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【摘 要】论文主要采用反相悬浮聚合法制作交联聚合物微球，并对交联聚合物微球分散体系的微球形态、溶胀性、驱油性以及封堵性能进行分析，采用扫描电镜以及透射电镜对微球形态进行观察，结果表明，在分散微球体系中，微球粒径大小与封堵性能效果具有关联性。
【Abstract】This paper mainly uses the inverse suspension polymerization to prepare the crosslinked polymer microspheres， and analyzes the morphology， swelling property， oil displacement and sealing performance of dispersion system of crosslinked polymer microspheres， and uses scanning electron microscopy and transmission electron microscope to observe the microspheres morphology. The results show that there is a correlation between the particle size and plugging performance of microspheres in the dispersed microsphere system.
【关键词】交联聚合物微球；微孔滤膜；封堵性能
【Keywords】crosslinked polymer microspheres； microfiltration membrane； plugging performance
【中图分类号】TE357 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2019）03-0180-02
1 引言
原油的开采过程中，由于我国油田大多为陆相沉积，层间的渗透率差异过大，非均质性是能够控制在油藏流体中的孔隙介质及其流动分布的重要因素[1]，在油田开发过程中，其主要是通过注水形式，但由于各层之间吸水量不同，且差异较大，并不能有效开采，只有通过深部调拨技术才能有效地对油田的非均质性进行改善，提高原油采收率。在我国目前的原油开采中，交联聚合物微球已经受到了广泛应用。
2 实验
2.1 实验材料与仪器
材料：氯化钠（分析纯）、无水乙醇（分析纯）、去离子水。
仪器：光学显微镜（BX-41上海巴拓仪器公司）、扫描电镜（SIRION200麦克奥迪公司）、激光粒度仪（Mastersizer2000马尔文公司）。
交联聚合物微球（实验室自制）。
2.2 实验方法
2.2.1 氯化钠溶液
用实验室天平称取一定量氯化钠，加入去离子水，将其配置为0.5%质量分数的氯化钠溶液。
2.2.2 微球母液配置
用实验室天平称取微球粉末少量，将配置质量分数为0.5%的氯化钠溶液加入其中，配置出微球母液为8000 mg/L。
2.2.3 微球分散体系配置
称取微量微球母液，将质量系数为0.5%的氯化钠加入其中稀释，将其搅拌均匀，倒进安倍瓶口之中并抽为真空封口，放入恒温箱之中。
2.2.4 激光粒度仪测定
利用激光测定仪（S3500）选取与样品需求相匹配的循环相，将液体倒入其中，充满整个循环系统之后进行循环处理。设置测量参数并进行校领，当少量的测量样品在仪器的检测过程中出现信号值低于允许进入量时，才能进行粒径的检测，在测量结束之后，需要对循环系统进行清洗。
2.2.5 扫描电镜实验
将样品分为若干份，对其中的局部区域进行放大并拍摄照片处理，在照片中观察微球的分散形态以及尺寸。
①利用洗液侵渍盖玻片12小时，用去离子水以及自来水对其反复冲洗，保证其清洁效果后将其放到平台上自然干燥。②用药匙将微球粉末取出少量，制作干片。③将其放置在光学显微镜之下进行大范围观察，选取特征明显的样品。④将选取的样品表面进行喷金处理，并将其放置到SEM样品室抽为真空，进行30分钟的冷却，再用SEM观测，区域性地进行拍照处理。
2.2.6 光学显微镜实验
以可见光作为光学显微镜光源，将微小物体进行高倍放大处理，也能将物体的细微部分放大，便于物体的观测，本次选用光学显微镜进行直接拍照观察，与标准刻度对比可以对微球的粒径大小进行测量。
2.2.7 微孔膜过滤实验
