油田在注水开发后期会形成较大的窜流通道， 导致注人水沿封堵作用此通道无效循环，达不到提高采收率 的目的。因而如何封堵大孔道，使液流改向波及未 被开采的油储层成为石油开采中面临的首要问 题[1]。国内外学者对于封堵剂的研究做了大量的工 作，很多封堵材料在油田得到应用并取得较好的提 高采收率效果。如交联聚合物溶液、弱凝胶等[-6]。 但这些封堵材料不适应一些苛刻的油藏条件，当配 注水中含一定量的氧或者油藏温度较高时，易使聚 合物发生氧化降解反应。过度的氧化降解会改变 HPAM的分子结构，影响聚合物与交联剂的交联反 应，从而影响这些封堵材料的深部封堵效果，从而限 制了它们的应用范围。预交联凝胶微粒（Performed ParticalGel，PPG)是由交联剂和聚合单体通过反相 悬浮聚合而得到，外观形态呈规则球形，故又称作交 联聚合物微球（简称微球）。PPG是极其微小的，由 线型分子内交联构成的网络，或者几根分子间发生 交联的网络与所含溶剂组成，是凝胶的一种，但由于其尺寸极小，故又称作微凝胶w]PPG作为封堵 材料具有一般凝胶所不具有的一些性质。普通凝胶 是一种交联体系，因而易受油层条件如温度、矿化 度、地层剪切作用的影响，不能很好地起到封堵作 用。而PPG是一种预交联体系，具有耐温、抗盐及 抗剪切稳定性等优点，非常适用于苛刻的油藏条 件[9—13]。但目前关于PPG的研究较少。交联聚合 物微球在油藏条件下的稳定性直接影响到其封堵和 提高采收率效果。如果微球在油藏条件下抗盐稳定 性较差，容易发生降解、微球结构被破坏，那么微球 就有可能失去对储层岩石孔隙的封堵特性，无法起 到深部调驱的作用。为此，本文主要采用核孔膜过 滤、填充砂管、流变、动态光散射（DLS)及显微镜研 究了盐质量浓度对交联聚丙烯酰胺微球的形态、大 小及封堵特性的影响。
1 实验部分1.1试剂与仪器丙烯酰胺、丙烯酸及NaOH,分析纯，北京益利 精细化学品有限公司产品。Span-80与Tween-60 均为化学纯，北京益利精细化学品有限公司生产。 去离子水：经0.22 ^m的醋酸纤维素微孔滤膜过滤。 白油，抚顺石化公司生产。无水乙醇、正戊烷，北京 现代东方精细化学品有限公司生产。
S-360型扫描电镜，英国Leica公司生产。 Mastersizer 2000激光衍射仪，英国马尔文公司生 产。BX-41光学显微镜，日本Olympus公司生产。
1.2实验方法1.2.1交联聚丙烯酰胺微球的合成及纯化将一 定量的Span-80与Tween-60溶解于白油中为油 相，以丙烯酰胺、丙烯酸、氢氧化钠和交联单体等溶 于水中为水相，两相形成W/O型乳液，采用 (NH4)2S2〇s-NaHS〇3氧化还原体系引发体系聚 合，温度由22 °C升温至70 °C,恒温反应2 h,得到含 交联聚丙烯酰胺微球的乳液。
将乳液以体积比1 :10的比例放人无水乙醇 中，充分搅拌进行破乳，可以看到容器底部生成大量 的白色絮凝状沉淀。将体系抽滤，得到的滤饼再以 体积比1:5的乙醇洗涤、抽滤。得到的滤饼自然风 干。为去除滤饼中的表面活性剂，将风干后的滤饼 用玻璃棒捣碎，装人滤纸筒中，封好筒口，将纸筒放 人索氏提取器中，用正戊烷溶液240 mL抽提48 h。 处理过的交联聚丙烯酰胺微球为白色粉末。
1.2.2光衍射分析用英国马尔文公司生产的 Mastersizer 2000激光衍射分析仪测定交联聚丙烯 酰胺微球溶胀后的粒度分布。该仪器的粒度测量范 围为0.?3 000丨迎，光源为He-Ne激光光源，波长 630.0 nm,测试温度25 C。
