延緩交聯用雙重乳液交聯劑研究

夏鵬輝，吳松艷，王浩，李玉波

（東北石油大學，黑龍江大慶163318）

延緩交聯用雙重乳液交聯劑研究

夏鵬輝，吳松艷，王浩，李玉波

（東北石油大學，黑龍江大慶163318）

針對常規驅油用有機鉻弱凝膠交聯體系成膠時間過快的問題，利用乳化破乳機理，通過物理和化學手段，將有機鉻交聯劑、HPAM等驅油用化學試劑乳化分散到由油和水加表面活性劑形成的雙重乳液中。在地面配制后注入地層，達到破乳時間后，交聯體系成膠從而達到延緩交聯的目的。

雙重乳液；鉻交聯體系；破乳；延緩交聯

油田常規用有機鉻交聯體系具有很好的封堵地層的能力，但在注入工藝過程中存在成膠時間過早、抗剪切能力弱和與聚合物反映過快等缺點。為此，本文提出了一種雙重乳化體系，即將交聯劑和聚合物乳化分散到一種由油、水和表面活性劑等化學試劑組成的雙重乳狀液中［1,2］。此乳狀液為水包油包水型（W/O/W）或油包水包油型（O/W/O）雙重乳狀液。由于其含有三相兩界面，利用其中的界面膜將交聯劑和聚合物分離開來，這樣在其破乳之前交聯劑和聚合物不會接觸，就無法反應，調節表面活性劑用量控制破乳時間從而達到延緩交聯的目的。并且，可以通過調節外相的親油親水性，使整個體系適應地層巖石的親油親水性而有利于現場注入工藝。

1 實驗部分

1.1 實驗材料

醋酸鉻交聯劑、HPAM(相對分子質量1 200～1 600萬:大慶采油廠)、乳化劑、煤油、NaOH：分析純，天津市大茂化學試劑廠等。

1.2 實驗器材

FA25型高剪切分散乳化機(上海弗魯克流體機械制造有限公司)，SCM-L-II型高剪切乳化機(上海穗興機電發展有限公司)，DV-Ⅱ-pro型布氏粘度計(美國布氏工程實驗室股份有限公司)， QBZY系列全自動表面張力儀(上海方瑞儀器有限公司)。

1.3 實驗方案

W/O型內相制備：將已配制好的醋酸鉻交聯劑（用量為0.3%）以不同的乳化速度和乳化時間分散到加有不同量乳化劑的W/O型乳狀液中，待下一步備用。

W/O/W型雙重乳液制備：將已配制好的W/O內相以不同乳化速度和乳化時間分散到含有一定量乳化劑的HPAM水溶液中，調節pH值。將所制得的樣品置于45℃的恒溫箱中觀察其分層現象，并每隔24 h測定粘度。

2 實驗結果與分析

雙重乳液在不同乳化劑用量、乳化時間、乳化速度、溫度和pH值等條件下破乳時間不同。乳狀液分層后即為破乳。控制好破乳時間即是控制交聯劑與HPAM的交聯時機，且HPAM用量對破乳時間和最后的凍膠體系粘度影響也至關重要。分別調節乳化劑用量、乳化時間、乳化速度、溫度、p H值和HPAM用量等條件以控制破乳時間待體系破乳后，測定粘度以判斷成膠狀況.

2.1 不同乳化劑用量的分層情況

分別取乳化劑用量為1%、2%、3%和20%配制雙重乳液（文中HPAM分子量均為1 400萬，此處濃度為3 000 ppm），放置于45℃的恒溫箱中，觀察其分層破乳情況如表1。

表1 不同乳化劑用量下乳液分層、破乳狀況Table1 The emulsion layer,different dosage of emulsifier under demulsification

如上表所示，隨著乳化劑用量的加大，雙重乳液穩定性越來越強［3］。但乳化劑用量過大所形成的雙重乳液就會長時間不破乳，不符合注入要求。乳化劑用量為3%時，其乳液在第7 d開始出現分層，在第10 d完全分層，對比為最優破乳時間。

2.2 乳化劑用量對黏度的影響

分別取乳化劑用量為1%、2%、3%和20%配制雙重乳液（HPAM為3 000 ppm），并配制一組無乳化劑的交聯體系做對比，放置于45℃的恒溫箱中，每隔一天用布氏旋轉粘度計測量粘度，觀察不同乳化劑用量對雙重乳液體系粘度的變化的影響［4］。

圖1 不同乳化劑用量下粘度的變化Fig.1 Change of viscosity under different emulsifier amount

如圖1所示曲線可知，粘度增長趨勢沒有改變。但隨著乳化劑用量越多，粘度開始增長的天數開始后推［5］。對比乳化劑用量為1%、2%和3%的雙重乳液，其粘度分別在5、7、10 d時粘度達到2 000 mPa·s左右，并且之后粘度快速增長。即為雙重乳液破乳后，交聯劑和HPAM開始接觸并發生交聯反應。

2.3 HPAM用量對雙重乳液性能的影響

改變HPAM用量，分別取濃度為1 000、2 000、3 000、4 000和5 000 ppm，按上述實驗方法配制雙重乳液，放置于恒溫箱中，每隔一天測試粘度如下圖2。

圖2 HPAM用量對雙重乳液性能的影響Fig.2 Effect of HPAM content on properties of double emulsion

如圖2所示，不同HPAM濃度配置的雙重乳液粘度達到2 000 mPa·s皆在10 d左右（破乳時間）。但之后粘度增長情況不同。低濃度的1 000 ppm和2 000 ppm兩組實驗在粘度達到一定值后迅速下降。分析原因，可能是由于雙重體系中的乳化劑起到了降黏作用［6］。而4 000和5 000 ppm兩組實驗粘度持續上升，但粘度上升速度過快。由此可見，HPAM濃度達到一定值后，乳化劑降粘作用變小。綜合比較濃度在3 000 ppm時，無論是粘度增長趨勢或是粘度的增長速度都為最佳，所以3 000 ppm為HPAM最適宜濃度。

