CN111636848A - 一种提高聚合物驱后油藏采收率的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于石油开采技术领域,具体涉及一种提高聚合物驱后油藏采收率的方法。该方法包括以下步骤:向储层中依次注入前置调剖段塞、中间主体段塞、后置调剖段塞,所述前置调剖段塞、后置调剖段塞均包括聚合物和粘弹性颗粒;中间主体段塞包括至少一个聚合物主体段塞;所述聚合物的数均分子量为2900~3500万,粘弹性颗粒的粒径为150~900μm。其中,前置调剖段塞能够调整地层吸水剖面,有效封堵水驱窜流通道,后置调剖段塞能够防止后续水驱过程中的指进和窜流,提高化学驱的有效期和聚合物的有效利用率。本发明的方法将调剖和驱油相结合,能够提高聚合物驱的波及体积和驱油效率,可以在较低的开采成本的前提下实现提高原油采收率的目的。
Description
技术领域
本发明属于石油开采技术领域,具体涉及一种提高聚合物驱后油藏采收率的方法。
背景技术
国内化学驱技术的研究与应用已经相当广泛和深入,化学驱应用的规模及年增油量居世界首位。其中,聚合物驱技术已在大庆、胜利、河南、大港油田全国推广应用,这些油田的很多单元都转入后续水驱。高含水老油田依靠聚合物驱技术提高采收率的幅度约为6~10%,聚合物驱后仍有50~60%左右的原油滞留地下,具有进一步挖潜的物质基础。研究聚合物驱后油藏进一步提高原油采收率已成为油田稳定发展的紧迫任务。
聚合物驱后油藏非均质性更加严重,剩余油更加分散,要想再进一步提高采收率,必须寻找可以更大地在提高波及体积的同时提高驱油效率、矿场操作性强、经济效益好的注采方法。表面活性剂/聚合物(SP)二元复合驱通过在水中加入聚合物增加驱替液的黏度和黏弹性,以提高波及效率;同时依靠表面活性剂的作用降低油水界面张力、改变岩心润湿性、乳化原油来提高驱油效率,可避免三元复合驱中的碱引起的结垢、乳化严重、腐蚀等负面作用,降低投资和操作成本,是具有应用前景的化学驱提高石油采收率技术。另外,近几年研制的预交联体增效聚合物体系,除具有较高的粘度以外,还具有较强的弹性,在地层的运移过程中,产生液流转向,深部调剖作用十分显著,可更加有效地扩大波及体积。这些技术的发展,使聚合物驱后进一步大幅度提高采收率成为可能。采取“调”和“驱”段塞相结合的方式,降低化学驱成本,达到较大幅度提高原油采收率的目的。
PPG(预交联体,粘弹性颗粒)是在单体中加入交联剂、支撑剂、添加剂等助剂,制成凝胶,经造粒、烘干、粉碎、筛分等工艺过程制成的凝胶颗粒;颗粒在水中吸水膨胀,以分散、膨胀的形式存在,且具有一定的弹性;注入地层后,在压力作用下,产生液流转向和驱油的双重作用。粘弹性颗粒与低浓度聚合物复配后,应用性能进一步提高,体相、界面粘度、粘弹性增加,可大幅度提高波及体积和驱油效率,增效作用明显。
胜利油田(崔晓红,新型非均相复合驱油方法,石油学报,2011)采用聚合物、PPG与表面活性剂复配作为非均相驱油剂应用于聚合物驱后的油藏,取得了较好的驱替效果,但是大段塞量的非均相复合驱油体系(聚合物、PPG以及表面活性剂组成的体系),和PPG的全程的使用会导致驱油体系的成本升高,即经济性下降,在低油价下难以大规模推广应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种提高聚合物驱后油藏采收率的方法,可以在较低的开采成本的前提下大幅提高非均质性严重的聚合物驱后油藏的原油采收率。
为实现上述目的,本发明的提高聚合物驱后油藏采收率的方法的具体技术方案为:
