１４孔喉尺度弹性聚合物微球可以采用乳液、微乳等不同的聚合方法合成，平均尺寸从几十、几百纳米直到近百微米，该类聚合物微球具有较好水化性能，在水中可以任意浓度均匀分散，吸水后几十甚至上百倍膨胀[1]。

聚合物微球驱油技术是近几年发展起来的一种新型深部调驱技术，通过微球遇水膨胀逐级封堵地层孔吼实现封堵，调整吸水剖面，扩大水波及体积，提高采收率[2]。

目前微球“进得去、堵得住、能移动”的封堵机理是通过微球在岩心物理模型运移过程的“波动式压力变化”特征来表征[3]。

本文通过用微管的渗流模型代替传统的驱替岩心模型，研究外压、温度、质量浓度等因素对聚合物微球在微管中运移和封堵性能的影响，突破了以往方法的研究极限，直观可视，为筛选、设计与低渗透油藏地层孔喉相匹配的微球体系提供了新的方法[4~6]。

1实验部分1.1实验材料YG-370-5型聚合物微球，中国石油大学宇光科技有限公司；s7断块注入水，总矿化度为924.33mg/L ；s7原油，地下原油粘度为2.14mPa ·s ；直径为2μm 、5μm 、10μm 的熔融石英圆微管，长度为40mm 。

2实验结果与讨论2.1聚合物微球基本性能2.1.1聚合物微球膨胀性聚合物微球未吸水膨胀时，在频率分布曲线的最高点对应的粒径即初始最频粒径。

浓度为0.3%的聚合物微球溶液初始最频粒径均为0.055μm ，吸水后膨胀情况见表1。

在温度65℃、75℃时，聚合物微球粒径随水化时间增加，粒径膨胀倍数逐渐增大，最大粒径膨胀倍数约为膨胀前的10倍；在温度85℃时，随着水化时间的延长，粒径先增加后逐渐变小。

表1聚合物微球水化前后粒径变化2.1.2聚合物微球界面张力浓度为0.1%、0.3%、0.5%的聚合物微球溶液，微球溶液与S7断块原油之间的界面张力情况见表2。

2021 年第50 卷第 1 期石油化工PETROCHEMICAL TECHNOLOGY·55·纳米三元复合聚合物驱油剂驱油效果评价曹孟菁1，郭光范1，闫方平1，陈颖超1，张玉平1，杨火海2（1. 承德石油高等专科学校 石油工程系，河北 承德 067000；2. 西南石油大学 油气藏地质及开发工程国家重点实验室，四川 成都 610500）［摘要］以丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和N ，N'-亚甲基双丙烯酰胺为单体，采用蒸馏沉淀法合成了一种纳米聚合物微球，利用SEM ，FTIR 等方法对结构进行了表征，同时研究了聚合物微球的抗温抗盐性、渗流规律、渗流特征及驱油影响因素等。

实验结果表明，合成的纳米聚合物微球具有良好的吸水膨胀性能、抗盐性和抗温性。

聚合物微球分散体系在渗透率为8.85×10-3～29.87×10-3 μm 2的岩心中流动时，表现出非达西渗流特征，其膨胀体系在岩心上可起到封堵效果。

聚合物微球颗粒膨胀后的分散体系使水相相对渗透率下降。

温度和注入颗粒段塞尺寸对聚合物微球的提高采收率均有影响。

［关键词］三元复合；纳微聚合物颗粒；驱油剂；提高采收率［文章编号］1000-8144（2021）01-0055-06 ［中图分类号］TE 357.4 ［文献标志码］AOil displacement effect of nano ternary polymer flooding agentCao Mengjing 1，Guo Guangfan 1，Yan Fangping 1，Chen Yingchao 1，Zhang Yuping 1，Yang Huohai 2（1. Department of Petroleum Engineering ，Chengde Petroleum College ，Chengde Hebei 067000，China ；2. State Key Laboratoryof Oil and Gas Reservoir Geology and Exploitation ，Southwest Petroleum University ，Sichuan Chengdu 610500，China ）［Abstract ］A polymer microsphere was synthesized with acrylamide ，2-acrylamide-2-methylpropane sulfonic acid and N ，N'-methylene double acrylamide as monomer by distillation precipitation. The structure was characterized by SEM and FTIR. The temperature resistance ，salt resistance ，ruleof seepage flow ，water/oil two-phase seepage characteristics and influencing factors of oil displacement were studied. The experimental result shows that the polymer microspheres have good properties of water absorption ，salt resistance and temperature resistance. When the polymer microsphere dispersion system flows in the core with a permeability of 8.85×10-3-29.87×10-3 μm 2，it shows non-Darcy seepage characteristics ，and its expansion system can play a blocking effect on the core. The dispersion of polymer microspheres after expansion reduces the relative permeability of water phase. The temperature and the size of injected particle slug affect the enhanced oil recovery of polymer microspheres.［Keywords ］ternary composite ；nano polymer particles ；oil displacement agent ；enhanced oil recoveryDOI ：10.3969/j.issn.1000-8144.2021.01.010［收稿日期］2020-07-29；［修改稿日期］2020-10-05。