2.4 pH值、乳化速度和乳化時間對雙重乳液性能的影響

2.4.1 pH值對雙重乳液的影響

以乳化劑用量3%，HPAM濃度為3 000 ppm配制一組雙重乳液，分別調節pH值為5、8、11，觀察雙重乳液穩定性，用粘度計測其粘度變化如圖3所示。

由圖3可知，pH值在5時的酸性條件下，乳液不穩定，破乳后粘度迅速上升。pH在11時，乳液穩定一段時間后也迅速破乳，之后粘度迅速上升。只有p H值在8時，乳液穩定時間達到天數要求［7］。

2.4.2 乳化時間和乳化速度對雙重乳液的影響

如表2所示，不同乳化速度和乳化時間正交分析結果表明，乳化速度過快或乳化時間不夠都不能形成穩定的雙重乳液，只有在乳化時間3 min和乳化速度3 000 r·min-1情況下，雙重乳液形成狀況最優。

圖3 pH值對粘度的影響Fig.3 The effect of pH value on viscosity

表2 乳化時間與乳化速度對乳液形成狀況影響Table2 Influence of emulsifying time and emulsifying speed on the formation of emulsion

表3 溫度對雙重乳液性能的影響Table3 Effect of temperature on properties of double emulsion

2.5 溫度對雙重乳液性能的影響

其他條件不變，pH值為8，乳化劑用量為3%，HPAM濃度為3 000 ppm，乳化時間3 min，乳化速度3 000 r·min-1，將配制好的乳液分別放置于45、 55、65、75℃溫度條件下，觀察溫度對雙重乳液體系影響。

如表3所示，隨著溫度的升高雙重乳液破乳加快，破乳之后粘度增長也隨之加快［8］。

分析原因，可能是由于溫度過高致使雙重乳液中的界面膜不穩定。而且，溫度升高后交聯劑中的Cr3+與HPAM接觸更充分，導致交聯劑與HPAM反應過快，粘度迅速上升［9］。且溫度過高后，所形成的的凍膠體系穩定時間也縮短。綜上確定45～50℃為最佳溫度。

3 結論

（1）由上述實驗可知在pH值為8，HPAM濃度為3 000 ppm，乳化時間3 min和乳化速度3 000 r/min，乳化劑用量3%為雙重乳液為最優配方。

（2）該體系具有較高的穩定性，適用于45～50℃條件，能夠很好的達到延緩交聯的目的。

（3）雙乳液破乳后所形成的凍膠體系具有很高的粘度，能夠達到封堵地層的目的。

［1］孫秀秀.W/O/W型多重乳液延緩鉻溶膠交聯體系制備與性能研究[D].東北石油大學,2015.

［2］王剛.多重乳液型深部調剖劑的研制及其性能評價[D].東北石油大學,2015.

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［4］商乃德,鄒明華.用于延緩交聯的多重乳狀液交聯劑體系研究[J].內江科技,2016,02:63-65.

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［8］戴彩麗,趙娟,姜漢橋,汪廬山,靳彥欣,呂心瑞,趙福麟.延緩交聯體系深部調剖性能的影響因素[J].中國石油大學學報(自然科學版),2010,01:149-152+159.．

［9］魏發林,劉玉章,岳湘安,侯吉瑞,唐孝芬,李宜坤,熊春明,劉戈輝.用于延緩交聯的多重乳液體系的熱穩定性及運移行為[J].石油學報,2008,03:423-426.

海南省去年塑料產業產值已超23億

日前舉行的海南省塑料行業協會會員大會上了解到，去年該省塑料產業產值超過23億元，企業新增固定資產投資6600余萬元，設備更新、技術改造投資1500余萬元，政府扶持中小企業項目6個，主要企業銷售收入增加8.5%。

該省各類塑料制品企業約300家，主要集中于農業、包裝、市政、建筑等領域的塑料制品加工，產品遠銷云南、廣東、廣西、緬甸、越南等地。去年海南塑料行業企業新貸款融資1.2億元。此次會員代表大會上，海南省塑料行業協會與海南股權交易中心簽署戰略合作協議，全面推進塑料行業融入資本市場進程，積累企業發展的動力。今年該協會將籌備舉辦首屆海南工業高分子制品公益展示活動，組織企業前往古巴、柬埔寨等國實地考察，組團投資，統一生產、統一管理，為企業走出去探索合適的模式。同時計劃籌集2500至3000萬元注入塑料行業發展公益資金池，解決企業主要原料資金需求，降低成本推進行業健康發展。

Study on Double Emulsion Cross Linking Agent for Retarding Cross-linking

XIA Peng-hui,WU Son g-yan，WANG Hao，LI Yu-bo
（Northeast Petroleum University,Heilongjiang Daqing163318，China）

Aiming at the quick gelling speed of conventional flooding organic chromium weak gel cross-linking system,based on emulsion demulsification mechanism,by physical and chemical methods,the organic chromium crosslinker,HPAM flooding chemical reagent were emulsified and dispersed in oil,water and surfactant mixture to form double emulsion.When it is injected into the ground,after reaching the demulsification time,the crosslinking system can gel so as to achieve the purpose of retarding crosslinking.

Double emulsion;Chromium crosslinking system;Demulsification;Retarding crosslinking

TE 357

A

1671-0460（2017）03-0413-03

2016-11-09

夏鵬輝（1988-），男，吉林松原人，在讀碩士研究生，就讀于東北石油大學油氣田開發工程專業，研究方向：提高采收率。E-mail：2128807@qq.com。