一种液体桥塞及其制备方法与流程

1.本发明涉及润滑密封技术领域，具体为一种液体桥塞及其制备方法。


背景技术：

2.在油气田长期开发过程中，对于多油层、厚油层的油、水井经常需要进行分层处理作业，如分层采油、分层压裂、分层注水,分层堵水等工艺措施。在这些油、水井的井筒分层处理中大多采用机械式方法来封隔油层，主要有机械式封隔器、可捞式桥塞等。但是机械式方法在封隔油层时，如油层的隔层范围小于3m时，封隔的位置就很难找准，如有偏差封隔器座封到射孔段上就不起封隔作用;而在厚油层中的同一油层的射孔段上进行分隔机械式方法难以实现。
3.为了解决上述问题，相关研究人员一直致力于开发高效的液体桥塞。然而现有的液体桥塞热稳定性较差、力学稳定性较差，极易导致封堵效果较差。
4.因此，本发明通过制备一种液体桥塞，来解决这些问题。


技术实现要素：

5.为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种液体桥塞，按质量份数计包括176~543份聚合物、1.75~9.3份交联剂、0.175~1.4份催化剂、7~27份固化剂、1~2份稠化剂、9.6~20.4份表面活性剂、3000~7000份去离子水；所述交联剂采用聚乙二醇、n-异丙基丙烯酰胺；所述固化剂采用十二烷基琥珀酸酐、硬脂酸；所述稠化剂采用活化的蒙脱石；所述表面活性剂采用十八烷基苄基二甲基溴化铵。
6.更进一步地，所述聚合物采用分子量为1500~1600万、水解度20%的聚丙烯酰胺。
7.更进一步地，所述聚乙二醇的分子量为4000~8000。
8.更进一步地，所述催化剂采用齐格勒-纳塔催化剂。
9.更进一步地，一种液体桥塞的制备方法，包括以下制备步骤：（1）将活化的蒙脱石及其质量8.5~9.5倍的去离子水混合，以300~500r/min搅拌30~50min，加入质量分数为0.3~3%的盐酸调节ph至4~6，升温至70~80℃继续搅拌25~35min，随后加入活化的蒙脱石质量3.2~3.4倍的十八烷基苄基二甲基溴化铵的乙醇溶液，降温至65~75℃，以80~100r/min搅拌3~4 h，随后用去离子水洗涤2~4次，再进行抽滤、干燥，粉磨，得到初混料；（2）将初混料质量0.8~1.2倍的固化剂硬脂酸与其质量9~11倍的乙醇混合，以300~500r/min搅拌30~50min，再加入步骤（1）所得的初混料，继续搅拌1~3h，随后升温至60~80℃，继续搅拌1~3h，取出放入70~90℃的烘箱中干燥9~11h，得到再混料；（3）将齐格勒-纳塔催化剂、十二烷基琥珀酸酐、交联剂溶液、再混料、聚合物溶液按质量比0.001~0.003：0.002~0.004：0.2~0.4：0.04~0.06：1混合，以300~500r/min搅拌30~50min，加入质量分数为5%的氢氧化钠溶液调节ph至10，得到液体桥塞。
10.更进一步地，步骤（1）所述的十八烷基苄基二甲基溴化铵的乙醇溶液质量分数为
30%。
11.更进一步地，步骤（1）所述的活化的蒙脱石的制备方法如下：将12500目的蒙脱石及其质量8.5~9.5倍的去离子水混合，以300~500r/min搅拌30~50min，随后加入蒙脱石质量0.08~0.11倍的碳酸钠，升温至65~75℃，继续搅拌2~3 h，随后用去离子水洗涤2~4次，在70~90℃下干燥11~14h，破碎、过筛，得到活化的蒙脱石。
12.更进一步地，步骤（3）所述聚合物溶液的制备方法如下：将去离子水、聚丙烯酰胺按质量比1：0.006~0.008混合，以300~500r/min搅拌30~50min，静置老化23~25h，得到聚合物溶液。
