專利名稱：一種高強(qiáng)彈性緩膨吸水顆粒轉(zhuǎn)向劑的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高強(qiáng)彈性緩膨吸水顆粒轉(zhuǎn)向劑的制備方法，可用于高含水油田深
部液流轉(zhuǎn)向，改善水驅(qū)、聚驅(qū)、表面活性劑驅(qū)、復(fù)合驅(qū)的驅(qū)替效果，提高油藏采收率。
背景技術(shù)：
水驅(qū)是我國(guó)絕大多數(shù)油田的主要開采方式，調(diào)剖是改善水驅(qū)、提高采收率的重要 技術(shù)手段之一。開發(fā)早期，注水井調(diào)剖獲得的增油降水效果顯著，但隨著長(zhǎng)期注水油田普遍 進(jìn)入高含水開發(fā)后期，地層普遍存在水流優(yōu)勢(shì)通道，導(dǎo)致注入水無(wú)效注入或低效循環(huán)，常規(guī) 的調(diào)剖封堵已不能滿足高含水油田對(duì)改善水驅(qū)技術(shù)的需要，多輪次調(diào)剖的進(jìn)行，常規(guī)調(diào)剖 增產(chǎn)潛力越來(lái)越低。深部調(diào)剖液流轉(zhuǎn)向、大幅度提高水驅(qū)波及體積成為老油田進(jìn)一步提高 水驅(qū)采收率的重要技術(shù)發(fā)展方向。地面合成制備的顆粒類材料，近年來(lái)被廣泛應(yīng)用于高含 水油田改善水驅(qū)技術(shù)中，目前在用顆粒類調(diào)剖轉(zhuǎn)向劑主要有體膨顆粒、柔性顆粒、橡膠顆粒 等材料，在不同條件高含水油田調(diào)剖改善水驅(qū)技術(shù)中發(fā)揮著不同作用。 體膨顆粒在近年來(lái)的深部調(diào)剖中發(fā)揮了重要作用，并獲得廣泛應(yīng)用，國(guó)內(nèi)絕大多 數(shù)油田的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用均取得了良好效果。但由于其吸水膨脹速度快，在注入深度方面存在問 題；此外，體膨顆粒吸水后強(qiáng)度低，泵注及運(yùn)移過(guò)程中易破碎，不利于深部放置與封堵，使得 其在高含水油田注水井深部調(diào)剖改善水驅(qū)作用有限；國(guó)內(nèi)研究人員曾試圖延遲體膨顆粒的 吸水速度，但均未獲得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展。 柔性顆粒，雖具有良好的柔韌形變性能，但無(wú)吸水體膨性能，地面預(yù)制的顆粒尺寸 使其難以實(shí)現(xiàn)真正的深部放置，且其產(chǎn)品懸浮液態(tài)桶裝導(dǎo)致運(yùn)輸麻煩、運(yùn)費(fèi)高，封堵單位孔 隙材料價(jià)高導(dǎo)致其用量受限。 橡膠顆粒，多為廢舊輪胎再利用，材料成本低、但密度高、不吸水、不變形，注入運(yùn) 移困難，不能實(shí)現(xiàn)深部放置，難以實(shí)現(xiàn)深部液流轉(zhuǎn)向目的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)常規(guī)體膨顆粒吸水膨脹速度過(guò)快、體膨后強(qiáng)度低易破碎、深 部放置困難等不足進(jìn)行改進(jìn)。在原體膨顆粒基礎(chǔ)上通過(guò)分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在常規(guī)吸水體膨網(wǎng) 絡(luò)結(jié)構(gòu)中，引入控制吸水速度的高分子網(wǎng)絡(luò)，從而形成具備吸水緩膨、強(qiáng)度高、性能可調(diào)等 綜合特性的互穿網(wǎng)絡(luò)三維結(jié)構(gòu)材料，使其在進(jìn)入地層深部之前吸水速度緩慢，可實(shí)現(xiàn)真正 意義上的深部放置，在深部地層吸水體膨后的高強(qiáng)度使其具有良好的封堵轉(zhuǎn)向性能，從而 有效地克服了原體膨顆粒技術(shù)手段的不足，為深部液流轉(zhuǎn)向改善水驅(qū)效率技術(shù)的實(shí)施提供 物質(zhì)條件。 本發(fā)明主要是提供一種采用聚合物網(wǎng)絡(luò)互穿技術(shù)，制備緩膨高強(qiáng)吸水顆粒材料的 方法。 聚合物網(wǎng)絡(luò)互穿技術(shù)使材料的吸水網(wǎng)絡(luò)與骨架網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了 "強(qiáng)制互溶"，吸水網(wǎng)絡(luò) 提供吸水性能，骨架網(wǎng)絡(luò)用以控制吸水速度、提高材料強(qiáng)度，從而確保材料既具有緩慢吸水膨脹的能力，又具有足夠的強(qiáng)度。
