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摘 要：压裂控水用相渗改善剂，可以在储层内不等比例降低油水相渗透率，对于控制油井压裂改造后含水增长具有重要意义。本文设计了相渗改善剂的合成试验，通过正交试验研究了不同组合因素条件对反相乳液聚合的影响，确定了最佳合成条件。
关键词：相渗改善剂 反相乳液聚合 压裂控水
对于高含水或有边底水的低渗储层，压裂形成的裂缝往往导致注入水以及边底水形成无效循环，造成油井含水上升。相渗改善剂是一种选择性控水剂，具有不等比例降低油水渗透率的性能[1]。本文利用分子设计基本原理，根据低渗油藏压裂控水要求，合成了一种新型相渗改善剂。
一、相渗改善剂合成机理
反相乳液聚合即将单体的水溶液，借助油包水型（W/O）乳化剂分散在油的连续相介质中的聚合反应[2]。反相乳液聚合体系的主要组分是单体、有机相、引发剂和乳化剂；所合成的产物是被水溶胀着的亚微聚合物粒子在油中的胶体分散体，即W/O型胶乳。
反相乳液聚合具有许多优点，如高聚合速率，反应条件温和，具有优异的溶解性。其重要特点是便于散热[3，4]，同时在低粘度介质的聚合条件下可以采用浓单体溶液聚合[5]。影响反相乳液聚合的因素主要有乳状液组成、引发剂类型和用量、单体浓度以及反应温度。
二、相渗改善剂合成试验设计
相渗改善剂的合成主要包含以下几个方面：
1.试验药品与仪器
1.1药品：丙烯酰胺（AM），工业级；斯班80（Span 80），化学级；吐温80（Tween 80），化学级；过硫酸铵（NH4）2S2O8，分析纯；氢氧化钠（NaOH），分析纯；去离子水；煤油。
1.2仪器及设备：HH-S4数显恒温水浴锅，S212恒速搅拌器，电子天平，雷磁PHS-2F PH计，BROOKFIELD粘度计，通氮装置，三口烧瓶。
2.乳液型聚合物的合成
复合乳化剂用量8%（占油相），Span 80与Tween 80质量比为5/1；尿素加量5%（占单体），试验过程如下：
油相制备：在三口烧瓶中量取一定量的煤油、Span 80、Tween 80搅拌乳化剂完全溶解。
水相制备：在烧杯中量取一定量的去离子水，称取定量丙烯酰胺单体，搅拌溶解后加入尿素和过硫酸铵；滴加NaOH溶液调节pH值为8左右。
反相乳液体系制备：先将油相低速乳化（搅拌转速500r/min）5min；之后通氮除氧，提高乳化转速至700r/min，同时将水相慢慢滴加到油相中，水相滴加完毕后保持乳化转速700r/min并通氮除氧，乳化30min。
乳化结束后，设定反应温度，在氮气保护下反应6小时。
三、正交多因素优选试验
1.正交试验方案设计
根据单因素分析结果选择因子水平，将四因子任意安排在L9（3L4）的列上，构成了正交试验方案。表中的数字翻译成该列因子的具体水平，油水体积比有1：1、5：6、2：3三个水平，单体浓度有30%、35%、40%三个水平，引发剂用量有0.45、0.50、0.55三个水平，温度有40℃、45℃、50℃三个水平。正交试验所用的评价指标是合成聚合物水溶液的表观粘度。
2.正交试验结果分析
按正交试验设计的试剂分配，依次合成九组反相乳液。用粘度计测量每一组乳液体系的表观粘度，直观分析表如下表1。
根据直观分析表可知四个因子对乳液聚合影响大小顺序为：油水体积比>引发剂浓度>单体浓度>反应温度。根据各个因子的效果曲线，可以得出反相乳液合成的最佳试验条件：油水体积比2：3，单体浓度35%，引发剂用量0.45%，反应温度50℃。
四、结论
1.压裂控水用相渗改善剂，可以不等比例降低油水相渗透率，控制油井压裂改造后含水增长，延长达到极限含水率前的采油期。
2.通过正交试验，得出了制备实验的最佳反应条件：复合乳化剂中两种成分的比值（Span-80：Tween-80）：5：1；复合乳化剂的用量：8%；乳液化转速为：700r/min；油水体积比：2：3；单体浓度：35%；引发剂用量：0.45%；反应温度：50℃；反应时间6h。
参考文献
[1]马青庄，温淑新，曲小东. 新型稠油选择性堵水剂的研究及应用. 油气地质与采收率，2002，9 （2）：73-74.
[2]王珊珊.反相乳液聚合制备聚丙烯酰胺.化学文摘，2009，（4）：25-27.
[3]刘建新，张营华，任韶然.新型相对渗透率改善剂控水性能试验研究.石油天然气学报，2008，30（5）：140-148.
[4]A. Zaitoun，N. Kohler.Two-Phase Flow through Porous Media：Effect of an Adsorbed Polymer Layer.SPE 18085.
[5]翁定为，蒋廷学，焦亚军，等.安塞油田改变相渗压裂液重复压裂现场先导试验.油气地质与采油率，2009，16（2）：104-106.
