延缓交联用双重乳液交联剂研究

夏鹏辉，吴松艳，王浩，李玉波

（东北石油大学，黑龙江大庆163318）

延缓交联用双重乳液交联剂研究

夏鹏辉，吴松艳，王浩，李玉波

（东北石油大学，黑龙江大庆163318）

针对常规驱油用有机铬弱凝胶交联体系成胶时间过快的问题，利用乳化破乳机理，通过物理和化学手段，将有机铬交联剂、HPAM等驱油用化学试剂乳化分散到由油和水加表面活性剂形成的双重乳液中。在地面配制后注入地层，达到破乳时间后，交联体系成胶从而达到延缓交联的目的。

双重乳液；铬交联体系；破乳；延缓交联

油田常规用有机铬交联体系具有很好的封堵地层的能力，但在注入工艺过程中存在成胶时间过早、抗剪切能力弱和与聚合物反映过快等缺点。为此，本文提出了一种双重乳化体系，即将交联剂和聚合物乳化分散到一种由油、水和表面活性剂等化学试剂组成的双重乳状液中［1,2］。此乳状液为水包油包水型（W/O/W）或油包水包油型（O/W/O）双重乳状液。由于其含有三相两界面，利用其中的界面膜将交联剂和聚合物分离开来，这样在其破乳之前交联剂和聚合物不会接触，就无法反应，调节表面活性剂用量控制破乳时间从而达到延缓交联的目的。并且，可以通过调节外相的亲油亲水性，使整个体系适应地层岩石的亲油亲水性而有利于现场注入工艺。

1 实验部分

1.1 实验材料

醋酸铬交联剂、HPAM(相对分子质量1 200～1 600万:大庆采油厂)、乳化剂、煤油、NaOH：分析纯，天津市大茂化学试剂厂等。

1.2 实验器材

FA25型高剪切分散乳化机(上海弗鲁克流体机械制造有限公司)，SCM-L-II型高剪切乳化机(上海穗兴机电发展有限公司)，DV-Ⅱ-pro型布氏粘度计(美国布氏工程实验室股份有限公司)， QBZY系列全自动表面张力仪(上海方瑞仪器有限公司)。

1.3 实验方案

W/O型内相制备：将已配制好的醋酸铬交联剂（用量为0.3%）以不同的乳化速度和乳化时间分散到加有不同量乳化剂的W/O型乳状液中，待下一步备用。

W/O/W型双重乳液制备：将已配制好的W/O内相以不同乳化速度和乳化时间分散到含有一定量乳化剂的HPAM水溶液中，调节pH值。将所制得的样品置于45℃的恒温箱中观察其分层现象，并每隔24 h测定粘度。

2 实验结果与分析

双重乳液在不同乳化剂用量、乳化时间、乳化速度、温度和pH值等条件下破乳时间不同。乳状液分层后即为破乳。控制好破乳时间即是控制交联剂与HPAM的交联时机，且HPAM用量对破乳时间和最后的冻胶体系粘度影响也至关重要。分别调节乳化剂用量、乳化时间、乳化速度、温度、p H值和HPAM用量等条件以控制破乳时间待体系破乳后，测定粘度以判断成胶状况.

2.1 不同乳化剂用量的分层情况

分别取乳化剂用量为1%、2%、3%和20%配制双重乳液（文中HPAM分子量均为1 400万，此处浓度为3 000 ppm），放置于45℃的恒温箱中，观察其分层破乳情况如表1。

表1 不同乳化剂用量下乳液分层、破乳状况Table1 The emulsion layer,different dosage of emulsifier under demulsification

如上表所示，随着乳化剂用量的加大，双重乳液稳定性越来越强［3］。但乳化剂用量过大所形成的双重乳液就会长时间不破乳，不符合注入要求。乳化剂用量为3%时，其乳液在第7 d开始出现分层，在第10 d完全分层，对比为最优破乳时间。

2.2 乳化剂用量对黏度的影响

分别取乳化剂用量为1%、2%、3%和20%配制双重乳液（HPAM为3 000 ppm），并配制一组无乳化剂的交联体系做对比，放置于45℃的恒温箱中，每隔一天用布氏旋转粘度计测量粘度，观察不同乳化剂用量对双重乳液体系粘度的变化的影响［4］。

图1 不同乳化剂用量下粘度的变化Fig.1 Change of viscosity under different emulsifier amount

如图1所示曲线可知，粘度增长趋势没有改变。但随着乳化剂用量越多，粘度开始增长的天数开始后推［5］。对比乳化剂用量为1%、2%和3%的双重乳液，其粘度分别在5、7、10 d时粘度达到2 000 mPa·s左右，并且之后粘度快速增长。即为双重乳液破乳后，交联剂和HPAM开始接触并发生交联反应。

2.3 HPAM用量对双重乳液性能的影响

改变HPAM用量，分别取浓度为1 000、2 000、3 000、4 000和5 000 ppm，按上述实验方法配制双重乳液，放置于恒温箱中，每隔一天测试粘度如下图2。

图2 HPAM用量对双重乳液性能的影响Fig.2 Effect of HPAM content on properties of double emulsion

如图2所示，不同HPAM浓度配置的双重乳液粘度达到2 000 mPa·s皆在10 d左右（破乳时间）。但之后粘度增长情况不同。低浓度的1 000 ppm和2 000 ppm两组实验在粘度达到一定值后迅速下降。分析原因，可能是由于双重体系中的乳化剂起到了降黏作用［6］。而4 000和5 000 ppm两组实验粘度持续上升，但粘度上升速度过快。由此可见，HPAM浓度达到一定值后，乳化剂降粘作用变小。综合比较浓度在3 000 ppm时，无论是粘度增长趋势或是粘度的增长速度都为最佳，所以3 000 ppm为HPAM最适宜浓度。