ｄｏｉ：１０ ３９６９／ｊ ｉｓｓｎ １００４－２７５Ｘ ２０２０ １１ ０２聚合物微球性能及调驱机理研究姚婷玮（西安石油大学石油工程学院，陕西　西安　７１００６５）摘　要：聚合物微球具有膨胀性好、耐温耐盐性、抗剪切性以及延迟膨胀等特性，能很好的应用于深部储层调驱技术。

它的初始粒径小，能够随注入液进入地层深部进而水化膨胀至最大体积，对高渗透大孔道产生有效封堵的作用，从而使流体发生微观改向。

随着注入压力的增加，聚合物微球作为一种弹性球体会产生变形，从而继续运移直至下一次封堵，表现出了逐级深部调驱的特性。

关键词：聚合物微球；调驱机理中图分类号：ＴＥ３５７ ４６ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００４－２７５Ｘ（２０２０）１１－００５－０３ＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆＰｏｌｙｍｅｒＭｉｃｒｏｓｐｈｅｒｅｓａｎｄＭｅｃｈａｎｉｓｍｏｆＰｒｏｆｉｌｅＣｏｎｔｒｏｌａｎｄＦｌｏｏｄｉｎｇＹａｏＴｉｎｇｗｅｉ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＰｅｔｒｏｌｅｕｍＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉ＇ａｎＰｅｔｒｏｌｅｕｍＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＳｈａａｎｘｉＸｉ＇ａｎ７１００６５）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｐｏｌｙｍｅｒｍｉｃｒｏｓｐｈｅｒｅｓｈａｖｅｇｏｏｄｅｘｐａｎｓｉｂｉｌｉｔｙ，ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｓａｌｉｎｉｔｙｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ，ｓｈｅａｒｒｅｓｉｓｔａｎｃｅａｎｄｄｅ ｌａｙｅｄｅｘｐａｎｓｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ Ｉｔｃａｎｂｅｗｅｌｌａｐｐｌｉｅｄｔｏｄｅｅｐｒｅｓｅｒｖｏｉｒｐｒｏｆｉｌｅｃｏｎｔｒｏｌａｎｄｆｌｏｏｄｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｔｈｅｉｎｉｔｉａｌｐａｒｔｉ ｃｌｅｓｉｚｅｏｆｐｏｌｙｍｅｒｍｉｃｒｏｓｐｈｅｒｅｓｉｓｓｍａｌｌ Ｉｔｃａｎｅｘｐａｎｄｔｏｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｖｏｌｕｍｅｗｉｔｈｔｈｅｉｎｊｅｃｔｉｏｎｆｌｕｉｄｅｎｔｅｒｉｎｇｔｈｅｄｅｅｐｓｔｒａ ｔｕｍ，ｆｏｒｍｉｎｇｅｆｆｅｃｔｉｖｅｐｌｕｇｇｉｎｇｆｏｒｈｉｇｈｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙａｎｄｌａｒｇｅｐｏｒｅｃｈａｎｎｅｌｓ，ｍａｋｉｎｇｔｈｅｆｌｕｉｄｍｉｃｒｏ－ｄｉｒｅｃｔｉｏｎｃｈａｎｇｅ Ｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｉｎｊｅｃｔｉｏｎｐｒｅｓｓｕｒｅ，ｐｏｌｙｍｅｒｍｉｃｒｏｓｐｈｅｒｅｓａｓａｎｅｌａｓｔｉｃｓｐｈｅｒｅｗｉｌｌｄｅｆｏｒｍａｎｄｃｏｎｔｉｎｕｅｔｏｍｉｇｒａｔｅｕｎｔｉｌｔｈｅｎｅｘｔｐｌｕｇｇｉｎｇ，ｓｈｏｗｉｎｇｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｄｅｅｐｐｒｏｆｉｌｅｃｏｎｔｒｏｌａｎｄｆｌｏｏｄｉｎｇｓｔｅｐｂｙｓｔｅｐＫｅｙｗｏｒｄｓ：ＰｏｌｙｍｅｒＭｉｃｒｏｓｐｈｅｒｅｓ；ＭｅｃｈａｎｉｓｍｏｆＰｒｏｆｉｌｅＣｏｎｔｒｏｌａｎｄＦｌｏｏｄｉｎｇ１　聚合物微球的性能评价１ １　聚合物微球的粒径聚合物微球粒径的影响因素有时间、矿化度、温度等。

