專利名稱：一種吸水樹脂堵漏劑的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種吸水樹脂堵漏劑的制備方法，屬油田化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種石油鉆井堵漏劑。
背景技術(shù)：
井漏是鉆井過程中普遍存在的現(xiàn)象，在鉆井作業(yè)中因處理井漏所耗費(fèi)的時(shí)間約占鉆井時(shí)間的10%。防漏失常用的辦法是在鉆井液中加入不同粒徑的材料，在微裂縫或孔隙中形成一種架橋或團(tuán)簇以防止鉆井液的漏失。當(dāng)鉆井過程中發(fā)生漏失時(shí)，必須采取有效的堵漏措施。橋塞堵漏是有效的堵漏手段之一，其堵漏成敗的關(guān)鍵在于堵漏顆粒的尺寸分布是否與漏失通道直徑相匹配，其最佳尺寸范圍是裂縫寬度或孔隙直徑的1/7至1/3。在鉆井施工中，特別是探井鉆井過程中，一般不能準(zhǔn)確掌握漏失地層的裂縫寬度或孔隙尺寸，因此很難保證這些材料在地層中形成一個(gè)成功的橋塞。如果高濃度的橋堵材料也難以重新建立泥漿循環(huán)，可以使用水泥堵漏，單獨(dú)使用或者與橋堵材料混合使用。水泥堵漏在封堵裂縫的同時(shí)也封堵了井筒，需要重新鉆開，通常這樣的操作需要重復(fù)好幾次直到形成有效的封堵。在封堵住漏層之前，水泥漿常發(fā)生相分離的情況，水泥漿中比重較大的水泥顆粒傾向于從水中分離出來，發(fā)生脫水。此外，由于水泥漿在地層中的駐留性欠佳，往往在沒有封堵住漏層之前就已漏入地層深處。為了解決上述橋塞和水泥漿堵漏面臨的難題，人們將吸水樹脂用于堵漏施工。吸水樹脂為含有親水基團(tuán)和交聯(lián)結(jié)構(gòu)的功能高分子材料，具有較好的韌性和變形能力，在壓差作用下能變形并被擠入地層孔道內(nèi)，適應(yīng)漏失層的形狀而自動(dòng)填充，吸水膨脹并堵塞裂縫。吸水樹脂顆粒表面有很多高分子鏈，他們在地層水和溫度的作用下舒展開來，吸附到粘土顆粒、巖壁或堵漏漿中其他材料的表面上，同時(shí)堵漏漿中的其他細(xì)小顆粒也可以在樹脂表面發(fā)生絮凝、團(tuán)聚，使得堵漏材料與地層之間聯(lián)接成一個(gè)整體，形成有效封堵。目前吸水樹脂堵漏劑以丙烯酸(AA)、丙烯酰胺(AM)、2_丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)等單體的聚合物或其改性聚合物為主要成分，復(fù)配一些無機(jī)材料或橋堵材料，如下
(1)以斑脫土與丙烯酸、丙烯酰胺、乙烯醇、聚氨酯等的聚合物的混合物制得芯材，用聚乳酸做包衣材料制備了一種延遲膨脹堵漏劑，膨脹倍數(shù)為20-30倍(D. M. Willberg, K. Nosova, M. Bulova, et al. Delayed Water-swelling Materials and Methods of Use. US 2008/0108524A1. 2008)；
(2)以AA、AM為原料開發(fā)的高效承壓堵漏劑，進(jìn)入孔喉或微裂隙1 5h后吸水膨脹，膨脹倍數(shù)是自身體積的3 25倍，充滿孔喉或微裂隙，由于吸水膨脹壓力的作用，可以將其它堵漏材料吸收的濾液擠出，使堵漏材料發(fā)生去水化作用，提高了漏層的承壓能力 (黃達(dá)全，陳少亮，馬運(yùn)慶等.可膨脹高效承壓劑在堵漏作業(yè)中的應(yīng)用.鉆井液與完井液， 2006，23(3):71-73)；
(3)在AA、AM的聚合體系中引入無機(jī)材料如蒙脫土既可提高堵漏材料的強(qiáng)度，也可以降低成本(嚴(yán)君鳳.新型堵漏材料的合成.鉆井液與完井液，1998，15(1):42-44);
(4)以AM/ AMPS /高嶺土三元復(fù)合型吸水樹脂為主要成分，通過添加有機(jī)羧酸和調(diào)整樹脂的粒徑大小，制備了一種吸水速率可控的油田堵漏用高吸水樹脂(姚曉，朱華，汪曉靜等.油田堵漏用高吸水樹脂的合成與吸水性能.精細(xì)化工，2007，24(11):1124-1127)；
