[发明专利]一种适用于油井水泥浆的pH敏感性吸水树脂及其应用

说明书

本发明公开了一种适用于油井水泥浆的pH敏感性吸水树脂及其应用，由蒸馏水、聚合单体、混合助剂、交联剂和引发剂组成，其中聚合单体加量为蒸馏水质量的30％～100％，混合助剂加量为聚合单体质量的16％～67％，交联剂加量为聚合单体质量的0.2％～1％，引发剂加量为聚合单体质量的0.4％～1％。本发明制备的pH敏感性吸水树脂加入到油井水泥浆中，在水泥浆碱性环境中吸水少，极大的降低了吸水树脂对油井水泥浆流变性和固化后水泥石抗压强度的影响，保障固井作业的顺利实施；该吸水树脂在地层水中性环境中吸水多，因此在遇到通过微裂缝的地层水时会吸水膨胀，封堵微裂缝，实现油井水泥石微裂缝遇水自封堵。

技术领域

本发明涉及一种pH敏感性吸水树脂，具体涉及一种适用于油井水泥浆的pH敏感性吸水树脂及其应用。属于油气井固井及油田化学领域。

背景技术

固井的主要目的是保护生产管柱和封隔相邻的油、气、水层，固井水泥凝固后形成一个纵向上的水力封隔系统，因此必须在整个油气井寿命期间及报废之后都能实现有效的层间封隔。固井水泥石是一种脆性材料，随着勘探开发目标趋于复杂，水泥石受到应力和温度变化的影响，不可避免地受到破坏而形成微裂缝，造成地层流体窜流、冒漏油气、套管腐蚀等事故，严重影响油气安全开采及生态环境，缩短油气井寿命。挤水泥修井不仅成本高，而且成功率低。

把吸水树脂作为添加剂加入到油井水泥浆中，当硬化后的水泥石内部产生微裂缝时，吸水树脂暴露于微裂缝表面，当遇到通过微裂缝的水流后会吸水膨胀，封堵微裂缝，实现水泥石微裂缝的自封堵。因此，开发出适用于油井水泥浆的吸水树脂，对防止地层流体窜流和保障固井水泥环长期有效封隔具有重要的意义。

中国专利CN201410818719.6制备了一种壳聚糖交联聚马来酸酐高吸水树脂，树脂具有pH敏感性，但是壳聚糖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；国际专利WO2004064816A1、WO1998001421A1、中国专利CN2015107292937.1、CN200710042753.9、CN200710042753.9等制备的吸水凝胶，其pH敏感性为在碱性环境中比在中性环境中吸水多；中国专利CN201310485548.5中制备的pH敏感水凝胶，其pH敏感性能体现为pH值影响水凝胶对重金属离子的吸附，并未说明其pH敏感吸水膨胀性能；中国专利CN200910217799.9中制备的pH敏感水凝胶，其pH敏感性能体现为水凝胶在中性环境中比在酸性环境中吸水量大，并未说明其在碱性条件下的吸水膨胀性能。中国专利CN102311517制备的具有pH值敏感特性的高吸水树脂，是通过调节pH值的变化来控制敏感基团可逆的断裂或结合进而控制吸水树脂的降解/恢复，使用条件为弱碱性，不能应用在油井水泥中来封堵微裂缝。

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：

一种pH敏感性吸水树脂，由蒸馏水、聚合单体、混合助剂、交联剂和引发剂组成，其中聚合单体加量为蒸馏水质量的30％～100％，混合助剂加量为聚合单体质量的16％～67％，交联剂加量为聚合单体质量的0.2％～1％，引发剂加量为聚合单体质量的0.4％～1％。

优选的，所述聚合单体加量为蒸馏水质量的30～70％，混合助剂加量为聚合单体质量的22.2～50％，交联剂加量为聚合单体质量的0.6％，引发剂加量为聚合单体质量的0.64～1％。

优选的，所述聚合单体加量为蒸馏水质量的42.3～59.1％，混合助剂加量为聚合单体质量的36.4～46.2％，引发剂加量为聚合单体质量的0.69～0.81％。

进一步优选的，所述聚合单体加量为蒸馏水质量的50％，混合助剂加量为聚合单体质量的41.67％，交联剂加量为聚合单体质量的0.6％，引发剂加量为聚合单体质量的0.75％。