CN107513134B - 一种可反应凝胶堵漏剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种可反应凝胶堵漏剂及其制备方法，包括以下步骤：1)在碱性环境下，将甲醛、三聚氰胺和磺化剂进行反应，得到中间产物；2)在引发剂的作用下，将所述中间产物、乙烯基单体、N,N‑亚甲基双丙烯酰胺和无机材料反应，得到凝胶堵漏剂；所述乙烯基单体为丙烯酰胺、N,N‑二甲基丙烯酰胺、乙烯基吡咯烷酮、N,N‑二乙基丙烯酰胺和2‑丙烯酰胺‑2‑甲基丙磺酸中的两种或两种以上；所述无机材料为钙土、硅粉和木粉。本发明提供的凝胶堵漏剂能够在漏失通道内化学缩聚，起到固化、胶结和吸附的作用，将漏失通道和堵漏剂胶结为一个整体，从而提高承压强度和封堵效果，减少重复漏失。本发明还提供了一种可反应凝胶堵漏剂。

Description

一种可反应凝胶堵漏剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及钻井技术领域，尤其涉及一种可反应凝胶堵漏剂及其制备方法。
背景技术
随着油气勘探开发的深入，钻井过程中遇到的地层越来越复杂，在钻进破碎或弱胶结地层、裂缝发育地层及多套压力地层时，极易出现井漏现象。
在钻井工程防漏堵漏过程中，由于漏层物性的未知性(如孔洞、裂缝尺寸及分布状态)，堵漏材料的性状对漏层匹配程度较低，造成复杂井漏堵漏成功率低。为此人们开发了聚合物凝胶(吸水树脂)类堵漏材料，因其含有亲水基团和交联结构的功能高分子，吸水树脂颗粒表面有很多高分子链，在地层水和温度的作用下舒展开来，吸附到粘土颗粒、岩壁或堵漏浆中其他材料的表面上，同时堵漏浆中的其他细小颗粒也可以在树脂表面发生絮凝、团聚，使得堵漏材料与地层之间连接成一个整体。凝胶堵漏剂具有较好的韧性和变形能力，在压差的作用下能变形并被挤入地层孔道中，适应漏失层的形状而自行填充，吸水膨胀并堵塞裂缝，形成有效的封堵。
专利CN102690441A公开“树脂纤维、石油钻井用堵漏剂及堵漏剂的加工工艺”，该工艺利用树脂纤维为载体加入酚醛树脂和三聚氰胺甲醛树脂制成热固性薄片堵漏剂，其表面长度为1-5mm，厚度为0.5±0.1mm，能有效嵌入地层裂缝和部分地层界面，有效提高界面强度，但是这种堵漏剂无弹性及韧性，与地层裂缝的胶结能力差。狄丽丽在西南石油大学的硕士论文《超强吸水树脂堵漏技术研究》中对超强吸水树脂的堵漏效果进行了评价，测试了不同条件下超强吸水树脂的承压能力，包括不同渗透率、不同温度下吸水树脂的承压变化，对堵漏作用机理进行了分析：随着压差不断增大，吸水树脂被挤入裂缝通道，与地层通道匹配、架桥堵塞、压实填充，同时，继续吸水膨胀，最终达到封堵的目的。膨胀倍数的提高有利于封堵大裂缝和孔隙性的漏失，但也会导致强度的下降，因此，这种堵漏剂需要提高堵漏强度。
面对地质条件较为复杂的漏层，如诱导裂缝发育地层、破碎性地层井漏问题，现有堵漏技术难以有效的解决堵漏问题。现有堵漏材料对漏层的适应性较差，难以形成致密性的封堵层，而且封堵层的胶结性较差是造成堵漏不成功或封堵层抗破能力差、易复漏的主要原因。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种可反应凝胶堵漏剂及其制备方法，本发明提供的方法制备得到的可反应凝胶堵漏剂能对诱导裂缝发育地层、破碎性地层等复杂漏层进行有效的堵漏。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
一种可反应凝胶堵漏剂，所述可反应凝胶堵漏剂的结构通式如式I所示：
Figure GDA0002164892840000021
其中，X如式II所示：
Figure GDA0002164892840000022
式II中，R1为-CONH2、-CONHC(CH3)2CH2SO3H、-C3H6CNO或-CON(CH3)2、