13.更进一步地，步骤（3）所述交联剂溶液的制备方法如下：将交联剂聚乙二醇、n-异丙基丙烯酰胺、去离子水按质量比1：0.6~0.8：50~100混合，以300~500r/min搅拌30~50min得到交联剂溶液。
14.与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明制备的液体桥塞，包括聚合物、交联剂、催化剂、固化剂、稠化剂、表面活性剂、去离子水，其中，聚合物采用聚丙烯酸树脂，交联剂采用聚乙二醇、n-异丙基丙烯酰胺，催化剂采用齐格勒-纳塔催化剂，固化剂采用十二烷基琥珀酸酐、硬脂酸，稠化剂为活化的蒙脱石，表面活性剂采用十八烷基苄基二甲基溴化铵。
15.首先，十八烷基苄基二甲基溴化铵在蒙脱石的吸附下进入到蒙脱石层间，柔顺性小的十八烷基苄基二甲基溴化铵在蒙脱石层间树立排列，将相近的蒙脱石层撑开，增大了蒙脱石的层间距，增强了蒙脱石的亲油性能，当液体桥塞与石油接触时，接触面上的蒙脱石吸附接触面上的油溶剂并膨胀，在液体桥塞与石油的接触面上形成凝胶，增强了液体桥塞的封堵性能。
16.其次，聚丙烯酸树脂、交联剂采用聚乙二醇、n-异丙基丙烯酰胺、固化剂硬脂酸穿入大层间距的蒙脱石层间，形成硬脂酸/蒙脱石、聚乙二醇/蒙脱石类复合相变材料，增强了液体桥塞的热稳定性能；同时、聚丙烯酸树脂、n-异丙基丙烯酰胺聚合与聚乙二醇、去离子水形成多交联的聚n-异丙基丙烯酰胺与聚丙烯酸的复合凝胶，增强了液体桥塞的承压能力。
具体实施方式
17.下面将结合本发明实施例，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在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
18.为了更清楚的说明本发明提供的方法通过以下实施例进行详细说明，在将以下实施例中制得的液体桥塞的各指标测试方法如下：承压性测试：将实施例和对比例制得的液体桥塞封堵泄漏面积为1mm2的孔，测试其最高在多少压力下30min下无压降。
19.热稳定性能测试：在温度150℃、湿度60％的条件下，将实施例和对比例制得的液体桥塞封堵泄漏面积为1mm2的孔，测试其最高在多少压力下30min下无压降。
20.实施例1
（1）将12500目的蒙脱石及其质量8.5倍的去离子水混合，以300r/min搅拌30min，随后加入蒙脱石质量0.08倍的碳酸钠，升温至65℃，继续搅拌2 h，随后用去离子水洗涤2次，在70℃下干燥11h，破碎、过筛，得到活化的蒙脱石；将活化的蒙脱石及其质量8.5倍的去离子水混合，以300r/min搅拌300min，加入质量分数为0.3%的盐酸调节ph至4，升温至70℃继续搅拌25min，随后加入活化的蒙脱石质量3.2倍的质量分数为30%的十八烷基苄基二甲基溴化铵的乙醇溶液，降温至65℃，以80r/min搅拌3 h，随后用去离子水洗涤2次，再进行抽滤、干燥，粉磨，得到初混料；（2）将初混料质量0.8倍的固化剂硬脂酸与其质量9倍的乙醇混合，以300r/min搅拌30min，再加入步骤（1）所得的初混料，继续搅拌1h，随后升温至60℃，继续搅拌1h，取出放入70℃的烘箱中干燥9h，得到再混料；（3）将去离子水、聚丙烯酰胺按质量比1：0.006混合，以300r/min搅拌30min，静置老化23h，得到聚合物溶液；将交联剂聚乙二醇、n-异丙基丙烯酰胺、去离子水按质量比1：0.6：50混合，以300r/min搅拌30min得到交联剂溶液；将齐格勒-纳塔催化剂、十二烷基琥珀酸酐、交联剂溶液、再混料、聚合物溶液按质量比0.001：0.002：0.2：0.04：1混合，以300r/min搅拌30min，加入质量分数为5%的氢氧化钠溶液调节ph至10，得到液体桥塞。
