CN115141316A - 一种深部调剖用纳米纤维素增强型超分子凝胶颗粒及其制备方法 - Google Patents

一种深部调剖用纳米纤维素增强型超分子凝胶颗粒及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于油田调剖堵水用剂领域，提供了一种深部调剖用纳米纤维素增强型超分子凝胶颗粒及其制备方法。按质量百分数计算，所述凝胶颗粒原料包括以下组分：常规共聚反应单体10‑30份；超分子共聚反应单体0.1‑10份；纳米纤维素0.05‑0.5份；交联剂0.01‑0.5份；引发剂0.01‑1.0份；稳定剂0.1‑1.0份；余为水，各原料的重量为100份；水相余量。本发明还提供所述超分子凝胶颗粒的制备方法与应用。本发明所制备的纳米纤维素增强型超分子凝胶颗粒用于裂缝性油藏深部调剖，以颗粒的形式注入地层，在快速注入及地层运移剪切破碎后具有超分子结构自修复的特性，且纳米纤维素赋予超分子凝胶颗粒更强的抗剪切性和可变形性，达到有效封堵深部裂缝的目的。

Description

一种深部调剖用纳米纤维素增强型超分子凝胶颗粒及其制备 方法
技术领域
本发明属于油田调剖堵水用剂领域，尤其涉及一种深部调剖用纳米纤维素增强型超分子凝胶颗粒及其制备方法，特别是应用于低渗裂缝性油藏。
背景技术
公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
低渗透油气资源丰富是石油工业增储上产的重要资源基础。由于低渗油气藏存在大量人工和天然裂缝，注入水长期沿着裂缝带窜流，严重影响产量和效益。受低渗裂缝油藏非均质性严重、裂缝与基质部分连通的限制，对现有的预交联凝胶颗粒(PPG)的深部调剖效果提出了更高要求。然而，由于传统的凝胶颗粒主要是通过共价交联剂(如N,N-亚甲基双丙烯酰胺等)来构建三维凝胶网络结构，颗粒在快速注入及地层运移过程中易产生不可逆破碎，最终依靠达到深部油藏后架桥、物理堆积来封堵裂缝，导致易被后续流体冲刷产出、裂缝封堵能力有限，严重影响其深部调剖效果。此外，由于国内外多采用增加注入压力的方式提升深部运移性，同样增加凝胶颗粒在快速注入过程中高应力剪切破碎的问题，影响其应用效果。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种深部调剖用纳米纤维素增强型超分子凝胶颗粒及其制备方法，该凝胶颗粒在快速注入及地层运移破碎后，通过氢键和主客包合的双重超分子作用可产生结构动态可逆恢复的效果；此外，由于在制备凝胶过程中加入了纳米纤维素材料，进一步提升了凝胶在运移过程中的抗剪切性能。最终，保证凝胶颗粒高强度的裂缝封堵能力，达到裂缝性油藏高效深部调剖的效果，对于实现低渗裂缝油藏高效开发具有重要意义。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明的第一个方面，提供了一种深部调剖用纳米纤维素增强型超分子凝胶颗粒，由如下重量百分数的原料组成：常规共聚反应单体10-30份；超分子共聚反应单体0.1-10份；纳米纤维素0.05-0.5份；交联剂0.01-0.5份；引发剂0.01-1.0份；稳定剂0.1-1.0份；余为水，各原料的总重量为100份；
所述常规共聚反应单体为丙烯酰胺单体、或丙烯酰胺单体和丙烯酸单体的组合；
所述超分子共聚反应单体包括：主体包合单体、客体包合单体；
其中，主体包合单体为烯丙基-β-环糊精单体；
客体包合单体为十六烷基二甲基烯丙基氯化铵、丙烯酸十八酯单体、丙烯酸十二酯单体、丙烯酸异丁酯、烯丙基-金刚烷中的至少一种。
本发明的第二个方面，提供了一种上述的纳米纤维素增强型超分子凝胶颗粒的制备方法，包括：
