從油田堵水的角度出發，對鎂皂石-聚丙烯酰胺-水凝膠體係的流變性質，以及這些性質隨鎂皂石濃度、聚丙烯酰胺濃度、髙價陽離子、水礦化度、溫度、體係流動時的剪切速率等因素的變化進行了研究。結果表 明：（1)若將鎂皂石與聚丙烯酰胺複配，混合體係具有更加優異的流變性質，其粘度大大高於同濃度時單一體 係的粘度。而且通過複配可大大降低其使用濃度；（2)通過改變鎂皂石和聚丙烯酰胺的用量，可以在很大範圍 內調節體係粘度，以滿足各種需要；（3)混合體係有較強的抗Ca2+、Mg2+能力，在試驗的濃度範圍，Ca2+、Mg2+對體係流變性質影響不大；（4)混合體係有良好的耐溫性能，在所試驗的溫度範圍，體係流變性質對溫 度不敏感；（5)混合體係具有觸變性。以上性能均有利於油田堵水，因而鎂皂石-聚丙烯酰胺-水凝膠體係可作 為油田堵水劑，以代替目前常用的聚丙烯酰胺堵水劑。
由於這些孔道滲透率很高，水井注水時，注人水主要是通過這些已被水淹的大孔道到達油 井，因而注入水的利用率很低。為了提高注入水效率，必須封堵大孔道，降低其滲透率，使注入水進入 儲油地層，提髙原油采收率。
目前主要采用聚丙烯酰胺凝膠封堵油層內的大孔道。但由於水解聚丙烯酰胺的抗鹽能力差，對化學 物質、剪切力、熱和微生物降解等因素敏感，導致其在地礦條件下不穩定，粘度損失，而且聚丙烯酰胺 成本也較高。
粘土便宜易得，種類很多，目前研究及應用最廣的是膨潤土。膨潤土小顆粒在水介質中吸水膨脹可 形成凝膠。而且此種凝膠具有耐溫等有利於油田堵水的物理化學性質。近幾年在新疆火燒山油田、勝坨 油田、中原油田、長慶油田已開展了這方麵工作[2]，但基礎研究很少[1_5]。趙福麟等[1]曾作過岩石孔徑 與粘度粒徑之比與堵水效果關係的研究，其結果有很高的應用價值。
在粘土家族中，鎂皂石是性質較為獨特的一類。鎂皂石和膨潤土是蒙皂石（蒙脫石)族的兩個亞族, 膨潤土是有二八麵體的礦物，而鎂皂石是含有三八麵體的礦物。由於鎂皂石獨特的層狀三八麵體晶體結 構，使其具有比膨潤土更加優異的水化膨脹能力及形成可逆性膠體的性能，而且膠體具有良好的流體觸 變性和懸浮性。可以設想，鎂皂石很可能作為油田封堵大孔道的堵水劑，有廣闊的應用前景。
我國的鎂皂石礦以產於新疆維吾爾自治區托克遜縣榆樹溝的鎂皂石為代表。自從1984年在新疆托 克遜縣境內發現具有工業開采價值的鎂皂石礦以來，當地政府及新疆托格瑪膠體公司在將鎂皂石的深加 工產品直接應用於日用化工產品、化妝品和藥品中的三八麵體無機凝膠等髙端產品方麵做了很多工作， 但目前尚無公開的研究論文發表。筆者的研究表明，若將鎂皂石與聚丙烯酰胺複配，混合體係具有更加 優異的流變性質。因此，筆者較係統地研究了鎂皂石-聚丙烯酰胺-水凝膠體係的流變性質、以及這些性 質隨鎂皂石濃度、聚丙烯酰胺濃度、高價陽離子、水礦化度、溫度、體係流動時的剪切速率等因素的變 化，取得了一些初步結果。這些結果所引出的一些思路，可能在今後的堵水工作中有實際意義。
將鎂皂石與體係所需其它成分按所需比例混合，適量加水，攬拌形成均勻粘稠狀凝膠，最後補水至 所需濃度，再攪勻。靜置3h後測定體係粘度。
