荧光聚丙烯酰胺微球调驱体系构筑及其作用机理

摘要

聚合物微球在调剖中有广泛的应用，而其在多孔介质中的运移及产出浓度无法监测和检测；因此，荧光微球的研发和应用具有重要的理论和实际意义。 采用反相悬浮聚合法合成了可用于微球调驱机理研究的三种荧光聚丙烯酰胺微球，其性能与矿场应用的微球相近；采用 FT-IR、荧光显微镜证实了微球的分子结构及形貌；研究了反应条件对微球粒径的影响，形成一套窄粒径分布的荧光聚丙烯酰胺微球制备工艺技术。 通过引入不同荧光特性的功能单体，使用荧光发射光谱法、荧光衰变光谱法，从分子角度系统研究荧光微球的发光性能；使用流变法研究了荧光单体对本体胶蠕变性能的影响；通过称重法研究了荧光单体对微球溶胀性、耐温性的影响。结果表明，荧光微球的发光性能会受到单体分子结构的影响；荧光单体对亲水性聚丙烯酰胺本体胶结构的规整性有抑制作用；荧光单体对微球的溶胀特性和耐温特性没有明显的影响。 通过荧光光谱法、称重法来研究温度、矿化度、pH等对微球荧光性能、溶胀性能的影响规律，建立了荧光聚丙烯酰胺微球的浓度测定方法，并获得微球的适用范围。结果表明，微球具有很好的水溶胀性；微球质量分数范围在10~500 mg/L时荧光强度呈线性；微球的荧光特性受金属离子的影响较小。 建立了优于传统TSI方法的荧光聚丙烯酰胺微球的稳定性FSI评价方法，并使用荧光稳定性指数来研究各种因素对荧光微球调驱体系分散稳定性的影响规律。结果表明，提高聚合物的浓度可以获得稳定的微球分散体系；表面活性剂使用量、矿化度都会对稳定性产生影响；低温时温度对微球分散体系的稳定性影响较小，高温度时温度对微球分散体系的稳定性影响较大；小粒径时平均粒径对微球分散体系的稳定性影响幅度较小，大粒径时平均粒径对微球分散体系的稳定性影响幅度较大。 建立了利用荧光聚丙烯酰胺微球研究微球在多孔介质中运移机理的方法。结合微球的荧光特性，通过室内裂缝性岩心驱油实验和微观可视化模型实验，验证了荧光微球的驱油性能和微观驱替机理。荧光微球可以在多孔介质中运移；微球的运移规律是架桥封堵-变形通过-继续运移；荧光微球调驱体系可以提高原油采收率。

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