在油田開發(fā)中后期,地層結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,呈現(xiàn)非均質(zhì)性,出現(xiàn)大孔道和高滲透帶,形成優(yōu)勢水流通道,嚴重影響石油的進一步開采。目前已經(jīng)針對改善地層非均質(zhì)性的深部堵水調(diào)剖技術(shù)發(fā)展很快,本課題主要是制備新型聚合物凝膠微球,并對其調(diào)驅(qū)性能評價。本課題采用兩種聚合方法制備不同粒徑范圍的聚丙烯酰胺的凝膠微球,用于不同的地層環(huán)境和孔喉尺寸的深度封堵:(1)反相微乳液聚合方法制備粒徑范圍50-250nm的納米級聚丙烯酰胺微球;(2)反相懸浮聚合方法制備粒徑范圍15μm-140μm的微米級聚丙烯酰胺微球。反相微乳液聚合方法制備納米凝膠微球,首先對乳液體系進行篩選,找到合適的復配乳化劑。通過繪制油相、水相和乳化劑三元相圖找到微乳液邊界,確定了微乳液三相體系組成。產(chǎn)物聚丙烯酰胺凝膠微球具有較高的熱穩(wěn)定性和耐剪切性,在300°C以后才開始發(fā)生本質(zhì)分解,可以滿足油藏的使用環(huán)境。微球在礦化水中溶脹性能,是其實現(xiàn)地層裂縫封堵的關(guān)鍵指標。本文制備的納米聚丙烯酰胺微球在100000mg/L的礦化度水溶液中,呈現(xiàn)緩慢膨脹特性,10天之后基本達到平衡狀態(tài),膨脹倍率約2.66倍。由于微球在地層環(huán)境使用中,始終處于注入水的剪切作用之下,因此,微球分散液的流變學行為對于研究微球的分布狀態(tài)具有重要意義。凝膠微球分散液的剪切流變行為研究表明,聚丙烯酰胺凝膠納米微球分散液的流變性不同于普通線性聚丙烯酰胺溶液,剪切粘度隨著剪切速率的增大先減小后增大,存在一個臨界剪切速率(γc)。除此之外,凝膠微球溶液還具有良好的粘彈性能。本文采用納米粒子的粒子簇理論對于聚丙烯酰胺微球在剪切力作用下的流變行為進行了模型化。通過反相懸浮聚合制備微米級粒徑的聚丙烯酰胺凝膠微球,探索了反應溫度、攪拌速度、引發(fā)劑用量以及固含量對聚合體系的影響,并進行微球的耐溫抗鹽性和封堵性能評價。實驗結(jié)果表明,體系最佳反應溫度為40-50℃范圍,最佳轉(zhuǎn)速在360-420r/min范圍,乳化劑的量不能高于11%,引發(fā)劑的最佳用量在0.1%-0.4%,固含量控制在25%以內(nèi)較為合適。采用上述兩種方法制備的不同粒徑的聚丙烯酰胺微球,對于不同的地層環(huán)境有各自的適用性,室內(nèi)巖芯封堵實驗結(jié)果表明,二者封堵率均可以達到85%以上,可以很好的滿足油田堵水調(diào)剖的需要。
【學位單位】：北京化工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TE39;TQ317
【部分圖文】：

圖１－１邋ＭＰＥＭｓ在孔喉中再遷移力分解ｆ３９］逡逑ｉｇ．１－１邋Ｆｏｒｃｅ邋ａｎａｌｙｓｉｓ邋ｆｏｒ邋ｒｅｍｉｇｒａｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ＭＰＥＭｓ邋ｉｎ邋ｐｏｒｅ－ｔｈｒｏａｔｓ＾３９＾逡逑性微球調(diào)驅(qū)技術(shù)特點逡逑均質(zhì)性、含水量高、孔道較大的油田深部調(diào)剖，改善種新型深部堵水調(diào)剖技術(shù)是聚合物活性微球調(diào)驅(qū)，這凝膠微球在油相中體積保持不變，在水中會發(fā)生吸水），這種微球還有一個特性是具有一定的彈性，遇到形并運移至地層深部，從而實現(xiàn)深層堵水調(diào)剖。這種原油采收率的目的。該技術(shù)的特點有：逡逑物活性微球耐溫抗鹽性強，能適應地層惡劣的采油環(huán)境以在地面合成和提取，方便實用性強；逡逑活性微球粒徑可控，微米級到納米級均可通過不同的

圖１－２單體分散過程逡逑Ｆｉｇ．邋１－２邋Ｔｈｅ邋ｐｒｏｃｅｓｓ邋ｏｆ邋ｍｏｎｏｍｅｒ邋ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ１５５１逡逑進行反相懸浮聚合，動力學、臨界膠束濃度和熱力學這三個值是必須要考個體系處于不穩(wěn)定狀態(tài)，需要加外力進行攪拌，水相會在外界剪切力的作球形液滴，大液滴會進一步在在外界壓力下分散成小液滴。小液滴會在分界面張力作用下有聚并成大液滴的趨勢。當外界剪切力和表面張力保持，液滴被打散和重新聚并就會處于一個平衡狀態(tài)，最終液滴較為均一。逡逑攪拌給體系施加的剪切力能夠使水相單體液滴在油相中保持動態(tài)平衡，發(fā)聚合，則會發(fā)生液滴粘結(jié)最終產(chǎn)生爆聚現(xiàn)象。因為當引發(fā)反應后，水相漸加大，液滴與液滴膨脹后不容易因為界面張力而分開，而是因為彼此粘連，最終團聚成一大塊，發(fā)生爆聚現(xiàn)象，反應無法順利進行。因此需要加劑來防止爆聚，它的作用是在單體液滴外面形成一層保護層，在引發(fā)反易粘連。攪拌和懸浮分散劑是維持懸浮聚合順利進行的缺一不可的因素，作用影響了反應粒徑的大小［５７］。逡逑

圖１－３反相乳液聚合體系示意圖逡逑Ｆｉｇ．邋１－３邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｓｙｓｔｅｍ邋ｏｆ邋ｒｅｖｅｒｓｅ邋ｐｈａｓｅ邋ｅｍｕｌｓｉｏｎ邋ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ逡逑如圖１－３所示，反相乳液聚合體系單引發(fā)前體和乳化劑在分散介質(zhì)的存在狀態(tài)，逡逑單體主要存在于液滴和增溶膠束中，還有少量在分散介質(zhì)中。當加入引發(fā)劑引發(fā)反應逡逑時，產(chǎn)生的自由基會進入增溶膠束內(nèi)引發(fā)反應，增溶膠束就會變成含有單體和短鏈聚逡逑合物的乳膠粒。隨著反應的進行，乳膠粒的單體不斷消耗，單體液滴中的單體就會向逡逑乳膠粒內(nèi)補充，以維持反應的持續(xù)進行。乳膠粒就會逐漸變大，而單體液滴就會逐漸逡逑１１逡逑

【參考文獻】

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本文編號：2821065