聚合物微球的粒径影响因素及封堵特性王涛;肖建洪;孙焕泉;曹正权;宋岱峰【期刊名称】《油气地质与采收率》【年(卷),期】2006(013)004【摘要】为了更好地推广和应用新型聚合物微球逐级深部调剖技术,对该技术的主体聚合物微球的粒径影响因素及封堵特性进行了研究.结果表明,适量的NaCl有助于微球的溶胀,Ca2+和Mg2+的存在会抑制聚合物微球的溶胀;总矿化度越高,微球膨胀速度越慢;温度越高,微球体系的膨胀速度越快;膨胀15d、粒径为4μm的微球对渗透度为400×10-3μm2的岩心的封堵效果最好.用膨胀15d的微球对不同渗透率填砂岩心进行封堵实验,结果表明封堵效率与渗透率成反比;对高渗透岩心,提高聚合物微球浓度对封堵效率影响甚微.微球膨胀粒径的大小决定着封堵机理,也是决定封堵效果的重要因素.【总页数】3页(P80-82)【作者】王涛;肖建洪;孙焕泉;曹正权;宋岱峰【作者单位】中国石化股份胜利油田分公司,孤岛采油厂,山东,东营,257231;中国石油大学(华东),山东,东营,257061;中国石化股份胜利油田分公司,孤岛采油厂,山东,东营,257231;中国石油大学(北京),北京,昌平,102249;中国石化股份胜利油田分公司,山东,东营,257000;中国石化股份胜利油田分公司,孤岛采油厂,山东,东营,257231;中国石化股份胜利油田分公司,孤岛采油厂,山东,东营,257231【正文语种】中文【中图分类】TE357.431【相关文献】1.交联聚合物微球水化粒径影响因素的分析 [J], 韩秀贞;李明远;林梅钦;吴肇亮2.交联聚合物微球体系封堵特性影响因素研究 [J], 宗华;林梅钦;刘娜;李振安;刘永生;李明远3.新型耐温聚合物微球的封堵特性研究 [J], 马永宇; 林梅钦; 王志永; 刘俊辰4.不同粒径聚合物微球深部运移和封堵特性对比 [J], 刘义刚;李先杰;代磊阳;朱玥珺;薛宝庆;刘进祥;张楠;卢祥国;何欣5.聚合物微球溶液封堵性能影响因素研究 [J], 朱霞;姚峰;钱志鸿因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

纳微米聚合物球调驱特性及封堵的几何约束赵文景; 陈军斌; 刘振; 曹毅; 聂向荣; 张金元【期刊名称】《《西安石油大学学报（自然科学版）》》【年(卷),期】2019(034)006【总页数】7页(P81-87)【关键词】低渗透油藏; 聚合物微球调驱; 粒径; 提高采收率【作者】赵文景; 陈军斌; 刘振; 曹毅; 聂向荣; 张金元【作者单位】西安石油大学陕西省油气井及储层渗流与岩石力学重点实验室陕西西安710065; 西安石油大学石油工程学院陕西西安710065; 川庆钻探工程有限公司长庆钻井总公司陕西西安710021; 西安石油大学博士后创新基地陕西西安710065【正文语种】中文【中图分类】TE357.46+1引言低渗透油藏注水开发后仍然有大量剩余油未动用[1-2]。

为了有效提高低渗透油藏的采收率，学者们开展了颗粒型调剖剂[3]、凝胶调剖剂[4]、弱凝胶调剖剂[5]等多项调驱体系研究[6-7]，取得了一定的理论认识与现场试验效果。

但是，对于纵向非均质性强的低渗透油藏而言，上述调剖体系的注入能力和运移能力不足，调剖半径和提高采收率效果有限。

为了有效扩大低渗透油藏的调驱半径、提高低渗层剩余油动用程度，注入能力和运移能力较好的聚合物微球调剖剂越来越受重视。

聚合物微球的粒径为纳微米级，溶于水中分散性好，粒径随着水化时间的延长可以增大至初始粒径的3～5倍，微球能够进入低渗透油藏深部，实现深部调驱[8-10]。

但是不同粒径的聚合物微球调驱效果差异较大[11-12]，孔喉匹配理论认为不同喉道直径匹配不同粒径的微球，就可以达到较好的调驱效果。

但塞39区块现场试验结果表明，在储层物性相似的同一油田不同区块，注入小粒径微球后，提高采收率的效果较好，且作用有效期长。

显然，这种现象用孔喉匹配理论无法解释。

为了对比分析不同粒径的聚合物微球在低渗透油藏中的调驱效果，依据安塞油田王窑区块长6地层的物性特征，制备人工岩心，采用同注分采的方式[13-14]进行物理模拟实验，优选100 nm聚合物微球。

