[发明专利]一种基于多臂引发剂和纤维素纳米晶改性的不饱和聚酯封堵剂及其制备方法

说明书

本发明提供一种基于多臂引发剂和纤维素纳米晶改性的不饱和聚酯封堵剂及其制备方法，所述不饱和聚酯封堵剂包括以下重量份数的组分，不饱和聚酯50～80份、交联剂10～50份，多臂引发剂0.5～5份、促进剂0～2份、纤维素纳米晶0～5份。本发明所提供的高强度不饱和聚酯封堵剂固化时间在2‑20h之间可调，具有高强度、高模量、耐水、耐腐蚀、长期稳定、固化前低粘度等优点，适合于井下孔隙、裂缝的封堵。

技术领域

本发明属于油田化学用品领域，具体是一种基于多臂引发剂和纤维素纳米晶改性的不饱和聚酯封堵剂。

背景技术

注水压裂是通过水力作用使油层产生裂缝，改善油在地下的流动环境，从而使油井增产的技术。但注水压裂会造成油田含水量上升、注水利用率低的问题，影响采油率。为了改善该问题，封堵剂被广泛用于油田压裂开采领域。

不饱和聚酯(UPR)是一种具有不饱和双键的热固性树脂，可以和乙烯基单体发生共聚交联反应，形成三维交联的、高强度、不溶不熔的热固性聚合物材料，从而用于油藏裂缝的封堵。不饱和聚酯的交联固化反应是交联单体和不饱和聚酯的双键在引发剂的作用下发生自由基共聚反应，形成具有三维立体网络结构的聚合物，由于反应简单可控，在油气田开采中的井下封堵转向方面应用广泛。专利CN104694096A提供一种由不饱和聚酯乳液、固化剂和偶联剂为原料制备的采油用封堵剂，该堵剂与砂粒接触后，在固化剂和偶联剂共同作用下，通过物理亲和缠绕作用产生的大分子为不溶物，然后通过聚合反应形成不溶不熔的高聚物，从而将砂粒牢固地固结，适用于碳酸盐岩油藏的封堵。专利CN108641691A公开了一种以不饱和树脂、交联剂和阻聚剂为原料的树脂型堵剂，成胶时间在3-25h之间可调，强度高，长期稳定。同时，通过加入不同的外加剂，可以制备满足不同性能要求的堵剂，例如加入气相二氧化硅可以使体系具有触变性。由于油井下是高温高压的环境，所以对封堵剂的强度和耐温性有较高的要求，实际采油中需要封堵材料具有可控的交联固化速率外，要求材料具有足够高的强度、模量、热变形温度、耐水和耐腐蚀性能。

纤维素纳米晶(CNC)是一种以植物为原料制备的纳米材料，具有许多优异的性能，如优异的力学性能、刚性大、比表面积大、来源广泛、可再生等，CNC加入树脂基体中后，可提高材料的强度和模量，同时改善材料的脆性。然而纤维素为亲水性材料，与疏水性不饱和聚酯之间的不相容性导致CNC在树脂基体中分散不均匀、团聚等问题。因此，利用纤维素纳米晶对不饱和聚酯进行改性的关键在于改善两者之间的相容性。另外，多臂引发剂可在同一个分子中产生多个自由基，可以提高聚合物的交联密度，同时可提高材料的力学强度、模量、韧性和耐热性。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明提供基于多臂引发剂和纤维素纳米晶改性的不饱和聚酯封堵剂，该封堵剂以不饱和聚酯作为主要成分。不饱和聚酯具有流动性好，固化封堵时间可控，耐酸碱和长期稳定的特点，可用作高强度永久封堵剂的基体材料，同时利用多臂引发剂和纤维素纳米晶提高不饱和聚酯的力学性能和耐热性。这种改性的不饱和聚酯型堵剂，可改善水驱开发效果，实现对井下裂缝和出水层永久封堵的作用。

本发明提供的技术方案：一种基于多臂引发剂和纤维素纳米晶改性的不饱和聚酯封堵剂，所述不饱和聚酯封堵剂包括以下重量份数的组分，

不饱和聚酯50～80份

交联剂10～50份

多臂引发剂0.5～5份

促进剂0～2份

纤维素纳米晶0～5份

所述多臂引发剂为环状三过氧化缩酮3,6,9-三乙基-3,6,9-三甲基-1,4,7-三过氧烷(TETMTPA)、3,3,6,6,9,9-六甲基-1,4,7-三过氧烷(ACTP)、过氧化四碳酸四特丁酯中的一种或几种。

所述不饱和聚酯为双酚A型不饱和聚酯。

进一步的，所述交联剂为苯乙烯、乙烯基甲苯、甲基丙烯酸甲酯中的一种或几种。