在油田生產過程中，由于地層的非均質性，常產生水在油層中“突進”和“竄流”現象。降低油田開發效果，需要及時進行堵水調剖措施。其實質是封堵高滲透層和高產水層，調整流動剖面，以達到降低油田產水，提高最終采收率的目的。聚合物對油和水的作用具有選擇性，使巖石對油的滲透率降低的少。對水的滲透率降低的多，使用時可不交聯使用，也可與鋁鹽，鉻鹽等交聯生成凝膠使用，還可增加某些樹脂以形成互穿聚合物網絡(IPN)使之具有更高耐溫性。
　　如采用W/O型PAM膠乳和改性氨基樹脂經過化學交聯可以形成互穿聚合物網絡堵水劑，已在油田堵水中應用并取得了明顯的效果，采用PAM還可調整地層內吸水剖面及封堵大孔道，實踐中已見到良好效果。
　　微球是目前使用較多的一種調剖堵水產品,一般常見的微球產品尺寸較小,能在較短時間內擴大數倍,注入地層后容易進入地層深部,微球膨脹后可以封堵地層孔吼、孔隙,這些特點使微球可以作為調剖堵水劑,在各大油田中均有使用。
　　雖然運用微球提高油田采收率的案例已屢見不鮮,但是,復雜的地層環境使微球的使用越來越受到限制,現有的聚合物微球遇到水后吸水速度及體積膨脹速度較快,這影響微球向地層深處運移,微球的使用效果及自身性能易受地層溫度和礦化度的影響,對于低滲透、特低滲透地層而言,微米級的微球顆粒仍然較大,即在低滲透、超低滲透地層中,微米級微球一般難以發揮明顯作用。
　　為解決上述問題,本文以降低微球顆粒大小、延緩微球吸水膨脹速度、提高微球耐溫、耐鹽性能,增強微球剪切性能和粘彈性能為目的,進行了以下研究:以3~#白油為分散介質,加入乳化劑山梨糖醇酐油酸酯(Span-80)和聚氧乙烯(20)醚山梨醇酐單油酸酯(Tween-80)組成油相溶液,為了使反應較快進行,在油相中加入偶氮二異丁腈(AIBN)進行催化,在蒸餾水中溶解一定量的丙烯酰胺(AM)、N,N-亞甲基雙丙烯酰胺(MBA)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS),用氫氧化鈉調節溶液pH,加入螯合劑乙二胺四乙酸二鈉(EDTA)形成水相溶液,將油相與水相混合,在通氮氣的條件下驅除氧氣,用過硫酸銨(APS)和亞硫酸氫鈉(SHS)溶液引發反應,將聚合產物進行轉相,即得到了聚丙烯酰胺納米微球乳液,這種聚合方法為反相微乳液聚合法。
　　經過單因素法進行試驗,確定了合成微球產品的最佳條件:油水比為6:4,單體濃度為25%,單體配比AM:AMPS:MBA為74:20:6,乳化劑配比Span-80與Tween-80為8:4,攪拌速率為350r/min,引發溫度25℃,引發劑加量為0.3%,調節pH至6.8。利用傅里葉紅外變換光譜儀、納米激光粒度儀、透射電子顯微鏡、高分辨場發射掃描電鏡、熱重儀等表征了微球產品的大小和形貌。測試結果表明,制備的納米微球結構較好,微球產品的中值粒徑為47.23nm,尺寸較小,球形較規則,顆粒均勻,熱穩定性好。
　　用流變儀、界面張力儀、穩定性分析儀、吸水測試裝置等評價了納米微球產品的性能,測試結果表明,納米微球的保質期較長,吸水7天后吸水倍率為4.45倍,吸礦化水倍率和吸水倍率相近,在礦化度和溫度的影響下界面張力均能在15min內低于1.0×10~(-3)mN/m,在蒸餾水中膨脹5d后的膨脹倍率為4.02倍,在礦化度為2.0×10~4mg/L的礦化水下膨脹5d后的倍率為3.16倍,納米微球溶液的粘度較小,在剪切作用下微球溶液的粘度明顯降低,粘彈性測試表明微球的彈性大于粘性,能夠發生彈性變形,通過以上測試表明納米微球的性能良好,達到了預先設定的目的。
　　通過測試微球在巖心中的注入性、封堵性、調剖性,考察了納米微球的應用性能,測試結果表明,納米微球在低滲巖心中具有良好的注入性能、封堵率大于95%、調剖效果良好,能夠提油控水,納米微球的應用性能良好。由前期的考察得知納米微球的性能較好,經過中試放大,對中試納米微球產品進行各項性能測試,結果表明中試產品的性能較好,與實驗室制備的小樣的性能一致,聚丙烯酰胺納米微球成功實現了工業化生產。
　　經過在特低滲透油藏的不同區塊進行現場應用,結果顯示聚丙烯酰胺納米微球產品可以提高單井產能,能降低采出液含水率,注入后油井見效比例較高,可提高注水壓力,增加注水井的吸水厚度,使吸水剖面變得更均勻,能增大地層壓力,實現穩油控水,現場應用結果表明聚丙烯酰胺納米微球的應用效果良好,在提高特低滲透油田采收率中可以發揮顯著的作用。