用于深部调剖的新型微溶胶的合成、表征及性能评价

论文摘要

对于非均质油田,调整高含水期油层的吸水剖面,增加中、低渗透层的吸水量,扩大注入水波及的范围,改善油藏水驱开发效果,提高原油产量,对增加油田最终采收率是非常重要的。通过文献调研发现,油藏中经过长期注水开发的油层岩石,孔喉直径一般都在微米级。设计研制微米级别的调剖剂,可有效保护低渗油层,又能在油层岩石孔喉中不断封堵、变形、运移,从而改变注入水的渗流方向,实现液流的深部转向,起到深部调剖的作用。本论文主要针对油藏孔喉微米级特性,研制出一种新型微米级微溶胶颗粒,并对其进行条件优化及其性能评价。研究内容和结果主要有以下几点：（1）通过大量文献调研,筛选出合成方案,采用反相乳液聚合法合成出微溶胶颗粒,对其基本性能表征,实验研究结果表明：合成的微溶胶具有固含量高,圆球度好,数量庞大,粒径微米级,分散性好等特征；（2）采用正交试验设计,确定出大致的合成反应能进行的各个因素的范围。再采用单因素实验,分析各影响因素对聚合反应转化率的影响。优选后的聚合工艺条件为：引发剂选用水溶性偶氮引发剂,加量为0.13%；单体浓度为34%；油水比1.75：1；体系HLB值为5.3,乳化剂浓度为10.5%；稳定交联剂JQ浓度为0.12%；聚合反应温度为52℃；反应时间为6h；（3）用单因素法分别考察了乳化剂加量、搅拌转速、油水比、引发剂浓度、以及聚合温度对聚合反应产物粒径的影响规律,实验结果表明：合成的微溶胶粒径随乳化剂浓度、搅拌转速、油水比、引发剂浓度、聚合温度增大均是减小的趋势,其中乳化剂加量对微溶胶粒径大小影响较大。（4）通过对微溶胶的吸水膨胀性能评价发现,合成的微溶胶颗粒在25-55℃,0-20000mg/L矿化度条件下,具有较好的吸水膨胀性能,最大膨胀倍数可达6.13倍；用拟突破压力法评价微溶胶的强度和韧性,得出合成的微溶胶颗粒在25-55℃,0-20000mg/L矿化度条件下,具有较高的强度,最大拟突破压力法可达43kpa；用室内物理模拟流动实验研究微溶胶对人造岩心的控水能力,实验结果表明,微溶胶对岩心孔喉产生了一定深部流体转向作用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 调剖堵水概况
• 1.1.1 调剖堵水机理
• 1.1.2 深部调剖剂研究概况
• 1.2 孔喉尺度聚合物微球研究现状
• 1.2.1 微球基本性能
• 1.2.2 微球调驱机理
• 1.2.3 微球国内外研究现状
• 1.3 本文主要研究内容和创新点
• 1.3.1 本文主要研究内容
• 1.3.2 本文技术路线
• 第2章 微溶胶合成实验研究及表征方法
• 2.1 新型微溶胶设计思路
• 2.2 反相乳液聚合机理
• 2.2.1 分散阶段
• 2.2.2 阶段Ⅰ（乳胶粒生成阶段）
• 2.2.3 阶段Ⅱ（乳胶粒长大阶段）
• 2.2.4 阶段Ⅲ（聚合完成阶段）
• 2.3 微溶胶合成实验研究
• 2.3.1 实验仪器和药品
• 2.3.2 实验步骤
• 2.3.3 聚合反应转化率的测定
• 2.4 微溶胶性能表征与评价
• 2.4.1 偏光显微镜观察法
• 2.4.2 微溶胶粒度分析
• 2.4.3 微溶胶固含量的测定
• 2.4.4 聚合物红外光谱表征
• 2.4.5 微溶胶分散性评价
• 2.4.6 微溶胶酸碱度表征
• 2.5 本章小结
• 第3章 微溶胶合成条件优化与粒度控制
• 3.1 聚合反应转化率实验条件优化
• 3.1.1 不同引发剂体系及浓度的影响
• 3.1.2 总单体浓度的影响
• 3.1.3 油水比的影响
• 3.1.4 体系HLB值及乳化剂浓度的影响
• 3.1.5 交联剂加量的影响
• 3.1.6 聚合温度的影响
• 3.1.7 聚合反应时间的影响
• 3.1.8 本节小结
• 3.2 微溶胶粒径影响因素与分析
• 3.2.1 乳化剂浓度的影响
• 3.2.2 搅拌速度高低的影响
• 3.2.3 油水比的影响
• 3.2.4 引发剂浓度的影响
• 3.2.5 聚合反应温度的影响
• 3.2.6 本节小结
• 第4章 新型微溶胶稳定性评价与控水能力研究
• 4.1 微溶胶吸水膨胀性能研究
• 4.1.1 吸水膨胀性能评价方法
• 4.1.2 矿化度对微溶胶吸水膨胀性能的影响
• 4.1.3 温度对微溶胶吸水膨胀性能的影响
• 4.1.4 交联剂对微溶胶吸水膨胀性能的影响
• 4.2 微溶胶强度研究与分析
• 4.2.1 微凝胶强度的评价方法
• 4.2.2 实验研究结果与讨论
• 4.3 微溶胶颗粒控水能力实验研究
• 4.3.1 残余阻力系数法
• 4.3.2 仪器与试剂
• 4.3.3 实验步骤
• 4.3.4 实验结果与讨论
• 第5章 结论和建议
• 5.1 结论
• 5.2 建议
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的论文