Figure GDA0002164892840000031
中的至少两种；
R2为-CONHCH2NHCO-；
其中，n：m：x：q：o：p：w为(0.85～0.94):(0.01～0.05):(0.01～0.05):(0.01～0.05):(0.01～0.05):(0.01～0.05)。
本发明还提供了一种上述技术方案所述的可反应凝胶堵漏剂的制备方法，包括以下步骤：
1)在碱性环境下，将甲醛、三聚氰胺和磺化剂进行反应，得到中间产物；
2)在引发剂的作用下，将所述中间产物、乙烯基单体、N,N-亚甲基双丙烯酰胺和无机材料反应，得到凝胶堵漏剂；
所述乙烯基单体为丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺、乙烯基吡咯烷酮、N,N-二乙基丙烯酰胺和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸中的两种或两种以上；
所述无机材料为钙土、硅粉和木粉。
优选的，所述磺化剂为焦亚硫酸钠、亚硫酸钠和亚硫酸氢钠中的一种或几种。
优选的，所述引发剂为氧化-还原引发剂。
优选的，所述氧化-还原引发剂包括氧化剂和还原剂；
所述氧化剂和还原剂的质量比为(0.8～1.2):1。
优选的，所述氧化剂为过硫酸钾或过硫酸铵；
所述还原剂为亚硫酸氢钠或亚硫酸钠。
优选的，所述甲醛和三聚氰胺的摩尔比为(3～5):1；
所述中间产物、乙烯基单体、无机材料和引发剂的质量比为(50～90):(8～20):(20～40):(0.1～0.5)；
所述N,N-亚甲基双丙烯酰胺和中间产物的质量比为(0.01～0.06):(40～80)。
优选的，所述步骤1)中的反应温度为80℃～90℃，反应时间为0.5h～2h。
优选的，所述步骤1)中反应的pH值为11～13。
优选的，所述步骤2)中反应的温度为30℃～50℃。
本发明提供的方法通过各种制备原料的协同作用使得到的凝胶堵漏剂能够在漏失通道内化学缩聚，起到固化、胶结和吸附的作用，将漏失通道和堵漏剂胶结为一个整体，从而提高承压强度和封堵效果，减少重复漏失。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的可反应凝胶堵漏剂测试胶结反应性能过程中的颗粒；
图2为本发明提供的可反应凝胶堵漏剂测试胶结反应性能过程中得到的整体材料。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员经改进或润饰的所有其它实例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种可反应凝胶堵漏剂，所述可反应凝胶堵漏剂包括式I所示的结构：
Figure GDA0002164892840000041
其中，X如式II所示：
Figure GDA0002164892840000051
式II中，R1为-CONH2、-CONHC(CH3)2CH2SO3H、-C3H6CNO或-CON(CH3)2、
Figure GDA0002164892840000052
中的至少两种；
R2为-CONHCH2NHCO-；
其中，n：m：x：q：o：p：w为(0.85～0.94):(0.01～0.05):(0.01～0.05):(0.01～0.05):(0.01～0.05):(0.01～0.05)，优选为(0.88～0.92):(0.02～0.04):(0.02～0.04):(0.02～0.04):(0.02～0.04):(0.02～0.04)，更优选为0.9：0.03:0.03:0.03:0.03:0.03。
在本发明中，所述可反应凝胶堵漏剂具有式I所示的结构。
本发明提供了一种上述技术方案所述可反应凝胶堵漏剂的制备方法，包括以下步骤：
1)在碱性环境下，将甲醛、三聚氰胺和磺化剂进行反应，得到中间产物；
2)在引发剂的作用下，将所述中间产物、乙烯基单体、N,N-亚甲基双丙烯酰胺和无机材料反应，得到凝胶堵漏剂；