在惰性气氛中，依次将纳米纤维素、常规共聚反应单体、超分子共聚反应单体加入至水相中，混合均匀，调节pH值为5.0-8.5；然后加入交联剂和稳定剂，混合均匀；再加入引发剂，混合均匀，得到水相溶液；
将水相溶液进行加热，引发聚合反应，得到凝胶；
将所述凝胶制备成颗粒，即得。
本发明的有益效果
(1)本发明将主体包合单体和客体包合单体引入到聚合物凝胶颗粒内部结构主链上，通过主客体包合超分子作用赋予了所合成凝胶颗粒剪切破碎后自修复的特性；此外，由于所用的客体包合单体为丙烯酸酯类单体，不同结构主链间还可同时产生氢键超分子作用。通过主客体包合和氢键的双重超分子作用，显著提升所合成凝胶颗粒剪切破碎后自修复的特性，制备出的凝胶颗粒深部调剖剂对裂缝的封堵能力好，耐冲刷性强，可作为优良的裂缝性油藏调剖剂。
(2)本发明制备的凝胶颗粒结构中还加入了纳米纤维素材料。纳米纤维素由于本身是棒状或纤丝状结构，具有较大的长径比，因此相比于常规二氧化硅、碳酸钙等球状纳米颗粒有着更高的柔韧性和界面吸附效率。纳米纤维素可以更加均匀地分散在凝胶三维网络结构中充当骨架的作用，在应力下保持结构的机械稳定性与弹性恢复能力，同时使纳米粒子和聚合物链界面受到的剪切力分散，进一步提升凝胶颗粒在地层运移过程中的抗剪切性和可变形性。
(3)本发明合成的超分子凝胶颗粒中包含了聚合、交联、增强和自修复所需的化学剂，仅以固体颗粒一种形态注入及在地层中运移，所有的成分都包含在颗粒中，从而避免了常规地下交联体系在地层中运移过程中因地层水稀释和剪切降解造成的不成胶或成胶质量不高的问题。提高了对深部裂缝的封堵能力和调剖效果。
(4)由于本发明的凝胶颗粒结构中超分子共聚反应单体在同一聚合物分子链上，其在地层多孔介质中运移时可大大降低多分子链产生的超分子作用基团吸附差异的问题，进而提升深部裂缝内的主客包合和氢键双重超分子作用，增强凝胶颗粒的抗剪切和自修复性能，改善裂缝性油藏深部调剖效果。
(5)本发明设计的超分子智能凝胶颗粒，可以根据油藏条件调节其粒径大小，其颗粒大小为纳米级、微米级或毫米级，适应性强。还可用于裂缝性油藏深部调剖。
(6)本发明制备方法简单、实用性强，易于推广。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明实施例1制备的纳米纤维素增强型超分子凝胶颗粒的初始状态长度图；
图2为本发明实施例1制备的纳米纤维素增强型超分子凝胶颗粒的拉伸状态长度图。
图3为本发明实施例1的纳米纤维素增强型超分子凝胶颗粒与常规凝胶颗粒的黏弹性流变对比曲线图。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
一种深部调剖用纳米纤维素增强型超分子凝胶颗粒制备方法，按质量百分数计算，原料组成包括以下组分：
常规共聚反应单体10-30份；超分子共聚反应单体0.1-10份；纳米纤维素0.05-0.5份；交联剂0.01-0.5份；引发剂0.01-1.0份；稳定剂0.1-1.0份；余为水，各原料的重量为100份；
在一些实施例中，所述常规共聚反应单体包括：丙烯酰胺单体、丙烯酸单体，其质量比为20-5:1，或只有丙烯酰胺单体；
超分子共聚反应单体包括：主体包合单体(烯丙基-β-环糊精单体)、客体包合单体(十六烷基二甲基烯丙基氯化铵、丙烯酸十八酯单体、丙烯酸十二酯单体、丙烯酸异丁酯、烯丙基-金刚烷中的一种或两种以上的组合)；通过主客体包合和氢键的双重超分子作用，显著提升所合成凝胶颗粒剪切破碎后自修复的特性，制备出的凝胶颗粒深部调剖剂对裂缝的封堵能力好，耐冲刷性强，可作为优良的裂缝性油藏调剖剂。
本申请对交联剂的种类并不作特殊的限定，在一些实施例中，所述交联剂包括N,N-亚甲基双丙烯酰胺，二甲基丙烯酸乙二醇酯；优选为N,N-亚甲基双丙烯酰胺，以获得较优的交联效率和稳定的交联结构。