21.实施例2（1）将12500目的蒙脱石及其质量9倍的去离子水混合，以400r/min搅拌40min，随后加入蒙脱石质量10倍的碳酸钠，升温至70℃，继续搅拌2.5 h，随后用去离子水洗涤3次，在80℃下干燥12h，破碎、过筛，得到活化的蒙脱石；将活化的蒙脱石及其质量9倍的去离子水混合，以400r/min搅拌40min，加入质量分数为1.6%的盐酸调节ph至5，升温至75℃继续搅拌30min，随后加入活化的蒙脱石质量3.3倍的质量分数为30%的十八烷基苄基二甲基溴化铵的乙醇溶液，降温至70℃，以90r/min搅拌3.5 h，随后用去离子水洗涤3次，再进行抽滤、干燥，粉磨，得到初混料；（2）将初混料质量1倍的固化剂硬脂酸与其质量10倍的乙醇混合，以400r/min搅拌40min，再加入步骤（1）所得的初混料，继续搅拌2h，随后升温至70℃，继续搅拌2h，取出放入80℃的烘箱中干燥10h，得到再混料；（3）将去离子水、聚丙烯酰胺按质量比1：0.007混合，以400r/min搅拌40min，静置老化24h，得到聚合物溶液；将交联剂聚乙二醇、n-异丙基丙烯酰胺、去离子水按质量比1：0.7：75混合，以400r/min搅拌40min得到交联剂溶液；将齐格勒-纳塔催化剂、十二烷基琥珀酸酐、交联剂溶液、再混料、聚合物溶液按质量比0.002：0.003：0.3：0.05：1混合，以400r/min搅拌40min，加入质量分数为5%的氢氧化钠溶液调节ph至10，得到液体桥塞。
22.实施例3（1）将12500目的蒙脱石及其质量9.5倍的去离子水混合，以500r/min搅拌50min，随后加入蒙脱石质量0.11倍的碳酸钠，升温至75℃，继续搅拌3 h，随后用去离子水洗涤4次，在90℃下干燥14h，破碎、过筛，得到活化的蒙脱石；将活化的蒙脱石及其质量9.5倍的去离子水混合，以500r/min搅拌50min，加入质量分数为3%的盐酸调节ph至6，升温至80℃继续搅拌35min，随后加入活化的蒙脱石质量3.4倍的质量分数为30%的十八烷基苄基二甲基溴化铵的乙醇溶液，降温至75℃，以100r/min搅拌4 h，随后用去离子水洗涤4次，再进行抽滤、干燥，粉磨，得到初混料；
（2）将初混料质量1.2倍的固化剂硬脂酸与其质量11倍的乙醇混合，以500r/min搅拌50min，再加入步骤（1）所得的初混料，继续搅拌3h，随后升温至80℃，继续搅拌3h，取出放入90℃的烘箱中干燥11h，得到再混料；（3）将去离子水、聚丙烯酰胺按质量比1：0.008混合，以500r/min搅拌50min，静置老化25h，得到聚合物溶液；将交联剂聚乙二醇、n-异丙基丙烯酰胺、去离子水按质量比1：0.8：100混合，以500r/min搅拌50min得到交联剂溶液；将齐格勒-纳塔催化剂、十二烷基琥珀酸酐、交联剂溶液、再混料、聚合物溶液按质量比0.003：0.004：0.4：0.06：1混合，以500r/min搅拌50min，加入质量分数为5%的氢氧化钠溶液调节ph至10，得到液体桥塞。