一种提高聚合物驱后油藏采收率的方法,包括以下步骤:向储层中依次注入前置调剖段塞、中间主体段塞、后置调剖段塞,所述前置调剖段塞、后置调剖段塞均包括聚合物和粘弹性颗粒;中间主体段塞包括至少一个聚合物主体段塞;所述聚合物的数均分子量为2900~3500万,粘弹性颗粒的粒径为150~900μm。
本发明的提高聚合物驱后油藏采收率的方法,前置调剖段塞能够调整地层吸水剖面,有效封堵水驱窜流通道,以保证含有聚合物的中间主体段塞的有效注入和运移;后置调剖段塞能够防止后续水驱过程中发生指进和窜流现象,延长化学驱的有效期和提高聚合物的有效利用率。本发明的提高聚合物驱后油藏采收率的方法将调剖和驱油相结合,能够提高聚合物驱的波及体积和驱油效率,可以在较低的开采成本的前提下实现提高原油采收率的目的。
由于聚合物的粘度能够影响聚合驱的效果,并且在粘度较高时聚合物驱的效果较好,并且聚合物的粘度随着聚合物的分子量的增大而提高,因此为保证聚合物驱效果并且有效控制成本,本发明所用聚合物的数均分子量为2900~3500万。优选的,聚合物的数均分子量为3000~3500万,进一步优选的,聚合物的数均分子量为3200~3500万。
本发明采用高分子量的聚合物,其增粘性较高,粘弹性显著。在同等的驱替相粘度条件下,采用上述数均分子量的聚合物较常规聚合物可以节约30~40%的聚合物干粉用量。本发明的化学驱方法提高了聚合物驱的波及体积和驱油效率,在较低的开采成本的前提下实现提高原油采收率的目的。本发明采用颗粒较大的粘弹性颗粒,能够对非均质性严重的聚合物驱后油藏中的高渗层进行有效封堵。优选的,粘弹性颗粒的固含量不低于86%。
优选各段塞的注入体积能够进一步提高波及体积和驱油效率,具体的,前置调剖段塞、后置调剖段塞的注入体积为0.05~0.10PV;中间主体段塞的注入体积为0.35~0.50PV。
中间主体段塞包括第一、第二聚合物主体段塞和位于第一、第二聚合物主体段塞之间的中间调剖段塞;所述中间调剖段塞包括聚合物和柔性颗粒,柔性颗粒包括粘弹性颗粒、聚合物微球、体膨颗粒中的至少一种。将中间主体段塞分为两段注入,增加中间调剖段塞,在化学驱全过程中开展调剖技术,其主要目的是防止聚合物窜流,进一步扩大聚合物的波及体积,提高聚合物有效利用率,防止驱油剂沿高渗透层指进,改善注入剖面,有效地降低产出液中驱剂浓度,减少驱剂损失和产出液处理费用,同时为后续水驱阶段继续发挥效果起到重要作用。柔性颗粒作为调剖剂可以在地层中有效的运移,同时在外界压力下可以发生形变,从而实现对大孔道的封堵。
第一聚合物主体段塞的注入体积为0.2~0.3PV,所述第二聚合物主体段塞的注入体积为0.15~0.2PV,所述中间调剖段塞的注入体积为0.03~0.05PV,能够使调剖体系推进至1/3至1/2井距处,封堵聚合物窜流通道,进一步扩大波及体积。在中间主体段塞注入过程中发生聚合物窜流现象时实施本中间调剖段塞。
进一步的,中间调剖段塞中聚合物和柔性颗粒的适宜的质量比能够充分发挥调剖作用,具体的,所述中间调剖段塞由水、聚合物、柔性颗粒组成,其中,聚合物的质量百分含量为0.15~0.20%,柔性颗粒的质量百分含量为0.05~0.20%;聚合物和柔性颗粒的质量比为3:1~3:3。
中间主体段塞还包括辅助段塞,注入体积为0.1~0.3PV,所述辅助段塞主要由水、聚合物和表面活性剂组成,其中,聚合物的质量百分含量为0.15~0.20%,表面活性剂的质量百分含量为0.2%。由聚合物和表面活性剂组成的二元复合驱油体系形成的辅助段塞由于加入了表面活性剂,能改变岩石润湿性,具有更好的洗油效果,和聚合物驱相比,能更大幅度地提高原油采收率。
所述前置调剖段塞、后置调剖段塞由水、聚合物、粘弹性颗粒组成,其中,聚合物的质量百分含量为0.15~0.20%,粘弹性颗粒的质量百分含量为0.05~0.20%;聚合物和粘弹性颗粒的质量比为3:1~3:3。采用上述质量百分含量的聚合物加PPG混合物水溶液形成前置和后置段塞时能够有效封堵窜流通道同时不会影响后续步骤的进行。