材料采用兩步法合成 第一步，按總質(zhì)量100%計(jì)，取單體10-20% 、引發(fā)劑0. 5-1 % 、交聯(lián)劑0. 01-0. 1 % 和天然橡膠30-50%或/和速度控制劑0. 1-1. 0X，余量為水，在40-8(TC下發(fā)生交聯(lián)聚合反 應(yīng)形成吸水網(wǎng)絡(luò)，聚合烘干后，得到中間產(chǎn)物1 ; 第二步，按中間產(chǎn)物1質(zhì)量100 %計(jì)，加入硫磺2. 5-3 % 、硬脂酸0. 5-1 % 、氧化鋅 3-5%和2-硫醇基苯駢噻唑0. 7-1. 2%，在140-145°C， 14-15MPa經(jīng)過(guò)混煉使橡膠硫化形成 骨架網(wǎng)絡(luò)； 所說(shuō)的單體為丙烯酰胺、丙烯酸、丙烯酸鈉、丙烯腈、甲基丙烯酸甲酯等中的一種 或幾種。 所說(shuō)的引發(fā)劑為過(guò)氧化氫、過(guò)硫酸銨、過(guò)硫酸鉀、亞硫酸鈉、亞硫酸氫銨等中的二
種或幾種形成的氧化還原體系。 所說(shuō)的交聯(lián)劑為甲叉基雙丙烯酰胺。 所說(shuō)的速度控制劑為鐵氰化鉀。 發(fā)明的效果 常規(guī)吸水體膨顆粒在室溫_80°C范圍內(nèi)可吸水5-50倍，初期吸水迅速， 一般30分 鐘內(nèi)可完全膨脹，彈性模量只有2KPa甚至更低，泵注及運(yùn)移過(guò)程中易破碎；柔性體則不吸 水、不體膨。 本發(fā)明所制備的吸水緩膨顆粒，在室溫-S(TC范圍內(nèi)，可吸水5-30倍，與常規(guī)吸水 材料相比，初期吸水緩慢，緩膨時(shí)間3-30天，一定時(shí)間后才逐漸吸水體積膨脹，完全膨脹需 要2-3個(gè)月；吸水后強(qiáng)度大于20KPa，是普通體膨顆粒材料的10倍以上，為高強(qiáng)度的彈性凝 膠體，具有良好的深部放置、形變及封堵能力。


圖1緩膨高強(qiáng)吸水顆粒的緩膨性能(TDS = 2% )。
圖2緩膨高強(qiáng)吸水顆粒完全吸水膨脹后的強(qiáng)度(60°C )
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例來(lái)進(jìn)一步闡述發(fā)明的具體內(nèi)容，給出緩膨高強(qiáng)顆粒材料的性能評(píng) 價(jià)結(jié)果。 實(shí)施例1 在250mL反應(yīng)容器中攪拌下依次加入39. 47g水、10g丙烯酰胺、0. 5g過(guò)氧化氫和 過(guò)硫酸銨、0. 03g甲叉基雙丙烯酰胺、50g天然橡膠；通氮?dú)獬鹾髮⒎磻?yīng)容器密封在80°C 下反應(yīng)3小時(shí)得到固體膠塊狀產(chǎn)物，真空干燥得到中間產(chǎn)物。 通過(guò)混煉，在lOOg中間體中加入3g硫磺、lg硬脂酸、5g氧化鋅、1. 2g2-硫醇基苯 駢噻唑。在14(TC，14MPa硫化，將產(chǎn)物粉碎后即得緩膨高強(qiáng)吸水顆粒材料。
實(shí)施例2 在250mL反應(yīng)容器中攪拌下依次加入49. 25g水、15g丙烯酸和丙烯酸鈉、0. 7g過(guò) 硫酸銨和過(guò)硫酸鉀、0. 05g甲叉基雙丙烯酰胺、35g天然膠乳；通氮?dú)獬鹾髮⒎磻?yīng)容器密封在6(TC下反應(yīng)8小時(shí)得到固體膠塊狀產(chǎn)物，真空干燥得到中間產(chǎn)物。 通過(guò)混煉，在100g中間體中加入2. 8g硫磺、0. 7g硬脂酸、4. 5g氧化鋅、1. 0g2-硫