23.对比例1（1）将12500目的蒙脱石及其质量9倍的去离子水混合，以400r/min搅拌40min，随后加入蒙脱石质量10倍的碳酸钠，升温至70℃，继续搅拌2.5 h，随后用去离子水洗涤3次，在80℃下干燥12h，破碎、过筛，得到活化的蒙脱石；将活化的蒙脱石及其质量9倍的去离子水混合，以400r/min搅拌40min，加入质量分数为1.6%的盐酸调节ph至5，升温至75℃继续搅拌30min，随后加入活化的蒙脱石质量3.3倍的质量分数为30%的烷基葡糖苷的乙醇溶液，降温至70℃，以90r/min搅拌3.5 h，随后用去离子水洗涤3次，再进行抽滤、干燥，粉磨，得到初混料；（2）将初混料质量1倍的固化剂硬脂酸与其质量10倍的乙醇混合，以400r/min搅拌40min，再加入步骤（1）所得的初混料，继续搅拌2h，随后升温至70℃，继续搅拌2h，取出放入80℃的烘箱中干燥10h，得到再混料；（3）将去离子水、聚丙烯酰胺按质量比1：0.007混合，以400r/min搅拌40min，静置老化24h，得到聚合物溶液；将交联剂聚乙二醇、n-异丙基丙烯酰胺、去离子水按质量比1：0.7：75混合，以400r/min搅拌40min得到交联剂溶液；将齐格勒-纳塔催化剂、十二烷基琥珀酸酐、交联剂溶液、再混料、聚合物溶液按质量比0.002：0.003：0.3：0.05：1混合，以400r/min搅拌40min，加入质量分数为5%的氢氧化钠溶液调节ph至10，得到液体桥塞。
24.对比例2（1）将12500目的气相二氧化硅及其质量9倍的去离子水混合，以400r/min搅拌40min，随后加入气相二氧化硅质量10倍的碳酸钠，升温至70℃，继续搅拌2.5 h，随后用去离子水洗涤3次，在80℃下干燥12h，破碎、过筛，得到活化的气相二氧化硅；将活化的气相二氧化硅及其质量9倍的去离子水混合，以400r/min搅拌40min，加入质量分数为1.6%的盐酸调节ph至5，升温至75℃继续搅拌30min，随后加入活化的气相二氧化硅质量3.3倍的质量分数为30%的十八烷基苄基二甲基溴化铵的乙醇溶液，降温至70℃，以90r/min搅拌3.5 h，随后用去离子水洗涤3次，再进行抽滤、干燥，粉磨，得到初混料；（2）将初混料质量1倍的固化剂硬脂酸与其质量10倍的乙醇混合，以400r/min搅拌40min，再加入步骤（1）所得的初混料，继续搅拌2h，随后升温至70℃，继续搅拌2h，取出放入80℃的烘箱中干燥10h，得到再混料；（3）将去离子水、聚丙烯酰胺按质量比1：0.007混合，以400r/min搅拌40min，静置老化24h，得到聚合物溶液；将交联剂聚乙二醇、n-异丙基丙烯酰胺、去离子水按质量比1：0.7：75混合，以400r/min搅拌40min得到交联剂溶液；将齐格勒-纳塔催化剂、十二烷基琥珀酸酐、交联剂溶液、再混料、聚合物溶液按质量比0.002：0.003：0.3：0.05：1混合，以400r/
min搅拌40min，加入质量分数为5%的氢氧化钠溶液调节ph至10，得到液体桥塞。
25.对比例3（1）将12500目的蒙脱石及其质量9倍的去离子水混合，以400r/min搅拌40min，随后加入蒙脱石质量10倍的碳酸钠，升温至70℃，继续搅拌2.5 h，随后用去离子水洗涤3次，在80℃下干燥12h，破碎、过筛，得到活化的蒙脱石；将活化的蒙脱石及其质量9倍的去离子水混合，以400r/min搅拌40min，加入质量分数为1.6%的盐酸调节ph至5，升温至75℃继续搅拌30min，随后加入活化的蒙脱石质量3.3倍的质量分数为30%的十八烷基苄基二甲基溴化铵的乙醇溶液，降温至70℃，以90r/min搅拌3.5 