Page 67 - 《精细化工》2021年第7期

第 7 期 巩锦程，等: 油田调驱用聚合微球的构效关系及应用进展 ·1349·

适用于高温高渗油藏大孔喉及裂缝的封堵调驱 [30-32] 。 米或亚微米级，适用于低渗、中低渗油藏苛刻的调
对于目前的开采热点为低渗、中低渗油藏，核壳型 驱条件，并且通过调节壳材料合成单体的用量，可
单交联微球和核壳型纳米材料复合微球刚性较强， 控制微球的粒径和溶胀倍率，满足油藏不同的非均
具有较好的耐温抗盐抗剪切能力，其初始粒径为纳 质条件。

表 1 不同结构聚丙烯酰胺微球的性能对比
Table 1 Performance comparison of polyacrylamide microspheres
水相单体 溶胀 溶胀 初始 溶胀
结构 文献 性能特点
质量分数/% 温度/℃ 时间 粒径 粒径
普通单 [11] — 45 5 h 120~380 μm 180~450 μm 抗碱性强，碱液中 120 d 后粒径中值为 240 μm；
交联微球 溶胀速度快，6 h 粒径已稳定；耐温性差。
[13] 50 25 72 h 150~200 nm 290~380 μm 40 ℃封堵性良好，单体用量高。
[14] 35 50 48 h 100.6 μm 293.5 μm 弹性低，抗剪切较强，6000 r/min 下剪切 15 min
后粒径基本不变。
2
核壳单 [15] 30 60 5 d 76~315 nm 1168 nm 耐温抗盐性能较好，60 ℃、5.7×10 mg/L 下
交联微球 溶胀率为 2.5 倍。水分散性较好。
[16] 41.5~44.2 65 10 d 1.02~3.15 μm 7.56~18.45 μm 耐温性能较好，大分子链断裂温度为 394.6 ℃，
黏弹性好，表观黏度低于 2 mPa·s。
5
双交 [18] 29.5 70 5 d 3 μm 70.71 μm 耐温抗盐性好，95 ℃、1.95×10 mg/L 矿化度
联微球 下，微球水化 18 h 后粒径溶胀至 70.71 μm。
[20] 50 75~100 14 d 515~570 nm 1300 nm 耐温抗盐性较好，抗剪切能力强。100 ℃下，
经 12000 r/min 剪切后的微球粒径分布不变，
高盐下延时溶胀效果显著。
无机材料 [25] 12 85 15 d 20.98 μm 68.95 μm 耐温性好，最大降解温度为 430 ℃；抗盐抗剪
复合交 切性好，11000 r/min 剪切 30 min 后粒径残留
联微球 率为 92%，20000 mg/L 矿化度下溶胀率为 10。
无机核壳 [28] 15.6 60 3 d 78.98 nm 515.74 nm 耐温性好，主链热降解温度为 500 ℃；耐盐
复合微球 性能较好，9000 mg/L 矿化度下粒径溶胀 4 倍；
具有溶胀可控性。
有机接枝 [31] — 25 12 h 74.81 μm 213.4 μm 150 ℃下，在有机材料表面修饰下，聚合微球
复合微球 强度可保持 3 个月，400 ℃时，相对分子质量
保留率为 70%。
[32] 26.7 90 10 d 9.21 μm 18.4 μm 分子降解温度为 410 ℃；弹性和强度较高，
100 Hz 下弹性模量为 1300 Pa，30 d 后的强度
为 118.5 kPa。

2 粒径及溶胀性能影响因素 反相乳液聚合法是在亲油乳化剂的作用下，将
溶有单体的水溶液与烃类溶剂（白油、煤油、烷类
聚合微球是一种可吸水溶胀的凝胶树脂，其粒 等）混合形成油包水型乳状液，然后由引发剂引发
径和吸水溶胀性能直接决定了体系对孔喉的封堵效 聚合的方法，其合成产物粒径在 0.1~10 μm [35-36] 。针
果及应用范围 [33] 。因此，作者对影响聚合微球的粒 对反相乳液聚合法粒径较大、分布较宽的问题，以
径和吸水溶胀性能的因素作了总结。 其为基础形成了反相微乳液聚合法。反相微乳液聚
2.1 聚合方法 合法是在反相乳液的基础上加入助乳化剂，在适当
聚合微球的合成方法可分为均相法和非均相 体积比下，自发形成反相微乳液，并在其中引发聚
法。近年来，国内外报道的均相法主要有反相乳液 合的方法。其聚合反应速度较快，产物粒径为 10~
聚合法、反相微乳液聚合法和二次反相乳液聚合法， 100 nm，并且分布更为均一 [37] 。
其产物一般为胶乳或微胶乳，乳胶粒径较小，粒径 分散聚合法是水溶性单体在引发剂的作用下在
分布较窄；非均相法主要有分散聚合法和反相悬浮 均相体系中发生聚合，生成的聚合物在达到临界链
聚合法，产物一般为固体颗粒，颗粒粒径较大。粒 长之后，从均相体系中沉淀析出，并在稳定剂的作
径分布较宽 [34] 。 用下，悬浮于介质中，其产物粒径为 0.1~10 μm [38] 。