利用低压差微孔膜过滤法，用微孔膜在0.1Mpa压力下，将分散体系过滤，当微孔膜量筒中有5mL滤液时，用秒表进行计时，记录间隔为每流入量筒中5mL溶液为标准，直至总共滤液达到40mL可以将其停止。
2.2.8 填砂管封堵实验
利用油田进行模拟，将交联聚合物微球分散体系的质量分数配置为0.04%，将其放置到温度为60℃下进行10d溶胀，之后以0.4mL/min的分散体系的流速将其注入填砂管中，而填砂管的水渗透率为1.18，随着微球分散体系的注入量的变化，填砂管的不同位置的流动压差也会有所不同，将其进行记录[2]。
2.2.9 人造岩心驱油试验
需要将人造岩心进行设置，其中气测渗透率应当为2.0以及0.5，并将两者并联，进行饱和模拟水与抽真空，进行水侧的渗透率的测定。当温度设定为65℃时，以0.4mL/min的速度将原油注入其中，岩心饱和油，并对岩心的含油饱和度进行测定记录。在65℃的温度下，以0.4mL/min的速度将模拟水注入岩心之中，进行驱替到压力稳定状态，采出液的含水量達到98%，进行水驱的采收率，最后将交联聚合物微球分散体系以相同的速度注入其中，再将模拟水切换注入，其驱至压力稳定状态，并且采出液的含水量是98%。利用压力采集系统将系统的压力以时间变化为变化，进行分散体系注入后的出油量的增加数量计算结果，得出采收率的提高效率。 3 结果与讨论
3.1 交联聚合物微球的形态表征
3.1.1 SEM表征
通过SEM的观测，微球溶胀至5d与10d后，5d是其形态为集合的圆球形以及块状，粒径是几百纳米左右，10d后聚合物呈粘连的分散装填，尺寸为100纳米左右，微球的表面具有粘连性，并且其具有较宽的粒径分布[3]。
3.1.2 光学显微镜表征
将定量的微球乳液分别用模拟水以及石油醚进行分散，模拟水分散能够对微球溶胀之后的尺寸进行有效测量，石油醚分散则是在微球颗粒中防止其溶胀，将尺寸进行还原处理，并对其分散之后的特征进行拍照处理。在石油醚分散之后，微球仍旧存在大量的团聚现象，并且其粒径为分散状，形态为规则的球形，其粒径大约为5μm，而模拟水分散之后，微球溶胀尺寸在30μm左右，其形状也为规则球形。
3.2 微孔膜过滤实验
配置出0.02%质量分数的交联聚合物微球溶液，可以利用采油井污水或去离子水，将其放置在阴凉处3d后，即可取出微球样品进行封堵性的测验，在短时间内就由微球的模孔表面封堵变为表面过滤，并且在随着注入体积的逐渐增大，其溶液之中微球的数量也随之增加，使滤饼层的厚度也明显增加，滤液在膜处通过时所需要的时间也增长。微球在溶液中溶胀时间与滤过时间在一定范围内呈正比，溶胀时间长则滤过时间长，而超出一定时间之后，滤过时间则不会再有明显变化。而采油井污水的微球封堵性能没有变差倾向，其可以了解到微球溶液具有良好的耐盐性。
3.3 填砂管封堵实验
填砂管中水渗透率为1.18，向其中注入1PV的模拟水，然后将0.04%质量分数的交联聚合物微球溶液注入3PV的10d熟化模拟水中，最后将1PV的模拟地层水注入其中。由实验可得，在先注入的水中具有平衡压力，当微球溶液注入之后，前端压力持续上升，能够将填砂管进行封堵，在上升过程中，也会出现下降的情况，微球具有可变的球形结构。当压力持续上升且到达一定限度时，其会进行深部的转移，并进行下一步的封堵，其具有深部封堵的特性。
3.4 人造岩心去油实验
为了能够更好地进行微球的驱油性实验，选用模拟非均质油藏的双管模型。溶胀时间为15d，驱替剂浓度为400mg/L，在进行水驱时，压力平衡状态下低渗透率的岩心采收率为0，水经过高渗透率的岩心形成水道，采收率为61.2%，而在微球分散体系注入其中后，压力升高，低渗透率岩心分水率随之升高，而高渗透率岩心分水率随之降低，由此可见，微球分散体系具有较高的封堵性。后续进行水驱，压力并没有进行降低，可见微球分散体系具有滞留性。而两个渗透率岩心的采收率在原有的基础上大幅度提高，可见在非均质油藏中交联聚合物微球分散体系具有调驱性。
4 结语
交联聚合物微球能够在水溶液中分散，并且其對微孔膜有良好的封堵性，且具有较强的耐盐性。交联聚合物微球分散体系在非均质油藏中的深度调驱中有良好的应用性，能够将水剖面进行调整，有效增加波及体积，还能将非均质性降低，提升原油的采收率。
【参考文献】
【1】郑晓宇，张健，孙君，等.交联聚合物微球分散体系性能研究[J].油田化学，2012，29（2）：172-175.
【2】姜志高，李陈，韦巍，等.交联聚合物微球-聚合物HAP组合体系的深部调驱性能研究[J].长江大学学报（自科版），2016，13（7）：4-8.
