[發明專利]一種遇水膨脹橡膠復合材料及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 201310464821.6
• 申請日: 2013-10-09
• 公開（公告）號: CN103570985A
• 公開（公告）日: 2014-02-12
• 發明（設計）人: 劉承杰;汪廬山;王濤;靳彥欣;李再峰;徐鵬;宋岱峰;尹相文;付琛;張雁
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司勝利油田分公司采油工藝研究院
• 主分類號: C08L9/02
• 分類號: C08L9/02;C08L7/00;C08L9/06;C08L23/22;C08L33/02;C08L51/02;C08L75/08;C08K13/02;C09K8/512
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技術領域

本發明涉及新型油田開采中使用的調剖堵水材料，尤其涉及一種遇水膨脹橡膠復合材料及其制備方法與應用。

背景技術

國內大多數油藏進入開發中后期，油藏的非均質性對水驅、化學驅的驅替效果影響日益嚴重，非均質性問題亟待解決。深部調剖作為一項重要的調剖技術手段，能經濟有效地調整、改善油藏的非均質性，提高注入液的體積波及系數，提高原油采收率。橡膠的有效期長，曾經引起研究者的關注，油田曾經把廢舊橡膠粉碎顆粒后應用現場調剖，取得了一定的效果，但由于粉碎工藝的局限性，往往在油藏中走不遠，而且常規的橡膠遇油膨脹，選擇性差，有可能誤堵油通道。

遇水膨脹橡膠是一種新型的功能性吸水材料，它是在傳統彈性基體上引入親水性功能團或親水性組分制備而成的。遇水膨脹橡膠是一種新型功能高分子材料，以其獨特的彈性密封止水及吸水膨脹以水止水的雙重止水特性，日益受到人們的重視，其研究開發工作也有較快進展。可廣泛用于隧道、地鐵、游泳池、地下室、兵器庫、城鎮供水設施、海上采油、水下工程、民用建筑等領域。純吸水樹脂添加型膨脹橡膠具有吸水速度快、膨脹倍率高、反復吸水能力強、耐礦化度的能力較差等特點。樹脂型遇水膨脹橡膠在淡水中有優異的膨脹性能，在鹽水中的膨脹倍率明顯降低，并且隨著礦化度的增大吸水膨脹倍率下降，在高礦化度的情況下遇水膨脹橡膠幾乎不膨脹，達不到理想的膨脹效果，無法在油田采油工程工藝中得到廣泛應用。目前，遇水膨脹材料要求在0～10萬礦化度的水中均能保持較好的膨脹效果，已成為采油工程中努力研究的重要課題。

發明內容：

本發明所要解決的技術問題是提供一種遇水膨脹橡膠復合材料，并采用機械的方法將其微粒子化，經振動進行粒子大小分級，得到所需要的粒徑的超細橡膠粒子，該橡膠粒子改善了傳統橡膠顆粒大，油水選擇性差的缺點，在高礦化度的情況下遇水膨脹效果好，可用于油藏深部地層大孔道或高滲條帶的封堵。

本發明所要解決的技術問題是通過以下技術方案來實現的：

本發明提供了一種遇水膨脹橡膠復合材料，按重量份所述橡膠復合材料由以下組分組成：橡膠為100份，高吸水樹脂為30-100份，金屬離子封閉劑2-10份，固體軟化劑為0.5-2.5份，著色劑0.5-3.5份，防老化劑為1-7份，促進劑為1-7份，氧化鋅為1-8份，補強劑為5-45份，增塑劑為5-20份，硫化劑為0.1-2.6份，PEG和MDI為5-45份。

在本發明的一個具體實施方案中，所述的PEG與MDI二者按等摩爾比混合配制，聚乙二醇的分子量是2000、4000、6000、20000、40000或更高。

在本發明的另一個具體實施方案中，所述的橡膠復合材料，按重量份所述橡膠復合材料由以下組分組成：

橡膠為100份，高吸水樹脂為70-90份，金屬離子封閉劑3-8份，固體軟化劑為0.5-2份，著色劑1-3份，防老化劑為2-6份，促進劑為3-7份，氧化鋅為3-8份，補強劑為15-45份，增塑劑為10-20份，硫化劑為1.5-2.5份，PEG和MDI為20-45份，其中PEG與MDI二者按等摩爾比混合配制。

在本發明的另一個具體實施方案中，所述的橡膠復合材料，按重量份所述橡膠復合材料由以下組分組成：

橡膠為100份，高吸水樹脂為80-90份，金屬離子封閉劑3-6份，固體軟化劑為1-2份，著色劑2-3份，防老化劑為4-6份，促進劑為5-7份，氧化鋅為5-8份，補強劑為30-45份，增塑劑為10-20份，硫化劑為0.5-2.5份，PEG和MDI為25-45份，其中PEG與MDI二者按等摩爾比混合配制。

本發明的所述的橡膠復合材料，所述橡膠為丁腈橡膠、天然橡膠、丁苯橡膠、丁基橡膠或其任意混合物；高吸水樹脂為聚丙烯酸鈉、聚甲基丙烯酸鈉和淀粉接枝改性聚丙烯酸鈉；金屬離子封閉劑為乙二胺四乙酸鈉鹽；固體軟化劑為硬脂酸、松香；硫化劑為硫磺、過氧化二異丙苯(DCP)和DTDM等；補強劑是白炭黑或炭黑；促進劑是二硫化二苯并噻唑或環己基苯并噻唑次磺酰胺；防老化劑是甲基二氫化喹啉聚合體；增塑劑為飽和及不飽和脂肪酸鋅皂，著色劑為無機顏料如鈦白粉、氧化鐵紅、氧化高鎳等。

此外，本發明還提供了所述的橡膠復合材料的制備方法，由以下步驟組成：

(a)先將計量的橡膠和高吸水樹脂、金屬離子封閉劑在開煉機中混煉；

(b)再加入固體軟化劑、著色劑、防老化劑和促進劑在開煉機中混煉；

(c)加入氧化鋅、補強劑和增塑劑在開煉機中混煉；