h，随后用去离子水洗涤3次，再进行抽滤、干燥，粉磨，得到初混料；（2）将初混料质量1倍的固化剂硬脂酸与其质量10倍的乙醇混合，以400r/min搅拌40min，再加入步骤（1）所得的初混料，继续搅拌2h，随后升温至70℃，继续搅拌2h，取出放入80℃的烘箱中干燥10h，得到再混料；（3）将去离子水、聚丙烯酰胺按质量比1：0.007混合，以400r/min搅拌40min，静置老化24h，得到聚合物溶液；将交联剂n-异丙基丙烯酰胺、去离子水按质量比0.7：75混合，以400r/min搅拌40min得到交联剂溶液；将齐格勒-纳塔催化剂、十二烷基琥珀酸酐、交联剂溶液、再混料、聚合物溶液按质量比0.002：0.003：0.3：0.05：1混合，以400r/min搅拌40min，加入质量分数为5%的氢氧化钠溶液调节ph至10，得到液体桥塞。
26.对比例4（1）将12500目的蒙脱石及其质量9倍的去离子水混合，以400r/min搅拌40min，随后加入蒙脱石质量10倍的碳酸钠，升温至70℃，继续搅拌2.5 h，随后用去离子水洗涤3次，在80℃下干燥12h，破碎、过筛，得到活化的蒙脱石；将活化的蒙脱石及其质量9倍的去离子水混合，以400r/min搅拌40min，加入质量分数为1.6%的盐酸调节ph至5，升温至75℃继续搅拌30min，随后加入活化的蒙脱石质量3.3倍的质量分数为30%的十八烷基苄基二甲基溴化铵的乙醇溶液，降温至70℃，以90r/min搅拌3.5 h，随后用去离子水洗涤3次，再进行抽滤、干燥，粉磨，得到初混料；（3）将去离子水、聚丙烯酰胺按质量比1：0.007混合，以400r/min搅拌40min，静置老化24h，得到聚合物溶液；将交联剂聚乙二醇、n-异丙基丙烯酰胺、去离子水按质量比1：0.7：75混合，以400r/min搅拌40min得到交联剂溶液；将齐格勒-纳塔催化剂、十二烷基琥珀酸酐、交联剂溶液、初混料、聚合物溶液按质量比0.002：0.003：0.3：0.05：1混合，以400r/min搅拌40min，加入质量分数为5%的氢氧化钠溶液调节ph至10，得到液体桥塞。
27.效果例下表1给出了采用本发明实施例1至3与对比例1至4制得的液体桥塞的承压性、热稳定性的分析结果。
28.表1为液体桥塞的承压性、热稳定性的分析结果
实施例1实施例2实施例3对比例1对比例2对比例3对比例4常温承压压强（mpa）12.212.612.42.83.77.212.3150℃下承压压强（mpa）11.111.811.50.60.95.310.2
从表1中可发现实施例1、2、3制得的液体桥塞的承压性、热稳定性较好；从实施例1、2、3和对比例1的实验数据比较可发现，表面活性剂采用十八烷基苄基二甲基溴化铵制备
液体桥塞，制得的液体桥塞的承压性、热稳定性较好；从实施例1、2、3和对比例2的实验数据可发现，稠化剂采用活化的蒙脱石制备液体桥塞，制得的液体桥塞的承压性、热稳定性较好；从实施例1、2、3和对比例3的实验数据可发现，交联剂采用聚乙二醇制备液体桥塞，制得的液体桥塞的承压性、热稳定性较好；从实施例1、2、3和对比例4的实验数据可发现，固化剂采用硬脂酸制备液体桥塞，制得的液体桥塞的热稳定性较好。
29.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何标记视为限制所涉及的权利要求。

技术特征：
