邓凯迪，李谦定

(西安石油大学 化学化工学院，陕西 西安 710065)



提高采收率用聚(N-羟甲基丙烯酰胺-丙烯酰胺)微球的反相微乳液聚合及其性能

邓凯迪，李谦定

(西安石油大学 化学化工学院，陕西 西安 710065)

以煤油为连续相，50.0wt%N-羟甲基丙烯酰胺(N-MAM)、丙烯酰胺(AM)单体水溶液为分散相，Span80/OP-10为乳化剂，依据拟三元相图配制了含50.6wt%油相、42.0wt%水相、7.4wt%Span80/OP-10(质量比6∶1)乳化剂相的W/O微乳液(质量分数)。以N，N-亚甲基双丙烯酰胺(MBAA)为交联剂，在65℃过硫酸铵(APS)引发下进行反相微乳液聚合制备了纳米级交联P(AM/N-MAM)微球。以微球粒径及溶胀性为考察指标，从单体配比、交联剂用量、引发剂用量及搅拌速率等方面对合成条件进行了优化。结果表明，在单体配比m(AM)∶m(N-MAM)为4∶1，交联剂MBAA用量0.60wt%、引发剂APS用量0.50wt%(以单体总质量计)、搅拌速率1000r/min的条件下合成的微球耐盐性好、吸水倍率高，在1.0×105mg/L模拟地层水中可达18.40g/g。扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)对微球形态的表征结果显示，其具有较好的球形度及单分散性，粒径分布均一，约为100nm左右。流变及岩心封堵实验表明微球胶乳具有良好的注入性，封堵效果显著，可实现逐级深部调剖。

反相微乳液聚合； 聚合物微球； 丙烯酰胺； N-羟甲基丙烯酰胺； 溶胀性； 深部调堵

1 引 言

随着地层水、注入水的不断推进，我国大部分油气田都进入了水驱中后期阶段，油气井出水严重，导致注水效率低下，开采成本加大，限制了原油采收率的提高[1-2]。当前，压裂、酸化、调剖堵水和三次驱油等一系列手段被大量应用于油田增产稳产过程中，其中丙烯酰胺类聚合物微球在这一系列手段实施过程中起着至关重要的作用。微球遇水可快速膨胀上百倍，且膨胀后仍具有一定的强度，弹性变形运移至地层深部，满足“进得去，堵得住，能移动”的要求，因此，可依靠纳/微米级可膨聚合物微球实现地层孔喉封堵[3-4]。常用聚合物微球的合成方法有反相聚合法和分散聚合法，分散聚合法多见于微米级聚合物微球的合成，难以封堵微孔隙，使其应用范围受到一定限制[5]。近年来，国内学者通过反相乳液聚合制得耐盐性好、吸水倍率高的纳米级聚合物微球，但单体浓度较低(水相中质量分数<25%)，因此，提高单体浓度和固含量对于实现该种微球的工业化生产具有重要意义[6]。本文在反相乳液聚合技术的基础上，引入功能性单体N-羟甲基丙烯酰胺(N-MAM)进行二元共聚，旨在实现高单体浓度的聚合，同时提高微球的溶胀性能。

本文采用Span80/OP-10复合乳化体系，以N-羟甲基丙烯酰胺(N-MAM)、丙烯酰胺(AM)为反应单体，煤油为分散介质，在N,N-亚甲基双丙烯酰胺(MBAA)的交联作用下，通过过硫酸铵(APS)引发，利用反相微乳液聚合技术合成了一种具有高吸水倍率、抗盐性优良、弹性好的纳米交联共聚物微球。实验以P(AM/N-MAM)微球粒径及溶胀倍率为考察指标，从单体配比、交联剂用量、引发剂用量及搅拌速率等方面对反应条件进行了优化，分析了其微观形态，并进一步研究了微球胶乳体系流变及封堵性能，以期对研制性能优良的新型共聚物微球、实现油田堵水增油具有重要的指导意义。

