吸水膨胀型聚合物堵漏剂的合成与评价

聚合物凝胶堵漏剂是近年来逐步完善和发展起来的一种堵漏材料。简要介绍了聚合物凝胶堵漏剂特点及作用机理,并对国内外聚合物凝胶堵漏剂的研究及应用进行了评述。聚合物凝胶堵漏剂包括地下交联聚合物凝胶和可吸水膨胀交联聚合物凝胶,交联聚合物凝胶强度较低,必须与其他刚性材料配合才能很好地发挥作用。在堵漏施工中,交联聚合物凝胶不受漏失通道的限制,能够通过挤压变形进入裂缝和孔洞空间,最终达到封堵漏层的目的。现场应用表明,聚合物凝胶堵漏剂与其他材料配合使用,能很好地解决钻井过程中的恶性漏失,堵漏成功率高,对碳酸盐岩、裂缝发育地层及孔洞漏失特别有效。

通过对不同的高分子吸水膨胀树脂性能的测定,优选出了膨胀倍数满足堵漏要求的高分子吸水膨胀树脂,即丙烯酸钠_壳聚糖高分子吸水膨胀树脂和amps-am-aa三元共聚物高分子吸水膨胀树脂,并对其分子结构进行了分析,同时对优选出的高分子吸水膨胀树脂成功地进行了包覆,实现了膨胀堵漏剂的可控性,并对研制的可控膨胀堵漏剂性能进行了评价。结果表明,经包覆的高分子吸水膨胀树脂吸水速率可明显降低、吸水量也大幅度减少,包覆起到了一定作用,确实能起到抑制高分子吸水膨胀树脂吸水速度的作用。经包覆后的可控膨胀堵漏剂对钻井液的性能影响较小,达到了预期的目标。

以五氧化二磷-淀粉-蜜胺为原料,合成了无卤环状类磷酸酯蜜胺盐聚合物(ifr),实验显示原料摩尔配比为1.4∶1∶2的ifr的阻燃性能最佳,该阻燃剂阻燃聚丙烯的极限氧指数(loi)可以达到30.2。傅里叶红外光谱分析表明该阻燃剂具有环状结构,在热重分析中该阻燃剂表现出优异的热稳定性和很高的成碳性。以该阻燃剂掺入聚丙烯中,结果表明它是一种良好的阻燃剂。

介绍了一种新型抗高压堵漏剂ocl-gydl,该堵漏剂由多种不同的聚合物和起架桥支撑、膨胀变形的多种颗粒组成,采用化学堵漏与颗粒桥接堵漏相结合的方法研制而成,其特点在于其延时膨胀性和多种尺寸颗粒的存在,具有一定的黏弹性及较高的抗压强度,形成凝胶的时间可调,并可根据漏层的情况,调配颗粒大小,适用于大漏、返出量太少的裂缝性、溶洞性、破碎性地层,以及漏失位置不好确定的漏层。该剂在四川分水1井的应用中取得了良好的堵漏效果,平均一次性堵漏成功率达75%。

针对高温地层堵漏作业中现有吸水树脂堵漏剂抗温能力不够、强度不足等问题,研制了双网络吸水树脂堵漏剂dng。dng具有"刚柔相济"的双网络结构,强度和抗温性能得到很大提高,形变95%时的抗压强度达到16.2mpa,释压后能快速回弹并保持完整的形态;150℃高温条件下老化30d后依然保持完整的形态和较好的强度;吸水倍数为4～10倍,且具有较好的抗盐和耐ph敏感性能。评价了dng的堵漏性能,得到了dng封堵大中型漏失的优化配方,并探讨了其堵漏机理,dng之所以能够成功封堵漏层在于其具有较好的变形填充、吸附缠绕、吸水膨胀等性能。

钻井过程中普遍存在着井漏的问题,所谓井漏就是包括钻井液、水泥浆、完井液以及其他工作流涕等在钻井、固井、测试或者修井等各类井下工作中在压差的作用下渗漏入底层的现象。将就体膨型泥浆堵漏剂在井漏堵漏方面的应用进行阐述。

