[发明专利]一种遇水膨胀橡胶复合材料及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及新型油田开采中使用的调剖堵水材料，尤其涉及一种遇水膨胀橡胶复合材料及其制备方法与应用。

背景技术

国内大多数油藏进入开发中后期，油藏的非均质性对水驱、化学驱的驱替效果影响日益严重，非均质性问题亟待解决。深部调剖作为一项重要的调剖技术手段，能经济有效地调整、改善油藏的非均质性，提高注入液的体积波及系数，提高原油采收率。橡胶的有效期长，曾经引起研究者的关注，油田曾经把废旧橡胶粉碎颗粒后应用现场调剖，取得了一定的效果，但由于粉碎工艺的局限性，往往在油藏中走不远，而且常规的橡胶遇油膨胀，选择性差，有可能误堵油通道。

遇水膨胀橡胶是一种新型的功能性吸水材料，它是在传统弹性基体上引入亲水性功能团或亲水性组分制备而成的。遇水膨胀橡胶是一种新型功能高分子材料，以其独特的弹性密封止水及吸水膨胀以水止水的双重止水特性，日益受到人们的重视，其研究开发工作也有较快进展。可广泛用于隧道、地铁、游泳池、地下室、兵器库、城镇供水设施、海上采油、水下工程、民用建筑等领域。纯吸水树脂添加型膨胀橡胶具有吸水速度快、膨胀倍率高、反复吸水能力强、耐矿化度的能力较差等特点。树脂型遇水膨胀橡胶在淡水中有优异的膨胀性能，在盐水中的膨胀倍率明显降低，并且随着矿化度的增大吸水膨胀倍率下降，在高矿化度的情况下遇水膨胀橡胶几乎不膨胀，达不到理想的膨胀效果，无法在油田采油工程工艺中得到广泛应用。目前，遇水膨胀材料要求在0～10万矿化度的水中均能保持较好的膨胀效果，已成为采油工程中努力研究的重要课题。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题是提供一种遇水膨胀橡胶复合材料，并采用机械的方法将其微粒子化，经振动进行粒子大小分级，得到所需要的粒径的超细橡胶粒子，该橡胶粒子改善了传统橡胶颗粒大，油水选择性差的缺点，在高矿化度的情况下遇水膨胀效果好，可用于油藏深部地层大孔道或高渗条带的封堵。

本发明所要解决的技术问题是通过以下技术方案来实现的：

本发明提供了一种遇水膨胀橡胶复合材料，按重量份所述橡胶复合材料由以下组分组成：橡胶为100份，高吸水树脂为30-100份，金属离子封闭剂2-10份，固体软化剂为0.5-2.5份，着色剂0.5-3.5份，防老化剂为1-7份，促进剂为1-7份，氧化锌为1-8份，补强剂为5-45份，增塑剂为5-20份，硫化剂为0.1-2.6份，PEG和MDI为5-45份。

在本发明的一个具体实施方案中，所述的PEG与MDI二者按等摩尔比混合配制，聚乙二醇的分子量是2000、4000、6000、20000、40000或更高。

在本发明的另一个具体实施方案中，所述的橡胶复合材料，按重量份所述橡胶复合材料由以下组分组成：

橡胶为100份，高吸水树脂为70-90份，金属离子封闭剂3-8份，固体软化剂为0.5-2份，着色剂1-3份，防老化剂为2-6份，促进剂为3-7份，氧化锌为3-8份，补强剂为15-45份，增塑剂为10-20份，硫化剂为1.5-2.5份，PEG和MDI为20-45份，其中PEG与MDI二者按等摩尔比混合配制。

在本发明的另一个具体实施方案中，所述的橡胶复合材料，按重量份所述橡胶复合材料由以下组分组成：

橡胶为100份，高吸水树脂为80-90份，金属离子封闭剂3-6份，固体软化剂为1-2份，着色剂2-3份，防老化剂为4-6份，促进剂为5-7份，氧化锌为5-8份，补强剂为30-45份，增塑剂为10-20份，硫化剂为0.5-2.5份，PEG和MDI为25-45份，其中PEG与MDI二者按等摩尔比混合配制。

本发明的所述的橡胶复合材料，所述橡胶为丁腈橡胶、天然橡胶、丁苯橡胶、丁基橡胶或其任意混合物；高吸水树脂为聚丙烯酸钠、聚甲基丙烯酸钠和淀粉接枝改性聚丙烯酸钠；金属离子封闭剂为乙二胺四乙酸钠盐；固体软化剂为硬脂酸、松香；硫化剂为硫磺、过氧化二异丙苯(DCP)和DTDM等；补强剂是白炭黑或炭黑；促进剂是二硫化二苯并噻唑或环己基苯并噻唑次磺酰胺；防老化剂是甲基二氢化喹啉聚合体；增塑剂为饱和及不饱和脂肪酸锌皂，着色剂为无机颜料如钛白粉、氧化铁红、氧化高镍等。

此外，本发明还提供了所述的橡胶复合材料的制备方法，由以下步骤组成：

(a)先将计量的橡胶和高吸水树脂、金属离子封闭剂在开炼机中混炼；

(b)再加入固体软化剂、着色剂、防老化剂和促进剂在开炼机中混炼；

(c)加入氧化锌、补强剂和增塑剂在开炼机中混炼；