2 实验部分

2.1 主要试剂及测试仪器

N-羟甲基丙烯酰胺(N-MAM)，分析纯(阿拉丁试剂(上海)有限公司)；丙烯酰胺(AM)，工业品(天津市光复科技发展有限公司)；煤油(Kerosene)，工业品，经蒸馏处理；OP-10、Span80，化学纯(天津科密欧化学试剂有限公司)；N，N-亚甲基双丙烯酰胺(MBAA)，化学纯(西安兰光化学科技有限公司)；过硫酸铵(APS)、甲醇、无水乙醇、氯化钠等均为市售分析纯。

JEM-200CX型透射电子显微镜(日本日立公司)；JSM-6390A型扫描电子显微镜(日本电子株式会社)；LS13320激光衍射粒度分析仪(美国贝克曼库尔特有限公司)；DQ-IV型堵水调剖评价仪(江苏华安科研仪器有限公司)；VERTEX 70红外光谱仪(德国布鲁克公司)；RHEOLAB MC1型旋转流变仪(奥地利Anton Paar)。

2.2 AM-N-MAM/H2O-Span80/OP-10-煤油体系拟三元相图的绘制

将煤油与复合乳化剂Span80/OP-10(m(Span80)∶m(OP-10)=6∶1)以不同比例在反应器中混合均匀，置于超级恒温水浴，于35℃磁力搅拌下恒温30min，然后逐滴向其中滴加w(AM/N-MAM)=50%的水溶液，待乳化成均一状态后，测定体系电导率变化并结合目视法确定反相微乳液相区边界点。由多个边界点连接得到体系拟三元相图的反相微乳液相区[7-8]。

2.3 交联P(AM/N-MAM)微球的制备

依据体系反相微乳液相区选取适当的体系点，在35℃下，将水相(含反应单体N-MAM、AM、交联剂MBAA)以1000r/min的转速高度分散于含乳化剂的油相中，配制由煤油、Span80/OP-10和w(AM/N-MAM)=50%的水溶液组成的W/O微乳液，备用。

将少量反相微乳液转移至反应瓶中，并置于事先升温至反应温度的水浴中恒温，通氮除氧15min后，先滴加1/4量的过硫酸铵溶液引发反应，保证单体在“微反应器”中顺利聚合。然后将转速调整为250r/min，在搅拌下通过恒压滴液漏斗逐滴滴加剩余的AM/N-MAM反相微乳液，同时缓慢滴加剩余的引发剂，约30min加完，继续反应2h，即得稳定、透明均一的P(AM/N-MAM)反相微乳胶[9]。微乳胶经甲醇破乳，无水乙醇反复洗涤，抽滤，真空干燥后即得到固体交联P(AM/N-MAM)微球。

2.4 P(AM/N-MAM)微球溶胀性能评价

将制得的P(AM/N-MAM)微球体系经甲醇破乳，无水乙醇反复洗涤、抽滤、真空干燥得到聚合物微球。在室温下(25℃)，称取适量微球，置于系列矿化度的模拟地层水溶液中浸泡，每隔0.5h取出样品，用布袋过滤未吸附的水，到基本无水滴落为止，称重。微球的溶胀率(SR)由以下公式计算[10]：

SR(%)=(Wt-Wd)/Wd×100%

式中：Wt为溶胀一定时间后微球的质量，g；Wd为微球的初始质量，g。

2.5 P(AM/N-MAM)微球结构分析

采用激光衍射粒度分析仪测试微球水化前后的粒度分布(LPSA)；采用VERTEX 70傅里叶变换红外光谱仪测定样品的FT-IR谱，KBr压片法制样；将微球干粉经喷金处理后用扫描电子显微镜分析其微观形貌；将微球体系经煤油稀释适当的倍数，超声分散后，采用透射电子显微镜观察其微观形态。