所述聚合物主体段塞由水、聚合物组成,其中聚合物的质量百分含量为0.15~0.20%。在上述质量含量范围内,聚合物主体水溶液具有较高的粘度和粘弹性,能够有效提高聚合物的波及体积和驱油效率,又可以实现聚合物在地层中顺利流动,不堵塞地层,保证聚合物的顺利注入。
所述聚合物为聚丙烯酰胺、丙烯酰胺与丙烯酸的共聚物、黄原胶中的至少一种。所述聚合物的固含量不低于90%,所述聚合物的不溶物含量低于0.2%,过滤因子小于1.5,溶解时间小于120min。优选的,所述聚合物为部分水解的聚丙烯酰胺,水解度为22~35%。
附图说明
图1为本发明应用例中下二门某油田的生产曲线。
具体实施方式
下面结合具体实施例具体说明本发明所述方法的应用。特别需要指出的是,本发明说明书所举实施例只是为了帮助理解本发明,它们不具任何限制作用,即本发明除说明书所举实施例外,还可以有其他实施方式。因此,凡是采用等同替换或等效变换形式形成的任何技术方案,均落在本发明要求的保护范围中。
一、本发明的提高聚合物驱后油藏采收率的方法的具体实施例
以下实施例中陈化污水为经过除硫污水的下二门某油田陈化污水,水中含氧量和含硫量均低于0.5mg/L,低含氧、低含硫可以保证聚合物水溶液注入以及在地下运移过程中,具有较高的粘度保留率,可以保证聚合物水溶液的质量,从而保证驱替效果。所用水的总矿化度为2282mg/L,Ca2+、Mg2+的总含量为26.48mg/L;原油为下二门某油田油藏原油,,地下原油粘度为24.8mPa·s,经脱水脱气处理,原油粘度为50mPa·s。该油田自1978年投入开发,先后经历了早期注水阶段、细分层系调整阶段、井网加密阶段、聚合物驱(0.5PV聚合物驱)、后水驱阶段。
以下是实施例中,表面活性剂由中国石化南京化工工业有限公司生产,有效含量50%。
实施例1~8为对岩心进行化学驱。
实施例1~8中所用岩心为2.5cm×2.5cm×30cm的三倍渗透率级差(600×10-3μm2/1800×10-3μm2)的人造层内非均质方岩心,孔隙度为28%。在化学驱前,先对岩心作以下处理:在58℃下对岩心进行饱和原油,控制原始含油饱和度(Soi)为70%左右;然后以50mL/h的速度注入过滤后的陈化污水驱油,水驱至不再出油后结束,经计算得水驱采收率,然后向岩心中注入0.5PV一次聚合物驱用聚合物(聚丙烯酰胺的浓度为800mg/L,分子量为2100万,水解度为27.9%),然后以50mL/h的速度注入过滤后的陈化污水驱油,水驱至不再出油后结束,经计算得一次聚合物驱采收率。
实施例1
本实施例中所用聚合物为数均分子量为3200万的聚丙烯酰胺,其水解度为28.6%,粘弹性颗粒PPG的有效固含量为86.5%,颗粒粒径为300~900μm。聚合物加PPG的混合水溶液由聚合物、PPG和陈化污水配制而成,聚合物水溶液由聚合物和陈化污水配制而成。
本实施例的提高聚合物驱后油藏采收率的方法具体包括:
(1)向岩心中以50mL/h的流速注入聚合物加PPG的混合水溶液形成0.05PV的前置调剖段塞,其中,聚丙烯酰胺的质量百分含量为0.15%,PPG质量百分含量为0.05%;然后注入浓度为1500mg/L的聚丙烯酰胺水溶液形成0.5PV的中间主体段塞,其中,聚丙烯酰胺的质量百分含量为0.15%;最后注入聚合物加PPG的混合水溶液形成0.05PV的后置调剖段塞,其中,聚丙烯酰胺的质量百分含量为0.15%,PPG质量百分含量为0.05%;
(2)以50mL/h流速注入陈化污水驱油,后续水驱至不再出油后结束,经计算得化学驱采收率。
实施例2
