本发明专利技术涉及一种吸水膨胀组合物、该吸水膨胀组合物的应用、包含该吸水膨胀组合物的吸水膨胀材料以及由该吸水膨胀材料制成的封隔器。本发明专利技术的吸水膨胀组合物由吸水剂、反应单体和表面活性剂组成，所述吸水剂为天然亲水性高分子化合物或其衍生物；所述反应单体为含吸水基羧基、羟基、醚基、酰氨基、氨基、磺酸基、羧酸盐基、磺酸盐基的单体或季铵盐单体或水解后具有亲水性的烯类单体，所述单体含有双键，能与吸水剂发生交联；其中吸水剂的重量含量为３－１００份；反应单体的重量含量为０－３０份；表面活性剂的重量含量为０－７０份。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种吸水膨胀组合物及其应用，还涉及包含该吸水膨胀组合 物的吸水膨胀材料及其应用，以及由该吸水膨胀材料制成的封隔器，尤其是 适用于油井专用设备的封隔器。
技术介绍
本专利技术涉及到一种封隔油、水层，调整采油剖面的井下工具，该工具特 别适用于出水比较严重的采油井。在生产和修井时，通常将油管和套管或井 壁之间的环形空间封隔成上、下几个部分，控制或关闭一些储层。在采油过 程中，对井下高渗透层进行有选择性地封堵，可以实现降低原油含水量的目 的。对于中后期油井而言，己进入高含水阶段，降水、节能成为人们首要关 注的问题，因此封隔器的研究， 一直是个热门课题。检索到2005年底为止，我国己有近700个封隔器专利申报，这些封隔器 有各种用途和工作原理。目前采用的油井封隔器，有机械式、水力式、自封 式等多种形式，每个封隔器的设计都有其奇巧之处。大多数封隔器共同缺点 是结构较复杂，操作费用高，能耗大。为了简化封隔器的结构，研究者们致力于研究自膨胀式新式油井封隔器。 如CN1452686A (W002120941A1)利用橡胶自膨胀原理，外加保护套和加固件； CN1236857A由C3-C7烃类衍生物网状高聚物，制成自封式胶筒；CN2386189Y 由遇水膨胀胶筒和一套组合件构成；CN1249390是利用遇水膨胀胶碗和配套 工具构成；CN1330205A胶筒靠石蜡熔后体积变大而膨胀；CN2119498V是利用 胶筒内注入热胀剂而成；CN2617909Y是由胶筒和 一套配合件构成； U. S. 6073692利用水力或机械力引起截面形状改变而膨胀;U. S. 4886117靠井 内流体压力引起膨胀；U.S.4753444由聚芳基酮等组成的密封圈，受纵向压 力时径向外扣实现密封；U.S. 4137970是由重铬酸钠、甘油、二甘醇乙二醇、 聚丙烯酰胺制成的弹性体。类似于上述众多的带有胶筒的封隔器，仍需配套的组合件，靠外力加压，或膨胀剂受热体积变化产在压力。其中提到的胶筒 或胶碗，沒有公开橡胶种类、组分、成型工艺等任何
技术实现思路
。其实在井下 苛刻的高温、高压、酸、碱、油、水、汽工作环境下，不是任何遇水膨胀橡胶(简称为WSR)都能承受的，只提"遇水膨胀橡胶"六个字，又没有实施 例支撑，没有实验数据、工艺参数、性能指标等，无法确认该技术方法是否 能完成所述的专利技术任务，不知实际效果如何，本领域的技术人员无法再现该技 术的。因为"遇水膨胀橡胶"存在种类不同、制作工艺不同、膨胀原理不同， 以及膨胀倍率、耐酸碱能力、耐油水汽能力、耐高温能力、析出物程度、机 械強度等一系列差别，只提到遇水膨胀橡胶，是无法实施的。有的WSR在井 下液体浸泡时，短期就会变粘而失去使用价值。涉及到WSR专利不多，如CN1563155A由聚氧乙烯醚(甲基)丙烯酸酯和 其它单体共聚制成吸水树脂，再与氯丁橡胶混炼；CN1172117A是由天然橡胶(NR)、高吸水性聚合物、3mm以下木质纤维素粉末辊轧；CN1450105A和 CN1421465A，是分别将具体的化合物氢氧化锂和氢氧化钠与不饱和羧酸加到 橡胶中混炼，在混炼中碱与羧酸反应，从而制得聚不饱和羧酸金属盐改性的 吸水橡胶；CN12263490C将聚醚多元醇、甲苯二异氰酸酯、丁基橡胶等组成A、 B组分；特开平4-363499由海绵状聚氨酯树脂等组成。在科技论文检索中，也透露一些WSR制法，(J).高分子材料科学与工程， 2001, 17(4): 101-104.提到了聚丙烯酸钠-丁苯橡胶共混制备吸水橡胶方法;(J).化肥设计，2002， 40 (5): 15-18.提到了以NR、聚丙烯酸钠、含聚氧 化乙烯嵌段的多嵌段共聚物，用机械共混法；(J).