《表3 正交实验结果：复合凝胶成胶机理分析及封堵效果评价》

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《复合凝胶成胶机理分析及封堵效果评价》

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按表1配方配制复合凝胶，正交实验结果见表3，极差分析见表4。由表3和表4可知，复合凝胶体系中各组分含量对成胶时间（凝胶黏度大于10×104m Pa·s时对应的时间）的影响由大到小依次为聚合硫酸铝与尿素质量比、交联剂用量、丙烯酰胺用量、引发剂用量、聚合硫酸铝用量。尿素对复合凝胶体系的影响最大，随着尿素用量增加，水解生成氨气和二氧化碳的量增加，为了达到气液平衡，液相中氨水含量增加，氨水呈碱性加速了Al3+的水解，OH-与Al3+反应生成无机凝胶。交联剂用量的影响其次，交联剂用量越大，链与链的联结速度越快，复合凝胶构象形成复杂的三维网状结构。丙烯酰胺用量的影响相对较弱，随丙烯酰胺用量增加，凝胶体系中游离的链节单体增加，单位时间内与活性内核发生碰撞的速率增加。随引发剂用量增加，液体介质中被激发的活性内核增加，聚合反应加速，但也会有部分活性端互相反应抵消，因此对整体成胶时间影响不大。聚合硫酸铝用量的影响最小，随着溶液中Al3+浓度增加，生成的H+增加，过硫酸铵分解速率增加，链引发加快，进而影响成胶时间。分析表明，有机凝胶部分贡献值大于无机凝胶部分贡献值，强度等级最高可达H级。进一步分析表明，复合凝胶注入黏度较低（3.8～7.5 mPa·s），成胶时间可控（0.8～25.0 h），成胶后黏度大于10×104 m Pa·s，凝胶强度等级较高（F～H）。综合分析成胶时间、成胶黏度和成胶强度后，最终筛选出最优配方为：3%(w）聚合硫酸铝，2.5%(w）丙烯酰胺，聚合硫酸铝与尿素质量比为1∶1.6，0.4%(w）引发剂，0.5%(w）交联剂。