[發明專利]一種磺化丙烯酸樹脂吸水劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201410337903.9
• 申請日: 2014-07-16
• 公開（公告）號: CN104151502A
• 公開（公告）日: 2014-11-19
• 發明（設計）人: 馮杰;楊洪;楊決算;李爽;馬曉偉;王建華
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣集團公司;中國石油集團鉆井工程技術研究院
• 主分類號: C08F289/00
• 分類號: C08F289/00;C08F265/10;C08F291/10;C08F8/36
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 姚亮

技術領域

本發明涉及一種吸水劑及其制備方法，特別涉及一種磺化丙烯酸樹脂吸水劑及其制備方法，屬于高分子材料及其制備技術領域。

背景技術

氣體鉆井時，當地層出水量足以使巖屑粘結成團時，如果不加以處理,大尺寸巖屑團會沉降聚集井內，最終形成濾餅圈,導致井眼凈化效果差、甚至卡鉆，這不僅威脅井下安全，而且也使鉆井速度大大下降。尤其是含泥質地層,當地層水與巖屑的體積比達到2.5:1時，就會出現比較嚴重的粘結成團問題。因此，在氣體鉆井時加入適當的吸水劑是非常重要的一步。

常用的吸水劑為樹脂材料，吸水樹脂為含有親水基團和交聯結構的功能型高分子材料，具有可以吸收自身重量幾倍到上千倍水的吸水功能，并且保水性能優良，一旦吸水膨脹成為水凝膠時，即使加壓也很難把水分離出來。

近年來國內外學者在提高吸水倍數、抗壓強度、降低成本等方面對吸水樹脂進行了廣泛的研究，如與無機材料的復合可以提高吸水樹脂的耐鹽性、抗壓強度；通過在合成方法方面的創新，制得具有規整結構的吸水樹脂，這類吸水樹脂具有極好的抗壓強度，如拓撲凝膠、無機納米復合凝膠、大分子微球樹脂、雙網絡凝膠等。

但是，在抗高溫吸水樹脂方面的研究卻鮮有報道，已有的吸水樹脂抗溫能力普遍在130℃以內，超過這個溫度便容易發生基團斷裂、基團變異、主鏈降解等現象，隨著吸水樹脂應用范圍的日益廣泛，已出現吸水樹脂難以滿足當前對抗高溫吸水樹脂的現象，比如在石油鉆井堵漏領域，深井超深井的溫度可以達到150℃甚至更高，已有吸水樹脂堵漏材料就顯示出了其特有的局限性。

綜上所述，提供一種抗高溫且吸水能力強的吸水劑是本領域亟待解決的問題之一。

發明內容

為了解決上述問題，本發明的目的在于提供一種磺化丙烯酸樹脂吸水劑，該吸水劑可以滿足對抗高溫吸水樹脂的使用需求，在長時間的高溫下，不會發生粘結現象，而且在高壓下，具備很好的保水能力。

本發明的目的還在于提供一種磺化丙烯酸樹脂吸水劑的制備方法，該制備方法簡單易行。

為了達到上述目的，本發明首先提供了一種磺化丙烯酸樹脂吸水劑的制備方法，該制備方法包括以下步驟：

步驟一：將丙烯酸和苯酚混合，持續攪拌的狀態下，加入催化劑和交聯劑，進行反應，pH值控制為8-10，反應溫度為50-60℃，反應0.5-1h，得到混合物，其中，丙烯酸和苯酚的質量比為(0.5-1):1，催化劑的添加量為丙烯酸和苯酚總量的1wt％-5wt％，交聯劑的添加量為丙烯酸和苯酚總量的0.2wt％-1wt％；

步驟二：持續攪拌的狀態下，向混合物中加入磺化劑，升溫至70-90℃，反應1h-1.5h，加入增韌改性劑，熟化后制得所述磺化丙烯酸樹脂吸水劑，其中，增韌改性劑的添加量為所述磺化丙烯酸樹脂吸水劑的2wt％-12wt％，磺化劑的添加量為丙烯酸和苯酚總量的50wt％-100wt％。

在發明提供的上述制備方法中，優選地，采用的催化劑包括氫氧化鈉或氫氧化鉀。

在發明提供的上述制備方法中，優選地，采用的交聯劑包括E-44型環氧樹脂(湖南巴陵石化有限公司生產)或N,N-亞甲基雙丙烯酰胺。

在發明提供的上述制備方法中，優選地，采用的磺化劑包括亞硫酸氫鈉或硫代硫酸鈉。

在發明提供的上述制備方法中，優選地，采用的增韌改性劑包括粒徑為100目的回收橡膠粉(張家港市中源廢舊輪胎回收利用有限公司生產)、平均分子量為300萬的聚丙烯酰胺或平均分子量為300萬的丙烯酰胺-丙烯酸共聚物。

本發明還提供了一種磺化丙烯酸樹脂吸水劑，其是由上述制備方法制得的。

本發明提供的磺化丙烯酸樹脂吸水劑可用于石油鉆探過程中深井、超深井的堵漏作業，也可用于對吸水劑抗溫性能有較高要求的其它領域。

本發明提供的磺化丙烯酸樹脂吸水劑對不同礦化度的水的吸附速度都很高，對于蒸餾水在10秒內即可達到飽和程度的90％以上，在10秒內吸收蒸餾水的倍數可達200倍以上；在常溫-100℃下都可以保持高的吸水倍數和吸水速度；

本發明提供的磺化丙烯酸樹脂吸水劑具有較好的粘彈性和抗壓強度，吸水倍數為20-200倍，能夠長期耐受150℃-180℃的高溫，熱穩定性好，可用于石油鉆探過程中的深井、超深井的堵漏作業，也可用于對吸水劑抗溫性能具有較高要求的其它技術領域。

本發明提供的磺化丙烯酸樹脂吸水劑可以快速吸納大量地層水而且不相互粘結、易反排、承壓能力強、保水性好、不與鉆屑和鉆具粘結。

本發明提供的磺化丙烯酸樹脂吸水劑屬于環境友好型材料，達到低毒水平，可以安全使用和排放。