一种吸水膨胀剂、延时吸水膨胀剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种吸水膨胀剂、延时吸水膨胀剂及其制备方法和应用。所述吸水膨胀剂的制备原料包括丙烯酰胺、丙烯酸十八酯、2

【技术实现步骤摘要】
一种吸水膨胀剂、延时吸水膨胀剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及油气井钻井领域，具体涉及一种吸水膨胀剂、延时吸水膨胀剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]井漏是在固井、钻井过程中经常会出现的井下复杂情况之一。发生井漏后，不仅会耗费钻井时间、漏失钻井液和水泥浆等，还有可能会出现卡钻、井喷、井塌和固井质量差等的问题，甚至会导致井眼报废事故，造成重大的经济损失。
[0003]油气井的漏失问题作为各大油气田关注的问题，是比较难解决的。其中，水泥浆在石油工程中经常作为一种堵漏体系，然而，常规的水泥浆体系的堵漏能力通常比较差。造成这一现象的原因主要有两个方面：一方面，由于水泥车不能泵送过大尺寸的颗粒，导致水泥浆在遇到大尺寸的裂缝时无法提供足够大尺寸的颗粒来形成封堵层；第二方面，固井水泥车只能泵送具有一定粘度的水泥浆，因此在配制水泥浆时，通常会加入超过水泥正常水化所需的水量，导致水泥浆的流动性过好，在漏失层中就不容易滞留，还未等到凝固就漏失走掉了，或者会被漏失层的流体稀释或污染后长期不能凝固，无法起到封堵的作用。
[0004]CN102603966A公开了用于油田调驱的交联聚合物微球及其制备方法。其中的交联聚合物微球通过以下成分的聚合和交联而获得：丙烯酰胺单体、树枝状功能单体、交联剂单体、乳化剂、分散介质、引发剂、去离子水和可选的引发剂溶剂。该微球具有良好的热稳定性和注入性，可以应用在温度达到150℃的油藏的表面活性剂驱，适用的地层渗透率范围是0.05～5000mD。进入地层之后，可以直接快速分散，具有智能型封堵作用。其作用机理是交联聚合物微球在水层水流通道中吸水膨胀，形成粒径为0.1～10μm的溶胀交联聚合物聚集体，单个聚集体或者多个聚集体架桥封堵多孔介质水流通道的孔喉；而在油层中，交联聚合物微球不会膨胀，难以堵塞流动通道，所以具有智能型的堵水不堵油的功能。但是，该交联聚合物微球并不能满足封堵较大裂缝的要求。
[0005]对于本领域而言，想要提高水泥浆的堵漏效果，就必须要改善现有堵漏水泥浆的浆体结构，提高水泥浆的触变和凝固特性。