本实施例的提高聚合物驱后油藏采收率的方法参照实施例1,区别仅在于:步骤(1)中的中间主体段塞的注入体积为0.45PV,后置调剖段塞的注入体积为0.10PV。
实施例3
本实施例的提高聚合物驱后油藏采收率的方法参照实施例2,区别仅在于:步骤(1)中的前置调剖段塞、后置调剖段塞中PPG质量百分含量均为0.15%。
实施例4
本实施例的提高聚合物驱后油藏采收率的方法参照实施例3,区别仅在于:步骤(1)中的中间主体段塞包括第一、第二聚合物主体段塞和位于第一、第二聚合物主体段塞之间的中间调剖段塞,具体的,中间主体段塞的注入过程为:先注入浓度为1500mg/L的聚丙烯酰胺水溶液形成0.25PV的第一聚合物主体段塞;然后注入聚合物加PPG的混合水溶液形成0.03PV的中间调剖段塞,其中,水溶液中聚丙烯酰胺的质量百分含量为0.15%,PPG质量百分含量为0.15%;最后注入浓度为1500mg/L的聚丙烯酰胺水溶液形成0.22PV的第二聚合物主体段塞。后置调剖段塞的注入体积为0.05PV。
实施例5
本实施例的提高聚合物驱后油藏采收率的方法参照实施例4,区别仅在于:步骤(1)中的中间主体段塞中第一聚合物主体段塞的注入体积为0.25PV,中间调剖段塞的注入体积为0.03PV,第二聚合物主体段塞的注入体积为0.17PV。后置调剖段塞的注入体积为0.1PV。
实施例6
本实施例的提高聚合物驱后油藏采收率的方法参照实施例3,区别仅在于:步骤(1)中的中间主体段塞包括两个辅助段塞和位于两个辅助段塞之间的一个聚合物主体段塞,具体的,中间主体段塞的注入过程为:先注入聚丙烯酰胺和表面活性剂(阴-阳离子型,有效含量50%)的水溶液形成0.1PV的辅助段塞,其中,聚丙烯酰胺的质量百分含量为0.15%,表面活性剂的质量百分含量为0.2%;然后注入浓度为1500mg/L的聚丙烯酰胺水溶液形成0.25PV的聚合物主体段塞,其中,聚丙烯酰胺的质量百分含量为0.15%;最后注入聚丙烯酰胺和表面活性剂(阴-阳离子型)的水溶液形成0.1PV的辅助段塞,其中,聚丙烯酰胺的质量百分含量为0.15%,表面活性剂的质量百分含量为0.2%。
实施例7
本实施例的提高聚合物驱后油藏采收率的方法参照实施例3,区别仅在于:步骤(1)中的中间主体段塞包括一个聚合物主体段塞和一个辅助段塞,具体的,中间主体段塞的注入过程为:先注入浓度为1500mg/L的聚丙烯酰胺水溶液形成0.25PV的聚合物主体段塞,再注入聚丙烯酰胺和表面活性剂(阴-阳离子型)的水溶液形成0.2PV的辅助段塞,其中,聚丙烯酰胺的质量百分含量为0.15%,表面活性剂的质量百分含量为0.2%。
实施例8
本实施例的提高聚合物驱后油藏采收率的方法参照实施例3,区别仅在于:步骤(1)中的中间主体段塞包括两个辅助段塞和位于两个辅助段塞之间的一个聚合物主体段塞、一个聚合物加PPG的混合水溶液形成的中间调剖段塞,具体的,中间主体段塞的注入过程为:先注入聚丙烯酰胺和表面活性剂(阴-阳离子型)的水溶液形成0.1PV的辅助段塞,其中,聚丙烯酰胺的质量百分含量为0.15%,表面活性剂的质量百分含量为0.2%;然后注入浓度为1500mg/L的聚丙烯酰胺水溶液形成0.22PV的聚合物主体段塞;再注入聚合物加PPG的混合水溶液形成0.03PV的中间调剖段塞,其中,水溶液中聚丙烯酰胺的质量百分含量为0.15%,PPG质量分数为0.15%;最后注入聚丙烯酰胺和表面活性剂(阴-阳离子型)的水溶液形成0.1PV的辅助段塞,其中,聚丙烯酰胺的质量百分含量为0.15%,表面活性剂的质量分数为0.2%。
二、对比例
对比例1
本对比例的化学驱方法参照实施例1,区别仅在于:步骤(1)为以50mL/h的流速向岩心中注入聚丙烯酰胺水溶液形成0.6PV的中间主体段塞,其中聚丙烯酰胺的质量百分含量为0.15%,聚丙烯酰胺水溶液的粘度为135mPa·s。