本申请对引发剂的种类并不作特殊的限定，在一些实施例中，所述引发剂包括过硫酸铵、过硫酸钾或过硫酸铵/亚硫酸氢钠(质量比1:1)中的至少一种；以在加热条件下，引发聚合反应。
在一些实施例中，所述稳定剂包括乙二胺四乙酸二钠盐、柠檬酸钠、乳酸钠中的至少一种；以控制聚合反应速率免于过快，使得聚合物分子量和凝胶体系的三维网络结构均匀增长，提升凝胶的韧性和抗剪切性能。
在一些实施例中，所述水相包括蒸馏水、去离子水中的至少一种；
在一些实施例中，包括如下步骤：
在惰性气氛中，依次将纳米纤维素、常规共聚反应单体、超分子共聚反应单体加入至水相中，混合均匀，调节pH值为5.0-8.5；然后加入交联剂和稳定剂，混合均匀；再加入引发剂，混合均匀，得到水相溶液；
将水相溶液进行加热，引发聚合反应，得到凝胶；
将所述凝胶制备成颗粒，即得。
向水中通入氮气至少30min，然后在搅拌条件下，依次将纳米纤维素、常规共聚反应单体、超分子共聚反应单体加入至水相中，搅拌至溶液变澄清，用pH值调节剂调节溶液的pH值为5.0-8.5；然后加入交联剂和稳定剂，搅拌至全部溶解；再加入引发剂，搅拌形成均匀的水相溶液，在40-70℃静置聚合0.5-4h，反应得到凝胶；然后将凝胶剪碎，置于40-80℃下干燥、研磨，筛分出纳米级到毫米级颗粒，即得目标纳米纤维素增强型超分子凝胶颗粒。
在一些实施例中，所述pH值调节剂是氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、三乙胺中的至少一种。
本发明还提供了上述的纳米纤维素增强型超分子凝胶颗粒的应用，应用于裂缝性油藏深部调剖，具体应用方法如下：
将深部调剖再粘接超分子凝胶颗粒加入注入流体中，加入浓度为500-3000mg/L，搅拌均匀后，泵入地层。
下面结合具体的实施例，对本发明做进一步的详细说明，应该指出，所述具体实施例是对本发明的解释而不是限定。
实施例1
一种深部调剖用纳米纤维素增强型超分子凝胶颗粒制备方法
(1)原料：丙烯酰胺单体17.79g；主体包合单体9.4112g；客体包合单体2.7672g；纳米纤维素0.03g；交联剂0.006g；引发剂0.285g；蒸馏水70g。其中：所述主体包合单体选用烯丙基-β-环糊精；客体包合单体选用十六烷基二甲基烯丙基氯化铵；交联剂选用N,N-亚甲基双丙烯酰胺；引发剂选用过硫酸铵。
(2)制备方法：按照上述含量分别称取丙烯酰胺、烯丙基-β-环糊精、十六烷基二甲基烯丙基氯化铵、纳米纤维素，边搅拌依次加入到盛有蒸馏水的烧杯中，搅拌至溶液变澄清；然后将N,N-亚甲基双丙烯酰胺加入上述溶液中，搅拌至全部溶解。最后加入过硫酸铵溶液，接着搅拌30min，超声震荡10min(功率80W)排除溶液中的空气，制备出分散均匀的水相溶液。将水相溶液放置于40℃下的恒温水浴锅中，聚合反应2h后取出。将得到的凝胶，剪成块状，用蒸馏水清洗4次，置于60℃恒温干燥箱中干燥12h后取出，用行星式球磨机在500r/min下研磨4h，制备出纳米级颗粒，即得目标超分子凝胶颗粒。
实施例2：
一种深部调剖用纳米纤维素增强型超分子凝胶颗粒制备方法，与实施例1不同的是改变纳米纤维素用量。
(1)原料：丙烯酰胺单体17.805g；主体包合单体9.4112g；客体包合单体2.7672g；纳米纤维素0.015g；交联剂0.006g；引发剂0.285g；蒸馏水70g。其中：所述主体包合单体选用烯丙基-β-环糊精；客体包合单体选用十六烷基二甲基烯丙基氯化铵；交联剂选用N,N-亚甲基双丙烯酰胺；引发剂选用过硫酸铵。
(2)上述超分子凝胶颗粒深部调剖剂的制备方法如实施例1所述。
实施例3：
一种深部调剖用纳米纤维素增强型超分子凝胶颗粒制备方法，与实施例2不同的是改变客体包合单体为丙烯酸十八酯，并且改变各种原料的质量。