粘度計轉速(RDM)有3、6、9、18、27、54、108和162共8檔，分別對應剪切速率（即剪切方向 上的速率梯度)[7]D為2. 64、5. 28、7. 92、15. 8、23. 8、47. 5、71. 4和143 s〜1。測定時，首先調節儀器至 測量所需溫度，按測量規定倒人待測液體，恒溫10 min。然後從最低檔剪切速率開始測定,待指針擺動相 對穩定後讀數，計算粘度。依次增加剪切速率，按相同程序測定樣品粘度，直到最高檔。
(1)在鎂皂石-北京大學地下水體係中，鎂皂石質量分數從6%增至10%，體係粘度增加約8〜 10倍，這可能是因為質點濃度增加，質點間距離縮小，質點間可以通過範氏力作用而相互連接，形成 了空間網狀結構。體係流動時要破壞此種結構，因而流動阻力增強，粘度大幅上升。單獨使用鎂皂石堵 水，可根據油田實際情況，在此濃度範圍內選擇。油田應用濃度一般在8%左右。
(2)在鎂皂石-去離子水體係中，鎂皂石質量分數由5%增至6%時，體係粘度有所增加，但變化不 大。可能是在此濃度範圍，質點濃度不足以使體係形成空間網狀結構，因而粘度隨濃度變化較小，但此 時體係仍具有一定的粘度，有應用價值，特別是和聚丙烯酰胺混合使用，更是如此。若質量分數低於 4%，因體係粘度太小，無實用價值。
(3)鎂皂石質量分數為6%時，上述兩體係的粘度基本相同，說明此體係粘度對水的礦化度不太敏感。
(4)由於鎂皂石有吸水膨脹作用，而且質點又不對稱，因而此類質點在水介質中，通過範氏力吸 引，相互連接形成空間網狀結構。此種結構在剪切力作用下，逐漸遭到破壞，因而體係粘度隨著剪切速 率增加，下降很快。為了更清楚地說明粘度隨剪切速率D的增加而下降的情況，將圖1的某些數據整理成表。
單獨使用鎂皂石時，其濃度不能太小，否則 粘度較低，而且體係不穩定，鎂皂石小質點在重 力作用下易沉降。加人少量聚丙烯酰胺（如 0.01 %)後，不但體係粘度增加，而且體係中鎂阜 石在較低粘度下亦可形成凝膠，因而增加了體係的穩定性。
(1)0.01 %聚丙烯酰胺水溶液本身粘度極小， 但若鎂皂石-聚丙烯酰胺-去離子水體係中的聚丙 烯酰胺質量分數為0.01%時，體係的粘度即大幅 度上升。5%鎂皂石-去離子水體係，加人聚丙 烯酰胺後，體係粘度是原來的2. 6〜2. 7倍 (圖2(b)); 6%鎂皂石-去離子水體係，加入聚丙 烯酰胺後，體係粘度是原來的3〜5倍(圖2(c))。
(2)加入聚丙烯酰胺後體係粘度較聚丙烯酰 胺加入前隨鎂皂石含量的變化更明顯。在應用中， 可以根據實際情況，用改變鎂皂石含量或加入聚 丙烯酰胺來調節體係粘度以滿足實際需要。
(3)聚丙烯酰胺是高分子聚合物，相對分子
質量很大，此種分子在水溶液中，可同時吸附在 兩個(或兩個以上）鎂皂石質點上，通過聚丙烯醜 胺分子的架橋作用形成了空間網狀結構。聚丙烯 酰胺分子架橋作用可降低體係形成凝膠時鎂皂石 的濃度。例如，未加聚丙烯酰胺的6%鎂皂石的 體係，難以成膠；但若加入0.01%的聚丙烯醜 胺，即可形成凝膠，因而體係粘度和穩定性均明顯增加。