作者简介：王丽萍（1987-），女，助理工程师。2010年获中国石油大学（华东）工学学士学位，现从事油藏压裂研究工作。
关键词：相渗改善剂 反相乳液聚合 压裂控水
对于高含水或有边底水的低渗储层，压裂形成的裂缝往往导致注入水以及边底水形成无效循环，造成油井含水上升。相渗改善剂是一种选择性控水剂，具有不等比例降低油水渗透率的性能[1]。本文利用分子设计基本原理，根据低渗油藏压裂控水要求，合成了一种新型相渗改善剂。
一、相渗改善剂合成机理
反相乳液聚合即将单体的水溶液，借助油包水型（W/O）乳化剂分散在油的连续相介质中的聚合反应[2]。反相乳液聚合体系的主要组分是单体、有机相、引发剂和乳化剂；所合成的产物是被水溶胀着的亚微聚合物粒子在油中的胶体分散体，即W/O型胶乳。
反相乳液聚合具有许多优点，如高聚合速率，反应条件温和，具有优异的溶解性。其重要特点是便于散热[3，4]，同时在低粘度介质的聚合条件下可以采用浓单体溶液聚合[5]。影响反相乳液聚合的因素主要有乳状液组成、引发剂类型和用量、单体浓度以及反应温度。
二、相渗改善剂合成试验设计
相渗改善剂的合成主要包含以下几个方面：
1.试验药品与仪器
1.1药品：丙烯酰胺（AM），工业级；斯班80（Span 80），化学级；吐温80（Tween 80），化学级；过硫酸铵（NH4）2S2O8，分析纯；氢氧化钠（NaOH），分析纯；去离子水；煤油。
1.2仪器及设备：HH-S4数显恒温水浴锅，S212恒速搅拌器，电子天平，雷磁PHS-2F PH计，BROOKFIELD粘度计，通氮装置，三口烧瓶。
2.乳液型聚合物的合成
复合乳化剂用量8%（占油相），Span 80与Tween 80质量比为5/1；尿素加量5%（占单体），试验过程如下：
油相制备：在三口烧瓶中量取一定量的煤油、Span 80、Tween 80搅拌乳化剂完全溶解。
水相制备：在烧杯中量取一定量的去离子水，称取定量丙烯酰胺单体，搅拌溶解后加入尿素和过硫酸铵；滴加NaOH溶液调节pH值为8左右。
反相乳液体系制备：先将油相低速乳化（搅拌转速500r/min）5min；之后通氮除氧，提高乳化转速至700r/min，同时将水相慢慢滴加到油相中，水相滴加完毕后保持乳化转速700r/min并通氮除氧，乳化30min。
乳化结束后，设定反应温度，在氮气保护下反应6小时。
三、正交多因素优选试验
1.正交试验方案设计
根据单因素分析结果选择因子水平，将四因子任意安排在L9（3L4）的列上，构成了正交试验方案。表中的数字翻译成该列因子的具体水平，油水体积比有1：1、5：6、2：3三个水平，单体浓度有30%、35%、40%三个水平，引发剂用量有0.45、0.50、0.55三个水平，温度有40℃、45℃、50℃三个水平。正交试验所用的评价指标是合成聚合物水溶液的表观粘度。
2.正交试验结果分析
按正交试验设计的试剂分配，依次合成九组反相乳液。用粘度计测量每一组乳液体系的表观粘度，直观分析表如下表1。
根据直观分析表可知四个因子对乳液聚合影响大小顺序为：油水体积比>引发剂浓度>单体浓度>反应温度。根据各个因子的效果曲线，可以得出反相乳液合成的最佳试验条件：油水体积比2：3，单体浓度35%，引发剂用量0.45%，反应温度50℃。
四、结论
1.压裂控水用相渗改善剂，可以不等比例降低油水相渗透率，控制油井压裂改造后含水增长，延长达到极限含水率前的采油期。
2.通过正交试验，得出了制备实验的最佳反应条件：复合乳化剂中两种成分的比值（Span-80：Tween-80）：5：1；复合乳化剂的用量：8%；乳液化转速为：700r/min；油水体积比：2：3；单体浓度：35%；引发剂用量：0.45%；反应温度：50℃；反应时间6h。
参考文献
[1]马青庄，温淑新，曲小东. 新型稠油选择性堵水剂的研究及应用. 油气地质与采收率，2002，9 （2）：73-74.
[2]王珊珊.反相乳液聚合制备聚丙烯酰胺.化学文摘，2009，（4）：25-27.
[3]刘建新，张营华，任韶然.新型相对渗透率改善剂控水性能试验研究.石油天然气学报，2008，30（5）：140-148.
[4]A. Zaitoun，N. Kohler.Two-Phase Flow through Porous Media：Effect of an Adsorbed Polymer Layer.SPE 18085.
[5]翁定为，蒋廷学，焦亚军，等.安塞油田改变相渗压裂液重复压裂现场先导试验.油气地质与采油率，2009，16（2）：104-106.
作者简介：王丽萍（1987-），女，助理工程师。2010年获中国石油大学（华东）工学学士学位，现从事油藏压裂研究工作。