CN101724384B - 一种高强弹性缓膨吸水颗粒转向剂的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高强弹性缓膨吸水颗粒转向剂的制备方法，按总质量100％计，取单体10-20％、引发剂0.5-1％、交联剂0.01-0.1％和天然橡胶30-50％或/和速度控制剂0.1-1.0％，余量为水，在40-80℃下发生交联聚合反应形成吸水网络，得到中间产物；按中间产物质量100％计，加入硫磺2.5-3％、硬脂酸0.5-1％、氧化锌3-5％和2-硫醇基苯骈噻唑0.7-1.2％，在140-145℃，14-15MPa经过混炼使橡胶硫化形成骨架网络；在室温-80℃范围内，可吸水5-30倍，缓膨时间3-30天，完全膨胀需要2-3个月；吸水后强度大于20kPa，具有良好的深部放置、形变及封堵能力。
Description
技术领域
本发明涉及一种高强弹性缓膨吸水颗粒转向剂的制备方法，可用于高含水油田深部液流转向，改善水驱、聚驱、表面活性剂驱、复合驱的驱替效果，提高油藏采收率。
背景技术
水驱是我国绝大多数油田的主要开采方式，调剖是改善水驱、提高采收率的重要技术手段之一。开发早期，注水井调剖获得的增油降水效果显著，但随着长期注水油田普遍进入高含水开发后期，地层普遍存在水流优势通道，导致注入水无效注入或低效循环，常规的调剖封堵已不能满足高含水油田对改善水驱技术的需要，多轮次调剖的进行，常规调剖增产潜力越来越低。深部调剖液流转向、大幅度提高水驱波及体积成为老油田进一步提高水驱采收率的重要技术发展方向。地面合成制备的颗粒类材料，近年来被广泛应用于高含水油田改善水驱技术中，目前在用颗粒类调剖转向剂主要有体膨颗粒、柔性颗粒、橡胶颗粒等材料，在不同条件高含水油田调剖改善水驱技术中发挥着不同作用。
体膨颗粒在近年来的深部调剖中发挥了重要作用，并获得广泛应用，国内绝大多数油田的现场应用均取得了良好效果。但由于其吸水膨胀速度快，在注入深度方面存在问题；此外，体膨颗粒吸水后强度低，泵注及运移过程中易破碎，不利于深部放置与封堵，使得其在高含水油田注水井深部调剖改善水驱作用有限；国内研究人员曾试图延迟体膨颗粒的吸水速度，但均未获得实质性进展。
柔性颗粒，虽具有良好的柔韧形变性能，但无吸水体膨性能，地面预制的颗粒尺寸使其难以实现真正的深部放置，且其产品悬浮液态桶装导致运输麻烦、运费高，封堵单位孔隙材料价高导致其用量受限。
橡胶颗粒，多为废旧轮胎再利用，材料成本低、但密度高、不吸水、不变形，注入运移困难，不能实现深部放置，难以实现深部液流转向目的。
发明内容
本发明的目的是针对常规体膨颗粒吸水膨胀速度过快、体膨后强度低易破碎、深部放置困难等不足进行改进。在原体膨颗粒基础上通过分子结构设计，在常规吸水体膨网络结构中，引入控制吸水速度的高分子网络，从而形成具备吸水缓膨、强度高、性能可调等综合特性的互穿网络三维结构材料，使其在进入地层深部之前吸水速度缓慢，可实现真正意义上的深部放置，在深部地层吸水体膨后的高强度使其具有良好的封堵转向性能，从而有效地克服了原体膨颗粒技术手段的不足，为深部液流转向改善水驱效率技术的实施提供物质条件。
本发明主要是提供一种采用聚合物网络互穿技术，制备缓膨高强吸水颗粒材料的方法。
聚合物网络互穿技术使材料的吸水网络与骨架网络实现了“强制互溶”，吸水网络提供吸水性能，骨架网络用以控制吸水速度、提高材料强度，从而确保材料既具有缓慢吸水膨胀的能力，又具有足够的强度。
材料采用两步法合成：
第一步，按总质量100％计，取单体10-20％、引发剂0.5-1％、交联剂0.01-0.1％和天然橡胶30-50％或/和速度控制剂0.1-1.0％，余量为水，在40-80℃下发生交联聚合反应形成吸水网络，聚合烘干后，得到中间产物1；
第二步，按中间产物1质量100％计，加入硫磺2.5-3％、硬脂酸0.5-1％、氧化锌3-5％和2-硫醇基苯骈噻唑0.7-1.2％，在140-145℃，14-15MPa经过混炼使橡胶硫化形成骨架网络；
所说的单体为丙烯酰胺、丙烯酸、丙烯酸钠、丙烯腈、甲基丙烯酸甲酯等中的一种或几种。
所说的引发剂为过氧化氢、过硫酸铵、过硫酸钾、亚硫酸钠、亚硫酸氢铵等中的二种或几种形成的氧化还原体系。
所说的交联剂为甲叉基双丙烯酰胺。
所说的速度控制剂为铁***。
发明的效果
常规吸水体膨颗粒在室温-80℃范围内可吸水5-50倍，初期吸水迅速，一般30分钟内可完全膨胀，弹性模量只有2KPa甚至更低，泵注及运移过程中易破碎；柔性体则不吸水、不体膨。
