按文獻[5]方法繪製丙烯酰胺水溶液-煤油- Span80/Tween80體係的擬三兀相圖（見圖2,其中 丙烯酰胺水溶液的質量分數為70%，m (Span80): wj(Tween80) = 4).在得到的擬二兀相圖的反相微 乳液相區(曲線左側包圍部分)，選取W(AM/H20) = 56% , w(Span80/Tween80) = 18% , w(Kerosene) = 26%的體係點，配製由Span80/Tween80、煤油和 W(AM) = 70%丙烯酰胺水溶液組成的反相微乳 液，備用.在反應溫度為40 1C，引發劑用量為單體質 量0.2 %的條件下，將上述製備的反相微乳液5 g加

自從20世紀80年代Candau等[1]首次采用反 相微乳液聚合法得到穩定、相對分子質量高、分布窄 的聚丙烯酰胺反相微乳膠以來，國內外許多學 者[24]對丙烯酰胺反相微乳液聚合的反應機理、反 應動力學等進行了大量的研究，但還未見直接用聚 丙烯醜胺反相微乳膠進行驅油實驗研究的報道.本 文以Span80和Tween80為複合乳化劑，煤油為介 質，過硫酸銨為引發劑製備了高固含量的聚丙烯酰 胺反相微乳膠，研究了聚丙烯酰胺微乳膠的驅油性 能，並與純粹聚丙烯酰胺水溶液的驅油效果進行了 比較.

1實驗部分

1.1主要原料及儀器

1.1.1主要原料Span80:化學純，西安化玻站化 學廠;Tween80:化學純，北京益利精細化學品有限 公司;丙稀酰胺:工業品，江西昌九農科化工有限公 司;過硫酸銨（APS):分析純，西安化學試劑廠;煤 油:工業品，蒸餾後使用.模擬油為原油與煤油按一 定比例配製而成，黏度為9~10 mPa-s.

1.1.2主要儀器RV30型哈克黏度計:德國;模人到反應瓶中，充氮除氧10 min後，攪拌下滴加反 相微乳液45 g，約30 min加完，再反應2 h,即得到 w(PAM) = 39.0%、相對分子質量為7.6 x 1〇6的穩 定、透明的聚丙烯酰胺反相微乳膠.

£(span80/tween80)

1.3聚丙烯酰胺相對分子質置的測定

將合成的聚丙烯酰胺微乳膠用甲醇破乳，經反 複洗塗後，抽濾得到白色粉末狀聚丙烯酰胺，再在 35 t：真空幹燥40 h.取定量幹燥聚丙烯酰胺溶於 C(NaCl) = 1.0 mol/L的水溶液中配製成係列溶液， 在30 t：，用烏氏黏度計測定其黏度，作圖求其特性 黏數[7]，依據 Houwink Mark 方程[4-5]

Mv = 1.565 x lO^i;]1-515 計算聚丙烯酰胺的相對分子質量.

1.4聚丙烯酰胺反相微乳膠驅油性能測試

在內徑3 cm、長18 cm的襯有橡膠套層的鋼管 中填砂，製備驅油用人造砂心.實驗前先測定人造砂 心的孔隙度、滲透率、原始含油飽和度等參數.選用 參數在表1範圍內的人造砂心進行驅油實驗.首先 以模擬水(NaCl質量濃度3 000 mg/L)為驅替液，用 圖1所示的模擬驅油裝置實驗，當水驅至瞬時含水 率不再變化時,再改用聚丙烯酰胺反相微乳膠水乳 液或聚丙烯醜胺水溶液驅.實驗過程中隨時記錄瞬 時出水、出油體積，計算驅替PV數、累積采收率和 瞬時含水率.當瞬時含水率不再變化時，停止驅替.

表1人造砂心的相關參數

直徑D 長度L

/cm /cm滲透率々

/ptm2孔隙度少

/%原始含油 飽和度S〇/%

3 16.32.2〜2.418.5〜20.180 〜85

2結果與討論 2.1聚丙烯酰胺反相微乳膠水乳液的流變性

通過反相乳液聚合得到的聚丙稀酰胺反相微乳 膠不僅黏度低、穩定性好、固含量高，而且具有良好 的水溶解分散性能.由於其自身含有表麵活性劑、聚 丙烯酰胺和煤油，故其溶解分散後呈乳白色.為了考 察該乳液的流變性能，先將聚丙烯酰胺反相微乳膠 配製成w(PAM)為0.20%的水乳液，用哈克黏度 計測定25 X：時水乳液黏度7隨剪切速率7的變 化，結果如圖3所示.從圖3可以看出，聚丙烯酰胺 反相微乳膠水乳液的黏度隨剪切速率的增加而降 低，表現出假塑性流體特征，其流變指數n為

0.465,稠度係數K：為356 mPa*s”.同時也觀察到, 聚丙烯酰胺反相微乳膠水乳液的黏度隨溫度的升高 而降低(見圖4)，與純粹的聚丙烯酰胺水溶液的流 變特征相類似.