(1)原料：丙烯酰胺单体17.8908g；主体包合单体9.4648g；客体包合单体2.6144g；纳米纤维素0.03g；交联剂0.006g；引发剂0.285g；蒸馏水70g。其中：所述主体包合单体选用烯丙基-β-环糊精；客体包合单体选用丙烯酸十八酯；交联剂选用N,N-亚甲基双丙烯酰胺；引发剂选用过硫酸铵。
(2)上述超分子凝胶颗粒深部调剖剂的制备方法如实施例1所述，仅改变聚合反应温度为50℃。
实施例4：
一种深部调剖用纳米纤维素增强型超分子凝胶颗粒制备方法，与实施例3不同的是改变纳米纤维素用量。
(1)原料：丙烯酰胺单体17.9058g；主体包合单体9.4648g；客体包合单体2.6144g；纳米纤维素0.015g；交联剂0.006g；引发剂0.285g；蒸馏水70g。其中：所述主体包合单体选用烯丙基-β-环糊精；客体包合单体选用丙烯酸十八酯；交联剂选用N,N-亚甲基双丙烯酰胺；引发剂选用过硫酸铵。
(2)上述超分子凝胶颗粒深部调剖剂的制备方法如实施例1所述，仅改变聚合反应温度为50℃。
实施例5：
一种深部调剖用纳米纤维素增强型超分子凝胶颗粒制备方法，与实施例1不同的是改变客体包合单体为丙烯酰胺基-金刚烷，以及各种原料的质量。
(1)原料：丙烯酰胺单体18.485g；主体包合单体9.778g；客体包合单体1.706g；纳米纤维素0.03g；交联剂0.006g；引发剂0.285g；蒸馏水70g。其中：所述主体包合单体选用烯丙基-β-环糊精；客体包合单体选用丙烯酰胺基-金刚烷；交联剂选用N,N-亚甲基双丙烯酰胺；引发剂选用过硫酸铵。
(2)上述超分子凝胶颗粒深部调剖剂的制备方法如实施例1所述。
对比例1：
一种常规凝胶颗粒调剖剂如实施例1所述，所不同的是不含主体包合单体和客体包合单体。
(1)原料：丙烯酰胺单体30g；交联剂0.036g；引发剂0.2848g；蒸馏水70g。其中：所述交联剂选用N,N-亚甲基双丙烯酰胺；引发剂选用过硫酸铵。
(2)制备方法：按照上述含量称取丙烯酰胺边搅拌依次加入到盛有蒸馏水的烧杯中，搅拌至溶液变澄清；然后将N,N-亚甲基双丙烯酰胺加入上述溶液中，搅拌至全部溶解。最后加入过硫酸铵溶液，接着搅拌30min，超声震荡10min(功率80W)排除溶液中的空气，制备出分散均匀的水相溶液。将水相溶液放置于50℃下的恒温水浴锅中，反应2h后取出。将得到的凝胶，剪成块状，用蒸馏水清洗4次，置于60℃恒温干燥箱中干燥12h后取出，用行星式球磨机在500r/min下研磨4h，筛分出纳米级到毫米级颗粒，即得目标常规凝胶颗粒。
性能测试：
1、以实施例1制备的纳米纤维素增强型超分子本体凝胶颗粒和对比例1制备的常规凝胶颗粒为例，测试其性能，具体地：
如表1所示为纳米纤维素增强型超分子本体凝胶和常规本体凝胶的拉伸和超分子自修复性能结果。将聚合反应制备出的本体凝胶切割成直径1cm，初始长度为2.3cm的本体胶块，利用手动拉伸的方法测试其在模拟某一实际油藏温度(35℃)下拉伸至断裂时的长度记为抗拉伸长度；将拉伸断裂后的胶块置于含水的培养皿中，利用其再粘接特性放置12h后，采用上述相同的方法测试其在模拟某一实际油藏温度(35℃)下拉伸至断裂时的长度记为超分子自修复抗拉伸长度；此外，利用WDW-20电子式万能试验机测试纳米纤维素增强型超分子本体凝胶和常规本体凝胶的拉伸性能，定量表征凝胶拉伸断裂时所受应力大小(拉伸断裂应力)，结果同样汇总在表1中。
表1
Figure BDA0003744042570000101