大庆石油学院学报第36卷第3期2012年6月JOURNAL OF DAQING PET ROLEU M INSTIT UT E Vol.36No.3Jun.2012收稿日期:20120604;编辑:关开澄基金项目:国家自然科学基金项目(50934003)作者简介:李 娟(1986-),女,硕士研究生,主要从事化学驱油提高采收率方面的研究.纳微米聚合物微球的水化膨胀封堵性能李 娟1,朱维耀1,龙运前1,兰喜艳2,杨智慧2( 1.北京科技大学土木与环境工程学院,北京 100083; 2.华北油田勘探开发研究院,河北任丘 062552)摘 要:为改善聚合物微球的深度调剖效果,利用蒸馏沉淀聚合法制备纳微米聚合物微球,并利用激光粒度分析仪、微孔滤膜装置和驱替装置对纳微米聚合物微球的粒径、水化膨胀能力和变形封堵能力进行测试分析.结果表明:纳微米聚合物微球为较规则均匀的球形,粒径分布集中,具有良好的水化膨胀性能;随着盐矿化度增大,纳微米聚合物微球膨胀性能变差;随着温度升高,微球的膨胀性能变强;在氯化钙和氯化镁水型中,微球膨胀性能变差;在酸性和碱性环境中,微球膨胀性能变差;随着水化时间增长,微球的封堵性能和变形能力逐渐增强,对孔道产生有效封堵的同时又能变形通过孔道,在渗透率较低的岩心中具有更好的深度调剖效果.关 键 词:纳微米聚合物微球;水化膨胀;过滤;封堵;变形中图分类号:TE357.46 文献标识码:A 文章编号:10001891(2012)030052060 引言在现有各种深部调驱技术中,聚合物驱油技术最为有效,其通过封堵和调节渗水剖面,达到驱替液液流改向、扩大驱替液的波及系数的效果[1-2].聚合物驱油也存在明显不足,聚合物突破后不能形成二次封堵,随着注入水流出,其有效期和综合使用成本较高.为此,有学者[3-5]利用交联聚合物溶液探索深部调剖的可能性,在实施中,由于交联聚合物溶液的形成要求聚合物质量浓度必需保持一定(300mg/L),交联剂质量浓度低(铝质量浓度在30mg/L 以下),因此很难提高交联聚合物线团数量,无法达到预期调剖效果.聚合物微球技术是在交联聚合物溶液基础上发展起来的一项新型油藏深部调驱堵水技术.国内用于调剖封堵的颗粒有土类及非体膨型的无机颗粒堵水调剖剂[6]、预交联颗粒堵水调剖剂[7]和无机)有机复合颗粒堵水调剖剂[8]等,这些作为常规堵水调剖剂,存在变形能力较差、易堵塞地层、耐温耐盐和稳定性差,只能实现近井地带调驱,无法到达地层深部有效动用剩余油及封堵窜流通道等问题.为了改善现有微球技术缺陷,使微球具有更好深度调剖能力,笔者采用蒸馏沉淀聚合法制备出纳微米聚合物微球,并利用扫描电镜、激光粒度分析仪、微孔滤膜装置和驱替装置,分别对纳微米聚合物微球的形貌、粒径分布、水化膨胀特性和变形封堵能力进行分析.1 实验1.1 试剂与仪器丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA )、N,N-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)、偶氮二异丁腈(AIBN)、乙醇;氯化钠、氯化钾、硫酸钠、碳酸钠、碳酸氢钠、氯化镁、氯化钙、氢氧化钠、盐酸,均为分析纯试剂;去离子水,实验室自制.恒温油浴锅;恒温水浴振荡箱;MasterSizer2000型激光粒度分析仪,英国Malvern 公司生产,采用H e-Ne 光源,激光电源的功率为10mW,测定波长为633nm,仪器测试范围为0.02~2000L m,测定温度为25e ;S-360型扫描电子显微镜,英国Cambr idge 公司生产,分辨率为10nm,工作电压为20kV;PH S-25数字pH 计,上海雷磁仪器厂生产;微孔滤膜过滤装置,直径为1.2L m 的聚碳酸酯核孔膜;岩心驱替装置,天然岩心;去离子水经0.22L m 的醋酸纤维素微孔滤膜过滤.网络出版时间：2012-07-23 09:24网络出版地址：/kcms/detail/23.1297.TE.20120723.0924.009.html第3期李娟等:纳微米聚合物微球的水化膨胀封堵性能1.2微球制备以丙烯酰胺和丙烯酸为单体,以N,N-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,在乙腈溶剂中进行蒸馏沉淀聚合反应.采用偶氮二异丁腈引发体系聚合,将反应液加入圆底烧瓶中,并置于恒温油浴锅中,由25e升至90e,保持沸腾状态15min,待反应液由无色变成淡蓝色,再逐渐变成乳白色,调节油浴锅温度至115e,其回流比保持为2左右,反应2h,溶剂几乎全部蒸馏出来,将瓶底白色固体粉末用乙醇分散、清洗和离心,在室温真空干燥12h,即可得纳微米聚合物微球.1.3方法(1)微球形态观察.将少量纳微米聚合物微球粉末置于干净的盖玻片上,对样品表面进行喷金处理,利用英国Cambridge公司生产的S-360型扫描电镜对样品进行观察拍照.(2)微球粒径及分布测定.利用英国Malvern公司MasterSizer2000型激光粒度分析仪测定水化前后纳微米聚合物微球分散体系的粒径及分布.