压差激活型密封剂及其制备方法

摘要

本发明一种压差激活型密封剂及其制备方法，组成分成如下：橡胶乳液、橡胶乳液预聚体、胶乳单体、激活剂、终止剂和水。该种密封剂只在有压力差的条件下实现密封，主要成分为橡胶乳液、橡胶乳液预聚体、单体、引发剂、激活剂配制而成，本发明只在存在压差的泄漏点凝固，在其它任何情况下均保持正常的流动状态，密封结束后多余密封剂返排出地面，该密封剂不会堵塞管线及液体输送系统，不会对电子元件系统及金属密封造成危害，也不会与之发生任何化学反应。由于该密封剂只有在足够压力差条件下才会开始聚合而成韧性固体，密封剂的注入时间、井内温度和井内环境压力因素不会造成聚合反应发生。

权利要求

1.一种压差激活型密封剂，其特征在于：组成分成及各组分的重量份数如下：所述终止剂为表面活性剂，包括阴离子、阳离子、非离子和两性表面活性剂，或者阳离子和非离子复配的表面活性剂或者阴离子和非离子复配的表面活性剂；所述激活剂为无机盐，包括一价的钾盐、钠盐、锂盐、铵盐；二价的钙盐、镁盐、锌盐、铜盐；以及三价的铝盐和铁盐。

2.根据权利要求1所述的压差激活型密封剂，其特征在于：所述橡胶乳液为丁腈胶乳、三元乙丙胶乳、天然胶乳、纯丙胶乳、硅橡胶胶乳、聚丙烯酸酯胶乳、丁基胶乳、氯丁胶乳、氟橡胶胶乳、聚丁二烯胶乳或丁苯胶乳中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的压差激活型密封剂，其特征在于：所述橡胶乳液预聚体为相应胶乳单体制备的预聚物，其聚合度为50-200。

4.根据权利要求1所述的压差激活型密封剂，其特征在于：所述胶乳单体为苯乙烯、丁二烯、异戊二烯、丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸甲酯、氯乙烯、丙烯、氟代丙烯。

5.一种制备如权利要求1所述的压差激活型密封剂的方法，其特征在于：步骤如下：将橡胶乳液加到水中，在搅拌下加入激活剂，反应10-40分钟加入终止剂，再加入橡胶乳液预聚体、胶乳单体。

说明书

压差激活型密封剂及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明属于石油和天然气系统中泄露的密封领域，尤其是一种压差激活型密封剂及其制备方法。

背景技术

[0002] 石油和天然气生产系统是比较复杂的，系统包括水井，流线，海底的和干燥的子系统，采油平台和输出线路。由于使用环境十分复杂，井口油管、套管、套管挂、安全阀、海底控制系统等很多管件十分容易损坏。采用传统维修方式对系统进行维修，耗费时间，花费昂贵，对生产影响较大。这样提出了一个设想，能否采用一种可靠的远程修复或容易实现的修井方式修复破损管件。

[0003] 人体创伤流血自身修复是解决油井泄露的最理想的途径。能否存在一种物质像血液一样，只有在创伤处凝固，即只在存在压差的泄漏点凝固，而在其他任何情况下都能保持正常的流动状态。因此压差激活密封剂是全新的密封概念。该技术采用了一种具有激活性能的配方，它可以在接触到泄漏点时，压差引发聚合反应形成一种具有柔韧性的固体。这种密封剂的独特之处在于，泄漏点持续的压差使这种原为液体的密封剂聚合成一种柔韧的固体密封材料。该密封剂一般情况下会保持为乳液状态，直到处于有压力差的环境中，才会向固态转化。只有在产生压力差的那一点上，该密封剂才会发生反应，形成具有弹性的聚集体。所以，只有发生泄漏的地方会被密封住。多余的密封剂并不发生反应，仍为可流动的液态，因此不会阻塞液压系统、管线及液体输送系统，不会对电子元件系统及金属密封造成危害，也不会与之发生任何化学反应。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于提供一种压差激活型密封剂及其制备方法，本方法可以不动用传统修井装置，利用泄漏点所产生的压差密封泄漏点，同时不会堵塞其它部件，管道修复十分快捷方便。

[0005] 本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

[0006] 一种压差激活型密封剂，组成分成及各组分的重量份数如下：

[0007]

[0008]

[0009] 而且，所述橡胶乳液包括丁腈胶乳、三元乙丙胶乳、天然胶乳、纯丙胶乳、硅橡胶胶乳、聚丙烯酸酯胶乳、丁基胶乳、氯丁胶乳、氟橡胶胶乳、聚丁二烯胶乳或丁苯胶乳中的至少一种。

[0010] 而且，所述橡胶乳液预聚体为相应胶乳单体制备的预聚物，其聚合度为50-200。

[0011] 而且，所述激活剂为无机盐，包括一价钾、钠、锂、铵盐，

[0012] 而且，所述激活剂还包括二价钙、镁、锌、铜盐，三价铝、铁盐。

[0013] 而且，所述终止剂为表面活性剂，包括阴离子、阳离子、非离子和两性表面活性剂，或者阳离子和非离子复配的表面活性剂或者阴离子和非离子复配的表面活性剂。

[0014] 而且，所述胶乳单体为苯乙烯、丁二烯、异戊二烯、丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯，丙烯酸甲酯，氯乙烯，丙烯，氟代丙烯。