所述乙烯基单体为丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺、乙烯基吡咯烷酮、N,N-二乙基丙烯酰胺和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸中的两种或两种以上；
所述无机材料为钙土、硅粉和木粉。
与现有技术相比，本发明提供的方法制备得到的可反应凝胶堵漏剂具有吸水膨胀变形功能，能够与漏失通道进行良好的适应；当钻遇漏失地层后，堵漏剂在压差的作用下发生变形，被挤入不同尺寸的漏失通道中形成密实封堵。凝胶堵漏剂进入漏失地层后，其中的可反应基团之间发生缩聚反应，使凝胶颗粒形成整体，而且凝胶堵漏剂中还含有大量的吸附基团，与地层发生强力吸附作用，使堵漏剂与堵漏剂、堵漏剂与地层胶结形成一个整体，形成高度密实的封堵层。本发明提供的凝胶堵漏剂中含有羟基、氨基等活性基团，堵漏剂进入地层漏失通道形成封堵后，在地层温度下，凝胶颗粒内部的活性基团发生缩聚反应，形成高交联密度的网状结构，使堵漏剂由可变形态转变为刚性不可变形态，具有较强的抗破能力，能够抵抗激动压力防止重复漏失。
在本发明中，所述步骤1)中的反应温度优选为80℃～90℃，反应时间优选为0.5h～2h，反应的pH值优选为11～13。在本发明中，优选采用碱金属氢氧化物将步骤1)中反应的pH值调节为11～13，优选为氢氧化钠。在本发明中，所述步骤1)优选具体包括以下步骤：
A)将甲醛和三聚氰胺反应，得到反应溶液；
B)在碱性化合物的作用下，将所述反应溶液和磺化剂反应，得到中间产物。
在本发明中，所述步骤A)中的反应温度优选为70℃～80℃，反应时间优选为60min～90min，反应的pH值优选为8～8.5。在本发明中，所述步骤A)优选具体包括以下步骤：
将甲醛和三聚氰胺混合，得到混合溶液；
将所述混合溶液进行加热反应，得到反应溶液。
在本发明中，所述混合的温度优选为60℃～65℃，混合的时间优选为10min～15min，混合的pH值优选为8～8.5。在本发明中，优选采用三乙醇胺将甲醛和三聚氰胺混合过程中的pH值调节至8～8.5。
在本发明中，所述加热反应的温度优选为70℃～80℃，时间优选为60min～90min，更优选为70min～80min。
在本发明中，所述步骤B)中的反应温度优选为80℃～90℃；反应时间优选为0.5h～2h，更优选为1h～1.5h；反应的pH值优选为11～13，更优选为12。
在本发明中，所述步骤2)中的反应温度优选为30℃～50℃，更优选为35℃～45℃，最优选为40℃。
在本发明中，所述步骤2)优选具体包括以下步骤：
C)将所述中间产物和乙烯基单体混合后调节pH值至中性，得到混合物；
D)将所述混合物、无机材料、N,N-二甲基丙烯酰胺和引发剂进行反应，得到凝胶堵漏剂。
在本发明中，所述甲醛的作用为提供羟甲基可反应活性基团。
在本发明中，所述三聚氰胺的作用为提供胺基可反应活性基团。
在本发明中，所述磺化剂的作用提高产品抗温能力和吸水能力。在本发明中，所述磺化剂优选为焦亚硫酸钠、亚硫酸钠和亚硫酸氢钠中的一种或几种。
在本发明中，所述引发剂优选为氧化-还原引发剂，包括氧化剂和还原剂。在本发明中，所述氧化剂优选为过硫酸钾或过硫酸铵。在本发明中，所述还原剂优选为亚硫酸氢钠或亚硫酸钠。在本发明中，所述氧化剂和还原剂的质量比优选为(0.8～1.2):1，更优选为1:1。
在本发明中，所述乙烯基单体为丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺、乙烯基吡咯烷酮、N,N-二乙基丙烯酰胺2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸中的两种或两种以上，如为丙烯酰胺和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸，丙烯酰胺和乙烯基吡咯烷酮。在本发明中，所述乙烯基单体优选为乙烯基单体溶液，更优选为乙烯基单体水溶液。在本发明中，所述乙烯基单体溶液的质量浓度优选为10％～30％。