【3】林梅钦，赵冀，唐永亮，等.亚毫米级交联聚合物微球对核孔膜的封堵作用[J].石油化工高等学校学报，2017，30（2）：18-23.
【Abstract】This paper mainly uses the inverse suspension polymerization to prepare the crosslinked polymer microspheres， and analyzes the morphology， swelling property， oil displacement and sealing performance of dispersion system of crosslinked polymer microspheres， and uses scanning electron microscopy and transmission electron microscope to observe the microspheres morphology. The results show that there is a correlation between the particle size and plugging performance of microspheres in the dispersed microsphere system.
【关键词】交联聚合物微球；微孔滤膜；封堵性能
【Keywords】crosslinked polymer microspheres； microfiltration membrane； plugging performance
【中图分类号】TE357 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2019）03-0180-02
1 引言
原油的开采过程中，由于我国油田大多为陆相沉积，层间的渗透率差异过大，非均质性是能够控制在油藏流体中的孔隙介质及其流动分布的重要因素[1]，在油田开发过程中，其主要是通过注水形式，但由于各层之间吸水量不同，且差异较大，并不能有效开采，只有通过深部调拨技术才能有效地对油田的非均质性进行改善，提高原油采收率。在我国目前的原油开采中，交联聚合物微球已经受到了广泛应用。
2 实验
2.1 实验材料与仪器
材料：氯化钠（分析纯）、无水乙醇（分析纯）、去离子水。
仪器：光学显微镜（BX-41上海巴拓仪器公司）、扫描电镜（SIRION200麦克奥迪公司）、激光粒度仪（Mastersizer2000马尔文公司）。
交联聚合物微球（实验室自制）。
2.2 实验方法
2.2.1 氯化钠溶液
用实验室天平称取一定量氯化钠，加入去离子水，将其配置为0.5%质量分数的氯化钠溶液。
2.2.2 微球母液配置
用实验室天平称取微球粉末少量，将配置质量分数为0.5%的氯化钠溶液加入其中，配置出微球母液为8000 mg/L。
2.2.3 微球分散体系配置
称取微量微球母液，将质量系数为0.5%的氯化钠加入其中稀释，将其搅拌均匀，倒进安倍瓶口之中并抽为真空封口，放入恒温箱之中。
2.2.4 激光粒度仪测定
利用激光测定仪（S3500）选取与样品需求相匹配的循环相，将液体倒入其中，充满整个循环系统之后进行循环处理。设置测量参数并进行校领，当少量的测量样品在仪器的检测过程中出现信号值低于允许进入量时，才能进行粒径的检测，在测量结束之后，需要对循环系统进行清洗。
2.2.5 扫描电镜实验
将样品分为若干份，对其中的局部区域进行放大并拍摄照片处理，在照片中观察微球的分散形态以及尺寸。
①利用洗液侵渍盖玻片12小时，用去离子水以及自来水对其反复冲洗，保证其清洁效果后将其放到平台上自然干燥。②用药匙将微球粉末取出少量，制作干片。③将其放置在光学显微镜之下进行大范围观察，选取特征明显的样品。④将选取的样品表面进行喷金处理，并将其放置到SEM样品室抽为真空，进行30分钟的冷却，再用SEM观测，区域性地进行拍照处理。
2.2.6 光学显微镜实验
以可见光作为光学显微镜光源，将微小物体进行高倍放大处理，也能将物体的细微部分放大，便于物体的观测，本次选用光学显微镜进行直接拍照观察，与标准刻度对比可以对微球的粒径大小进行测量。
2.2.7 微孔膜过滤实验
利用低压差微孔膜过滤法，用微孔膜在0.1Mpa压力下，将分散体系过滤，当微孔膜量筒中有5mL滤液时，用秒表进行计时，记录间隔为每流入量筒中5mL溶液为标准，直至总共滤液达到40mL可以将其停止。