1.2.3流变特性测定用德国HAAKE公司的 RS600型流变仪测定交联聚丙烯酰胺微球分散体系 的流变特性，测定温度为（30±0.1)C。
1.2.4显微镜观测取少量溶胀后的交联聚丙烯 酰胺微球溶液样品于洁净载玻片上，用日本奥林巴 斯公司生产的BX41型显微镜观察，选择典型区域 进行拍照。
1.2.5核孔膜过滤核孔膜过滤装置与方法参考 文献[14]。交联聚丙烯酰胺微球通过核孔膜的过滤 压力为0.05 MPa,实验中记录过滤20 mL的交联聚 丙烯酰胺微球所需时间。所用核微孔滤膜由中国原 子能科学研究院提供，孔径为1.2 ^m，孔密度为5X 106个/cm2,膜厚为 10 pm。
1.2.6填充砂管驱替实验填充砂管驱替装置与 方法参考文献[15]。所用填充砂管长度为50 cm， 水驱及交联聚合物微球驱时的流量为0.40 mL/ min， 实验温度 30 C。
2结果与讨论2.1盐质量浓度对微球封堵核孔膜的影响图1是质量浓度为100 mg/L的交联聚丙烯酰 胺微球分散在不同NaCl质量浓度的水中50 C下 溶胀5 d后，通过核孔膜时的过滤体积与过滤时间 关系。从图1中可以看出，随分散体系NaCl质量 浓度增加，微球通过核孔膜的过滤速率逐渐变快，但 相差较小，25 mL的微球分散体系通过核孔滤膜的 过滤时间均达到80 min以上，均能够对核孔膜形成 有效封堵。表明在实验所考察的NaCl质量浓度范 围内，NaCl质量浓度对微球的封堵性能有一定影 响，微球具有较好的抗盐稳定性，对不同盐质量浓度 的油藏适应性较强。
聚合物微球具有较好的抗盐稳定性主要是由于 其本身是一种交联结构，盐质量浓度增加并没有改 变其交联网状结构，只是使其粒径有所变小，但微球 粒径的较小变化不会对其封堵特性产生较大影响。
8302.2盐质量浓度对微球封堵填充砂管的影响为了考察盐质量浓度对微球封堵性能的影响， 将不同盐质量浓度下质量浓度为3 000 mg/L的交 联聚丙烯酰胺微球分散体系在50 °C下溶胀5 d后， 保持一定的流动线速度通过填充砂管，测定填充砂 管不同位置的压力随注人微球体积数的变化，实验 结果如图2所示。
iooK)o?o^o 4 20(86<4 2 111^pf/-^^v^12球（3.5)后，户】、户2和户3压力分别升至80、80kPa及40 kPa左右。改注水后，户】、户2和户3压力 上升至最高点（分别为115、115、70 kPa)后开始压 力降低，水驱结束时维持在50 kPa及35 kPa左右。 以上实验现象说明，微球在填充砂管的深部形成了 有效封堵。即聚合物微球分散在质量浓度为5 000 mg/L的NaCl水中时能够对填充砂管形成较有效 封堵，且能够深人砂管深部形成封堵。
从图2(b)中可以看出，注人NaCl质量浓度为 10 000 mg/L的聚合物微球分散体系时，填充砂管 中（渗透率为1.25 ym2)测压口户，、户2和户3的压力 均快速上升，当注人一定量的聚合物微球后（3.5 )，户1、户2和户3压力分别升至65、35、25 kPa左 右。改注水后，々1、化和^压力上升至最高点（分 别为90、75、65 kPa)后压力开始降低，水驱结束时 维持在20?25 kPa。以上实验现象说明，微球在填 充砂管的深部形成了有效封堵。 即聚合物微球分散 在质量浓度为10 000 mg/L的NaCl水中时能够对 填充砂管形成较有效封堵， 且能够深人砂管深部形 成封堵，但封堵强度较含NaCl质量浓度为5 000 mg/L的聚合物微球分散体系有所减弱。