本发明所制备的吸水缓膨颗粒，在室温-80℃范围内，可吸水5-30倍，与常规吸水材料相比，初期吸水缓慢，缓膨时间3-30天，一定时间后才逐渐吸水体积膨胀，完全膨胀需要2-3个月；吸水后强度大于20KPa，是普通体膨颗粒材料的10倍以上，为高强度的弹性凝胶体，具有良好的深部放置、形变及封堵能力。
附图说明
图1缓膨高强吸水颗粒的缓膨性能(TDS＝2％)。
图2缓膨高强吸水颗粒完全吸水膨胀后的强度(60℃)
具体实施方式
下面结合实施例来进一步阐述发明的具体内容，给出缓膨高强颗粒材料的性能评价结果。
实施例1
在250mL反应容器中搅拌下依次加入39.47g水、10g丙烯酰胺、0.5g过氧化氢和过硫酸铵、0.03g甲叉基双丙烯酰胺、50g天然橡胶；通氮气除氧后将反应容器密封在80℃下反应3小时得到固体胶块状产物，真空干燥得到中间产物。
通过混炼，在100g中间体中加入3g硫磺、1g硬脂酸、5g氧化锌、1.292-硫醇基苯骈噻唑。在140℃，14MPa硫化，将产物粉碎后即得缓膨高强吸水颗粒材料。
实施例2
在250mL反应容器中搅拌下依次加入49.25g水、15g丙烯酸和丙烯酸钠、0.7g过硫酸铵和过硫酸钾、0.05g甲叉基双丙烯酰胺、35g天然胶乳；通氮气除氧后将反应容器密封在60℃下反应8小时得到固体胶块状产物，真空干燥得到中间产物。
通过混炼，在100g中间体中加入2.8g硫磺、0.7g硬脂酸、4.5g氧化锌、1.0g2-硫醇基苯骈噻唑。在143℃，15MPa硫化，将产物粉碎后即得缓膨高强吸水颗粒材料
实施例3
在250mL反应容器中搅拌下依次加入37.9g水、10g丙烯腈和甲基丙烯酸甲酯、1.0g亚硫酸钠和亚硫酸氢铵、0.1g甲叉基双丙烯酰胺、50g天然胶乳、1.0g铁***；通氮气除氧后将反应容器密封在40℃下反应24小时得到固体胶块状产物，真空干燥得到中间产物。
通过混炼，在100g中间体中加入2.5g硫磺、0.3g硬脂酸、3g氧化锌、0.7g2-硫醇基苯骈噻唑。在145℃，15MPa硫化，将产物粉碎后即得缓膨高强吸水
实施例4
本实例用来说明缓膨高强吸水颗粒的缓膨性能以及完全膨胀后的强度。
将缓膨颗粒样品放置在模拟盐水中，每隔一段时间取出称量质量，计算吸水倍率，绘得时间-吸水倍率曲线，见图1。同时对比了常规吸水材料的膨胀速度。
在材料完全吸水膨胀后测定其强度，以弹性模量表示，见图2。
可见，相同条件、相当体膨倍数材料，常规吸水材料在与水接触后，迅速吸水膨胀，1.2小时后基本完全膨胀。而缓膨高强吸水材料在初期吸水缓慢，7天以后才开始逐渐膨胀，完全膨胀大约在3个月左右。在膨胀基本相同的倍数后，与常规吸水材料相比，缓膨高强吸水材料保持了高的强度，为前者的10倍左右。
Claims (1)
1.一种高强弹性缓膨吸水颗粒转向剂的制备方法，其特征在于：第一步，按总质量100％计，取单体10-20％、引发剂0.5-1％、交联剂0.01-0.1％、乳状天然橡胶30-50％和速度控制剂0.1-1.0％，余量为水，在40-80℃下发生交联聚合反应形成吸水网络，聚合烘干后，得到中间产物1；
第二步，按中间产物1质量100％计，加入硫磺2.5-3％、硬脂酸0.5-1％、氧化锌3-5％和2-硫醇基苯骈噻唑0.7-1.2％，在140-145℃，14-15MPa经过混炼使橡胶硫化形成骨架网络；
单体为丙烯酰胺、丙烯酸、丙烯酸钠、丙烯腈、甲基丙烯酸甲酯的一种或几种；
引发剂为过氧化氢、过硫酸铵、过硫酸钾、亚硫酸钠、亚硫酸氢铵的二种或几种形成的氧化还原体系；
交联剂为甲叉基双丙烯酰胺；
速度控制剂为铁***。
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| CN1990515A (zh) * | 2005-12-30 | 2007-07-04 | 易会安 | 淀粉－(甲基)丙烯酸酯接枝共聚物、包含该共聚物的吸油膨胀橡胶及油井封隔器 |
| CN101250401A (zh) * | 2008-03-28 | 2008-08-27 | 中国石油天然气股份有限公司 | 一种触变性高强度凝胶转向剂 |
-
2008
- 2008-10-29 CN CN2008102252533A patent/CN101724384B/zh active Active
Patent Citations (5)
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