(5)以AA、AM共聚物為原料，通過引入馬來酸酐十六醇單酯得到改性聚合物，可以有效地控制吸水溶脹速率(鮮明，賈朝霞，康力.一種吸水樹脂堵漏劑的制備與性能研究.廣東化工，2007,34(12) 11-14)。盡管吸水樹脂堵漏劑已經(jīng)在現(xiàn)場使用并取得一定的效果，但由于已有的吸水樹脂本身抗壓強(qiáng)度較低，通過與無機(jī)材料的復(fù)合可以一定程度上提高其抗壓強(qiáng)度，但與堵漏所要求的抗壓強(qiáng)度還有一定的距離，尤其是在深井超深井的堵漏作業(yè)中，已有吸水樹脂在高溫作用下容易發(fā)生基團(tuán)斷裂、基團(tuán)變異、主鏈降解等現(xiàn)象，難以滿足使用要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有吸水樹脂堵漏技術(shù)存在的強(qiáng)度不足、抗高溫性能差的缺點(diǎn)，提供一種高溫高強(qiáng)度吸水樹脂堵漏劑的制備方法。本發(fā)明包含以下步驟
(1)將單體A用水溶解配制成一定濃度，調(diào)節(jié)溶液PH至中性，加入交聯(lián)劑、引發(fā)劑和粉末狀無機(jī)填充材料，攪拌均勻后靜置，常溫下反應(yīng)得到塊狀樹脂；
(2)將樹脂剪成小塊，在溶有單體B、引發(fā)劑和交聯(lián)劑的溶液中浸泡，吸液飽和后取出， 加熱引發(fā)聚合得到吸水樹脂堵漏劑；
所述的單體A為丙烯酸、丙烯酰胺、N，N- 二甲基丙烯酰胺、N，N- 二乙基丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸中的至少一種；
所述的單體B為丙烯酸、丙烯酰胺、N，N- 二甲基丙烯酰胺、N，N- 二乙基丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸中的至少一種。本發(fā)明工藝簡單，操作簡便，所得產(chǎn)品具有極好的粘彈性和柔韌性，抗壓強(qiáng)度達(dá)到 20MPa,是普通吸水樹脂的十幾倍甚至幾十倍，吸水倍數(shù)為3-30倍，能夠長期耐受150°C高溫，可用于石油鉆探過程中的深井超深井堵漏作業(yè)。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1 稱取2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸103. 6g，調(diào)節(jié)體系pH至中性，加入交聯(lián)劑N，N-亞甲基雙丙烯酰胺3. IOg,引發(fā)劑過硫酸銨0. 23g和亞硫酸氫鈉0. 26g,用適量的水配置成500mL溶液后，加入粉末狀無機(jī)填充材料硅粉300g，攪拌溶解均勻后，常溫下反應(yīng)得到塊狀樹脂，將樹脂剪成小塊備用。配制6mol/L的丙烯酰胺溶液，其中溶有0. 012mol/ L的引發(fā)劑過硫酸銨，將小塊樹脂在該溶液中浸泡，吸液飽和后取出，加熱引發(fā)聚合得到吸水樹脂堵漏劑。實(shí)施例2 稱取丙烯酰胺71. 08g，調(diào)節(jié)體系PH至中性，加入交聯(lián)劑N，N-亞甲基雙丙烯酰胺3. lg，引發(fā)劑過硫酸銨0. Ollg和焦亞硫酸鈉0. 010g，用適量的水配置成500mL溶液后加入粉末狀無機(jī)填充材料膨潤土 40g，攪拌溶解均勻后，常溫下反應(yīng)得到塊狀樹脂，將樹脂剪成小塊備用。配制2mol/L的丙烯酸溶液，其中溶有0. 02mol/L的交聯(lián)劑N，N-亞甲基雙丙烯酰胺、0. 0002mol/L的引發(fā)劑過硫酸鉀，將小塊樹脂在該溶液中浸泡，吸液飽和后取出，加熱引發(fā)聚合得到吸水樹脂堵漏劑。實(shí)施例3 稱取N，N- 二甲基丙烯酰胺24. 78g，調(diào)節(jié)體系pH至中性，加入交聯(lián)劑 N, N-亞甲基雙丙烯酰胺2. 31g，引發(fā)劑過硫酸鉀0. 068g和亞硫酸氫鈉0. (^6g，用適量的水配置成500mL溶液后加入粉末狀無機(jī)填充材料蛭石粉25g，攪拌溶解均勻后，常溫下反應(yīng)得到塊狀樹脂，將樹脂剪成小塊備用。配制4mol/L的丙烯酰胺溶液，其中溶有0. 02mol/L的交聯(lián)劑N，N-亞甲基雙丙烯酰胺、0. 004mol/L的引發(fā)劑過硫酸銨，將小塊樹脂在該溶液中浸泡，吸液飽和后取出，加熱引發(fā)聚合得到吸水樹脂堵漏劑。實(shí)施例4 稱取丙烯酸36. 03g，調(diào)節(jié)體系pH至中性，加入交聯(lián)劑N，N-亞甲基雙丙烯酰胺3. 85g，引發(fā)劑過硫酸銨0. 114g和硫酸亞鐵0. 139g，用適量的水配置成500mL溶液后加入粉末狀無機(jī)填充材料云母粉36g，攪拌溶解均勻后，常溫下反應(yīng)得到塊狀樹脂，將樹脂剪成小塊備用。配制5mol/L的丙烯酰胺溶液，其中溶有0. 005mol/L的交聯(lián)劑N，N-亞甲基雙丙烯酰胺、0. OOlmol/L的引發(fā)劑過硫酸鉀，將小塊樹脂在該溶液中浸泡，吸液飽和后取出，加熱引發(fā)聚合得到吸水樹脂堵漏劑。
