[發(fā)明專利]一種苯丙膠乳及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610787152.X
• 申請日: 2016-08-30
• 公開（公告）號: CN107778403B
• 公開（公告）日: 2020-02-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 焦利賓;郭建華;鄭友志;佘朝毅;馬輝運;桑宇;王福云;楊濤;陳大鈞
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油天然氣股份有限公司
• 主分類號: C08F220/06
• 分類號: C08F220/06;C08F212/08;C08F220/14;C08F220/18;C08F220/58;C08F222/08;C08F2/44;C08F2/22;C09K8/467
• 代理公司: 11138 北京三高永信知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 董亞軍

本發(fā)明公開了一種苯丙膠乳及其制備方法和應(yīng)用，屬于固井材料領(lǐng)域。該苯丙膠乳的制備方法為，種子乳液聚合：將苯乙烯、丙烯酸酯類、不飽和酸或其鹽類、緩沖劑、去離子水加入反應(yīng)器中，通入氮氣，加入引發(fā)劑，在60℃?88℃時反應(yīng)80?100min，獲取種子乳液聚合部分，然后單獨地將丙烯酸酯類，以及由引發(fā)劑、緩沖劑、不飽和酸或其鹽類構(gòu)成的混合物同時滴加到反應(yīng)器中，并同時滴完，在80℃?90℃時保溫，得到苯丙膠乳。在種子乳液聚合的單體中，苯乙烯占14％?75％、丙烯酸酯類占24％?85％；在無皂乳液聚合的單體中，丙烯酸酯類占92％?99％；種子乳液聚合部分占總聚合物的百分比為5％?25％。該制備方法工藝簡單、耗時短，制得的苯丙膠乳的穩(wěn)定性好，能夠大大改善水泥漿的各項性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及固井材料領(lǐng)域，特別涉及一種苯丙膠乳及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

水泥漿廣泛應(yīng)用于油氣井固井、建筑、礦山及其他領(lǐng)域。舉例來說，在油氣井固井領(lǐng)域，可通過采用流動的水泥漿灌注進(jìn)入油井鋼管與地層井壁之間，在水泥漿膠結(jié)固定后形成一個密封油井鋼管和地層井壁的圓環(huán)狀柱體，可起到固定并保護(hù)油井鋼管，封隔油氣井下的不同層位的作用，以便于維持油氣井的正常開采。但水泥漿的流變性、漿體的穩(wěn)定性、防氣竄能力、硬化后水泥的力學(xué)性能等均不能滿足延長油氣井的使用壽命的需求，一般可通過添加聚合物膠乳來改善水泥漿的上述性能，進(jìn)而提高固井質(zhì)量，延長油氣井的使用壽命。其中，聚合物膠乳由單體乳液聚合制得，通常以顆粒的形式存在于乳狀懸浮液中，膠乳顆粒可分散在水泥漿的顆粒之間，改善水泥漿的上述性能。因此，提供一種能夠改善水泥漿的各項性能的膠乳是十分必要的。

現(xiàn)有技術(shù)提供了一種采用單體共軛二烯烴、乙烯基芳香族化合物制備的聚合物膠乳，在使用的過程中需要先在膠乳中加入皂類乳化劑及穩(wěn)定劑，然后再將三者的混合物加入水泥漿中，以保證膠乳顆粒穩(wěn)定地存在于水泥漿中，進(jìn)一步地進(jìn)行油氣井的固井作業(yè)。

發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下問題：

現(xiàn)有技術(shù)提供的聚合物膠乳在使用過程中需要加入皂類乳化劑及穩(wěn)定劑來保證膠乳與水泥漿的穩(wěn)定性，這增加了配方的設(shè)計難度，因此而造成的配方的誤差還影響水泥漿的各項性能，而且添加皂類乳化劑和穩(wěn)定劑還提高了使用成本。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明實施例所要解決的技術(shù)問題在于，提供了一種在加入水泥漿前不用添加皂類乳化劑和穩(wěn)定劑的苯丙膠乳及其制備方法和應(yīng)用。具體技術(shù)方案如下：

第一方面，本發(fā)明實施例提供了一種苯丙膠乳的制備方法，所述苯丙膠乳通過如下方法制備得到：

種子乳液聚合：將苯乙烯單體、丙烯酸酯類單體、不飽和酸或其鹽類單體、緩沖劑、去離子水加入到反應(yīng)器中，配制成總單體質(zhì)量濃度為3％-20％的混合溶液，然后通入氮氣，并控制溫度至60℃-79℃，加入引發(fā)劑，反應(yīng)80-100min，獲取種子乳液聚合部分。

無皂乳液聚合：在60℃-79℃下，單獨地將丙烯酸酯類單體，以及由引發(fā)劑、緩沖劑、不飽和酸或其鹽類單體構(gòu)成的混合物同時滴加到所述種子乳液聚合部分，并控制滴加終點同時到達(dá)，然后升溫至80℃-90℃并保溫，得到所述苯丙膠乳。

在所述種子乳液聚合中，以質(zhì)量百分比為100％計，所述苯乙烯單體占14％-75％、所述丙烯酸酯類單體占24％-85％、余量為所述不飽和酸或其鹽類單體；所述緩沖劑的質(zhì)量為所述苯乙烯單體、所述丙烯酸酯類單體、所述不飽和酸或其鹽類單體總質(zhì)量的0.03％-0.20％，所述引發(fā)劑的質(zhì)量為所述苯乙烯單體、所述丙烯酸酯類單體、所述不飽和酸或其鹽類單體總質(zhì)量的0.06％-0.40％；在所述無皂乳液聚合中，以質(zhì)量百分比為100％計，所述丙烯酸酯類單體占92％-99％、所述不飽和酸或其鹽類單體占1％-8％；所述緩沖劑的質(zhì)量為所述丙烯酸酯類單體、所述不飽和酸或其鹽類單體總質(zhì)量的0.02％-0.20％，所述引發(fā)劑的質(zhì)量為所述丙烯酸酯類單體、所述不飽和酸或其鹽類單體總質(zhì)量的0.05％-0.28％；所述種子乳液聚合部分的質(zhì)量占所述苯丙膠乳中所含的聚合物總質(zhì)量的百分比為5％-25％。