2.6 P(AM/N-MAM)微球体系流变性测定

配制一定浓度的微球体系溶液，取一定体积装入流变仪，在40℃下恒温 20min。采用平衡流变曲线法，设置单点测定平衡时间为 6s，固定剪切速率为400s-1，测定体系溶液剪切粘度随剪切时间的变化。

2.7 P(AM/N-MAM)微球封堵性能评价

聚合物微球封堵性能可用注入微球胶乳前后岩心的水驱压力梯度变化来表征。配制一定浓度的微球胶乳溶液注入不同渗透率的岩心中，至注入量约为1.5PV后停止，然后取下岩心夹持器，放置在40℃恒温烘箱中，侯膨，再进行后续水驱，测试微球在岩心中溶胀后水驱压力梯度的变化。

3 结果与讨论

3.1 体系拟三元相图的绘制

在35℃，m(Span80)∶m(OP-10)为6∶1的条件下，按第2.2节拟三元相图的绘制方法绘制了AM/N-MAM水溶液[w(AM/N-MAM)=50%]的AM-N-MAM/H2O-Span80/OP-10-煤油体系的拟三元相图，见图1(边界线向左包围的区域为反相微乳液相区)。图1显示，反相微乳液相区范围较大，为AM/N-MAM反相微乳液的配制提供了依据[11]。

图1 AM-N-MAM/H2O-Span80/OP-10-煤油体系的拟三元相图Fig.1 Pseudo-ternary phase diagram of AM-N-MAM/H2O-Span80/OP-10-Kerosene system

3.2 影响P(AM/N-MAM)微球粒径及溶胀性能的因素

依据体系拟三元相图，选取较优聚合点50.6wt%油相、7.4wt% Span80/OP-10乳化剂相(质量比6∶1)、42.0wt%AM/N-MAM二元单体水溶液(以体系总质量计)配制W/O微乳液，在该条件下进行聚合反应，考察单体配比m(AM)∶m(N-MAM)、交联剂(MBAA)、引发剂(APS)、搅拌速率等因素对交联P(AM/N-MAM)微球粒径及溶胀性能的影响。

3.2.1 单体配比(m(AM)∶m(N-MAM))的影响 在聚合温度65℃，pH为7，w(AM/N-MAM)为50%，MBAA用量0.60wt%，APS用量0.50wt%(以单体总质量计，下同)，搅拌速率1000r/min，聚合时间为3h的条件下进行合成反应，考察m(AM)/m(N-MAM)为1/1、2/1、4/1、8/1时，对微球粒径及溶胀性能的影响，用激光衍射粒度分析仪测定水化前后微球粒度分布，结果如图2和表1所示。

图2 m(AM)/m(N-MAM)对P(AM/N-MAM)微球粒径的影响Fig.2 Effect of the mass ratio of AM/N-MAM on particle size of microspheres表1 不同单体配比对水化前后微球粒径及溶胀倍率的影响Table 1 Particle size of the microspheres before and after hydration and swelling ratio

m(AM)∶m(N-MAM)1∶12∶14∶18∶1d/μm0.1040.1250.2000.114dhw/μm8812223591SR8519791178805

由图2、表1可知，随着m(AM)/m(N-MAM)的不断增大，微球初始粒径及溶胀倍率呈先增大后变小的趋势，并当m(AM)/m(N-MAM)=4∶1时，初始粒径及溶胀倍率分别出现峰值为200nm，1178。这是由于m(AM)/m(N-MAM)比值过小时，AM含量较少，共聚物大分子链上的酰胺基与水分子间氢键作用较弱，使得高聚物吸水膨胀性较弱，溶胀倍率较低，当m(AM)/m(N-MAM)不断增大时，氢键作用加强，故微球溶胀倍率得以提高[12]。但当m(AM)/m(N-MAM)过大时，由于离子浓度的降低，导致微球内外渗透压下降，故微球溶胀倍率减小。因此，确定m(AM)/m(N-MAM)为4时较适宜。