2.2.8 填砂管封堵实验
利用油田进行模拟，将交联聚合物微球分散体系的质量分数配置为0.04%，将其放置到温度为60℃下进行10d溶胀，之后以0.4mL/min的分散体系的流速将其注入填砂管中，而填砂管的水渗透率为1.18，随着微球分散体系的注入量的变化，填砂管的不同位置的流动压差也会有所不同，将其进行记录[2]。
2.2.9 人造岩心驱油试验
需要将人造岩心进行设置，其中气测渗透率应当为2.0以及0.5，并将两者并联，进行饱和模拟水与抽真空，进行水侧的渗透率的测定。当温度设定为65℃时，以0.4mL/min的速度将原油注入其中，岩心饱和油，并对岩心的含油饱和度进行测定记录。在65℃的温度下，以0.4mL/min的速度将模拟水注入岩心之中，进行驱替到压力稳定状态，采出液的含水量達到98%，进行水驱的采收率，最后将交联聚合物微球分散体系以相同的速度注入其中，再将模拟水切换注入，其驱至压力稳定状态，并且采出液的含水量是98%。利用压力采集系统将系统的压力以时间变化为变化，进行分散体系注入后的出油量的增加数量计算结果，得出采收率的提高效率。 3 结果与讨论
3.1 交联聚合物微球的形态表征
3.1.1 SEM表征
通过SEM的观测，微球溶胀至5d与10d后，5d是其形态为集合的圆球形以及块状，粒径是几百纳米左右，10d后聚合物呈粘连的分散装填，尺寸为100纳米左右，微球的表面具有粘连性，并且其具有较宽的粒径分布[3]。
3.1.2 光学显微镜表征
将定量的微球乳液分别用模拟水以及石油醚进行分散，模拟水分散能够对微球溶胀之后的尺寸进行有效测量，石油醚分散则是在微球颗粒中防止其溶胀，将尺寸进行还原处理，并对其分散之后的特征进行拍照处理。在石油醚分散之后，微球仍旧存在大量的团聚现象，并且其粒径为分散状，形态为规则的球形，其粒径大约为5μm，而模拟水分散之后，微球溶胀尺寸在30μm左右，其形状也为规则球形。
3.2 微孔膜过滤实验
配置出0.02%质量分数的交联聚合物微球溶液，可以利用采油井污水或去离子水，将其放置在阴凉处3d后，即可取出微球样品进行封堵性的测验，在短时间内就由微球的模孔表面封堵变为表面过滤，并且在随着注入体积的逐渐增大，其溶液之中微球的数量也随之增加，使滤饼层的厚度也明显增加，滤液在膜处通过时所需要的时间也增长。微球在溶液中溶胀时间与滤过时间在一定范围内呈正比，溶胀时间长则滤过时间长，而超出一定时间之后，滤过时间则不会再有明显变化。而采油井污水的微球封堵性能没有变差倾向，其可以了解到微球溶液具有良好的耐盐性。
3.3 填砂管封堵实验
填砂管中水渗透率为1.18，向其中注入1PV的模拟水，然后将0.04%质量分数的交联聚合物微球溶液注入3PV的10d熟化模拟水中，最后将1PV的模拟地层水注入其中。由实验可得，在先注入的水中具有平衡压力，当微球溶液注入之后，前端压力持续上升，能够将填砂管进行封堵，在上升过程中，也会出现下降的情况，微球具有可变的球形结构。当压力持续上升且到达一定限度时，其会进行深部的转移，并进行下一步的封堵，其具有深部封堵的特性。
3.4 人造岩心去油实验
为了能够更好地进行微球的驱油性实验，选用模拟非均质油藏的双管模型。溶胀时间为15d，驱替剂浓度为400mg/L，在进行水驱时，压力平衡状态下低渗透率的岩心采收率为0，水经过高渗透率的岩心形成水道，采收率为61.2%，而在微球分散体系注入其中后，压力升高，低渗透率岩心分水率随之升高，而高渗透率岩心分水率随之降低，由此可见，微球分散体系具有较高的封堵性。后续进行水驱，压力并没有进行降低，可见微球分散体系具有滞留性。而两个渗透率岩心的采收率在原有的基础上大幅度提高，可见在非均质油藏中交联聚合物微球分散体系具有调驱性。
4 结语
交联聚合物微球能够在水溶液中分散，并且其對微孔膜有良好的封堵性，且具有较强的耐盐性。交联聚合物微球分散体系在非均质油藏中的深度调驱中有良好的应用性，能够将水剖面进行调整，有效增加波及体积，还能将非均质性降低，提升原油的采收率。
【参考文献】
【1】郑晓宇，张健，孙君，等.交联聚合物微球分散体系性能研究[J].油田化学，2012，29（2）：172-175.
【2】姜志高，李陈，韦巍，等.交联聚合物微球-聚合物HAP组合体系的深部调驱性能研究[J].长江大学学报（自科版），2016，13（7）：4-8.
【3】林梅钦，赵冀，唐永亮，等.亚毫米级交联聚合物微球对核孔膜的封堵作用[J].石油化工高等学校学报，2017，30（2）：18-23.