由于地层环境复杂,堵水调剖作业需要聚合物具备各种优异的性能以达到调剖效果,并尽可能降低成本与减少环境污染。目前油田中最普遍使用的堵水调剖剂是丙烯酰胺类凝胶,通常使用重金属盐如醋酸铬、重铬酸钾、柠檬酸铝和铬的衍生物类交联剂和酚醛类交联剂,存在耐温耐盐性能差、易降解环境污染等一系列缺点。天然高分子腐植酸钠来源广泛、廉价易得、绿色环保,其堵水调剖产品具有良好的耐温抗盐性及稳定性,可应用于各类油藏的堵水调剖作业。因此开发天然高分子腐植酸钠堵水调剖剂具有广阔的前景。本文分别以丙烯酸(AA)和丙烯酰胺(AM)为主要反应单体,引入腐植酸钠(NaHA)进行接枝改性,以N,N’-亚甲基双丙烯酰胺(BIS)为交联剂,以过硫酸钾(KPS)为引发剂在水溶液中进行自由基聚合,成功制备了两种新型绿色环保天然高分子腐植酸钠堵水调剖剂,通过对堵水调剖剂凝胶膨胀率和凝胶强度的筛选进行配方优化。对配方优化后的堵水调剖剂进行结构表征(包括红外光谱分析、热分析和微观形貌分析)与性能表征(包括耐温性能测试、耐盐性能测试和封堵性能测试),证明得到了耐温、耐盐、稳定性佳并具有良好堵水调剖效果的堵水调剖剂。主要取得了以下研究成果:(1)AA/NaHA堵水调剖剂优化后的最佳合成条件如下:反应温度为75℃,NaHA浓度为3.0×10~3mg/L,BIS浓度为3.0×10~2mg/L,KPS浓度为2.0×10~3mg/L,单体浓度为10×10~4mg/L,AA中和度为60%。AM/NaHA堵水调剖剂优化后的最佳合成条件如下:反应温度为70℃,NaHA浓度为1.3×10~3mg/L,BIS浓度为2.0×10~2mg/L,KPS浓度为1.0×10~3mg/L,单体浓度为6.8×10~4mg/L。(2)分别对配方优化后的AA/NaHA堵水调剖剂产物和AM/NaHA堵水调剖剂产物进行了红外光谱分析、热失重分析。验证了成功制备NaHA接枝交联共聚物。(3)通过观察加入Na HA前后产物的微观形貌,对比分析发现加入NaHA引进了许多亲水官能团,使聚合物交联密度增大的同时也增大了凝胶的强度,最终使两个堵水调剖剂体系在吸水膨胀的同时也保持了相当的强度,可以满足堵水调剖作业的要求。(4)经过耐温性能测试发现,AA/NaHA堵水调剖剂体系和AM/NaHA堵水调剖剂体系在150℃下仍保持了较好的膨胀率,拥有较高的耐温性能。两个体系在温度范围100-150℃的地层中均适用。但AA/NaHA堵水调剖剂体系吸水后的强度很低,在地层剪切力的作用和冲刷下易破碎,而AM/NaHA堵水调剖剂体系在高温下不但保持了一定的膨胀率,还具有相当的强度,更适合长期的堵水调剖作业。(5)经过耐盐性能测试发现,AA/NaHA堵水调剖剂体系和AM/NaHA堵水调剖剂体系在25×10~4mg/L的盐水中仍可保持较好的膨胀率,拥有较好的耐盐性能。两个体系在矿化度范围0-25×10~4mg/L的地层中均适用。并且在盐水中,小分子电解质的存在使聚合物交联网络收缩导致体系凝胶的强度增大,这使堵水调剖剂拥有了更优异的封堵性能。对比发现无机盐的加入对AA/NaHA堵水调剖剂体系的膨胀率影响比较大,而对AM/NaHA堵水调剖剂体系的膨胀率影响不大。(6)经过吸液速率的测试发现,AA/NaHA堵水调剖剂体系进入快速膨胀期的时间较长且其膨胀率大,可以进入更深的地层并封堵住较大的孔道,能够满足离井口较远处地层堵水调剖作业要求;AM/NaHA堵水调剖剂体系进入快速膨胀期的时间较短,可以封堵住近地层较小的孔道,能够满足离井口较近处地层堵水调剖的作业要求。(7)经过封堵性能的测试发现,两个体系均有较好的封堵率。AM/NaHA堵水调剖剂体系的封堵率在90%-95%之间,AA/NaHA堵水调剖剂体系的封堵率在80%-85%,AM/NaHA堵水调剖剂体系的封堵性能更加优异。