在本发明中，所述N,N-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂，其作用为形成体型结构。
在本发明中，所述无机材料的作用为物理填充增加产品结构强度。在本发明中，所述无机材料为钙土、硅粉和木粉。在本发明中，所述无机材料优选为粉体材料，粒度优选为100～200目。
在本发明中，所述甲醛和三聚氰胺的摩尔比优选为(3～5):1，更优选为4:1。在本发明中，所述中间产物、乙烯基单体、无机材料和引发剂的质量比优选为(50～90):(8～20):(20～40):(0.1～0.5)，更优选为(60～80):(10～16):(25～35):(0.2～0.4)，最优选为70:14:30:0.3。在本发明中，所述N,N-亚甲基双丙烯酰胺和中间产物的质量比优选为(0.01～0.06):(40～80)，更优选为(0.02～0.05):(50～70)，最优选为(0.03～0.04):(55～65)。
在本发明的实施例中，所述可反应凝胶堵漏剂的制备方法为：
称取一定量的甲醛，倒入四口烧瓶中，用三乙醇胺调pH值至8.5，然后加入三聚氰胺，60～65℃水浴加热10～15min后，三聚氰胺溶解，形成透明溶液；将此透明溶液升温至70～80℃，反应60～90min后加入磺化剂，用NaOH水溶液调节pH至12，并升高温度至80～90℃，反应0.5～2h，即得到中间产物；
称取水，按照质量比例加入乙烯基单体，搅拌均匀并用NaOH水溶液调pH值至中性，加入N.N-亚甲基双丙烯酰胺、上述中间产物和粉末状的无机材料，搅拌均匀之后，加入引发剂，静置反应成凝胶状；取出产物造粒得到可反应凝胶堵漏剂。
本发明提供的可反应凝胶堵漏剂在地层温度下，其内部的活性基团会发生化学缩聚反应，形成高交联密度的网状结构，增加强度；而且凝胶颗粒之间以及凝胶与底层岩石之间产生胶结、吸附作用，形成高度胶结的封堵层整体。本发明提供的可反应凝胶堵漏剂通过化学缩聚、胶结及吸附作用，能将漏失通道和堵漏剂胶结成一个整体，提高了承压强度和封堵抗破效果。
对本发明提供的可反应凝胶堵漏剂进行吸水倍率测试，具体为：
将本发明提供的可反应凝胶堵漏剂剪切造粒，进行饱和吸水倍数测定，按照下述公式计算吸水倍率：
Figure GDA0002164892840000081
其中：Q为吸水倍率；
m2为吸收后凝胶质量，g；
m1为吸收前凝胶质量，g。
测试本发明提供的可反应凝胶堵漏剂的凝胶强度，具体为：
将本发明提供的可反应凝胶堵漏剂剪切成2cm×2cm×2cm的形状试样，将此试样在压缩试验机上以0.5mm/min的速度压缩，压缩10mm，测其压缩强度，用KPa表示，即可反应凝胶的强度。
可反应性能是凝胶堵漏剂的重要性能，能够影响裂缝性、破碎性地层的高密度强度封堵。测试本发明提供的凝胶堵漏剂的可反应性能，包括固化反应性能和胶结反应性能，固化反应性能的测试方法为：
将本发明提供的可反应凝胶堵漏剂剪切成3cm×3cm×3cm的试样，考察试样的可反应性。经过160℃/24h反应后，测试试样的强度。
胶结反应性能的测试方法为：
将本发明提供的可反应凝胶堵漏剂剪切造粒(1～3mm不规则形状，如图1所示)，装入50mm×50mm×50mm的模具中固定，经过90℃/16h反应后，颗粒胶结成整体，如图2所示，测试整体材料的强度。图1为本发明提供的可反应凝胶堵漏剂测试胶结反应性能过程中的颗粒；图2为本发明提供的可反应凝胶堵漏剂测试胶结反应性能过程中得到的整体材料。
测试本发明提供的可反应凝胶堵漏剂的反应时间，具体为：
将本发明提供的可反应凝胶堵漏剂剪切成2cm×2cm×2cm的形状，放在清水中的老化罐中，测其不同温度下的反应时间，形变小于5％视为可反应凝胶堵漏剂已完全反应。