2.2聚丙烯酰胺反相微乳膠水乳液的驅油性能

向聚丙烯醜胺反相微乳膠中加人模擬水，配成 一係列不同質量分數的聚丙烯酰胺反相微乳膠水乳 液，用圖1所示的驅油裝置先進行模擬水驅，當瞬時 含水率達95%時，改用聚丙烯酰胺反相微乳膠水乳 液繼續驅替,記錄瞬時出水、出油體積，計算驅替 PV數和累積采收率£，實驗結果如圖5所示.

由圖5驅油實驗結果可以看出，聚丙烯酰胺微 乳膠水乳液的驅替效率隨聚合物質量分數的增加而 增大.當聚丙烯酰胺微乳膠水乳液中PAM的質量 分數小於〇. 15%時，驅油效率隨著PAM含量的增 大有明顯提高;當聚丙烯酰胺微乳膠水乳液中PAM 的質量分數超過〇. 15%後，驅油效率隨水乳液中 PAM質量分數的增大提高不大.圖6是質量分數為

0.15 %的聚丙烯酰胺水溶液與聚丙烯酰胺反相微乳 膠水乳液驅油效率對比實驗結果.從圖6可以看出， 聚丙烯酰胺反相微乳膠水乳液比聚丙烯酰胺水溶液 驅油效果好.這一結果可歸因於聚丙烯酰胺反相微 乳膠組成的特殊性.

2.3聚丙烯酰胺微乳膠水乳液驅油機理探討

聚合物驅是利用其增加黏度、改善油水流度比、 提高波及係數而提高原油采收率的[6].因此，體係 黏度越高，殘餘阻力係數越大，驅替相的流度就越 小,驅替相與被驅替相的流度比就越小，聚合物驅擴 大油層宏觀和微觀波及效率的作用就越大，采收率 提高值就越高.但聚合物溶液不具備大幅度降低與 地層原油間界麵張力及增加毛管數的能力，洗油效 率差，因此,聚合物驅不會有太高的采收率增幅.表 麵活性劑是利用驅替流體與被驅替原油體係具有低 界麵張力的特性，驅替水驅殘餘油，進一步降低剩餘 油飽和度，以提高驅油效率的.因此，界麵張力越低， 降低剩餘油飽和度的幅度越大，提高驅油效率和采 收率的幅度就越大.但單獨使用表麵活性劑溶液隻 能降低界麵張力，不能提高波及係數•本文合成的聚 丙烯酰胺反相微膠乳是由水溶性聚合物、乳化劑和 煤油組成的混合體係，可以看作是聚合物-乳化劑 組成的二元複合驅油體係.該體係不但可以提高注 人水的黏度，降低驅替介質的流度比，提高驅油劑的 波及係數，還可以降低油水界麵張力，提高毛細管 數，綜合聚合物和表麵活性劑兩者的優點，發揮了聚 合物和表麵活性劑之間的協同效果[7].因此，可大 幅度降低剩餘油飽和度，提高驅油效率和原油采收 率.

3結論

(1)依據繪製的Span80/Tween80-煤油-水(丙 烯酰胺水溶液)擬三元相圖，選擇高單體質量分數微 乳液體係,在反應溫度為40 C ,引發劑用量為單體 質量0.2 %的條件下，通過反相微乳液聚合反應，製 得了 w(PAM) = 39.0%、相對分子質量為7.6X106 的透明、穩定聚丙烯酰胺反相微乳膠.

(2)聚丙烯酰胺反相微乳膠水乳液的黏度隨剪 切速率的增加而降低，隨溫度的升高而降低，與純粹 的聚丙烯酰胺水溶液的流變特征相類似.

(3)聚丙烯酰胺反相微膠乳可以看作是由聚合 物-乳化劑組成的二元複合驅油體係.不但可提高注 人水的黏度，降低驅替介質的流度比，提髙驅油劑的 波及係數，還可以降低油水界麵張力，提高毛細管 數，大幅度降低剩餘油飽和度，提高驅油效宰和原油 采收率.相同條件下，其驅油效率較聚丙烯酰胺水溶 液驅提高約7.4%。