[发明专利]纤维接枝可膨胀树脂堵漏材料组成与制备方法及其固井防漏堵漏应用

权利要求书

1.一种纤维接枝可膨胀树脂堵漏材料，其特征在于，该堵漏材料是将改性聚丙烯纤维与丙烯酸、丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸在一定条件下进行接枝共聚反应而得到的纤维接枝可膨胀树脂材料，其各组分配比范围如下：其中以100重量份的去离子水为基准，改性聚丙烯纤维为1～5重量份，丙烯酸15～20重量份，丙烯酰胺1～1.2重量份，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸10～15重量份，NaOH为7～9重量份，引发剂0.67～1重量份，交联剂0.02～0.035重量份；所述引发剂为氧化-还原体系，其中氧化剂为过硫酸铵或过硫酸钾的一种，还原剂为亚硫酸氢钠或亚硫酸钠的一种，氧化剂与还原剂的质量比为(0.8～1):1；所述交联剂为N，N-亚甲基双丙烯酰胺；

所述的纤维接枝可膨胀树脂堵漏材料的制备方法，包括以下步骤完成：

(1)在三口烧瓶中加入一定量的去离子水，开动搅拌，搅拌速率为500～1000转/分钟，通氮气，加入定量的丙烯酸(AA)搅拌均匀；

(2)将定量的NaOH颗粒少量多次溶解于步骤1的溶液中，待溶液冷却后依次加入定量的丙烯酰胺和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和改性聚丙烯纤维并搅拌均匀，分别将溶解有适量引发剂和交联剂的溶液通过滴液漏斗缓慢滴加到三口烧瓶中，将三口烧瓶放在50～70℃恒温水浴箱中搅拌，反应3～5小时后，得到聚合物凝胶；

(3)将该聚合物凝胶反应产物转移至烧杯中，先后用乙醇和纯水浸泡洗涤，切碎并75～85℃连续烘干至恒重后得到固体产物，再粉碎后得到的颗粒状树脂即为纤维接枝可膨胀树脂堵漏材料；

所述改性聚丙烯纤维各组分配比范围如下：其中以100重量份的浓度为10～15％的乙醇溶液为基准，聚丙烯纤维为2～3重量份，硅烷偶联剂KH570为2～5重量份、过氧化二异丙苯为0.5～0.7重量份；所述改性聚丙烯纤维是在装有回流冷凝管和温度计的三口烧瓶中加入定量聚丙烯纤维，再加入定量的乙醇溶液作为分散介质，加入定量的硅烷偶联剂KH570并使其分散均匀，然后再加入定量的过氧化二异丙苯作为引发剂，水浴加热至85～95℃聚丙烯纤维表面进行接枝反应，待反应20～30min后取出纤维，用蒸馏水反复洗涤、过滤，再用丙酮萃取2～3h，取出后将其在75～85℃条件下烘干即得改性产物，该改性聚丙烯纤维长度为4～10mm；

所述的纤维接枝可膨胀树脂堵漏材料可用在固井堵漏前置液体系中，固井堵漏前置液体系各组分及重量百分比具体为：以100重量份的去离子水或一定矿化度的水为基准，纤维接枝可膨胀树脂堵漏材料0.5～3重量份、架桥纤维堵漏材料0.3～0.8重量份、结构强化堵漏材料1.2～1.8重量份、辅助填充材料1.2～2.5重量份、消泡剂0.3～0.5重量份；其中，纤维接枝可膨胀树脂堵漏材料的粒径为1～5mm，所述结构强化堵漏材料为碳酸钙颗粒和核桃壳颗粒，其质量比为(0.4～0.6)：1；所述架桥纤维堵漏材料是剑麻纤维、玄武岩纤维、塑钢纤维中的一种或组合，长度为3～8mm；所述辅助填充材料为膨胀蛭石、硅藻土、粉煤灰、石英砂和矿渣的混合物，其中所述膨胀蛭石粒径为0.5～4.5mm，硅藻土粒径为40～230μm，粉煤灰、石英砂和矿渣的粒径为0.5～300μm；所述消泡剂为有机硅氧烷消泡剂与聚醚类消泡剂。

2.根据权利要求1所述的纤维接枝可膨胀树脂堵漏材料，其特征在于，所述堵漏材料的吸液倍数为149～238倍，吸液时间为49～55min，抗盐性能为19～23％，保水率为79～87％，堵漏材料的强度为198～220g/cm²。

3.根据权利要求1所述的纤维接枝可膨胀树脂堵漏材料，其特征在于，适用于20～120℃温度条件下对1～5mm裂缝性地层进行堵漏，其中，所述固井堵漏前置液体系对1～5mm裂缝的承压能力在3.5MPa以上，承压时间达到15分钟以上，最大漏失量控制在38mL以内，对裂缝地层进行封堵。