技术实现思路

[0006]针对现有技术存在的上述问题，本专利技术提供一种吸水膨胀剂、延时吸水膨胀剂及其制备方法和应用，本专利技术的吸水膨胀剂易于泵送，且能够提高油气井钻井过程中堵漏水泥浆的触变和凝固特性。
[0007]本专利技术第一方面提供了一种吸水膨胀剂，所述吸水膨胀剂的制备原料包括丙烯酰胺、丙烯酸十八酯、2
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丙烯酰胺
‑2‑
甲基丙磺酸、N,N
‑
二甲基丙烯酰胺、N,N
‑
亚甲基双丙烯酰胺、乳化剂、引发剂、碱性物质和去离子水。
[0008]本专利技术提供的吸水膨胀剂中，丙烯酰胺、2
‑
丙烯酰胺
‑2‑
甲基丙磺酸能够作为吸水官能团，丙烯酸十八酯能够调节聚合后材料的力学性能，N,N
‑
二甲基丙烯酰胺能够提高耐
温性能，N,N
‑
亚甲基双丙烯酰胺能够作为聚合反应的交联单体使用，通过控制各原料在特定配比下进行合成，进而得到符合本专利技术性能需求的吸水膨胀剂。
[0009]本专利技术提供的吸水膨胀剂通过上述各特定物质的特定配比，所得到的吸水膨胀剂的粒径可控，进而便于泵送，通过吸水后形成大尺寸颗粒，能够形成大尺寸的封堵层封堵较大裂缝。并且，本专利技术提供的吸水膨胀剂通过吸收水泥浆中的多余水分，能够使得水泥浆中的水分减少，水泥浆的触变、滞留性增强。在实际使用过程中，只需针对不同的地层温度，选择温度合适的包覆层，相应的调整施工工艺，就能够起到延时吸水膨胀的作用。
[0010]根据本专利技术所述的吸水膨胀剂的一些实施方式，所述吸水膨胀剂的制备原料包括6～7重量份丙烯酰胺、0.5～1重量份丙烯酸十八酯、9～11重量份2
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丙烯酰胺
‑2‑
甲基丙磺酸、2～3重量份N,N
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二甲基丙烯酰胺、0.005～0.01重量份N,N
‑
亚甲基双丙烯酰胺、0.2～0.6重量份乳化剂、0.1～0.2重量份引发剂、1.7～2.1重量份的碱性物质和90～100重量份的去离子水。
[0011]根据本专利技术所述的吸水膨胀的优选实施方式，所述吸水膨胀剂的制备原料包括6.5～7重量份丙烯酰胺、0.5～0.8重量份丙烯酸十八酯、9～10重量份2
‑
丙烯酰胺
‑2‑
甲基丙磺酸、2.5～3重量份N,N
‑
二甲基丙烯酰胺、0.007～0.01重量份N,N
‑
亚甲基双丙烯酰胺、0.4～0.6重量份乳化剂、0.14～0.2重量份引发剂、1.9～2.1重量份的碱性物质和90～100重量份的去离子水；
[0012]根据本专利技术所述的吸水膨胀的优选实施方式，所述吸水膨胀剂的制备原料包括6.8～7重量份丙烯酰胺、0.5～0.7重量份丙烯酸十八酯、9～9.5重量份2
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丙烯酰胺
‑2‑
甲基丙磺酸、2.8～3重量份N,N
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二甲基丙烯酰胺、0.007～0.01重量份N,N
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亚甲基双丙烯酰胺、0.5～0.6重量份乳化剂、0.14～0.2重量份引发剂、1.9～2重量份的碱性物质和90～100重量份的去离子水。
[0013]根据本专利技术所述的吸水膨胀剂的一些实施方式，所述乳化剂选自失水山梨醇脂肪酸酯(又名司盘)、聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯(又名吐温)、大豆卵磷脂、蔗糖脂肪酸酯和脂肪醇聚氧乙烯醚中的至少一种。本专利技术中的乳化剂能够使得制备原料中各聚合单体之间形成均匀稳定的分散体系。
[0014]根据本专利技术所述的吸水膨胀剂的优选实施方式，所述乳化剂选自失水山梨醇脂肪酸酯和聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯。本专利技术中并不限制所选用的失水山梨醇脂肪酸酯和聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯的具体型号，在本专利技术的不同实施方式中，乳化剂采用司盘80和吐温80。
[0015]根据本专利技术所述的吸水膨胀剂的一些实施方式，所述失水山梨醇脂肪酸酯和聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯的重量配比为1:3～3:1，优选为1:1。
[0016]根据本专利技术所述的吸水膨胀剂的优选实施方式，所述吸水膨胀剂的制备原料中包括0.1～0.3重量份的司盘80和0.1～0.3重量份的吐温80。
[0017]根据本专利技术所述的吸水膨胀剂的一些实施方式，所述引发剂选自过硫酸铵、亚硫酸氢钠、亚硫酸钠、过硫酸钾和过硫酸钠中的至少一种。
[0018]根据本专利技术所述的吸水膨胀剂的一些实施方式，所述引发剂选自过硫酸铵和亚硫酸氢钠。
[0019]根据本专利技术所述的吸水膨胀剂的一些实施方式，所述过硫酸铵和亚硫酸氢钠的重
量配比为0.5:1～2:1，优选为1:1。
[0020]根据本专利技术所述的吸水膨胀剂的优选实施方式，所述吸水膨胀剂的制备原料中包括0.05～0.1重量份的过硫酸铵和0.05～0.1重量份的亚本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种吸水膨胀剂，所述吸水膨胀剂的制备原料包括丙烯酰胺、丙烯酸十八酯、2
‑
丙烯酰胺
‑2‑
甲基丙磺酸、N,N
‑
二甲基丙烯酰胺、N,N
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亚甲基双丙烯酰胺、乳化剂、引发剂、碱性物质和去离子水。2.根据权利要求1所述的吸水膨胀剂，其特征在于，所述吸水膨胀剂的制备原料包括6～7重量份丙烯酰胺、0.5～1重量份丙烯酸十八酯、9～11重量份2
‑
丙烯酰胺
‑2‑
甲基丙磺酸、2～3重量份N,N
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二甲基丙烯酰胺、0.005～0.01重量份N,N
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亚甲基双丙烯酰胺、0.2～0.6重量份乳化剂、0.1～0.2重量份引发剂、1.7～2.1重量份的碱性物质和90～100重量份的去离子水。3.根据权利要求1或2所述的吸水膨胀剂，其特征在于，所述吸水膨胀剂的制备原料包括6.5～7重量份丙烯酰胺、0.5～0.8重量份丙烯酸十八酯、9～10重量份2
‑
丙烯酰胺
‑2‑
甲基丙磺酸、2.5～3重量份N,N
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二甲基丙烯酰胺、0.007～0.01重量份N,N
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亚甲基双丙烯酰胺、0.4～0.6重量份乳化剂、0.14～0.2重量份引发剂、1.9～2.1重量份的碱性物质和90～100重量份的去离子水；优选地，所述吸水膨胀剂的制备原料包括6.8～7重量份丙烯酰胺、0.5～0.7重量份丙烯酸十八酯、9～9.5重量份2
‑
丙烯酰胺
‑2‑
甲基丙磺酸、2.8～3重量份N,N
‑
二甲基丙烯酰胺、0.007～0.01重量份N,N
‑
亚甲基双丙烯酰胺、0.5～0.6重量份乳化剂、0.14～0.2重量份引发剂、1.9～2重量份的碱性物质和90～100重量份的去离子水。4.根据权利要求1
‑
3中任意一项所述的吸水膨胀剂，其特征在于，所述乳化剂选自失水山梨醇脂肪酸酯、聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯、大豆卵磷脂、蔗糖脂肪酸酯...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘学鹏，丁士东，汪晓静，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司石油工程技术研究院，
类型：发明
国别省市：