中国铁道科学，2001, 22(4): 69-73.介绍了亲水性聚氨酯与橡胶硫化物的应用情况；(J).湖北化工， 2001， 5: 11-13.介绍了交联聚丙烯酸钠和NR炼制;(J).橡胶工业,1999, 46 (6): 353-355.用丙烯酸酯树脂和橡胶用物理共混法制备。但目前阶段的 论文，为了保护自已的创新点，关键部分往往不公开。WSR是于70年代末开发成功的，是以橡胶为基材，内含亲水性物质或使 橡胶带有亲水基团，使橡胶具有吸水膨胀性能的一种新型材料。其特征是吸 水时发生膨胀，产生膨胀压力，加压时，水不会被挤出来，加之橡胶自身的 弹性，形成双重密封效果。化学接枝法是指将亲水性聚合物如聚环氧乙烷、聚环氧丙烷、聚乙二醇 等与一些带有特定官能团的弹性体，如氯磺化聚乙烯，通过溶液反应等工艺手段，把亲水性基团或者链段如羟基、羧基、醚基等接枝到橡胶上，制得亲 水性橡胶。其主要缺点是l.工艺复杂，如溶液反应要使用、消耗溶剂。2. 接枝率低，吸水倍率低。3.需先制成亲水性聚合物再与橡胶接枝，是大分子 之间的反应。化学接枝法由于工艺复杂、接枝率低、膨胀率低而未见工业化生产报道。 物理共混法由于制法简单、成本低廉、膨胀率高，而得到应用。物理共混法是在橡胶中混炼加入吸水树脂而成。橡胶多是通用的天然橡胶(NR)、氯 丁橡胶(CR)、 丁苯橡胶(SBR)、三元乙丙橡胶(EPDM)等。吸水树脂是指其 结构中含有亲水性基团的聚合物，可以是合成系的，也可以是天然高分子接 枝共聚物。但该方法存在如下主要缺点1. 吸水树脂通常是颗粒状或细粉末，不易在橡胶中分散均匀。2. 吸水树脂和橡胶缺少亲和力，当橡胶膨胀时易析出。 因此，人们试附图说明图1. 将吸水树脂粉碎的很细，文献中提到最好在100Mm以下，小于50Mm更好。2. 配方中加入增容剂，增粘剂等组分，已收到一定效果，但如何防 止吸水树脂在膨胀时析出这一问题仍是WSR科研的重点。常見的一般吸水剂，如天然高分子接枝共聚物，同合成系一样，都是具 有一定硬度的刚性高分子树脂。不论研磨到多细，仍是颗粒状的。假设是球 形的，直径在lOOWn，当吸水后体积膨胀500倍，则直径大约0.8mm,不用任 何仪器，人眼就可以看的清楚。当切开橡胶后，会看到原来很细的吸水树脂 粉末，变成了较大的凝胶颗粒， 一粒粒地镶嵌在橡胶中，很容易被橡胶弹性 收縮力挤出来，橡胶表面会出现疙瘩不平。综上所述，封隔器的专用WSR应基于以下考虑1. 橡胶的选择原则是能承受井下高温、高压等苛刻工作环境的侵蚀。2. 吸水材料的选择，应吸水倍率大，不易析出。3. 防析剂的正确选择。本专利技术首次使用的新名词"防析剂"，其定义是能够防止吸水材料从 WSR中析出的一类物质。从广义概念讲，"防析剂"应该是能够防止吸水或 吸油材料，从膨胀材料中析出而填加的助剂。4. WSR制备工艺简单，封隔器结构简单、制造简单。5. WSR吸水膨胀倍率、膨胀速度能滿足封隔器的封堵要求。 因为WSR只有在束缚状态下，吸水后充分膨胀，才会对束缚面产生膨胀压力，实现密封目的，膨胀能力越大，则密封性能越好。为此，本专利技术为制备超强WSR，开拓出一条新的技术路线，创造性地运 用了纤维素及其衍生物吸水剂/带有多官能反应基团的不饱和反应单体/任选 的表面活性剂的组合物，作为膨胀剂加入橡胶(或其它高分子材料)中，由 于组分的协同作用，制得膨胀倍率可控的WSR(或其它吸水膨胀高分子材料)。
技术实现思路
本专利技术的目的旨在提供一种新型的吸水本文档来自技高网...
【技术保护点】
吸水膨胀组合物，其由吸水剂、反应单体和表面活性剂组成，所述吸水剂为天然亲水性高分子化合物或其衍生物；所述反应单体为含吸水基羧基、羟基、醚基、酰氨基、氨基、磺酸基、羧酸盐基、磺酸盐基的单体或季铵盐单体或水解后具有亲水性的烯类单体，所述单体含有双键，能与吸水剂发生交联；其中吸水剂的重量含量为３－１００份；反应单体的重量含量为０－３０份；表面活性剂的重量含量为０－７０份。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王强，曹爱芬，易会安，
申请(专利权)人：易会安，易齐尊，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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