由此可知，通过主体包合单体和客体包合单体的引入，凝胶材料的力学性能和自修复性能得到显著增强。这是由于本发明制备的纳米纤维素增强型超分子凝胶中将主客包合单体引入到聚合物凝胶颗粒内部结构主链上，通过主客体包合超分子作用赋予了所合成凝胶颗粒剪切破碎后自修复的特性；此外，由于所用的客体包合单体为丙烯酸酯类单体，不同结构主链间还可同时产生氢键超分子作用。通过主客体包合和氢键的双重超分子作用，在外界应力作用下产生可逆的解离和再形成进行能量耗散，显著提升所合成凝胶拉伸断裂后自修复的特性，制备出的凝胶颗粒深部调剖剂对裂缝的封堵能力好，耐冲刷性强，可作为优良的裂缝性油藏调剖剂。
2、以实施例1制备的纳米纤维素增强型超分子本体凝胶颗粒为例，表征其抗拉神性能，具体地：
如图1和图2所示为上述手动拉伸实验中，纳米纤维素增强型超分子本体凝胶手动拉伸初始状态以及拉伸后状态的宏观照片。
由此可知，本发明制备的纳米纤维素增强型超分子本体凝胶具有优异的拉伸性能。
3、以实施例1制备的纳米纤维素增强型超分子本体凝胶颗粒和对比例1制备的常规凝胶颗粒为例，测试其性能，具体地：
如图3所示为纳米纤维素增强型超分子凝胶颗粒与常规凝胶颗粒的黏弹性流变对比曲线。首先，分别称取相同质量的超分子凝胶颗粒与常规凝胶颗粒至蒸馏水中，转移至60℃恒温干燥箱中密闭静置膨胀24h。然后取相同体积的下部凝胶颗粒溶液，借助安东帕MCR301流变仪的平板测试系统测试两种凝胶颗粒的流变性能。测试参数为固定平板间的高度为0.047mm，固定振幅为1％，将振荡频率从0.1Hz增加至10Hz，对比两种凝胶颗粒的弹性模量和损耗模量数值大小情况，储能模量越大表明凝胶颗粒的黏弹性能越强。
可以看出，本发明制备的纳米纤维素增强型超分子凝胶颗粒储能模量在0.1Hz至10Hz范围内基本保持不变，稳定在80Pa左右，而常规凝胶颗粒储能模量在0.1Hz至10Hz范围内稳定在23Pa左右，本发明的超分子凝胶颗粒具有更加优异的黏弹性能。这是由于超分子凝胶颗粒结构中同时含有主客体包合交联结构和纳米纤维素材料，纳米纤维素本身是棒状或纤丝状结构，可以更加均匀的分散在凝胶三维网络结构中充当骨架的作用，在应力下保持结构的机械稳定性与弹性恢复能力，同时使纳米粒子和聚合物链界面受到的剪切力分散，进一步提升凝胶颗粒在地层运移过程中的抗剪切性和可变形性。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种深部调剖用纳米纤维素增强型超分子凝胶颗粒，其特征在于，由如下重量百分数的原料组成：常规共聚反应单体10-30份；超分子共聚反应单体0.1-10份；纳米纤维素0.05-0.5份；交联剂0.01-0.5份；引发剂0.01-1.0份；稳定剂0.1-1.0份；余为水，各原料的总重量为100份；
所述常规共聚反应单体为丙烯酰胺单体、或丙烯酰胺单体和丙烯酸单体的组合；
所述超分子共聚反应单体包括：主体包合单体、客体包合单体；
其中，主体包合单体为烯丙基-β-环糊精单体；
客体包合单体为十六烷基二甲基烯丙基氯化铵、丙烯酸十八酯单体、丙烯酸十二酯单体、丙烯酸异丁酯、烯丙基-金刚烷中的至少一种。
2.如权利要求1所述的深部调剖用纳米纤维素增强型超分子凝胶颗粒，其特征在于，所述丙烯酰胺单体和丙烯酸单体的质量比为20-5:1。
3.如权利要求1所述的深部调剖用纳米纤维素增强型超分子凝胶颗粒，其特征在于，所述交联剂为N,N-亚甲基双丙烯酰胺或二甲基丙烯酸乙二醇酯。
4.如权利要求1所述的深部调剖用纳米纤维素增强型超分子凝胶颗粒，其特征在于，所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾，或过硫酸铵与亚硫酸氢钠的组合中的至少一种。
5.如权利要求1所述的深部调剖用纳米纤维素增强型超分子凝胶颗粒，其特征在于，所述稳定剂为乙二胺四乙酸二钠盐、柠檬酸钠、乳酸钠中的至少一种。
6.权利要求1-5任一项所述的纳米纤维素增强型超分子凝胶颗粒，其特征在于，所述纳米纤维素增强型超分子凝胶颗粒用于裂缝性油藏深部调剖。