测试本发明提供的可反应凝胶堵漏剂的高温稳定性，具体为：
将本发明提供的可反应凝胶堵漏剂剪切成2cm×2cm×2cm的形状，放在清水的老化罐中进行160℃下的老化试验，测其不同时间下的强度。
实施例1
称取50g甲醛，倒入四口烧瓶中，用三乙醇胺调pH值至8.5，然后加入23.3g三聚氰胺，60℃水浴加热10min后，三聚氰胺溶解，形成透明溶液；将此透明溶液迅速升温至70℃，反应60min后加入焦亚硫酸钠6.8g，用NaOH水溶液调节pH至12，并升高温度至80℃，继续反应30min，即得到中间产物；
将4g AMPS(2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸)和16g AM(丙烯酰胺)加入60g的清水中，搅拌均匀后用氢氧化钠水溶液调节pH至7；再加入0.04g的N,N-亚甲基双丙烯酰胺、8g的钙土和120g的上述中间产物，搅拌并溶解之后，加入0.2g的过硫酸钾，0.2g的亚硫酸钠，静置反应成凝胶状；取出产物造粒得到可反应凝胶堵漏剂。本发明实施例1制备得到的可反应凝胶堵漏剂的结构如下：
Figure GDA0002164892840000101
其中X1为：
Figure GDA0002164892840000102
实施例2
称取50g甲醛，倒入四口烧瓶中，用三乙醇胺调pH值至8，然后加入20g三聚氰胺，65℃水浴加热15min后，三聚氰胺溶解，形成透明溶液；将此透明溶液迅速升温至80℃，反应90min后加入亚硫酸钠7.4g，用NaOH水溶液调节pH至12，并升高温度至90℃，继续反应120min，即得中间产物；
将16gAM(丙烯酰胺)和1g NVP(乙烯基吡咯烷酮)加入60g清水中，搅拌均匀后用氢氧化钠水溶液调节pH至7；再加入0.06g的N,N-亚甲基双丙烯酰胺、10g的钙土和120g的上述中间产物；搅拌并溶解之后，加入0.2g的过硫酸钾，0.2g的亚硫酸钠，静置反应成凝胶状；取出产物造粒得到可反应凝胶堵漏剂。本发明实施例2制备得到的可反应凝胶堵漏剂的结构如下：
Figure GDA0002164892840000111
其中X2为：
Figure GDA0002164892840000112
实施例3
称取50g甲醛，倒入四口烧瓶中，用三乙醇胺调pH值至8，然后加入20g三聚氰胺，65℃水浴加热10min后，三聚氰胺溶解，形成透明溶液；将此透明溶液迅速升温至75℃，反应80min后加入亚硫酸氢钠9g，用NaOH水溶液调节pH至12，并升高温度至85℃，继续反应60min，即得中间产物；
将20g AM(丙烯酰胺)和0.5g NVP(乙烯基吡咯烷酮)加入60g清水中，搅拌均匀后用氢氧化钠水溶液调节pH至7；再加入0.06g N,N-亚甲基双丙烯酰胺、10g的钙土和120g的上述中间产物，搅拌并溶解之后，加入0.2g的过硫酸钾，0.2g的亚硫酸钠，静置反应成凝胶状；取出产物造粒得到可反应凝胶堵漏剂。本发明实施例3制备得到的可反应凝胶堵漏剂的结构如下：
Figure GDA0002164892840000121
其中X3为：
Figure GDA0002164892840000122
按照上述技术方案所述的方法，测试本发明实施例1～3制备得到的可反应凝胶堵漏剂的吸水倍率，测试结果如表1所示，表1为本发明实施例1～3制备得到的可反应凝胶堵漏剂的吸水倍率。
表1本发明实施例1～3制备得到的可反应凝胶堵漏剂的吸水倍率
吸水时间 实施例1吸水倍率 实施例2吸水倍率 实施例3吸水倍率
0.5h 0.4 0.5 0.5
1h 0.9 1.2 0.9
2h 1.3 1.9 1.5
3h 1.4 2.0 1.9
6h 2.1 2.9 2.4
7h 2.2 3.0 2.7
8h 3.9 4.8 4.7
24h 4.5 5.3 4.9