对比例2
本对比例的化学驱方法参照实施例1,区别仅在于:步骤(1)中的中间主体段塞的注入体积为0.55PV,不注入后置调剖段塞。
对比例3
本对比例的化学驱方法参照实施例1,区别仅在于:步骤(1)中的中间主体段塞的注入体积为0.55PV,不注入前置调剖段塞。
对比例4
本对比例的化学驱方法参照对比例1,区别仅在于:步骤(1)为以50mL/h的流速向岩心注入聚合物加PPG的混合水溶液(水溶液中聚丙烯酰胺的质量百分含量为0.15%,PPG质量百分含量为0.15%)形成0.6PV的主体段塞,不注入前置调剖段塞、后置调剖段塞。
对比例5
本对比例的化学驱方法参照实施例5,区别仅在于:将步骤(1)中的中间主体段塞中的两个聚合物主体段塞替换为体积相同、组成相同的辅助段塞,辅助段塞中聚合物质量百分含量为0.15%,表面活性剂(阴-阳离子型)质量百分含量为0.2%。
对比例6
本对比例的化学驱方法参照实施例4,区别仅在于:将步骤(1)中的中间主体段塞替换为体积相同的非均相段塞,该非均相段塞中聚合物质量百分含量为0.15%,PPG质量百分含量为0.15%,表面活性剂(阴-阳离子型)质量百分含量为0.2%。
试验例
采用实施例1~8和对比例1~6的化学驱方法的具体采收率数据如表1所示。
表1采收率数据
由表1可知,相比于实施例1~8,对比例1的采收率提高幅度相对较低,因此前置段塞和后置段塞对聚合物驱后油藏聚合物驱起到很好的保护和辅助作用,有利于采收率的大幅度提高。对比例2的提高采收率幅度也较低,因此转水驱前必须实施调剖,保护化学驱段塞,防止后续注入水快速突破,充分发挥后续水驱阶段效果。对比例3的提高采收率幅度也较低,因此注化学剂驱剂前必须实施调剖,改善吸水剖面,扩大驱剂的波及体积。实施例2比实施例1提高1.36%,说明增加后置段塞量可以提高采收率幅度。实施例3比实施例1提高采收率高出2.80%,说明增加PPG的量(浓度由500mg/L提高至1500mg/L)有助于提高采收率。实施例4比实施例3提高采收率增加2.49%,说明聚合物驱后油藏增加过程调剖可以提高采收率的幅度。对比例4和实施例5相比提高采收率0.99%百分点,但增加了0.42PV的PPG用量,大幅度增加了成本。与实施例6-8相比,实施例5提高采收率幅度低,因为实施例6-8中加入了二元复合驱体系形成的辅助段塞,在扩大波及体积的同时提高洗油效率,但有由于加入了0.2PV表面活性剂,增加了地面配制表面活性剂系统以及混配和驱剂成本。实施例6比实施例7相比,提高采收率幅度增加1.11%,说明分开注入辅助段塞能起到更好的洗油效果。与实施例1~7相比,实施例8提高采收率的幅度最高,因为对于聚合物驱后油藏,在化学驱全过程实施调剖,以及加入表面活性剂改变润湿性,加强扩大波及和提高洗油效率的协同作用。对比例5由于加入表面活性剂提高了洗油作用,提高采收率幅度比实施例5提高6.27%,但是增加了0.42PV的表面活性剂用量。对比例5的提高采收率幅度比实施例8提高了1.74%,但表面活性剂的加入量大,增加了0.22PV的表面活性剂用量。对比实施例5,实施例8提高采收率幅度增加了4.53%,但增加了0.20PV的表面活性剂用量,在油价高于50美元/桶也可以考虑进入现场实施,大幅度提高采收率。对比例6,由于加入了非均相复合体系,提高采收率幅度比实施例8提高1.74%,但是增加了0.45PV的PPG用量,驱剂成本大幅度增加。对比对比例6,由于加入了非均相复合体系,提高采收率幅度比实施例5增加了6.27%,但是增加了0.45PV的表面活性剂和PPG用量,成本增加了2/3以上。
应用例