上述实验结果表明，随配制水盐质量浓度增加， 聚合物微球的封堵强度有所减弱，但在实验所考察 的范围内影响相对较小，而且对微球在填充砂管中 的深人性能基本未造成影响。这主要与聚合物微球 的粒径随盐质量浓度增加变化较小有关。
2.3盐质量浓度对微球流变性的影响图3是不同盐质量浓度下的质量浓度为100 mg/L的交联聚丙烯酰胺微球分散体系在50 C下 溶胀5 d时测得黏度随剪切速率的变化。
从图2(a)中可以看出，注人NaCl质量浓度为 5 000 mg/L的聚合物微球分散体系时，靠近填充砂 管（渗透率为1.15丨im2)进口端测压口 &、填充砂管 中间部分测压口化和靠近填充砂管出口端测压口 ^的压力均快速上升，当注人一定量的聚合物微从图3中可以看出，不同盐质量浓度下聚合物 微球分散体系的黏度曲线变化趋势基本相近。随剪 切速率增加，微球分散体系的黏度有所增大，呈现出 轻微的胀流性质。盐质量浓度越高，微球分散体系黏度越小，但不同盐质量浓度的微球分散体系的黏 度相差很小，与同温度水的黏度相近。
2.4盐质量浓度对微球微观形态及大小的影响不同的油藏条件，其注人水及地层水的盐质量 浓度有较大差异。盐质量浓度的不同有可能导致交 联聚丙烯酰胺微球的粒径及封堵特性发生变化。图 4是质量浓度为50 mg/L的交联聚丙烯酰胺微球分 散在不同NaCl质量浓度的水中50 °C下溶胀5 d 后，激光衍射方法测得微球的粒径大小及其分布。 从图4中可以看出，不同NaCl质量浓度下测得微 球的粒径大小及分布基本相近，在2?20 ^m。随溶 液中NaCl质量浓度增加，微球的粒径有所减小，但 相差不大，即微球具有较好的抗盐稳定性。这与微 球分散体系对核孔膜的封堵特性相一致。
图5给出了质量浓度为100 mg/L的交联聚丙 烯酰胺微球分散在不同NaCl质量浓度的水中5 0°C下溶胀5 d后的显微镜照片。从图5中可以看 出，微球的粒径随盐质量浓度的增加而变小，其形态 随盐质量浓度增加没有出现明显变化，但盐质量浓 度增加，显微镜下观察到的微球的立体感更强。
上述实验结果表明，聚合物微球溶胀后其粒径 随盐质量浓度的增加而减小，说明交联聚丙烯酰胺 微球有一定的变形能力。盐的存在影响微球的水化 过程，溶液中的电解质使交联聚合物微球分子链段 水化能力降低，水化程度减小，溶胀后的微球粒径小 于在去离子水中的粒径。聚合物微球在水中分散溶 胀后，大分子链上存在着羧基负离子，邻近的羧基之 间有相互静电排斥作用，当NaCl质量浓度为0 mg/ L或质量浓度较低时，聚合物微球溶胀后在分散介 质中较完全舒展开，流体力学体积较大，因此测得其 粒径较大。NaCl质量浓度增大，外加强电解质使已 电离的羧基的双电层和水化层变薄，减弱了同一聚 合物微球分子上同种电荷基团的排斥作用，聚合物 微球发生收缩，使得溶胀后的交联聚丙烯酰胺微球的流体力学体积变小，测得微球的粒径变小。
3结论(1)NaCl质量浓度对微球的封堵性能有一定 影响，对微球在填充砂管中的深人性能基本未造成 影响，微球具有较好的抗盐稳定性，对不同盐质量浓 度的油藏适应性较强。
(2)随剪切速率增加，微球分散体系的黏度有 所增大，呈现出轻微的胀流性质。盐质量浓度越高， 微球分散体系黏度越小，但不同盐质量浓度的微球 分散体系的黏度相差很小，与同温度水的黏度相近。
(3)微球的粒径随盐质量浓度增大而减小；随 盐质量浓度增加，微球的形态还保持圆球形，只是在 显微镜下观察到的微球的立体感更强。
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