针对裂缝型孔隙型不同地层漏失设计了不同钻井液体系,并测试其流变性和承压能力。实验表明:堵漏最大承压为20mpa,即在2000m左右的层位有良好的堵漏效果。

井漏是严重影响钻井生产正常进行的井下复杂情况之一,目前所采用的堵漏方法主要是桥塞堵漏和快干水泥堵漏,桥塞堵漏所采用的材料多由天然物质加工而成,它们的吸水膨胀能力较小或不具备吸水膨胀能力,在钻井堵漏时,往往易造成堵漏效果不佳和堵漏后发生重复性漏失。延迟膨胀颗粒堵漏剂wea-1是一种吸水膨胀性很强的树脂,具有延迟膨胀的特征,因此能够保证颗粒材料有足够的时间进入井下漏失层位后继续膨胀,其吸水膨胀体积倍数可以达到4~8倍,同时,wea-1的机械弹性形变能力强,拉伸强度大,封堵强度高,与各种水基钻井液配伍性好,能够达到良好的堵漏效果和有效提高地层承压能力的目的。延迟膨胀颗粒堵漏剂在彩南油田的c2872井、c3002井和霍001井进行了应用,堵漏均很成功,用wea-1堵漏浆堵漏后,循环钻井液均再未发生漏失。

吸水树脂是一种新型的堵漏材料,能够很好地解决钻井过程中的钻井液漏失问题,同时可有效地防止钻井液固相入侵地层裂缝而对油气层造成伤害。本文以丙烯酸、丙烯酰胺和长碳链疏水单体为原料,复合钠基蒙脱土,制备了一种适合于油气井钻探的耐盐耐压水膨体堵漏材料。分析了制备该吸水树脂各因素对其性能的影响,解释了聚合物吸水堵漏的机理,并通过室内模拟现场堵漏试验证明了这种聚合物用于钻井堵漏的可行性。

在氧化还原引发体系中,用乙烯基三乙氧基硅烷对苯丙乳液进行改性,制得一种适用于外墙腻子的聚合物。研究了引发剂用量、软硬单体的质量比以及有机硅单体用量对乳液性能的影响。结果表明,引发剂的用量为0.8%~0.9%,m(st):m(ba)=1:1~1:1.5,有机硅单体质量分数为10%~12%时,所得乳液性能较佳。以有机硅改性苯丙乳液制备的腻子耐水性和耐侯性提高,有效地防止了因腻子问题而造成的面涂层起皮和脱落现象。

虽然聚合物树脂类堵漏剂的研究和开发引起了广泛关注,但其检验标准特别是耐温性的检验方法尚未完全确立。通过一种多元共聚物吸水树脂堵漏剂的高温吸水倍数和收缩率两种实验来说明吸水树脂类堵漏剂的耐温性。实验表明,其吸水倍数越大,收缩率越小;高温作用时间越长,收缩率越高。建议用高温吸水倍数和/或收缩率来衡量吸水树脂的耐温性。

苏州大学本科生考试答卷封面 考试科目：聚合物的合成与改性技术____授课教师: 院别：材料与化学化工学院专业： 学生姓名：学号： 考试日期：2012年6月15日 聚合物改性的主要方法 内容摘要：鉴于本学期也同时在学习精细化工产品的合成与应用，而且我发现精 细化工产品的合成大多是在聚合物合成与改性技术的指导下完成的，聚合物的改 性方法是在精细化工产品合成中被运用得最为广泛的理论基础。因此，我要结合 精细化工产品中的船舶涂料来简单地阐述我对聚合物改性的主要方法在实际生 活中具体应用的看法，着重揭示聚合物改性方法对人类生活、社会发展的巨大意 义。 关键词：聚合物改性的主要方法船舶涂料应用 一、聚合物改性的方法分类及其概念 （1）共混改性 1、聚合物共混的本意是指两种或者两种以上聚合物经混合，制成宏观均匀的 材料的过程。 2、从广义上分类，共混包括：物理

九堵漏剂 一、瞬间堵漏剂 适应性：堵大漏，如黄土层、砾石层、深部大裂隙。 堵漏原理：流入漏失通道后变稠继而与孔壁凝结成一体，封闭住漏孔。 堵黄土层、砾石层漏失方法：一旦发现漏失，就赶快上钻，在1立方米清水中加1t瞬间 堵漏剂，然后用排污泵抽到井内，30分钟后就能下钻恢复正常钻进。 堵表层管或深部大裂隙漏失方法： 1、在表管下2米或漏层下2米用海带架桥。 2、备3t瞬间堵漏剂和3立方米清水。 3、用泥浆泵送清水，在混合漏斗里加瞬间堵漏剂。 4、将混合漏斗出口对住井口，将泵柴油机转数调到最低。 5、启动泥浆泵，用最快的速度在漏斗里加瞬间堵漏剂（3立方米清水加完，3t瞬间堵漏 剂也正好加完）。 6、30分钟后，往井内灌浆，如果井内液面不下降，就证明堵漏成功，就可以下钻钻进。 二、高粘堵漏剂 1、成份：黄原胶、羟乙基纤维素和阳离子聚合物。 2、高粘程度：700ml

