[发明专利]pH敏感性油水双吸树脂及制备方法与其在固井中的应用

说明书

本发明公开了一种pH敏感性油水双吸树脂及制备方法与其在固井中的应用，由油相单体、水相单体、油相交联剂、水相交联剂、混合助剂、引发剂组成，其中油相单体和水相单体的质量比为25～400:100，油相交联剂加量为油相单体质量的0.1％～0.4％，水相交联剂加量为水相单体质量的0.1％～0.6％，混合助剂加量为油相单体和水相单体质量和的25％～110％，引发剂加量为油相单体和水相单体质量和的0.8％～1.25％。本发明制备的pH敏感性油水双吸树脂在水泥浆碱性环境中吸水少，提高了与水泥浆的配伍性，在煤油和蒸馏水中吸水倍率高，在遇到通过微裂缝的油流或水流时能够吸水膨胀，封堵微裂缝，实现固井水泥石的自修复。

技术领域

本发明涉及一种pH敏感性油水双吸树脂，具体涉及一种pH敏感性油水双吸树脂及制备方法与其在固井中的应用。属于油气井固井及油田化学领域。

背景技术

固井作业是油气井钻井工程中最重要的环节之一，其主要目的是封隔井眼内的油层、气层和水层，保护油气井套管、增加油气井寿命以及提高油气产量。但是固井水泥石是一种脆性材料，在油气井投产后受到各种施工及地层环境的影响，不可避免的遭到破坏，产生油气水窜流的通道，严重影响油气井安全开采，缩短油气井寿命。

固井水泥石自修复技术是解决水泥石微裂缝中油气水窜流的有效手段。这项技术是在固井水泥中加入吸水膨胀材料或吸油膨胀材料，利用水流或油气流刺激材料体积膨胀来封堵微裂缝。目前，针对水窜已开发了固井水泥石遇水自修复材料(CN103044618A，CN104498003A，)，针对油气窜已开发了固井水泥石遇油自修复材料(CN102746836A，CN104418965A，CN104558375A)。但是对于油水互层，特别是薄油水互层，水层和油层位置难以区分，单一因素激发的自修复材料无法实现层间的有效封堵；如果同时在水泥浆中加入两种自修复材料，不仅会提高成本，而且会严重影响水泥浆和水泥石性能。

为此，拟开发一种适用于油井水泥浆的pH敏感性油水双吸树脂，解决目前自修复材料激发条件单一的难题，同时这种油水双吸树脂的pH敏感性能可以解决树脂在水泥浆中的适用性问题，即实现无论遇到水流或油气流或油水混相流，皆可实现固井水泥石微裂缝自修复。适用于油井水泥浆的pH敏感油水双吸材料的开发将会为实现固井领域中水泥石的长期密封完整性奠定基础，在深井固井、海洋固井、天然气井固井等要求固井水泥环长期封隔性的固井作业中具有广阔的市场前景。

中国专利CN102887978A制备了一种交联接枝木薯淀粉型高吸水吸油性树脂，中国专利CN102603978A制备了一种纤维素基吸水吸油材料，但是木薯淀粉和纤维素在高温条件下热稳定性差，容易降解，不适用于油井水泥高温环境；中国专利CN102850483A利用乳液共聚制备了吸水吸油双功能树脂，但是制备树脂的水相单体为丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2甲基-1-丙烷磺酸、丙烯酸、丙烯酸钠甲基丙烯酸、甲基丙烯酸钠、N-异丙基丙烯酰胺和N羟甲基丙烯酰胺中的一种或多种的混合，因这些单体制备的双吸树脂在固井水泥浆碱性环境中的吸水倍率很大，在水泥浆中加入这种双吸树脂会影响固井水泥浆的性能；中国专利CN106279509A利用双连续微乳液聚合法制备了一种遇水遇油双吸树脂，但是这个专利中使用的水相单体为丙烯酰胺，同样会影响固井水泥浆的性能。本发明制备的一种pH敏感性油水双吸树脂具有pH敏感性能，即在油井水泥浆碱性环境中吸水倍率低，而在地层水偏中性环境中吸水倍率高，从而解决了双吸树脂在油井水泥浆中配伍性的难题。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种适用于油井水泥浆的pH敏感性吸水树脂及其应用。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：