将激光粒度分析仪预热30min后,将配制好的微球分散体系放入样品池中,测定微球的粒径分布规律.微球具有水化膨胀的性能,用膨胀倍率[9]表示,即e=(D2-D1)/D1,(1)式中:e为膨胀倍率;D2为微球水化膨胀后的中值粒径;D1为微球水化膨胀前的中值粒径.(3)微球过滤能力测定.采用高压差微孔滤膜过滤法[10-11]进行纳微米聚合物微球过滤能力的测定,微球分散体系通过核孔膜的过滤压力为0.1MPa,记录每滤出2.5mL微球分散体系所用的时间,直到滤过22.5mL分散体系为止.(4)微球岩心封堵能力测定.利用岩心驱替装置进行微球封堵能力的测定[12-13],实验温度为60e,水和微球分散体系的注入速度均为0.3mL/min.岩心抽真空饱和地层水后,开始注水驱替,等压力平衡一段时间后,转注纳微米聚合物微球分散体系,压力稳定后再进行后续水驱,记录实验过程中压力变化,通过计算得到岩心渗透率与注入液体体积的变化关系.2结果与讨论2.1微球形貌及粒径分布将通过蒸馏沉淀聚合反应得到的纳微米聚合物微球粉末置入干净的盖玻片上,在微球的表面进行喷金处理,放入已预热的样品室中抽真空,并用S-360型扫描电镜对微球的形貌进行观察,其结果见图1.由图1可知,水化前的纳微米聚合物微球粉末为较规则均匀的球形结构,微球的粒径为300nm左右,且微球的粒径分布也较集中.由于扫描电镜测试条件的局限性不能准确反映微球水化后的尺寸,因此利用激光粒度分析仪对水化后的微球尺寸分布进行测试.用10g/L的NaCl盐水配制1.5g/L的纳微米聚合物微球溶液,在60e下恒温水化膨胀1d后,用MasterSizer2000型激光粒度分析仪测试水化后的粒径分布,其结果见图2.由图2可知,纳微米聚合物微球平均粒径约为500nm,粒径分布范围在200~1000nm之间.与电镜扫描测试得到的结果比较发现,纳微米聚合物微球在高盐水中仍具有较好的膨胀性能,膨胀后的纳微米聚合物微球粒径较膨胀前增大1.5~3倍.纳微米聚合物微球粒径分布呈现出多分散性特征:一是由聚合反应过程中交联点的随机分布造成;二是由微球结构中酰胺基和羧基在分子内部无规则排列引起[14].2.2微球水化膨胀特征(1)盐矿化度.纳微米聚合物微球质量浓度为1.5g/L,N aCl矿化度分别为0,5,10,15,20g/L的纳微米聚合物微球分散体系在60e下水化不同的时间,用激光粒度分析仪测定水化微球的粒径,通过式(1)计算微球的膨胀倍率.不同的NaCl矿化度下纳微米聚合物微球的膨胀倍率随水化时间变化关系见图3.由图3可知,当NaCl矿化度相同时,纳微米聚合物微球的膨胀倍率随着水化时间增大而增大,直到水化约150h后,微球的膨胀倍率趋于不变.水化初始阶段微球膨胀倍率迅速增加,但随着水化时间增加,微球膨胀速度变慢,曲线趋于平缓.在相同水化时间下,随着NaCl矿化度增大,纳微米聚合物微球的膨胀倍率减小,且微球在去离子水与盐水中膨胀倍率相差很大,可见NaCl矿化度对微球的膨胀性能影响很大.纳微米聚合物微球最大膨胀倍率随NaCl 矿化度的变化关系见图4.由图4可知,微球的最大膨胀倍率随着NaCl 矿化度增加而减小,且NaCl 矿化度由0g/L 增大到5g/L 时,微球的最大膨胀倍率下降幅度较大.图1 纳微米聚合物微球扫描电镜图图2 纳微米聚合物微球分散体系粒径分布图3 NaCl 矿化度对微球膨胀性能的影响图4 微球的最大膨胀倍率随NaCl 矿化度变化曲线盐矿化度对微球膨胀性能的影响可以利用Flor y 理论解释分析[15].根据Flory 理论及微球内外离子浓度差产生的渗透压,可以计算平衡时的最大膨胀倍率Q max 为Q 5/3max U i2V u S 1/22+(1/2-x 1)/V 1V e V 0,(2)式中:V u 为微球摩尔体积;S 为外部电解质离子强度;x 1为聚合物微球和水相互作用参数;V 0为未膨胀微球摩尔体积;V 1为已膨胀微球摩尔体积;V e 为交联网络有效交联单元数;i 为每个结构单元所具有电荷数;i/V u 为固定在微球上电荷浓度;(1/2-x 1)/V 1为水与微球网络亲合力;V e /V 0为微球交联密度.由式(2)可知,当微球置入电解质溶液时,电解质浓度越大,则电解质离子强度S 越大,微球最大膨胀倍率Q max 越小,即微球最大膨胀倍率Q max 随着盐矿化度增大而减小.(2)温度.纳微米聚合物微球质量浓度为1.5g/L,NaCl 矿化度为5g/L 的纳微米聚合物微球分散体系分别在30,40,50,60,70e 下水化不同的时间,可得不同温度下纳微米聚合物微球的膨胀倍率随水化时间变化关系,见图5.由图5可知,当温度相同时,纳微米聚合物微球的膨胀倍率随着水化时间增大而增大,最终趋于平衡.在相同水化时间下,纳微米聚合物微球的膨胀倍率随着温度增加而增大,且温度越高,微球的膨胀倍率增加幅度越大,说明温度越高,微球的膨胀效果越好.纳微米聚合物微球最大膨胀倍率随温度的变化关系见图6.