3.2.2 交联剂(MBAA)用量的影响 在聚合温度65℃，pH为7，w(AM/N-MAM)为50%，m(AM)∶m(N-MAM)=4∶1，APS用量0.50wt%，搅拌速率1000r/min，聚合时间为3h的条件下进行合成反应，考察MBAA用量为0.50wt%、0.60wt%、0.70wt%、0.80wt%时，对微球粒径及溶胀性能的影响，用激光衍射粒度分析仪测定水化前后微球粒度分布，结果如图3、表2所示。

图3 交联剂(MBAA)用量对P(AM/N-MAM)微球粒径的影响Fig.3 Effect of the amount of cross-linking agent on particle size of microspheres表2 不同交联剂用量对水化前后微球粒径及溶胀倍率的影响Table 2 Particle size of the microspheres before and after hydration and swelling ratio

Cross-linkingagent(MBAA)/wt%0.500.600.700.80d/μm0.0500.1150.0950.087dhw/μm531439270SR10571241970805

由图3、表2可知，当MBAA用量为单体总质量的0.50wt%～0.60wt%时，微球初始粒径及溶胀倍率均随MBAA用量的增大而增大。当MBAA用量继续从0.60wt%增大到0.80wt%时，其初始粒径及溶胀倍率反而下降。这是由于交联剂用量少，交联反应不充分，体系中多为线性大分子链结构，微球溶胀能力较弱；随着用量的加大，愈来愈多的单体发生交联共聚，分子链间交联点增多，增大的网络密度使得微球保液量增加，溶胀倍率升高，粒径增大；进一步加大交联剂用量，体系过度交联加强了分子间作用，分子链间卷曲，难以在水中伸展，不能提供足够的吸水膨胀空间，由Flory公式可知，交联密度越大，微球膨胀能力越差，所得粒径变小[13]。因此，确定MBAA用量为0.60wt%较适宜。

3.2.3 引发剂(APS)用量的影响 在聚合温度65℃，pH为7，w(AM/N-MAM)为50%，m(AM)∶m(N-MAM)=4∶1，MBAA用量0.60wt%，搅拌速率1000r/min，聚合时间为3h的条件下进行合成反应，考察APS用量为0.40wt%、0.50wt%、0.60wt%、0.70wt%、0.80wt%时，对微球粒径及溶胀性能的影响，用激光衍射粒度分析仪测定水化前后微球粒度分布，结果如图4、表3所示。

由图4、表3可知，APS用量为单体总质量的0.40wt%～0.50wt%时，微球初始粒径及溶胀倍率均随APS用量的增大而增大。当APS用量继续从0.50wt%增大到0.80wt%时，其初始粒径及溶胀倍率逐渐下降。由于低引发剂用量分解产生的自由基难以满足聚合所需，单体转化率低，产物分子量不高，溶胀性差。随着APS用量增加，自由基活性中心增多，聚合速率加快，胶粒间布朗运动加剧，产物分子量提高，微球溶胀倍率、初始粒径相应增大。APS用量过大时，急剧增大的自由基浓度，使胶束易成核，乳胶粒变小[14]；按自由基反应机理，链终止速率增大，自由基猝灭，产物分子量降低，溶胀倍率下降。因此，确定APS用量为0.50wt%时较适宜。

图4 引发剂(APS)用量对P(AM/N-MAM)微球粒径的影响Fig.4 Effect of the dosage of initiator on particle size of microspheres表3 不同引发剂用量对水化前后微球粒径及溶胀倍率的影响Table 3 Particle size of the microspheres before and after hydration and swelling ratio

3.2.4 搅拌速率的影响 在其他反应条件不变的情况下，只改变搅拌速率进行合成反应，考察其对微球粒径及溶胀性能的影响，用激光衍射粒度分析仪测定水化前后微球粒度分布，结果如图5、表4所示。

图5 搅拌速率对P(AM/N-MAM)微球粒径的影响Fig.5 Effect of stirring speed on particle size of microspheres表4 搅拌速率对水化前后微球粒径及膨胀倍率的影响Table 4 Particle size of the microspheres before and after hydration and swelling ratio

