在油田开发中后期,地层结构发生变化,呈现非均质性,出现大孔道和高渗透带,形成优势水流通道,严重影响石油的进一步开采。目前已经针对改善地层非均质性的深部堵水调剖技术发展很快,本课题主要是制备新型聚合物凝胶微球,并对其调驱性能评价。本课题采用两种聚合方法制备不同粒径范围的聚丙烯酰胺的凝胶微球,用于不同的地层环境和孔喉尺寸的深度封堵:(1)反相微乳液聚合方法制备粒径范围50-250nm的纳米级聚丙烯酰胺微球;(2)反相悬浮聚合方法制备粒径范围15μm-140μm的微米级聚丙烯酰胺微球。反相微乳液聚合方法制备纳米凝胶微球,首先对乳液体系进行筛选,找到合适的复配乳化剂。通过绘制油相、水相和乳化剂三元相图找到微乳液边界,确定了微乳液三相体系组成。产物聚丙烯酰胺凝胶微球具有较高的热稳定性和耐剪切性,在300°C以后才开始发生本质分解,可以满足油藏的使用环境。微球在矿化水中溶胀性能,是其实现地层裂缝封堵的关键指标。本文制备的纳米聚丙烯酰胺微球在100000mg/L的矿化度水溶液中,呈现缓慢膨胀特性,10天之后基本达到平衡状态,膨胀倍率约2.66倍。由于微球在地层环境使用中,始终处于注入水的剪切作用之下,因此,微球分散液的流变学行为对于研究微球的分布状态具有重要意义。凝胶微球分散液的剪切流变行为研究表明,聚丙烯酰胺凝胶纳米微球分散液的流变性不同于普通线性聚丙烯酰胺溶液,剪切粘度随着剪切速率的增大先减小后增大,存在一个临界剪切速率(γc)。除此之外,凝胶微球溶液还具有良好的粘弹性能。本文采用纳米粒子的粒子簇理论对于聚丙烯酰胺微球在剪切力作用下的流变行为进行了模型化。通过反相悬浮聚合制备微米级粒径的聚丙烯酰胺凝胶微球,探索了反应温度、搅拌速度、引发剂用量以及固含量对聚合体系的影响,并进行微球的耐温抗盐性和封堵性能评价。实验结果表明,体系最佳反应温度为40-50℃范围,最佳转速在360-420r/min范围,乳化剂的量不能高于11%,引发剂的最佳用量在0.1%-0.4%,固含量控制在25%以内较为合适。采用上述两种方法制备的不同粒径的聚丙烯酰胺微球,对于不同的地层环境有各自的适用性,室内岩芯封堵实验结果表明,二者封堵率均可以达到85%以上,可以很好的满足油田堵水调剖的需要。