[0015] 一种制备压差激活型密封剂的方法，步骤如下：

[0016] 将橡胶乳液加到水中，在搅拌下加入激活剂，反应10-40分钟加入终止剂，再加入橡胶乳液预聚体、单体。

[0017] 本发明的优点和积极效果是：

[0018] 1、本发明提供的压差激活型密封剂只在存在压差的泄漏点凝固，在其它任何情况下均保持正常的流动状态，密封结束后多余密封剂返排出地面，该密封剂不会堵塞管线及液体输送系统，不会对电子元件系统及金属密封造成危害，也不会与之发生任何化学反应。

[0019] 2、本发明提供的压差激活型密封剂利用的是人体创伤流血自身修复原理，只有在足够压力差条件下才会开始聚合而成韧性固体，密封剂的注入时间、井内温度和井内环境压力因素改变不会造成聚合反应发生，使用安全。

附图说明

[0020] 图1为本发明压差激活密封试压装置示意图，其中，1为压力表、2为套管、3为套管头、4为水槽、5为泵、6为泄漏点；

[0021] 图2为本发明压差激活剂使用后压力检测曲线；

[0022] 图3为本发明气密封检测压力曲线。

具体实施方式

[0023] 下面结合实施例，对本发明进一步说明；下述实施例是说明性的，不是限定性的，不能以下述实施例来限定本发明的保护范围。

[0024] 实施例1：

[0025] 一种压差激活型密封剂，其原料构成及其质量分别为：

[0026] 丁苯胶乳质量为15g；氯化钠1.5g；丁二烯与苯乙烯预聚体10g(聚合度80～120)；苯乙烯1g；丁二烯0,5g；Gemini1231表面活性剂6g；水66g。

[0027] 本发明的制备方式为：在搅拌下将丁苯胶乳加入水中，控制搅拌速度1500转/分钟滴加氯化钠，滴加完毕，反应5min加入Gemini1231表面活性剂终止反应，加入完毕，再加入预聚体，苯乙烯和丁二烯单体，搅拌30min。

[0028] 实施例2：

[0029] 该实施例里面没有乳胶单体，是因为天然胶乳分子量分布宽，不用胶乳单体也可以。

[0030] 一种压差激活型密封剂，其原料构成及其质量分别为：

[0031] 天然胶乳质量为15g；氯化钠2g；异戊二烯预聚体8g(聚合度80～120)；25％的Gemini1631与OP-40表面活性剂复配体系8g；水68g。

[0032] 本发明的制备方式为：在搅拌下将天然胶乳加入水中，控制搅拌速度1500转/分钟滴加氯化钠，滴加完毕，反应15min加入质量浓度25％的OP-10及阳离子Gemini1631复配的表面活性剂终止反应，加入完毕，再加入预聚体，搅拌30min，即得到本发明。

[0033] 其中质量浓度25％溶液中OP-10：阳离子Gemini1631的重量比为1:1。

[0034] 实施例3：

[0035] 一种压差激活型密封剂，其原料构成及其质量分别为：

[0036] 聚丙烯酸酯胶乳质量为12g；硫酸镁0.3g；丙烯酸酯预聚体10g(聚合度150～200)；丙烯酸丁酯1g；丙烯酸乙酯1.2g；质量浓度10wt％双十二烷基二硫酸酯钠8g溶液；
水67.5g。

[0037] 本发明的制备方式为：在搅拌下将聚丙烯酸酯胶乳加入水中，控制搅拌速度2500转/分钟滴加硫酸镁，滴加完毕，反应15min加入质量浓度10％双十二烷基二硫酸酯钠终止反应，加入完毕，再加入预聚体，丙烯酸丁酯和丙烯酸乙酯单体，搅拌30min即得到本发明。

[0038] 下面通过对比例来验证本发明的使用效果：

[0039] 采用9-5/8″套管丝扣破坏进行堵漏密封实验，装置如图1所示，2与3连接处丝扣6为泄漏点，右边最上的堵头用于灌密封剂，压力表在打压泵处。

[0040] 实验过程及结果见图2，图2中对比项为清水试压试漏，注入清水时泄漏速度为550ml/min，并且无法保持压力；试漏结束后卸掉上料口堵头，将实施例中制备的密封剂从上口灌入泄漏油管中，拧紧上料口，打压进行密封实验。图2中压力升高点均为再次打压实现的。实际实验时，除图中实验数据外，再保压48小时观察，压力均无变化。

[0041] 保压48小时后，将多余密封剂排出，用氮气进行气密封实验，气密封检测过程及结果如图3所示，A段为打压阶段，B段为稳压阶段，C段为泄压阶段。

[0042] 在稳压的15min中内压力共降了1.5MPa小于气密封检测标准中的15min内压降小于等于1.9MPa。且根据现场录像可以看到，密封后套管在气密封检测过程中15min内无气泡冒出。压差激活密封剂具有良好的气密封性能。