由表1可知，本发明提供的可反应凝胶堵漏剂在初期吸水倍率较低，吸水速率慢，便于在堵漏剂的配制和泵送，随着时间的延长，吸水倍数快速升高，24h的吸水倍率在4.5倍左右。
按照上述技术方案所述的方法，测试本发明实施例1～3制备得到的凝胶堵漏剂的凝胶强度，测试结果如表2所示，表2为本发明实施例1～3制备得到的可反应凝胶堵漏剂的凝胶强度。
表2本发明实施例1～3制备得到的可反应凝胶堵漏剂的凝胶强度
实施例1 实施例2 实施例3
强度/KPa 110 120 128
由表2可知，本发明实施例制备的可反应凝胶堵漏剂的凝胶强度在100KPa以上，经过一定的压缩距离，依然保持完好的形态，释压后快速回弹，具有良好的强度和韧性。
按照上述技术方案所述的方法，测试本发明实施例1～3制备得到的可反应凝胶堵漏剂的固化反应性能，测试结果如表3所示，表3为本发明实施例1～3制备得到的可反应凝胶堵漏剂的固化反应性能结果。
表3本发明实施例1～3制备得到的可反应凝胶堵漏剂的固化反应性能结果
自身强度D<sub>1</sub>/KPa 160℃，24h老化后强度D<sub>2</sub>/KPa D<sub>2</sub>/D<sub>1</sub>
实施例1 110 540 4.9
实施例2 120 618 5.2
实施例3 128 729 5.7
由表3可知，本发明制备得到的可反应凝胶堵漏剂经160℃/24h老化前后，强度增加，本发明提供的可反应凝胶堵漏剂在高温下发生固化反应，具有较好的固化反应性能。
按照上述技术方案所述的方法，测试本发明实施例1～3制备得到的可反应凝胶堵漏剂的胶结反应性能，检测结果如表4所示，表4为本发明实施例1～3制备得到的可反应凝胶堵漏剂的胶结反应性能结果。
表4本发明实施例1～3制备得到的可反应凝胶堵漏剂的胶结反应性能结果
实施例1 实施例2 实施例3
90℃/16h强度/KPa 220 225 214
由图1、图2和表4可知，本发明提供的可反应凝胶堵漏剂通过模具固定在90℃/16h水浴中强度达到220KPa，同时具有较好的弹性和韧性，凝胶颗粒具有较好的反应能力。
按照上述技术方案所述的方法，测试本发明实施例1～3制备得到的可反应凝胶堵漏剂的反应时间，测试结果如表5所示，表5为本发明实施例1～3制备得到的可反应凝胶堵漏剂的反应时间。
表5本发明实施例1～3制备得到的可反应凝胶堵漏剂的反应时间
完全反应时间/min 实施例1 实施例2 实施例3
90℃ 240 230 249
120℃ 140 152 161
160℃ 110 120 109
由表5可知，本发明提供的可反应凝胶堵漏剂在清水中温度越高，反应速度越快，90℃下的反应时间约为4h，160℃下的反应时间约为2h。
按照上述技术方案所述的方法，测试本发明实施例1～3制备得到的可反应凝胶堵漏剂的高温稳定性，测试结果如表6所示，表6为本发明实施例1～3制备得到的可反应凝胶堵漏剂的高温稳定性测试结果。
表6本发明实施例1～3制备得到的可反应凝胶堵漏剂的高温稳定性测试结果
时间 160℃，0h/KPa 160℃，16h/KPa 160℃，24h/KPa
实施例1 110 890 540
实施例2 120 1100 618
实施例3 128 1008 729
由表6可知，本发明提供的可反应凝胶堵漏剂在160℃/24h仍具有较高的强度，其抗温性能可达到160℃。
通过测试可知，本发明提供的可反应凝胶堵漏剂在24h吸水倍数为3～8倍，具有良好的吸水膨胀能力；凝胶强度在110KPa左右，抗温性达到160℃，反应时间为2h左右。本发明提供的可反应凝胶堵漏剂具有良好的可反应性，变形填充功能强，可适应不同裂缝尺寸的漏失通道，与漏失通道的适应性强。
实施例4～12
按照实施例1的方法制备可反应凝胶堵漏剂，采用表7中的原料以及原料用量替换实施例1中的原料和原料用量，表7为本发明实施例4～12制备可反应凝胶堵漏剂所用原料及原料用量。
表7本发明实施例4～12制备可反应凝胶堵漏剂所用原料及原料用量
Figure GDA0002164892840000151
