导读：
过量的引发剂分解使凝胶化时间难以控制，从而限制了引发聚合物水凝胶在高温、高盐度储层中的应用。近期，天津大学郭锦棠教授、胡苗苗副研究员等人通过构建W/O/W双乳液体系，创新性地利用油相液膜隔离高温引发剂，并结合多羧酸聚合物乳化剂CMC-Na的盐度响应与接枝增强特性，实现了水凝胶在高温（140℃）、高盐（21.8×104 mg/L）地层环境下的可控聚合与机械性能提升。通过微观结构表征与流变学测试验证了双乳液破乳触发机制及硅烷颗粒协同增强效应，为深部碳酸盐岩储层高温高压条件下的流体漏失控制提供了高效解决方案。相关研究以“Design of high-temperature salt-responsive hydrogel based on W/O/W double emulsion”为题发表于期刊《Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects》。
本文要点：
1、针对高温高盐油藏中引发剂分解过快导致的凝胶时间不可控问题，本研究设计了一种基于W/O/W双乳液结构的高温盐响应水凝胶。
2、该体系以中间油相作为隔离液膜包裹高温引发剂，并通过多羧酸聚合物乳化剂羧甲基纤维素钠（CMC-Na）实现盐敏调控与聚合物骨架接枝增强。
3、在高温地层环境中，双乳液被地层水稀释至临界盐浓度（1.98×104–3.64×104 mg/L）时，CMC-Na的羧酸根离子与地层水中Ca2+、Mg2+的螯合作用引发乳液破乳，释放内水相引发剂触发外水相单体聚合。
4、实验表明，水凝胶单轴抗压强度从0.024 MPa提升至0.052 MPa，峰值应变从76.2%增至84.4%。
5、该策略通过盐-温双重响应机制精准调控凝胶化进程，解决了高温高盐油藏中聚合物水凝胶安全注入与裂缝精准封堵的协同难题，为深部碳酸盐岩储层堵漏提供了新思路。
基于W/O/W双乳液的高温盐响应水凝胶的设计步骤主要包括以下几个关键环节：
1、制备初级乳液（W/O）：将内水相（引发剂溶液）与油相（液体石蜡）混合，加入油溶性乳化剂（如Span 80和Arlacel P135），通过搅拌形成稳定的油包水乳液。该乳液的稳定性依赖于乳化剂的协同作用。
2、形成双乳液（W/O/W）：将上述W/O乳液进一步分散到外水相（反应试剂溶液）中，加入水溶性乳化剂（如CMC-Na）作为外层乳化剂，通过搅拌形成W/O/W双乳液。CMC-Na不仅作为乳化剂，还作为聚合物骨架参与后续的聚合反应。
3、高温盐响应触发：将制备好的W/O/W双乳液置于高温高盐环境中（如油藏条件），当温度超过内层非离子乳化剂的浊点，且盐度达到临界浓度时，乳液结构被破坏，内水相中的引发剂释放出来，触发外水相中单体的聚合反应，形成具有封堵能力的水凝胶网络。
4、优化与测试：通过调整乳化剂的比例、油水比例以及反应条件，优化水凝胶的性能，如凝胶时间、机械强度和封堵效果等，并通过实验验证其在模拟油藏条件下的实际应用效果。
这种高温盐响应水凝胶在实际应用中如何确保安全注入和精准封堵？
1、安全注入：在地面混合阶段，W/O/W双乳液处于常温常压下，具有良好的流动性，便于混合和注入。在注入过程中，随着温度升高，内层乳化剂的浊点效应和外层乳化剂的盐敏感性尚未被触发，乳液结构保持稳定，避免了在井筒内提前凝胶，确保了注入过程的安全性。
2、精准封堵：当乳液到达油藏后，与地层水接触，盐度增加，同时温度升高至超过内层乳化剂的浊点，导致乳液结构破坏，引发剂释放，触发聚合反应。这种响应机制使得水凝胶仅在目标封堵区域（如裂缝或孔隙）形成，实现了精准封堵，避免了在其他区域的无效凝胶，提高了封堵效率并减少了材料浪费。
图1.设计方法示意图。
图2.乳化剂的选择（a（1）：乳液耐温性（60℃），a（2）：乳液稳定性（72h），a（3）：乳液热稳定性（60℃，72h）；b：盐度敏感性（左：清洁水的制备，右：以1:1的比例用地层水稀释的清洁水））。
图3.W/O/W双乳液的制备。
图4.测量封堵强度的流程图。
图5.接枝共聚物的FTIR光谱（a：CMC-Na，PAM，P（A-C）；b：PAM，PNMA，P（A-N））。
图6.W/O/W双乳液的微观结构（a：亮场；b：荧光场（水相）；c：荧光场（油相）。
图7.流变性能评价（a：W/O/W双乳液的流变曲线；b：亲水性气相二氧化硅的TEM图像）。
图8.W/O/W双乳液的增稠曲线（a：清洁水和地层水制备的比较（插入图片：在地层水条件下增稠后水凝胶包裹在旋转轴上）；b：不同清洁水和地层水比例比较）。
图9.W/O/W双乳液的高温盐度响应过程（a：内部W/O乳液的温度敏感特性；b：外部O/W乳液的盐度响应；c、d和e：W/O/W双乳液在高温盐度响应条件下的微观结构）。
图10.水凝胶的力学性能（a：粘弹性模量的振荡频率扫描；b：弹性模量的振幅频率扫描；c：单轴压缩下的应力-应变曲线；d：环境响应型智能水凝胶EP（A-N-C-S）的结构示意图）。
图11.环境响应型智能水凝胶的微观结构（a：SEM图像；b：EDS分层图像）。
图12.填砂模型堵漏实验（a：注入压力曲线；b：提取后砂的形态）。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2025.136852