權(quán)利要求
1.一種吸水樹脂堵漏劑的制備方法，其特征在于按下列步驟進(jìn)行(1)將單體A用水溶解配制成一定濃度，調(diào)節(jié)溶液PH值至中性，加入交聯(lián)劑、引發(fā)劑和粉末狀無機(jī)填充材料，攪拌均勻后靜置，常溫下反應(yīng)得到塊狀樹脂；(2)將樹脂剪成小塊，在溶有單體B、引發(fā)劑和交聯(lián)劑的溶液中浸泡，吸液飽和后取出， 加熱引發(fā)聚合得到吸水樹脂堵漏劑；所述的單體A為丙烯酸、丙烯酰胺、N，N- 二甲基丙烯酰胺、N，N- 二乙基丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸中的至少一種；所述的單體B為丙烯酸、丙烯酰胺、N，N- 二甲基丙烯酰胺、N，N- 二乙基丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸中的至少一種。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種吸水樹脂堵漏劑的制備方法，其特征在于，所述的單體 A的摩爾濃度為0. 5-2mol/L。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種吸水樹脂堵漏劑的制備方法，其特征在于，所述的單體 B的摩爾濃度為2-6mol/L。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種吸水樹脂堵漏劑的制備方法，其特征在于，步驟(1)所述引發(fā)劑為氧化-還原引發(fā)體系，氧化劑為過硫酸鉀或過硫酸銨，還原劑為硫酸亞鐵、亞硫酸氫鈉、亞硫酸鈉或焦亞硫酸鈉，引發(fā)劑用量為單體A摩爾質(zhì)量的ο. 01-0. m。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種吸水樹脂堵漏劑的制備方法，其特征在于，步驟(2)所述的引發(fā)劑為熱分解引發(fā)體系，為過硫酸鉀或過硫酸銨中的一種，引發(fā)劑用量為單體B摩爾質(zhì)量的0. 01-0. 2%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種吸水樹脂堵漏劑的制備方法，其特征在于，交聯(lián)劑為 N, N-亞甲基雙丙烯酰胺，在步驟(1)中的用量為單體A摩爾質(zhì)量的2%-6%，步驟(2)中的用量為單體B摩爾質(zhì)量的0-1%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種吸水樹脂堵漏劑的制備方法，其特征在于，粉末狀無機(jī)填充材料為膨潤土、硅粉、蛭石粉、云母中的一種，其加量為單體A質(zhì)量的50%-300%。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種吸水樹脂堵漏劑的制備方法，屬油田化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，包含以下步驟(1)將單體A用水溶解配制成一定濃度，調(diào)節(jié)溶液pH至中性，加入交聯(lián)劑、引發(fā)劑和粉末狀無機(jī)填充材料，攪拌均勻后靜置，常溫下反應(yīng)得到塊狀樹脂；(2)將樹脂剪成小塊，在溶有單體B、引發(fā)劑和交聯(lián)劑的溶液中浸泡，吸液飽和后取出，加熱引發(fā)聚合得到吸水樹脂堵漏劑，本發(fā)明工藝簡單，操作簡便，所得產(chǎn)品具有極好的粘彈性和柔韌性，抗壓強(qiáng)度達(dá)到20MPa，是普通吸水樹脂的十幾倍甚至幾十倍，吸水倍數(shù)為3-30倍，能夠長期耐受150℃高溫，可用于石油鉆探過程中的深井超深井堵漏作業(yè)。
文檔編號(hào)C08F265/02GK102295729SQ20101020991
公開日2011年12月28日 申請日期2010年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月25日
發(fā)明者劉文堂, 周亞賢, 姜雪清, 李旭東, 賴小林, 郭建華 申請人:中國石化集團(tuán)中原石油勘探局鉆井工程技術(shù)研究院, 中國石油化工集團(tuán)公司