醇基苯駢噻唑。在143t:，15MPa硫化，將產(chǎn)物粉碎后即得緩膨高強(qiáng)吸水顆粒材料 實(shí)施例3 在250mL反應(yīng)容器中攪拌下依次加入37. 9g水、10g丙烯腈和甲基丙烯酸甲酯、 1. 0g亞硫酸鈉和亞硫酸氫銨、0. lg甲叉基雙丙烯酰胺、50g天然膠乳、1. 0g鐵氰化鉀；通氮 氣除氧后將反應(yīng)容器密封在4(TC下反應(yīng)24小時(shí)得到固體膠塊狀產(chǎn)物，真空干燥得到中間 產(chǎn)物。 通過(guò)混煉，在100g中間體中加入2. 5g硫磺、0. 3g硬脂酸、3g氧化鋅、0. 7g2_硫醇 基苯駢噻唑。在145t:，15MPa硫化，將產(chǎn)物粉碎后即得緩膨高強(qiáng)吸水
實(shí)施例4 本實(shí)例用來(lái)說(shuō)明緩膨高強(qiáng)吸水顆粒的緩膨性能以及完全膨脹后的強(qiáng)度。 將緩膨顆粒樣品放置在模擬鹽水中，每隔一段時(shí)間取出稱量質(zhì)量，計(jì)算吸水倍率，
繪得時(shí)間-吸水倍率曲線，見圖1。同時(shí)對(duì)比了常規(guī)吸水材料的膨脹速度。 在材料完全吸水膨脹后測(cè)定其強(qiáng)度，以彈性模量表示，見圖2。 可見，相同條件、相當(dāng)體膨倍數(shù)材料，常規(guī)吸水材料在與水接觸后，迅速吸水膨脹， 1. 2小時(shí)后基本完全膨脹。而緩膨高強(qiáng)吸水材料在初期吸水緩慢，7天以后才開始逐漸膨 脹，完全膨脹大約在3個(gè)月左右。在膨脹基本相同的倍數(shù)后，與常規(guī)吸水材料相比，緩膨高 強(qiáng)吸水材料保持了高的強(qiáng)度，為前者的io倍左右。
權(quán)利要求
一種高強(qiáng)彈性緩膨吸水顆粒轉(zhuǎn)向劑的制備方法，其特征在于第一步，按總質(zhì)量100％計(jì)，取單體10-20％、引發(fā)劑0.5-1％、交聯(lián)劑0.01-0.1％和天然橡膠30-50％或/和速度控制劑0.1-1.0％，余量為水，在40-80℃下發(fā)生交聯(lián)聚合反應(yīng)形成吸水網(wǎng)絡(luò)，聚合烘干后，得到中間產(chǎn)物1；第二步，按中間產(chǎn)物1質(zhì)量100％計(jì)，加入硫磺2.5-3％、硬脂酸0.5-1％、氧化鋅3-5％和2-硫醇基苯駢噻唑0.7-1.2％，在140-145℃，14-15MPa經(jīng)過(guò)混煉使橡膠硫化形成骨架網(wǎng)絡(luò)；單體為丙烯酰胺、丙烯酸、丙烯酸鈉、丙烯腈、甲基丙烯酸甲酯的一種或幾種；引發(fā)劑為過(guò)氧化氫、過(guò)硫酸銨、過(guò)硫酸鉀、亞硫酸鈉、亞硫酸氫銨的二種或幾種形成的氧化還原體系；交聯(lián)劑為甲叉基雙丙烯酰胺；速度控制劑為鐵氰化鉀。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高強(qiáng)彈性緩膨吸水顆粒轉(zhuǎn)向劑的制備方法，按總質(zhì)量100％計(jì)，取單體10-20％、引發(fā)劑0.5-1％、交聯(lián)劑0.01-0.1％和天然橡膠30-50％或/和速度控制劑0.1-1.0％，余量為水，在40-80℃下發(fā)生交聯(lián)聚合反應(yīng)形成吸水網(wǎng)絡(luò)，得到中間產(chǎn)物；按中間產(chǎn)物質(zhì)量100％計(jì)，加入硫磺2.5-3％、硬脂酸0.5-1％、氧化鋅3-5％和2-硫醇基苯駢噻唑0.7-1.2％，在140-145℃，14-15MPa經(jīng)過(guò)混煉使橡膠硫化形成骨架網(wǎng)絡(luò)；在室溫-80℃范圍內(nèi)，可吸水5-30倍，緩膨時(shí)間3-30天，完全膨脹需要2-3個(gè)月；吸水后強(qiáng)度大于20kPa，具有良好的深部放置、形變及封堵能力。
文檔編號(hào)C09K8/42GK101724384SQ20081022525
公開日2010年6月9日 申請(qǐng)日期2008年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月29日
發(fā)明者劉玉章, 唐孝芬, 熊春明, 馬濤, 魏發(fā)林 申請(qǐng)人:中國(guó)石油天然氣股份有限公司