关于交联聚合物微球分散体系性能的分析

严祥威

摘  要：以反相悬浮聚合的方法，制作出了交联聚合物微球，就其分散体系的性能进行了分析，并借助相应的透射电镜和扫描电镜来观察微球形态。结果表明，在分散微球体系中，微球粒径会对其封堵性能产生直接影响。

关键词：交联聚合物微球;分散体系;性能的分析

前言：

我国很多油田都是陆相沉积，层间渗透率存在较大的差异性，给原油的开采带来的一定难度。在对油藏流体内的孔隙介质以及流动分布进行控制的过程中，非均质性是非常关键的因素，一般情况下，可以通过注水的方式对其进行调节，但是不同地层有着不同的吸水性，无法保证开采效果。针对这样的问题，必须借助深部调拨技术来改善油田的非均质性，促进原油采收率的提高。

1 实验与方法

1.1材料设备

在实验中需要用到的材料包括去离子水、无水乙醇（分析纯）和氯化钠（分析纯），使用的仪器设备有扫描电镜（SIRION200）、光学显微镜（BX-41）以及激光粒度仪（Mastersizer2000），交联聚合物微球由实验室自主制作。

1.2实验方法

1.2.1溶液配制

一是氯化钠溶液的配置，需要准确称量氯化钠，加入去离子水，配置相应的氯化钠溶液，质量分数为0.5%;二是微球母液的配置，以天平城区少量交联聚合物微球粉末，加入到配置好的氯化钠溶液中，得到微球母液（8000mg/L）。

1.2.2分散体系配置

取微量微球母液，加入到0.5%的氯化钠溶液中稀释，保证搅拌的均匀性，然后将其放入安倍瓶内，抽真空封口，置于恒温箱。

1.2.3试验测定

（1）光学显微镜实验：光学显微镜其本身能够对微小物体进行放大，方便观察，这里借助光学显微镜进行直接拍照观察，通过与标准刻度的对比，准确测量微球粒径。

（2）扫描电镜实验：需将样本均等分，对具备区域进行放大并拍照，借助照片来对微球的分散形态和尺寸进行观察。在实际操作中，首先，需要利用洗液对盖玻片侵渍12h，然后以自来水和去离子水进行反复清洗，在保证清洁效果的情况下，将盖玻片放在平台上自然干燥;其次，取少量微球粉末进行干片的制作;然后，利用光学显微镜进行大面积观测，选择具备明显特征的样品;最后，对选择的样品进行喷金处理，放入SEM样品室进行抽真空，冷却30min后，进行SEM观测，并对观测区域进行拍照。

（3）激光粒度仪测定：借助激光粒度仪，选择与样品需求匹配的循环相，将液体倒入后确保其能够充满循环系统，然后開始循环。需要设置相应的测量参数同时做好校领工作，检测过程中如果发现少量测量样品的信号值较允许进入量低，需要进行粒径检测。测量结合后，必须利用去离子水或者自来水对循环系统进行全面清洗。

（4）微孔膜过滤实验：借助低压差微孔膜过滤的的方法，可以在0.1MPa的压力下，实现对微球分散体系的过滤工作，当微孔膜量筒中的滤液为5mL时，利用秒表进行计时，记录的间隔以滤液每多5mL作为标准，直到滤液总量达到40mL，可以停止过滤。

（5）填砂管封堵实验：通过对油田开采环境的模拟，将交联聚合物微球分散体系的质量分数设置为0.04%，然后将之放入到60℃的恒温箱内进行溶胀，溶胀时间为10d，再依照0.4mL/min的流速，将分散体系注入到填砂管中，填砂管的水渗透率为1.18。伴随着交联聚合物微球分散体系注入量的变化，填砂管不同位置的流动压差同样会出现变化，需要做好记录工作。

（6）人造岩心驱油实验：实验环节，需要参照油田的相关参数来设置人造岩心，将气侧渗透率设置为0.5和2.0，并联后，开展饱和模拟水和抽真空，然后就水侧渗透率进行测定分析。设置温度为65℃，将原油按照0.4mL/min的速度，注入到岩心中，达到饱和并对岩心含油饱和度进行测量和记录。同样在65℃的温度下，按照0.4mL/min的速度，在岩心中注入模拟水，通过驱替的方式达到压力稳定，这样得到的采出液含水量会达到98%，然后进行水驱采收率的测定。

2 结果与讨论

2.1形态表征

借助SEM观测，微球在溶胀5d后，呈现出圆球和块状形态，粒径在数百纳米左右，溶胀10d后，聚合物呈现出粘连的分散填充，尺寸约为100纳米。利用石油醚和模拟水对定量微球乳液进行分散，石油醚分散能够防止微球颗粒溶胀，进行尺寸还原，并就分散后的特征进行拍照，模拟水分散则可以对溶胀后的尺寸进行测量，分散处理后，微球成规则球形，尺寸在30纳米左右。

2.2实验结果

一是微孔膜过滤实验。配置质量分数为0.02%的交联聚合物微球溶液，于阴凉区域放置3d，对得到的微球样品进行封堵实验，伴随着注入体积的增加，溶液中微球的数量会随之增长，滤饼层厚度增加，滤液通过滤膜的时间延长。在溶液中，微球的溶胀时间和滤过时间于一定范围内呈正比;二是填砂管封堵实验。先注入的水中压力平衡，微球溶液进入后，前端压力升高封堵填砂管，微球呈现为可变球形结构，而当压力达到一定限度后，会进行深部转移以及下一次的封堵;三是人造岩心驱油实验。水驱达到压力平衡时，低渗透率岩心采收率为0，经高渗透率岩心后，会形成水道，采收率61.2%，注入微球体系后，低渗透率岩心的分水率升高，高渗透率岩心分水率下降，表明微球分散体系具备较高的封堵性。后续进行水驱，压力并没有进行明显下降，表明微球分散体系具有一定的滞留性。

3 结论

总而言之，交联聚合物微球可以在水溶液中分散，对于微孔膜的封堵性良好，将其分散体系应用到油田开采中，能够与实现对非均质油藏的深度调驱以及水剖面调整，增加波及体积的同时，降低非均质性，促进原油采收率的提高。

参考文献

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