7.一种权利要求1-6任一项所述的纳米纤维素增强型超分子凝胶颗粒的制备方法，其特征在于，包括：
在惰性气氛中，依次将纳米纤维素、常规共聚反应单体、超分子共聚反应单体加入至水相中，混合均匀，调节pH值为5.0-8.5；然后加入交联剂和稳定剂，混合均匀；再加入引发剂，混合均匀，得到水相溶液；
将水相溶液进行加热，引发聚合反应，得到凝胶；
将所述凝胶制备成颗粒，即得。
8.如权利要求7所述的纳米纤维素增强型超分子凝胶颗粒的制备方法，其特征在于，采用pH值调节剂调节pH值，所述pH值调节剂为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、三乙胺中的至少一种。
9.如权利要求7所述的纳米纤维素增强型超分子凝胶颗粒的制备方法，其特征在于，聚合反应的条件为：在40-70℃静置聚合0.5-4h。
10.如权利要求7所述的纳米纤维素增强型超分子凝胶颗粒的制备方法，其特征在于，所述将所述凝胶制备成颗粒的具体步骤包括：将凝胶剪碎，置于40-80℃下干燥、研磨，筛分出纳米级到毫米级颗粒，即得目标超分子凝胶颗粒。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115819676A (zh) * 2022-11-22 2023-03-21 常州大学 油藏深部调剖用自组装纳米颗粒及其制备方法和应用

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105859969A (zh) * 2016-05-06 2016-08-17 西南石油大学 一种基于主客体作用的聚合物驱油剂及其制备方法
CN111116827A (zh) * 2020-01-06 2020-05-08 西南石油大学 一种高弹性高韧性凝胶微纳米颗粒及其制备方法
CN111269335A (zh) * 2020-04-08 2020-06-12 中国石油大学(华东) 一种缓交联主客体包合凝胶深部调驱剂及其制备方法、应用

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105859969A (zh) * 2016-05-06 2016-08-17 西南石油大学 一种基于主客体作用的聚合物驱油剂及其制备方法
CN111116827A (zh) * 2020-01-06 2020-05-08 西南石油大学 一种高弹性高韧性凝胶微纳米颗粒及其制备方法
CN111269335A (zh) * 2020-04-08 2020-06-12 中国石油大学(华东) 一种缓交联主客体包合凝胶深部调驱剂及其制备方法、应用

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
AKRAM YASIN ET AL.: ""Shape Memory Hydrogel based on a Hydrophobically-Modified Polyacrylamide (HMPAM)/α-CD Mixture via a Host-Guest Approach"", 《MACROMOLECULAR RAPID COMMUNICATIONS》, vol. 36, pages 845 - 851 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115819676A (zh) * 2022-11-22 2023-03-21 常州大学 油藏深部调剖用自组装纳米颗粒及其制备方法和应用

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