1.一种液体桥塞，其特征在于，按质量份数计包括176~543份聚合物、1.75~9.3份交联剂、0.175~1.4份催化剂、7~27份固化剂、1~2份稠化剂、9.6~20.4份表面活性剂、3000~7000份去离子水；所述交联剂采用聚乙二醇、n-异丙基丙烯酰胺；所述固化剂采用十二烷基琥珀酸酐、硬脂酸；所述稠化剂采用活化的蒙脱石；所述表面活性剂采用十八烷基苄基二甲基溴化铵；其中，所述聚合物采用分子量为1500~1600万、水解度20%的聚丙烯酰胺。2.根据权利要求1所述的液体桥塞，其特征在于，所述聚乙二醇的分子量为4000~8000。3.根据权利要求1所述的液体桥塞，其特征在于，所述催化剂采用齐格勒-纳塔催化剂。4.一种如权利要求1-3任一项所述的液体桥塞的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：（1）将活化的蒙脱石及其质量8.5~9.5倍的去离子水混合，以300~500r/min搅拌30~50min，加入质量分数为0.3~3%的盐酸调节ph至4~6，升温至70~80℃继续搅拌25~35min，随后加入活化的蒙脱石质量3.2~3.4倍的十八烷基苄基二甲基溴化铵的乙醇溶液，降温至65~75℃，以80~100r/min搅拌3~4 h，随后用去离子水洗涤2~4次，再进行抽滤、干燥，粉磨，得到初混料；（2）将初混料质量0.8~1.2倍的固化剂硬脂酸与其质量9~11倍的乙醇混合，以300~500r/min搅拌30~50min，再加入步骤（1）所得的初混料，继续搅拌1~3h，随后升温至60~80℃，继续搅拌1~3h，取出放入70~90℃的烘箱中干燥9~11h，得到再混料；（3）将齐格勒-纳塔催化剂、十二烷基琥珀酸酐、交联剂溶液、再混料、聚合物溶液按质量比0.001~0.003：0.002~0.004：0.2~0.4：0.04~0.06：1混合，以300~500r/min搅拌30~50min，加入质量分数为5%的氢氧化钠溶液调节ph至10，得到液体桥塞。5.根据权利要求4所述的液体桥塞的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述的十八烷基苄基二甲基溴化铵的乙醇溶液质量分数为30%。6.根据权利要求4所述的液体桥塞的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述的活化的蒙脱石的制备方法如下：将12500目的蒙脱石及其质量8.5~9.5倍的去离子水混合，以300~500r/min搅拌30~50min，随后加入蒙脱石质量0.08~0.11倍的碳酸钠，升温至65~75℃，继续搅拌2~3 h，随后用去离子水洗涤2~4次，在70~90℃下干燥11~14h，破碎、过筛，得到活化的蒙脱石。7.根据权利要求4所述的液体桥塞的制备方法，其特征在于，步骤（3）所述聚合物溶液的制备方法如下：将去离子水、聚丙烯酰胺按质量比1：0.006~0.008混合，以300~500r/min搅拌30~50min，静置老化23~25h，得到聚合物溶液。8.根据权利要求4所述的液体桥塞的制备方法，其特征在于，步骤（3）所述交联剂溶液的制备方法如下：将交联剂聚乙二醇、n-异丙基丙烯酰胺、去离子水按质量比1：0.6~0.8：50~100混合，以300~500r/min搅拌30~50min得到交联剂溶液。

技术总结
本发明公开的一种液体桥塞及其制备方法，涉及润滑密封技术领域。本发明制备的一种液体桥塞，包括聚合物、交联剂、催化剂、固化剂、稠化剂、表面活性剂、去离子水；其中，聚合物采用聚丙烯酸树脂，交联剂采用聚乙二醇、N-异丙基丙烯酰胺，催化剂采用齐格勒-纳塔催化剂，固化剂采用十二烷基琥珀酸酐、硬脂酸，稠化剂采用活化的蒙脱石，表面活性剂采用十八烷基苄基二甲基溴化铵；本发明制备得到的液体桥塞的封堵性、承压性、热稳定性较好。热稳定性较好。


技术研发人员：张晔桐 温鸿滨 张宁 宋平 童申卫
受保护的技术使用者：东营市汇友石油新技术开发有限责任公司
技术研发日：2023.07.21
技术公布日：2023/8/21