由图6可知,微球的最大膨胀倍率随着温度增加而增大,且温度由60e 增大到70e 时,微球的最大膨胀倍率增加幅度最大.温度对纳微米聚合物微球膨胀性能的影响同样可以用Flor y 理论解释分析.增加温度促使微球中的酰胺基团进一步水解,根据Flory 理论,水解度增加使i/V u 增大,同时也使最大膨胀倍率增大.根据式(2)可知,高温下i/V u 更大,即S 的系数更大,S 变化时对Q max 的影响也越大;低盐矿化度下S 越小,i/V u 的大 庆 石 油 学 院 学 报 第36卷 2012年系数越大,i/V u 变化时对Q max 的影响也越大.可见,高温下盐矿化度和低盐矿化度下温度对膨胀倍率的影响更显著[16].图5温度对微球膨胀性能的影响图6 微球的最大膨胀倍率随温度变化曲线(3)地层水类型.纳微米聚合物微球质量浓度为1.5g/L,温度为60e ,纳微米聚合物微球分散体系分别在矿化度为5g/L 的4种类型地层水中水化不同的时间,可得不同地层水类型下纳微米聚合物微球的膨胀倍率随水化时间变化关系见图7.由图7可知,氯化钙和氯化镁水型对微球膨胀倍率的影响较为显著,表现为当微球水化膨胀平衡时,在氯化钙和氯化镁水型中微球的最大膨胀倍率分别为1.18和2.54,明显小于在硫酸钠水型和重碳酸钠水型中的膨胀倍率.纳微米聚合物微球最大膨胀倍率随地层水类型的变化关系见图8.图7 地层水类型对微球膨胀性能的影响图8 微球的最大膨胀倍率随地层水类型变化曲线地层水类型对微球的膨胀性能影响是因为微球膨胀吸水后,聚合物分子链段上存在大量可离解的基团,生成高分子阴离子和阳离子.阳离子无规则分散在负离子周围,形成稳定的电场.当从外界引入阳离子时,由于阳离子对负电荷的屏蔽作用,导致聚合物分子间的作用力减弱,更易趋于稳定状态,膨胀性能减弱.由于Ca 2+、Mg 2+比Na +、H +具有更强的中和屏蔽能力,其对微球的膨胀性能影响更为明显.(4)pH 值.纳微米聚合物微球质量浓度为1.5g/L,温度为60e ,NaCl 矿化度为5g/L 的纳微米聚合物微球分散体系分别在pH 值为4,6,7,9,10下水化不同的时间,可得不同pH 值下纳微米聚合物微球的膨胀倍率随水化时间变化关系见图9.由图9可知,当体系pH 值小于7时,即处于酸性环境中,体系较早达到水化膨胀平衡;当体系pH 值大于7时,即处于碱性环境中,体系较晚达到水化膨胀平衡.无论在酸性还是碱性环境中,微球的膨胀性能均弱于中性环境.微球的最大膨胀倍率随pH 值的变化关系见图10.由图10可知,随着pH 值增大,微球的最大膨胀倍率呈现先增大后减小的趋势,说明微球在中性环境中的膨胀性能最好.这主要是由纳微米聚合物微球所带电荷引起的,微球表面附着有带负电的阴离子,当pH 值较低时,水中的氢离子使微球所带负电失效,分子线团发生收缩,单位体积内的网络空间减小,导致微球膨胀倍率变小;当pH 值较高时,微球所带负电的排斥作用使其分子拉伸,宏观表现为微球膨胀倍率增加,但当pH 值过高时,容易破坏分子内结构,使得分子线团断裂.第3期 李 娟等:纳微米聚合物微球的水化膨胀封堵性能图9 pH值对微球膨胀性能的影响图10 微球的最大膨胀倍率随pH 值变化曲线2.3 微球封堵性能特征(1)微孔滤膜.纳微米聚合物微球质量浓度为1.5g/L,NaCl 矿化度为5g/L 的纳微米聚合物微球分散体系在60e 下水化不同时间后,通过1.2L m 核孔膜的过滤体积与过滤时间的关系见图11.由图11可知,当水化时间相同时,随着过滤时间增大,过滤相同体积的微球分散体系所用时间增加,说明不同水化程度的微球在0.1MPa 压力下都能对1.2L m 的核孔膜形成封堵.由于不同水化程度的微球粒径大小不同,即随着水化时间增长,微球在水溶液中发生膨胀,尺寸变大,导致微球通过1.2L m 核孔膜的过滤时间随着水化时间增加而逐渐增大,说明随着微球水化时间增长,其封堵性能也逐渐增强,水化120h 的微球封堵能力最佳.水化240h 后的微球封堵能力逐渐变差,说明微球水化更长的时间后,具有较强的变形通过核孔膜的能力.可见,纳微米聚合物微球能够对孔道产生有效封堵的同时又能变形通过孔道,对孔道能够实现逐级封堵效果.此外,对水化120h 的微球在过滤前后,利用激光粒度分析仪对其粒径分布进行测试,见图12.由图12可知,过滤前后微球的粒径分布发生很大的变化.过滤前微球的粒径分布较宽,不集中,而过滤后微球的粒径分布基本上集中在1L m 左右,且在过滤后的分散体系中尺寸为1L m 的微球所占比例也急剧增大.这说明尺寸为1L m 的微球容易通过1.2L m 核孔膜,尺寸更大的微球基本上在核孔膜处产生封堵,但有一部分经变形通过核孔膜.图11 不同水化时间过滤体积和过滤时间关系曲线图12 水化120h 微球分散体系过滤前后粒径分布(2)岩心.纳微米聚合物微球质量浓度为1.5g/L,NaCl 矿化度为5g/L 的纳微米聚合物微球分散体系,在60e 下水化240h 后封堵实验结果见图13.实验选取2块不同渗透率的岩心A 、B,当注水达到平衡后,岩心A 、B 的渗透率分别为23.8@10-3,163.1@10-3L m 2.