所报道的注水砂岩油藏深部调剖用的流向改变剂lj-1,为吸水膨胀型颗粒状预交联am三元共聚物/粘土复合物,由3种共聚单体和钠粘土共同反应制成。根据吸水膨胀倍数(m/m)和吸水饱和的凝胶颗粒相对强度等级,反应混合物中单体am、aa、mma的质量比为4∶1∶0.03,单体浓度30%,粘土用量13%,引发剂用量2%,交联剂l-2(有机酸铝盐)1.5%,另外还加入稳定剂(有机稀土类化合物)及增韧剂s,溶剂为水,反应温度50℃。jl-1在清水中的吸水膨胀倍数高达80;在矿化度258.6g/l、高钙镁离子含量的油田污水中,吸水膨胀倍数随温度升高而增大,50℃时为40,200℃时为55;吸水饱和的jl-1颗粒均为有弹性的可变形凝胶。将200目的lj-1在100~300mg/lhpam溶液中配成0.5%悬浮液,测定一定体积悬浮液前后两次通过5层100目筛网的流动压差之比即韧性指数,平均值为1.17,表明lj-1颗粒的韧性良好,不易破碎。图5表5参10。

介绍了以甲醛和尿素为原料、聚乙烯醇为改性剂合成改性脲醛树脂的方法。考察了尿素加入方式、甲醛与尿素摩尔比、反应液ph、反应温度及聚乙烯醇用量对脲醛树脂性能的影响。结果表明,在尿素分3次投料,甲醛与尿素摩尔比1.6∶1,加成反应阶段温度70℃左右、反应液ph7.5~8.5,缩聚温度85~90℃、反应液ph5.2~5.4,聚乙烯醇用量占甲醛和尿素总量的1.0%条件下,可制得综合性能较好,游离甲醛含量低的低毒脲醛树脂。

利用超吸水聚合体与混凝土结合,采用宏观物理力学和微观测试相结合的研究手段,通过正交试验进行混凝土强度和耐久性能的研究,并与基准混凝土比较。试验结果表明,掺合料超吸水聚合物混凝土28d以后强度提高较快;超吸水聚合物混凝土抗渗性能较基准混凝土提高83.8%,抗渗效果显著;超吸水聚合物混凝土具有较好的抗冻、抗渗性能,能显著改善混凝土的耐久性。

介绍新型快速堵漏剂的研制,包括原材料的选择、配方和工艺的确定等。该堵漏剂采用无机胶凝材料和高分子粘接材料复合而成,能与多种基面牢固粘接成无缝、致密稳定的整体保护层,涂层坚韧高强,具有优异的粘接、抗渗、耐酸碱等性能。

采用丙烯酰胺和亲油抗温单体等制备了双亲微球聚合物随钻堵漏剂amp。考察了amp的亲水亲油性,并对其配伍性、润滑能力、降滤失效果及承压封堵能力进行了评价。结果表明,室温下amp吸水率为97.6%,吸油率为45.1%,抗温及配伍性能好,并具有较好的降滤失和润滑能力,在现场井浆中承压可达24mpa。

在对我国凝胶堵漏剂的应用现状进行文献调研的基础上,结合现场应用实际,优选出得到广泛应用的聚合物凝胶并进行室内实验研究。分别考察温度、压力、ph等因素对聚合物凝胶在盐水中膨胀性能的影响。结果表明,聚合物凝胶堵漏剂在盐水中膨胀倍数比在清水中低,膨胀时间为6h时,两者相差1.85;温度对聚合物凝胶在盐水中膨胀性能影响较大,压力和体系ph影响不大。对聚合物凝胶进行模拟堵漏试验得知,凝胶能有效地形成封堵层。

简要介绍了前沿聚合的聚合机理、特点及分类,然后综述了前沿聚合在互穿网络聚合物、水凝胶、有机/无机杂化材料及光学材料合成与制备等方面的应用进展,最后展望了前沿聚合的发展趋势。

以丙烯酰胺(am)和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(amps)为单体,加入n,n'-亚甲基双丙烯酰胺(mba)作为交联剂,设计正交实验。采用溶液聚合法合成了耐温抗盐吸水树脂poly-gel,对其结构进行了表征。对合成出的产品进行了性能测试。结果表明,此共聚物poly-gel耐高温135℃,抗盐性能强;并且抗压4.83mpa,封堵能力强。

综述了聚磷酸铵膨胀型阻燃剂的阻燃机理,介绍了该阻燃剂对聚丙烯(pp)、聚乙烯(pe)、abs树脂、环氧树脂(ep)、尼龙(pa)、聚甲醛(pom)等材料燃烧性能的影响,并对该阻燃剂在阻燃方面的发展趋势、应用前景作了展望。