(4)鎂皂石-聚丙烯酰胺-水體係所形成的網狀 結構亦具有觸變性。未加聚丙烯酰胺時，1? 2.64/
7143約為20(見表1)。但從圖3可以計算，5%鎂 皂石的體係的2.64/i? 143為31. 2, 6%鎂皂石的體 係則為33. 5。亦即加入聚丙烯酰胺後，體係粘 度隨剪切速率的增加而下降得更快（觸變性更 大），因而加人聚丙烯酰胺後體係更有利於油田堵 水。
(5)鎂皂石-聚丙烯酰胺-水體係的空間網狀結 構的形成與破壞是可逆的，即在剪切力作用下，體係的空間網狀結構遭到破壞，但靜置後，結構 又可恢複。這由圖3可以看出。第一次測定後，
靜置10 min,從粘度的恢複情況可估計體係結構 已大部分恢複，如果靜置時間再長（如12 h)，則 結構已基本恢複。
油田地層水常含有多種高價陽離子，特別是Ca2+。作為優良堵水劑，必須具有抗高價陽離子能力。 因此，考察了不同Ca2+含量對體係粘度的影響。可以看到，Ca2+的質量分數為 0.01%〜0.02%時,Ca2+對體係的粘度基本無影響。而Ca2+的質量分數為0.03%〜0.04%時，粘度略 有增加。一般地下水中Ca2+、Mg2+的質量分數 低於0.01%，因此鎂皂石-聚丙烯酰胺-水體係有 較強的抗Ca2+的能力。
對於堵水劑，要求體係粘度 隨溫度變化幅度越小越好。筆者考察了在30、 50、65°C下，鎂皂石-聚丙烯酰胺-去離子水體係 和兩個鎂皂石-聚丙烯酰胺-人工礦化水體係流變 性質的變化。從圖7可以看出，隨 溫度升髙，3個體係的粘度變化都很小，這是此 種體係能應用於油田堵水的另一優點。
筆者考察了鎂皂石-聚丙烯酰胺-人工礦化水體係中聚丙烯酰胺含量對體係粘度的影響。 可以看出，聚丙烯酰胺含量增加，體係粘度增加，因此用調節聚丙烯酰胺的量來改變體係粘 度也是一種手段。
(1)若將鎂皂石與聚丙烯酰胺複配，得到的鎂皂石-聚丙烯酰胺-水體係具有更加優異的流變性質， 該體係的粘度大大高於同濃度時單一體係的粘度。而且通過複配可大大降低其使用量。
(2)通過改變鎂皂石和聚丙烯酰胺的用量，可以在很大範圍內調節鎂皂石-聚丙烯酰胺-水體係的粘 度，以滿足各種實際情況的需要。
(3)鎂皂石-聚丙烯酰胺-水體係有較強的抗Ca2+、Mg2+能力，在試驗的濃度範圍內，Ca2+、Mg2+ 對體係流變性質的影響不大。
(4)鎂皂石-聚丙烯酰胺-水體係耐溫性能良好，在所試驗的溫度範圍內，體係流變性質對溫度不敏 感。
(5)鎂皂石與聚M烯酰胺共同參與形成空間網狀結構，此種結構的形成與破壞是可逆的，因此體係 具有觸變性。流速快，剪切速率大，結構破壞亦大，因而粘度小，此時的體係極易進人油層的水淹部 位，但隨著體係深入推進，流動阻力增加，流速下降，結構逐漸恢複，粘度增加，因而有利於相繼的注 入水進人油層，因此可作為良好的堵水劑。
鎂皂石-聚丙烯酰胺-水凝膠是一種極複雜的體係，這裏雖然從多方麵對體係流變性質進行了實驗， 但工作是非常初步的。從這些工作隻能看出，此體係作為大孔道油田堵水劑，可能有很好的應用前景。 但真正把此體係應用於原油開采，則還需進一步工作。