本应用例为在下二门某油田现场实施的化学驱过程,部署49口井,其中注聚井14口井,对应采油井35口,平均注采井距为178m,井网控制地质储量为143.4×104t。
化学驱过程参照上述实施例5的方法,具体为:从2018年8月开始进行前置调剖段塞(聚合物加PPG的混合水溶液)的注入,前置调剖段塞注入0.05PV,单井注入的前置调剖段塞中聚合物的浓度为1500mg/L,PPG的浓度为1500mg/L;2019年2月开始注入第一聚合物主体段塞(单井浓度为1500mg/L),注入量为0.081PV,2019年10月开始注入中间调剖段塞,其中聚合物的浓度为1500mg/L,PPG的浓度为1500mg/L,注入量为0.034PV,2020年2月继续注入第二聚合物主体段塞,聚合物浓度为1500mg/L,截止至2020年2月底,累计注入溶液57.769万方,总段塞量为0.60PV),日注液1030方。
生产曲线如图1所示,截至2020年2月见效井(即表现出产油量明显增加的采油井)21口,见效率60%(见效率=见效井/对应采油井总数);累计增油1.02×104t,阶段提高采收率为0.70%。
Claims (9)
1.一种提高聚合物驱后油藏采收率的方法,其特征在于,包括以下步骤:向储层中依次注入前置调剖段塞、中间主体段塞、后置调剖段塞,所述前置调剖段塞、后置调剖段塞均包括聚合物和粘弹性颗粒;中间主体段塞包括至少一个聚合物主体段塞;所述聚合物的数均分子量为2900~3500万,粘弹性颗粒的粒径为150~900μm。
2.根据权利要求1所述的提高聚合物驱后油藏采收率的方法,其特征在于,所述前置调剖段塞、后置调剖段塞的注入体积为0.05~0.10PV;中间主体段塞的注入体积为0.45~0.50PV。
3.根据权利要求1所述的提高聚合物驱后油藏采收率的方法,其特征在于,所述中间主体段塞包括第一、第二聚合物主体段塞和位于第一、第二聚合物主体段塞之间的中间调剖段塞;所述中间调剖段塞包括聚合物和柔性颗粒,柔性颗粒包括粘弹性颗粒、聚合物微球、体膨颗粒中的至少一种。
4.根据权利要求3所述的提高聚合物驱后油藏采收率的方法,其特征在于,所述第一聚合物主体段塞的注入体积为0.2~0.3PV,所述第二聚合物主体段塞的注入体积为0.15~0.2PV,所述中间调剖段塞的注入体积为0.03~0.05PV。
5.根据权利要求3所述的提高聚合物驱后油藏采收率的方法,其特征在于,所述中间调剖段塞由水、聚合物、柔性颗粒组成,其中,聚合物的质量百分含量为0.15~0.20%,柔性颗粒的质量百分含量为0.05~0.20%;聚合物和柔性颗粒的质量比为3:1~3:3。
6.根据权利要求1所述的提高聚合物驱后油藏采收率的方法,其特征在于,所述中间主体段塞还包括辅助段塞,注入体积为0.1~0.3PV,所述辅助段塞主要由水、聚合物和表面活性剂组成,其中,聚合物的质量百分含量为0.15~0.20%,表面活性剂的质量百分含量为0.2%。
7.根据权利要求1~6中任一项所述的提高聚合物驱后油藏采收率的方法,其特征在于,所述前置调剖段塞、后置调剖段塞由水、聚合物、粘弹性颗粒组成,其中,聚合物的质量百分含量为0.15~0.20%,粘弹性颗粒的质量百分含量为0.05~0.20%;聚合物和粘弹性颗粒的质量比为3:1~3:3。
8.根据权利要求1-6中任一项所述的提高聚合物驱后油藏采收率的方法,其特征在于,所述聚合物主体段塞由水、聚合物组成,其中聚合物的质量百分含量为0.15~0.20%。
9.根据权利要求1所述的提高聚合物驱后油藏采收率的方法,其特征在于,所述聚合物为部分水解的聚丙烯酰胺,水解度为22~35%。
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