中海油研究总院与西南石大联合研发耐温耐盐聚合物微球，为非均质储层调剖注入新动力！-北京永康乐业科技发展有限公司

导读：

聚合物微球已被应用于非均质储层调剖领域，但其耐温性和抗盐性仍有待提高。近期，中海油研究总院有限责任公司孙哲、西南石油大方申文副教授等人合作开发了一种新型聚合物微球（PNS微球），该微球在150°C和不同盐度环境下显示出优异的温度和盐度抗性，有效提升了非均质储层的油气开采效率。相关研究以“Preparation of ultra-high temperature and high salinity resistant polymer microsphere and its property evaluation”为题目，发表在期刊《Journal of Molecular Liquids》上。

本文要点：

1、本研究以N'N-二甲基丙烯酰胺（DMA）和苯乙烯磺酸钠（NaSS）为单体，二乙烯基苯（DVB）为交联剂，采用反相乳液聚合法制备了耐超高温抗盐聚合物微球（PNS微球）。

2、通过优化乳化剪切时间、单体浓度、DMA与NaSS质量比以及DVB用量，成功制备出可在150°C下于不同盐水（包括海水）中保持45天长期稳定性的PNS微球。其耐温耐盐性能显著优于传统聚丙烯酰胺微球。

3、PNS微球粒径约为30μm，在150°C的低盐度盐水中可以膨胀约2-4倍，而在海水中则不会膨胀。

4、封堵实验表明，PNS微球对渗透率≤600 mD的多孔介质封堵率超90%。

5、核磁共振（NMR）T2谱显示其能有效封堵大孔喉，实现微观流体转向，驱油实验表明采收率可提高约20%。该研究为海上高温非均质油藏调剖提供了一种可行的候选材料。

PNS微球的制备步骤如下：

1、准备水相和油相：

水相制备：将N,N-二甲基丙烯酰胺（DMA）和苯乙烯磺酸钠（NaSS）溶解在去离子水中，质量比为9.5:0.5。加入二乙烯基苯（DVB）作为交联剂，其用量为单体总质量的0.24%。搅拌均匀，作为水相溶液。
油相制备：将乳化剂溶解在白油中，乳化剂的浓度为15 wt%。搅拌均匀以形成稳定的油相溶液。

2、乳化过程：

将水相和油相按照质量比3:1加入搅拌器（如Waring Blender）中。进行乳化处理，乳化时间设为4分钟，以确保形成稳定的油包水（W/O）乳液。

3、脱氧和聚合反应：

将乳化后的乳液倒入反应瓶中，用高纯氮气进行脱氧处理，时间为15分钟。将乳液加热至45°C，加入引发剂2,2'-偶氮双[2-(2-咪唑啉-2-基)丙烷]二盐酸盐（V-044）。在45°C下进行聚合反应，反应持续4小时。

4、相转化处理：

反应结束后，加入相转化剂，继续搅拌10分钟，帮助乳液从油包水（O/W）乳液转变为水包油（W/O）乳液，从而得到稳定的聚合物微球乳液。

5、后处理（可选）：

为了获得固体微球，可以将PNS乳液加入丙酮中进行沉淀。沉淀后的微球用乙醇和去离子水洗涤，然后在80°C下干燥，得到PNS固体微球。

本研究合成的PNS微球相比传统调剖剂，具有以下显著优势：

1、超高温和高盐环境适应性：PNS微球能够在150°C的高温和不同盐度的水（包括海水）中保持长期稳定，突破了传统聚丙烯酰胺微球在高温高盐条件下易降解的限制，特别适用于海上油田和复杂油藏环境。

2、可控的膨胀性能：PNS微球在低盐水中可膨胀2-4倍，而在高盐水中不膨胀。这种特性使其能够根据油藏的水化学特性选择性地封堵高渗透层或低渗透层，优化调剖效果。

3、微观流体转向能力：PNS微球能够有效封堵大孔喉，实现微观流体转向，提高原油采收率约20%。这种能力是传统调剖剂所不具备的，显著提升了油藏开发效率。

4、优异的粒径分布与分散性：通过反相乳液聚合技术制备的PNS微球具有高度均匀的粒径分布和良好的分散性，能够在复杂的油藏孔隙结构中更有效地迁移和封堵，进一步优化调剖效果。

5、经济与环境效益的平衡：尽管PNS微球的制备成本略高，但其优异的性能延长了应用寿命，减少了重复注入的需求，降低了开发成本，同时减少了对环境的影响。

这些优势使PNS微球成为高温高盐油藏调剖的理想材料，为海上油田和复杂油藏开发提供了新的技术选择。

图1.PNS和PAA的结构式。

图2.长期高温稳定性评价流程图。

图3.填砂管流动实验装置示意图。

图4.核磁共振实验设备及工艺流程图。

图5.非均质岩心驱油过程示意图。

在水驱过程中，注入水首先进入大孔喉通道以驱替原油。水驱结束后，残余油主要分布在未受影响的大孔喉区域以及小孔喉内部。在化学驱过程中，聚合物微球的注入可以有效封堵大孔喉通道，实现微观流体转向。随后，注入水进入中小孔喉通道，发挥驱油作用，从而提高原油采收率。增加体系浓度可以增强流体转向效果，更好地发挥聚合物微球的驱油作用，扩大波及范围。