由图13可知,注水阶段2块岩心的渗透率很快达到稳定,渗透率变化曲线相差不大.转注纳微米聚合物微球分散体系后,2块岩心的渗透率下降很快,因为纳微米聚合物微球首先从较大的流动通道通过,且在通道中形成滞留,使得后续的液流只能转向较小的流动通道,从而导致渗透率下降.纳微米聚合物微球在较小的流动通道中的滞留,导致岩心渗透率进一步降低,但是随着滞留在较大流动通道中的微球再次发生运移,岩心渗透率逐渐增加.大 庆 石 油 学 院 学 报 第36卷 2012年图13 岩心渗透率与注入孔隙体积倍数关系曲线由于渗透率的不同,微球在2块岩心中的运移规律相差较大.在渗透率较高的岩心B 中,微球的滞留导致渗透率降低到最低后,压力升高使得大通道中的微球再次运移,岩心渗透率逐渐升高,直到渗透率基本保持不变,说明在该岩心中微球的主要流动通道比较单一,微球在更深部位的滞留不明显.在渗透率较低的岩心A 中,微球在大小通道间不断、反复地滞留、运移、再滞留、再运移,起到较好的深度调剖效果,说明在该岩心中微球的流动通道较多、较复杂,微球在更深部的滞留比较明显.后续注水后,滞留的微球进一步从出口端流出,导致岩心渗透率进一步增大,只有少量微球滞留在岩心中无法流出,使得岩心渗透率不能完全恢复到注微球之前的水平.由此说明该纳微米聚合物微球具有良好的注入性和变形性,在渗透率较低的岩心中具有更好的深度调剖效果.3 结论(1)利用蒸馏沉淀聚合反应制备的纳微米聚合物微球为较规则均匀的球形结构,粒径分布较集中,具有良好的水化膨胀性能.随着盐矿化度增大,纳微米聚合物微球膨胀倍率减小;随着温度升高,微球的膨胀倍率增加逐渐增大;氯化钙和氯化镁水型对微球膨胀倍率的影响较为显著,使得微球膨胀性能变差;随着pH 值增大,微球的膨胀倍率呈现先增大后减小的趋势,在酸性和碱性环境中膨胀性能变差.(2)不同水化程度的纳微米聚合物微球在0.1MPa 压力下能对1.2L m 的核孔膜形成封堵.随着水化时间增长,微球的封堵性能也逐渐增强,水化120h 的微球封堵能力最佳.随着水化时间进一步增加,微球的变形能力也逐渐增强,在对孔道产生有效封堵的同时又能变形通过孔道,对孔道实现逐级封堵的效果.(3)在渗透率较高的岩心中,微球的主要流动通道比较单一,微球在更深部位的滞留不明显.在渗透率较低的岩心中,微球的流动通道较多、较复杂,微球在更深部位的滞留比较明显.纳微米聚合物微球具有良好的注入性和变形性,在渗透率较低的岩心中具有更好的深度调剖效果.参考文献:[1] 韩玉贵,曹绪龙,宋新旺,等.驱油用聚合物溶液的拉伸流变性能[J ].大庆石油学院学报,2011,35(2):41-45.[2] 张宏方,王德民,岳湘安,等.利用聚合物溶液提高驱油效率的实验研究[J].石油学报,2004,25(2):55-59.[3] 李明远,郑晓宇,肖建洪,等.交联聚合物溶液及其在采油中的应用[M].北京:化学工业出版社,2006.[4] 董朝霞,吴肇亮,林梅钦,等.交联聚合物线团的形态和尺寸研究[J ].高分子学报,2002,30(4):493-496.[5] 李明远,王爱华,于小荣,等.交联聚合物溶液液流转向作用机理研究[J].石油学报(石油加工),2007,23(6):31-35.[6] 赵福麟,解通成.粘土双液法调剖剂封堵地层大孔道的研究[J ].石油学报,1994,15(1):56-65.[7] 白宝君,李良雄.影响预交联凝胶颗粒性能特点的内因分析[J ].石油勘探与开发,2002,29(2):103-105.[8] 贺广庆,李长春,吕茂森,等.无机有机复合凝胶颗粒调剖剂的研制及矿场应用[J].油田化学,2006,23(4):334-336.[9] 李宏岭,韩秀贞,李明远.交联比对交联聚合物微球性能的影响[J ].石油与天然气化工,2011,40(4):362-366.[10] 韩秀贞,李明远,郭继香,等.交联聚合物微球分散体系封堵性能[J].中国石油大学学报:自然科学版,2008,32(4):127-131.[11] 陈海玲,郑晓宇,王雨.微米级大颗粒交联聚合物微球的制备[J ].西安石油大学学报:自然科学版,2011,26(5):74-77.[12] 齐宁,刘志良,李晓军,等.海水基速溶调剖体系的研制与应用[J ].大庆石油学院学报,2009,33(6):63-67.[13] 史胜龙,王业飞,于海洋,等.多孔介质中酚醛树脂冻胶动态成胶规律[J].大庆石油学院学报,2012,36(1):41-46.[14] 林梅钦,董朝霞,彭勃,等.交联聚丙烯酰胺微球的形状与大小及封堵特性研究[J].高分子学报,2011,38(1):48-53.[15] Flory P J.Principles of polymer chemistry [M].N ew York:Cornel University Press,1953.[16] 贾晓飞,雷光伦,李会荣,等.孔喉尺度聚合物弹性微球膨胀性能研究[J].石油钻探技术,2009,37(6):87-90.第3期 李 娟等:纳微米聚合物微球的水化膨胀封堵性能。