比较例1
将42g磺化三聚氰胺、15.75g丙烯酰胺、2.25g二甲基二烯丙基氯化铵、0.011g过硫酸铵、0.005g亚硫酸氢钠和水进行混合；加入盐酸调节pH值为7，加入冰乙酸调节pH值为4，在35℃的水浴下聚合15min，得到具有一定粘稠度的聚合物溶液，向溶液中加入氢氧化钠调节pH值至9，在75℃下聚合反应7小时，取出冷却，得到胶结性凝胶堵漏材料。
按照上述技术方案所述的方法，测试本发明比较例1制备得到的胶结性凝胶堵漏材料的吸水倍率、凝胶强度、固化反应性能、胶结反应性能、反应时间和高温稳定性；测试结果为，本发明比较例1制备得到的凝胶堵漏材料的吸水倍率为8.9倍、凝胶强度为5.2KPa、反应时间为10h、高温稳定性为150℃。
由以上实施例可知，本发明提供了一种可反应凝胶堵漏剂的制备方法，包括以下步骤：1)在碱性环境下，将甲醛、三聚氰胺和磺化剂进行反应，得到中间产物；2)在引发剂的作用下，将所述中间产物、乙烯基单体、N,N-亚甲基双丙烯酰胺和无机材料反应，得到可反应凝胶堵漏剂；所述乙烯基单体为丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺、乙烯基吡咯烷酮和N,N-二乙基丙烯酰胺中的两种或两种以上；所述无机材料为钙土、硅粉和木粉。本发明提供的可反应凝胶堵漏剂能够在漏失通道内化学缩聚，起到固化、胶结和吸附的作用，将漏失通道和堵漏剂胶结为一个整体，从而提高承压强度和封堵效果，减少重复漏失。

Claims (8)

1.一种可反应凝胶堵漏剂的制备方法，包括以下步骤：
1）在碱性环境下，将甲醛、三聚氰胺和磺化剂进行反应，得到中间产物；
2）在引发剂的作用下，将所述中间产物、乙烯基单体、N,N＇-亚甲基双丙烯酰胺和无机材料反应，得到可反应凝胶堵漏剂；
所述乙烯基单体为丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺、乙烯基吡咯烷酮、N,N-二乙基丙烯酰胺和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸中的两种或两种以上；
所述无机材料为钙土或硅粉；所述甲醛和三聚氰胺的摩尔比为（3~5）:1；所述中间产物、乙烯基单体、无机材料和引发剂的质量比为（50~90）:（8~20）:（20~40）:（0.1~0.5）；所述N,N＇-亚甲基双丙烯酰胺和中间产物的质量比为（0.01~0.06）:（40~80）。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述磺化剂为焦亚硫酸钠、亚硫酸钠和亚硫酸氢钠中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述引发剂为氧化-还原引发剂。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述氧化-还原引发剂包括氧化剂和还原剂；
所述氧化剂和还原剂的质量比为（0.8~1.2）:1。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述氧化剂为过硫酸钾或过硫酸铵；
所述还原剂为亚硫酸氢钠或亚硫酸钠。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1）中的反应温度为80℃~90℃，反应时间为0.5h~2h。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1）中反应的pH值为11~13。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2）中反应的温度为30℃~50℃。
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