2.4 pH值、乳化速度和乳化时间对双重乳液性能的影响

2.4.1 pH值对双重乳液的影响

以乳化剂用量3%，HPAM浓度为3 000 ppm配制一组双重乳液，分别调节pH值为5、8、11，观察双重乳液稳定性，用粘度计测其粘度变化如图3所示。

由图3可知，pH值在5时的酸性条件下，乳液不稳定，破乳后粘度迅速上升。pH在11时，乳液稳定一段时间后也迅速破乳，之后粘度迅速上升。只有p H值在8时，乳液稳定时间达到天数要求［7］。

2.4.2 乳化时间和乳化速度对双重乳液的影响

如表2所示，不同乳化速度和乳化时间正交分析结果表明，乳化速度过快或乳化时间不够都不能形成稳定的双重乳液，只有在乳化时间3 min和乳化速度3 000 r·min-1情况下，双重乳液形成状况最优。

图3 pH值对粘度的影响Fig.3 The effect of pH value on viscosity

表2 乳化时间与乳化速度对乳液形成状况影响Table2 Influence of emulsifying time and emulsifying speed on the formation of emulsion

表3 温度对双重乳液性能的影响Table3 Effect of temperature on properties of double emulsion

2.5 温度对双重乳液性能的影响

其他条件不变，pH值为8，乳化剂用量为3%，HPAM浓度为3 000 ppm，乳化时间3 min，乳化速度3 000 r·min-1，将配制好的乳液分别放置于45、 55、65、75℃温度条件下，观察温度对双重乳液体系影响。

如表3所示，随着温度的升高双重乳液破乳加快，破乳之后粘度增长也随之加快［8］。

分析原因，可能是由于温度过高致使双重乳液中的界面膜不稳定。而且，温度升高后交联剂中的Cr3+与HPAM接触更充分，导致交联剂与HPAM反应过快，粘度迅速上升［9］。且温度过高后，所形成的的冻胶体系稳定时间也缩短。综上确定45～50℃为最佳温度。

3 结论

（1）由上述实验可知在pH值为8，HPAM浓度为3 000 ppm，乳化时间3 min和乳化速度3 000 r/min，乳化剂用量3%为双重乳液为最优配方。

（2）该体系具有较高的稳定性，适用于45～50℃条件，能够很好的达到延缓交联的目的。

（3）双乳液破乳后所形成的冻胶体系具有很高的粘度，能够达到封堵地层的目的。

［1］孙秀秀.W/O/W型多重乳液延缓铬溶胶交联体系制备与性能研究[D].东北石油大学,2015.

［2］王刚.多重乳液型深部调剖剂的研制及其性能评价[D].东北石油大学,2015.

［3］刘文丽,焦纬洲,刘有智,李静,杨森.W/O/W型多重乳液的稳定性和应用研究进展[J].日用化学工业,2012,05:366-370.

［4］商乃德,邹明华.用于延缓交联的多重乳状液交联剂体系研究[J].内江科技,2016,02:63-65.

［5］赵娟,戴彩丽,汪庐山,靳言欣,李丹,赵福麟.聚合物-多重乳液交联剂深部调剖体系研究[J].油田化学,2009,03:304-307.

［6］孟江,张燕,龙学渊,冉国锋,王志华.乳化稠油中多重乳滴的形成及对乳状液性质的影响[J].油田化学,2009,04:441-445+452.

［7］侯吉瑞,吴文祥,胡靖邦.多重乳液型调剖剂的研制[J].油田化学,1996,02:37-40.

［8］戴彩丽,赵娟,姜汉桥,汪庐山,靳彦欣,吕心瑞,赵福麟.延缓交联体系深部调剖性能的影响因素[J].中国石油大学学报(自然科学版),2010,01:149-152+159.．

［9］魏发林,刘玉章,岳湘安,侯吉瑞,唐孝芬,李宜坤,熊春明,刘戈辉.用于延缓交联的多重乳液体系的热稳定性及运移行为[J].石油学报,2008,03:423-426.

海南省去年塑料产业产值已超23亿

日前举行的海南省塑料行业协会会员大会上了解到，去年该省塑料产业产值超过23亿元，企业新增固定资产投资6600余万元，设备更新、技术改造投资1500余万元，政府扶持中小企业项目6个，主要企业销售收入增加8.5%。

该省各类塑料制品企业约300家，主要集中于农业、包装、市政、建筑等领域的塑料制品加工，产品远销云南、广东、广西、缅甸、越南等地。去年海南塑料行业企业新贷款融资1.2亿元。此次会员代表大会上，海南省塑料行业协会与海南股权交易中心签署战略合作协议，全面推进塑料行业融入资本市场进程，积累企业发展的动力。今年该协会将筹备举办首届海南工业高分子制品公益展示活动，组织企业前往古巴、柬埔寨等国实地考察，组团投资，统一生产、统一管理，为企业走出去探索合适的模式。同时计划筹集2500至3000万元注入塑料行业发展公益资金池，解决企业主要原料资金需求，降低成本推进行业健康发展。

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

夏鹏辉（1988-），男，吉林松原人，在读硕士研究生，就读于东北石油大学油气田开发工程专业，研究方向：提高采收率。E-mail：2128807@qq.com。