Page 139 - 201810

第 10 期 常冬梅，等: 储层改造可降解暂堵剂的制备及表征 ·1747·

胶强度变化，为选取最佳配方提供良好的依据 [16] 。 80 ℃水中稳定性比酰胺键差，因此降解时间短，符
合可降解的设计预期目的。故选用 PEGDA 作为后
2 结果与讨论 续实验的交联剂。

2.1 交联剂对暂堵剂性能的影响 表 1 交联剂对暂堵剂降解时间的影响
交联剂的种类及用量对暂堵剂的性能存在影 Table 1 Effect of cross-linking agent on the dissolution
响。控制反应温度 50 ℃，m（AA）∶m（AM）=1∶ time of temporary plugging agent
2，pH=7，引发剂过硫酸钾/亚硫酸钠〔n（K 2 S 2 O 8 ）∶ 交联剂种类 完全降解时间
n（Na 2 SO 3 ）=3∶2〕质量分数为 0.6%，膨润土质量 PEGDA 10 h
NMBA 超过一周
分数为 20%，分别改变交联剂 PEGDA 与 NMBA 的

质量分数，研究交联剂的种类及用量对暂堵剂性能
2.2 引发剂用量对暂堵剂性能的影响
的影响。
引发剂质量分数影响聚合的反应速率，进而对
2.1.1 交联剂对暂堵剂吸水倍率的影响
暂堵剂性能产生影响。控制反应温度 50 ℃，pH=7，
由 PEGDA 与 NMBA 交联剂制备的两种暂堵剂
m(AA)∶m(AM)=1∶2，PEGDA 质量分数 0.02%，
的吸水倍率见图 1。
膨润土质量分数为 10%，引发剂质量分数对暂堵剂
吸水倍率及降解时间的影响结果见表 2。

表 2 引发剂用量对暂堵剂性能的影响
Table 2 Effect of initiator dosage on the performances of
temporary plugging agent
w（引发剂） 凝胶状态 吸水倍率 强度 降解
/% /（g/g） /N 时间/h
0.2 黏稠、韧性不好 115 3.75 4
0.4 凝胶稍软、韧性稍好 148 5.23 4.5
0.6 凝胶硬、韧性最好 174 8.94 19
0.8 凝胶稍软、韧性稍好 145 7.76 19

图 1 PEGDA 与 NMBA 用量对暂堵剂吸水倍率的影响 1.0 凝胶硬、韧性好 131 7.54 30
Fig. 1 Effects of PEGDA dosage and NMBA dosage on the 1.2 凝胶硬、韧性好 126 7.32 27
water absorption rate of temporary plugging agent 1.5 凝胶硬、韧性不好 110 7.15 15

如图 1 所示，添加 PEGDA 比添加 NMBA 暂堵 如表 2 所示，随引发剂质量分数的增加，暂堵
剂吸水倍率高。当两种交联剂质量分数均增大时， 剂吸水倍率先增大后减小。当引发剂质量分数为
暂堵剂吸水倍率趋势近似相同，均在 w（交联剂） 0.6%时，达到最大值，为 174 g/g；随着引发剂质量
=0.02%时达到最大值。主要是因为由 PEGDA 制备 分数的增加，降解时间逐渐增加。当引发剂质量分
的高聚物，分子链较长易调节，交联均匀，具有较 数小于 0.6% 时，降解时间太短，不适用于压裂过
大的凝胶强度。NMBA 分子链较短，随着反应的进 程；当质量分数大于 0.6%时，符合压裂情况，可根
行，反应活性逐渐减小，易形成线型聚合物，一定 据实际要求选取适宜的引发剂质量分数。引发剂质
范围内，暂堵剂吸水倍率与交联剂浓度成反比，当 量分数较少时，产生的自由基少，进而影响单体间
交联剂用量较低或过多时，聚合物平均链段分子量 的聚合反应，但引发剂质量分数不宜过多，否则聚
变小，水分子难进入空间网格中，吸水倍率降低。 合反应速率过快，形成众多末端基，其亲水性会使
因此，交联剂的最佳用量为 0.02%。 暂堵剂的降解速度加快。故引发剂用量定为 0.6%。
2.1.2 交联剂对暂堵剂降解时间的影响 2.3 膨润土用量对暂堵剂性能的影响
由 PEGDA 与 NMBA 交联剂制备的两种暂堵剂 膨润土具有阳离子交换容量、膨胀性、吸附性
的降解时间见表 1。 和分散性的特点，能够较好的分散于体系中，可与
如表 1 所示，PEGDA 制备的暂堵剂在 80 ℃水 有机单体聚合，形成有机-无机杂化网络结构 [17-20] 。
浴下，降解时间为 10 h，明显短于 NMBA 制备的暂 控制反应温度 50 ℃，pH=7，m（AA）∶m（AM）
堵剂降解时间。分析原因是交联剂 NMBA 为酰胺键 =1∶2，PEGDA 质量分数为 0.02%，引发剂质量分
连接，在 80 ℃水中酰胺键比较稳定，不易水解断链， 数为 0.6%，膨润土的质量分数对暂堵剂吸水倍率及
故降解时间长；而交联剂 PEGDA 为酯键连接，在 降解时间的影响结果见表 3。