Stirringspeed/r·min-1600800100012001800d/μm0.0930.1230.3370.1600.105dhw/μm6511237915283SR7059131125951790

由图5、表4可知，不断提高搅拌速率，微球初始粒径及溶胀倍率呈先增大后减小的趋势，搅拌速率为1000r/min时，微球初始粒径最大、溶胀性能最好，分别为337nm，1125。这是由于提高搅拌速率使得乳化体系均匀性变好，聚合单体反应活性增强，因此能更好地形成微球。但当搅拌速率过高时，强剪切作用的存在，一方面，破坏了“微反应器”中的单体微液滴，致使单体微液滴被分散，粒径变小[14]；另一方面，破坏了油水界面上稳定的乳化剂层，连续成核过程被打断，单体转化率降低。因此，确定搅拌速率为1000r/min较适宜。

综上所述，得到了制备溶胀性能优良的纳米级P(AM/N-MAM)微球的合成条件：反应温度65℃，体系pH=7，50.6wt%连续相、7.4wt%乳化剂相(m(Span80)/m(OP-10)=6∶1)、42.0wt%水相，w(AM/N-MAM)为50%，m(AM)/m(N-MAM)为4，MBAA用量0.60wt%，APS用量0.50wt%，搅拌速率为1000r/min，聚合时间为3h。

3.3 P(AM/N-MAM)微球的FT-IR表征

聚合物P(AM/N-MAM) 的FT-IR谱如图6所示。

图6 P(AM/N-MAM)的FT-IR谱Fig.6 FT-IR spectra of P(AM/N-MAM)

由图6可知，3466cm-1、3350cm-1处出现的双峰为伯酰胺N—H伸缩振动吸收峰，不饱和C=C双键上的C—H伸缩振动吸收峰在曲线中没有出现；另外，分别在2929cm-1、2856cm-1处出现的中等强度吸收峰为饱和烃基CH2、CH上的C—H伸缩振动吸收峰，由此可知此处有饱和烃C—H键的存在即单体N-羟甲基丙烯酰胺参与了聚合反应；1666cm-1处吸收峰为—CONH2基团的C=O伸缩振动吸收峰，1454cm-1处为饱和CH2的C—H弯曲振动吸收峰，说明双键发生了断裂。由此可知丙烯酰胺(AM)、N-羟甲基丙烯酰胺(N-MAM)发生了交联共聚，并可推断目标产物为P(AM/N-MAM)。

3.4 P(AM/N-MAM)微球溶胀性能评价

将制得的颗粒状聚合物微球置于清水和不同矿化度(1.0×104mg/L～10.0×104mg/L)的模拟地层水中，测试微球的溶胀性能，结果见图7。

图7 P(AM/N-MAM)微球在不同地层水中的溶胀曲线Fig.7 Swelling curves of polymer microspheres

由图7可知，随着模拟地层水矿化度的增大，微球可快速膨胀至上千倍，溶胀倍率开始快速上升，后逐渐平缓，且SR表观相应增大。微球分别在清水、1wt%NaCl、5wt%NaCl、10wt%NaCl溶液中溶胀72h后，SR表观逐渐增大，最高达1740(即18.40g/g)；粒径中值(D0.5)从1.120μm增加到251.5μm，粒径增加了约250倍。溶胀后的微球仍具有良好的强度，表现出一定的耐盐性。微球的溶胀行为与其亲水性及交联度有关，当P(AM/N-MAM)微球与盐溶液接触时，分子中酰胺基团与水分子间的氢键作用使得卷曲靠拢的分子链逐渐伸展开，与水分子链间形成紧密连接，加之内外离子浓度差的存在，使得电解质分子由水溶液向微球内部扩散，即与微球内部水分子发生了盐交换，轻度交联的网络结构发生扩张[14]。

