[發明專利]一種適用于油井水泥漿的pH敏感性吸水樹脂及其應用

有效

• 申請號: 201711104881.1
• 申請日: 2017-11-10
• 公開（公告）號: CN107759725B
• 公開（公告）日: 2020-02-18
• 發明（設計）人: 步玉環;王春雨;柳華杰;田磊聚;郭辛陽
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: C08F220/34
• 分類號: C08F220/34;C08F222/38;C09K8/467
• 代理公司: 濟南克雷姆專利代理事務所(普通合伙) 37279
• 代理人: 張祥明

本發明公開了一種適用于油井水泥漿的pH敏感性吸水樹脂及其應用，由蒸餾水、聚合單體、混合助劑、交聯劑和引發劑組成，其中聚合單體加量為蒸餾水質量的30％～100％，混合助劑加量為聚合單體質量的16％～67％，交聯劑加量為聚合單體質量的0.2％～1％，引發劑加量為聚合單體質量的0.4％～1％。本發明制備的pH敏感性吸水樹脂加入到油井水泥漿中，在水泥漿堿性環境中吸水少，極大的降低了吸水樹脂對油井水泥漿流變性和固化后水泥石抗壓強度的影響，保障固井作業的順利實施；該吸水樹脂在地層水中性環境中吸水多，因此在遇到通過微裂縫的地層水時會吸水膨脹，封堵微裂縫，實現油井水泥石微裂縫遇水自封堵。

技術領域

本發明涉及一種pH敏感性吸水樹脂，具體涉及一種適用于油井水泥漿的pH敏感性吸水樹脂及其應用。屬于油氣井固井及油田化學領域。

背景技術

固井的主要目的是保護生產管柱和封隔相鄰的油、氣、水層，固井水泥凝固后形成一個縱向上的水力封隔系統，因此必須在整個油氣井壽命期間及報廢之后都能實現有效的層間封隔。固井水泥石是一種脆性材料，隨著勘探開發目標趨于復雜，水泥石受到應力和溫度變化的影響，不可避免地受到破壞而形成微裂縫，造成地層流體竄流、冒漏油氣、套管腐蝕等事故，嚴重影響油氣安全開采及生態環境，縮短油氣井壽命。擠水泥修井不僅成本高，而且成功率低。

把吸水樹脂作為添加劑加入到油井水泥漿中，當硬化后的水泥石內部產生微裂縫時，吸水樹脂暴露于微裂縫表面，當遇到通過微裂縫的水流后會吸水膨脹，封堵微裂縫，實現水泥石微裂縫的自封堵。因此，開發出適用于油井水泥漿的吸水樹脂，對防止地層流體竄流和保障固井水泥環長期有效封隔具有重要的意義。

中國專利CN201410818719.6制備了一種殼聚糖交聯聚馬來酸酐高吸水樹脂，樹脂具有pH敏感性，但是殼聚糖在高溫條件下熱穩定性差，容易降解，不適用于油井水泥高溫環境中；國際專利WO2004064816A1、WO1998001421A1、中國專利CN2015107292937.1、CN200710042753.9、CN200710042753.9等制備的吸水凝膠，其pH敏感性為在堿性環境中比在中性環境中吸水多；中國專利CN201310485548.5中制備的pH敏感水凝膠，其pH敏感性能體現為pH值影響水凝膠對重金屬離子的吸附，并未說明其pH敏感吸水膨脹性能；中國專利CN200910217799.9中制備的pH敏感水凝膠，其pH敏感性能體現為水凝膠在中性環境中比在酸性環境中吸水量大，并未說明其在堿性條件下的吸水膨脹性能。中國專利CN102311517制備的具有pH值敏感特性的高吸水樹脂，是通過調節pH值的變化來控制敏感基團可逆的斷裂或結合進而控制吸水樹脂的降解/恢復，使用條件為弱堿性，不能應用在油井水泥中來封堵微裂縫。

發明內容

本發明的目的是為克服上述現有技術的不足，提供一種適用于油井水泥漿的pH敏感性吸水樹脂及其應用。

為實現上述目的，本發明采用下述技術方案：

一種pH敏感性吸水樹脂，由蒸餾水、聚合單體、混合助劑、交聯劑和引發劑組成，其中聚合單體加量為蒸餾水質量的30％～100％，混合助劑加量為聚合單體質量的16％～67％，交聯劑加量為聚合單體質量的0.2％～1％，引發劑加量為聚合單體質量的0.4％～1％。

優選的，所述聚合單體加量為蒸餾水質量的30～70％，混合助劑加量為聚合單體質量的22.2～50％，交聯劑加量為聚合單體質量的0.6％，引發劑加量為聚合單體質量的0.64～1％。

優選的，所述聚合單體加量為蒸餾水質量的42.3～59.1％，混合助劑加量為聚合單體質量的36.4～46.2％，引發劑加量為聚合單體質量的0.69～0.81％。

進一步優選的，所述聚合單體加量為蒸餾水質量的50％，混合助劑加量為聚合單體質量的41.67％，交聯劑加量為聚合單體質量的0.6％，引發劑加量為聚合單體質量的0.75％。