纳微米级聚合物调驱技术优选及应用
赵玉武;王国锋
【期刊名称】《东北石油大学学报》
【年(卷),期】2009(033)006
【摘要】通过对4种纳微米聚合物样品的粒径、形态和膨胀尺寸变化实验,筛选适合龙虎泡油田的纳微米聚合物;应用模拟污水配制纳微米聚合物溶液,在未预膨胀和预膨胀条件下,开展封堵实验.结果表明:纳微米聚合物可顺利注入,膨胀后封堵高渗透层,在一定压力下发生突破实现逐级调驱;纳微米聚合物能有效动用低渗透层的原油,采收率可提高17%以上,渗透率级差越大,采收率提高越明显.纳微米聚合物在矿场注入过程中起到增油降水的效果,并且注入压力出现周期性变化,能够实现逐级封堵.【总页数】5页(P77-80,86)
【作者】赵玉武;王国锋
【作者单位】中国科学院,渗流流体力学研究所,河北,廊坊,065007;大庆油田有限责任公司,第九采油厂,黑龙江,大庆,163853;大庆油田有限责任公司,第九采油厂,黑龙江,大庆,163853
【正文语种】中文
【中图分类】TE357.4
【相关文献】
1.碳酸盐岩油藏聚合物凝胶体系调驱参数优选 [J], 周泳泉;宋考平;杜庆龙;翟冰
2.纳滤技术在油田调驱配聚中的应用进展 [J], 罗跃;赵素娟;刘清云;李思
3.铝离子-聚合物凝胶调驱体系配方室内优选研究 [J], 何莉
4.低渗透储层纳微米聚合物颗粒分散体系调驱多相渗流理论 [J], 龙运前;朱维耀;宋付权;宋洪庆;岳明
5.纳微米聚合物球调驱特性及封堵的几何约束 [J], 赵文景; 陈军斌; 刘振; 曹毅; 聂向荣; 张金元
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。