3.5 P(AM/N-MAM)微球体系的流变性

用矿化度为10000mg/L的模拟地层水配制质量分数为20%的微球胶乳溶液，取 20mL 待测溶液放入流变仪，在40℃下恒温 20min。采用平衡流变曲线法，设置单点测定平衡时间为 6s，固定剪切速率为400s-1，测定体系溶液剪切粘度随剪切时间的变化，如图8所示。

由图8可知，当剪切时间从0s延长至100s时，微球体系剪切粘度随剪切时间的延长而明显减小，表现为剪切变稀，这是因为在体系内部微球颗粒分散性好，呈有序的层状结构，微球各自在其所处层的内部流动，故体系显示出剪切稀释的性质。继续延长剪切时间，当剪切时间大于100s时，体系剪切粘度变化平缓，趋于稳定，表现为近似牛顿流体，这是由于剪切时间增大到一定数值时，微球的集聚、解聚作用达到动态平衡，体系的剪切粘度几乎不再发生改变，显现出近似牛顿流体的特性[15]。由此可见，经一定时间的搅拌后微球体系表现出良好的注入性。

图8 P(AM/N-MAM)微球体系的流变曲线Fig.8 Rheological curve of polymer microspheres

3.6 P(AM/N-MAM)微球的形貌分析

3.6.1 SEM分析 图9(a)～(c)为不同搅拌速度下(800r/min～1200r/min)P(AM/N-MAM)微球放大10000倍的直观形貌图。

图9 不同搅拌速率下的P(AM/N-MAM)微球的扫描电镜图 (a) 800 rpm; (b) 1000 rpm; (c) 1200 rpmFig.9 SEM micrographs of polymer microspheres

从图9可以看出，当搅拌速度较小时(800r/min)，合成的微球粒径差别较大，尺寸分布较宽，其中尺寸大的微球比表面积大，易发生团聚；随着搅拌速度的提高(1000r/min)，体系乳化均匀性提高，单体反应充分，合成的微球大小均一，球形完整，边界清晰，单分散性好，无团聚现象；但当搅拌速度过高时(1200r/min)，剪切作用太强，导致单体液滴被破坏而进一步分散，微球粒径相应变小，合成的微球球形度也较好。由此可见微球粒度可控。

3.6.2 TEM分析 将所得微乳液样品经煤油稀释适当倍数，用透射电子显微镜对P(AM/N-MAM)微球的形态进行观察，结果如图10所示。从图10可见，共聚物微球尺寸均一，分散性好，球形规则，粒径约为100nm左右。

图10 聚合物微乳液体系的透射电镜照片Fig.10 TEM image of polymer microemulsion system

3.7 P(AM/N-MAM)微球封堵性能评价

配制质量分数为15%的P(AM/N-MAM)微球胶乳溶液注入到不同渗透率的岩心中，置于40℃恒温烘箱，候膨4d，之后进行后续水驱，岩心的泵入速度为5mL/min，测试微球胶乳溶液在不同渗透率岩心中溶胀前后水驱压力梯度变化，结果见图11所示。

图11 P(AM/N-MAM)微球调剖前后水驱压力梯度Fig.11 Water flooding pressure gradient of polymer microspheres before and after profile control

由图11可知，不断增大注入水的PV数，待注入岩心的胶乳中的微球溶胀一定时间后，水驱压力梯度明显增大，因溶胀后的微球体系封堵了岩心孔隙，产生了流动阻力。不同渗透率的岩心注入胶乳膨胀后的水驱压力梯度不同，两块渗透率分别为52.70×10-3μm2和296.40×10-3μm2的岩心，封堵前后的水驱压力梯度分别由0.15MPa/m增大到2.04MPa/m和由0.04MPa/m增大到1.01MPa/m，可见微球有效封堵了岩心孔隙，降低了岩心的渗透率，堵漏效果显著。当注入水PV数达到一定PV后，水驱压力梯度又缓慢下降，这是因为在水驱压力下部分微球发生了弹性变形，能在水驱的作用下突破向前、深入、再封堵，不断向前运移进入岩心末端，致使水驱压力梯度有所下降，说明P(AM/N-MAM)微球可实现逐级深部调堵[16]。

