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本文选择了3种制备方法——剪切交联方法、乳液聚合方法和沉淀聚合方法制备微冻胶。其中,剪切交联方法是以聚合物(大分子)为原料的制备方法;乳液聚合方法和沉淀聚合方法则是以单体(小分子)为原料的制备方法。本文主要以剪切交联产品为主要研究对象。
为确定剪切交联反应时间,利用HAAKE RS150旋转流变仪研究了DF500与CrCl<,3>在稳定剪切流动下的交联反应动力学,得到了其交联反应动力学方程为: l/<,t<,g>>∝γ<0.31>·[Cr<3+>]<0.62>·[-COO<->]<2.90>·[H<+>]<-0.68>式中t<,g>为初始成冻时间,γ为剪切速率,[Cr<3+>]为铬离子浓度,[-COO<->]为成冻体系中的羧基浓度,[H<+>]为氢离子浓度。通过改变体系交联反应温度,得到稳定剪切条件下交联反应的表观活化能为60.56 kJ·mol<-1>。
提出了用管流剪切方式制备微冻胶的方法,并通过理论分析了这种方式的可行性。本试验中选用BT-100B蠕动泵作为剪切设备,使成冻体系在蠕动泵软管中流动,利用蠕动泵的啮合作用和管流的剪切作用制备微冻胶。
研究了微冻胶分散体的一些性质,主要包括:粒径、微观形貌、体系粘度、特性粘数和Huggins常数等。
用动态光散射仪测定了剪切交联微冻胶产品的粒径分布。通过改变剪切速率γ以及成冻体系中聚合物质量浓度ρ<,p>、配制水矿化度ρ<,NaCl>可以得到平均流体力学直径d与它们之间的指数关系为: d∝γ<-0.1062>·ρ<,p><0.7174>·ρ<, NaCl><-0.1677>用原子力显微镜研究了剪切交联微冻胶产品的微观形貌。试验发现,微冻胶在溶液中的形状主要以柱状或条状为主,长短轴的比例在2:1~3:1之间,微冻胶颗粒的这种形貌主要是由制备条件决定的。
通过岩心流动试验考察了微冻胶分散体在岩心中的注入能力、封堵能力、以及驱油能力。
用多点测压填砂岩心考察了聚合物驱-水驱、微冻胶驱-水驱过程中阻力系数与注入孔隙体积倍数的关系。试验发现,聚合物驱-水驱过程中阻力系数增加不多,恢复水驱后阻力系数降低;而在微冻胶驱-水驱过程中,注入11倍孔隙体积微冻胶时阻力系数可保持稳定,恢复水驱时阻力系数升高,这个现象为调剖堵水提供了新的思路。