4 结 论

1.利用体系拟三元相图的绘制，制备了稳定的AM/N-MAM反相微乳液，并利用反相微乳液聚合技术合成了一种强度好、溶胀性能优良的P(AM/N-MAM)微球。在聚合温度65℃，pH值为7，MBAA用量、APS用量分别为单体总质量的0.60wt%、0.50wt%，搅拌速率为1000r/min，w(AM/N-MAM)为50%，m(AM)∶m(N-MAM)=4∶1，反应时间为3h时，所制得的P(AM/N-MAM)微球溶胀倍率最大。

2.微球在不同浓度盐溶液中的溶胀行为显示：P(AM/N-MAM)微球溶胀率随矿化度的增大而增加，具有超强吸水膨胀性和一定的耐盐性。SEM、TEM观察显示形成的微球球形度好，尺寸较为均一，约100nm左右，分散性较好。

3.流变及岩心实验表明，P(AM/N-MAM)微球胶乳体系在进入中低渗透岩心的过程中，表现出较好的注入性，且注入后水驱岩心压力梯度逐渐升高，堵漏效果显著，实现了中低渗油藏的深部调堵。

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Inverse Microemulsion Polymerization and Performance Study of Poly (N-Hydroxymethyl Acrylamide-co-Acrylamide) Microspheres for EOR

DENG Kaidi， LI Qianding

(School of Chemistry and Chemical Engineering, Xi’an Shiyou University, Xi’an 710065, China)

Using kerosene as the continuous phase, 50.0wt% aqueous solution ofN-hydroxymethyl acrylamide and acrylamide as the dispersed phase, and a blend of surfactants (Span80/OP-10) as emulsified system, an inverse microemulsion was prepared according to the best aggregation point of kerosene (50.6wt%), aqueous phase (42.0wt%), Span80/OP-10 (7.4wt%, weight ratio 6∶1) based on the pseudo-ternary phase diagram. P(AM/N-MAM) nanoparticles cross-linked withN,N-methylene bisacrylamide (MBAA) were synthesized via the inverse microemulsion polymerization technique initiated by ammonium persulfate (APS) at the temperature of 65℃. Effects of the mass ratio of acrylamide andN-hydroxymethyl acrylamide, the amount of crosslinking agent, initiator and stirring speed on particle size and swelling properties of the microspheres were investigated. Under the optimal synthesis conditions, thatthe mass ratio of AM to N-MAM was 4∶1, the amounts of MBAA and APS were 0.60wt%, 0.50wt%, and the stirring speed was 1000r/min, the polymer microspheres have high equilibrium swelling ratio with an absorbency of 18.40g/g in 1.0×105mg/L salt solution and fine salt tolerance. Morphology of the polymer microspheres was characterized by SEM (Scanning Electron Microscope) and TEM (Transmission Electron Microscope), and the results indicate that the microspheres have distinct spherical shape, monodispersity, and uniform distribution of particle size about 100nm. The rheological and core plugging experiments show that the polymer microspheres latex exhibits good injectivity, and effective plugging, so that in-depth profile control is achievable step by step.

inverse microemulsion polymerization； polymer microspheres； acrylamide；N-hydroxymethyl acrylamide； swelling properties； in-depth profile control/water shutoff

1673-2812(2017)03-0468-08

2016-02-22；

2016-03-28

邓凯迪(1992-)，男，硕士研究生，主要研究方向为油气田功能材料的合成及应用技术。E-mail: dengkaidi1112@163.com。

李谦定(1959-)，男，教授，研究生导师，主要从事油气田应用化学的研究工作。E-mail: qdli@xsyu.edu.cn。

TE39

A

10.14136/j.cnki.issn 1673-2812.2017.03.024