一种调堵球及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种调堵球及其制备方法，属于细分注水技术领域。
【背景技术】
[0002] 辽河油田海南3断块受地理环境限制，多为大斜度井，所以转注后注水井井斜角 大，且多有套变、落物等情况，常规分注工艺无法实现有效分注，导致注水矛盾日益突出，通 过从井口投入调堵球，无需作业，不动管柱，利用调堵球封堵高渗层炮眼，能够达到调整吸 水剖面的效果。
[0003] 文章《投球调剖工艺技术研究》（孙同文、刘永安、牛宗奎、李会雄；《油田化学》 2003年01期）介绍了一种均质刚性调剖球，文章中记载"调剖球密度等同于注入水，能与 水同步运动，承受一定压差不变形，调剖球性能指标如下：剪切强度>28MPa(90°C);密度 1. 000-1. 100g;规格（直径）12、14、16mm;使用温度10-135°C(现场试验结果）；有效期1 年"。
[0004]目前使用的调堵球主要存在以下不足：
[0005] 1)调堵球的密度精度低，目前只有3种密度，分别是接近于地面温度下纯水的密 度、略大于地面温度下纯水的密度、以及略轻于地面温度下纯水的密度；造成目前调堵球密 度精度低的主要原因是制作调堵球的高分子聚合物溶液混合不充分，导致调堵球密度均质 性差，同一批次的调堵球密度差异大；
[0006] 2)现有的调堵球抗剪切强度一般在28MPa左右，抗剪切强度低，例如辽河油田注 水井大部分井深在2000-3000米之间，井口注水压力多在lOMPa以上，静液柱压力与注水压 力之和超过调堵球抗剪切强度，导致注水初期措施见效，但有效期短，调堵球被水压压入炮 目艮，剪切破坏造成措施失效；
[0007] 3)现有的调堵球只有3种直径分别为12mm、14mm和16mm，针对一些特殊井（如稠 油转注井等，炮眼多在16_以上）无法满足注水要求。
[0008] 因此，提供一种高精密度和高强度的调堵球成为本领域亟待解决的问题。
【发明内容】
[0009] 为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种调堵球及其制备方法，该方法 解决了现有技术中制备调堵球时材料融合不好，存在缺陷的问题，使得最终制得的调堵球 具有密度精度高、强度高等性能优点。
[0010] 为达到上述目的，本发明提供了一种调堵球，以重量百分比计，其原料组成包括 10-15 %聚己内酰胺、15-20 %聚己二酰己二胺、65-80 %聚丙烯酰胺、1-1. 5 %纳米氧化钙和 2-3%增溶剂，各原料的百分比之和为100% ;更优选地，以重量百分比计，其原料组成中聚 己内酰胺、聚己二酰己二胺与聚丙烯酰胺的用量之和为95-97. 5%。
[0011] 早期制备调堵球时选用过氧化二乙丙苯作为填充剂，在制备过程中由于材料分解 温度的差异，导致过氧化二异丙苯在130°C左右气化，使得材料融合不好，调堵球内部产生 气泡，影响了调堵球的性能。
[0012] 本发明采用聚己内酰胺、聚己二酰己二胺和聚丙烯酰胺作为制备调堵球的原 料，避免了出现上述早期制备过程中产生的问题；同时将聚己内酰胺的用量比例控制 在10-15%、聚己二酰己二胺的用量比例控制在15-20%，聚丙烯酰胺的用量比例控制在 65-80%，避免了当聚己内酰胺及聚己二酰己二胺所占比例较高时，制得的调堵球出现硬度 大、脆性高（即调堵球受压时虽然表面不容易压出痕迹，但整体破碎强度低）的问题；而且， 也避免了当聚丙烯酰胺所占的比例较高时，制得的调堵球韧性过强（即调堵球虽然弹性变 形区间大，整体抗破碎能力强，但受压时表面硬度略低）的缺陷；同时，本发明中的QYL-300 增溶剂能够使聚合物溶解得更加均匀与充分；纳米氧化钙能够调节密度，针对不同矿化度 的注入水，能够生产出高密度精度的调堵球；采用本发明提供的技术方案得到的调堵球具 有最佳的表面硬度（30-40MPa)、抗剪切强度（80-100MPa)及较高的密度精度。
[0013] 在上述调堵球中，优选地，所述聚己内酰胺的粘均分子量为6-7万。
[0014] 在上述调堵球中，优选地，所述聚己二酰己二胺的粘均分子量为5-7万。
[0015] 在上述调堵球中，优选地，所述聚丙烯酰胺的粘均分子量为1500-1800万，聚合度 为18-20万。
[0016] 在上述调堵球中，优选地，所述增溶剂为由深圳启扬龙科技有限公司生产的 QYL-300型增溶剂。
[0017] 在上述调堵球中，优选地，所述调堵球的密度为0. 9380-1. 0555g/cm3,更优选为 0. 9380-0. 9975g/cm3;密度精度为 0. 0002-0. 0005,更优选为 0. 0003。
[0018] 在上述调堵球中，优选地，所述调堵球的抗剪切强度为0-100MPa，更优选为 80-100MPa;表面硬度为30-40MPa;耐温温度为-15°C至150°C，更优选为-10°C至97°C。
[0019] 在上述调堵球中，优选地，所述调堵球的直径为10_20mm;更优选为10mm、12mm、 14mm、18mm或 20mm〇
[0020] 本发明还提供了一种制备上述调堵球的方法，其包括以下步骤：
[0021] a、将聚己内酰胺、聚己二酰己二胺、聚丙烯酰胺、纳米氧化钙和增溶剂加入到反应 容器中，并在温度为230_260°C的条件下充分搅拌，得到混合物；
[0022] b、将所述混合物在温度为230-260°C的条件下，在2s内以115-125MPa的注入压力 注入到真空球形模具内，控制球形模具内的压力为20MPa;
[0023]c、将所述球形模具进行冷却后，打开模具得到调堵球。
[0024] 在上述方法中，优选地，在步骤b中，所述混合物是通过双螺杆挤出机注入到真空 球形模具内的。
[0025] 上述步骤b提供的注入压力，解决了因注入压力过小（<115MPa)导致调堵球内产 生气泡；以及因注入压力过大（>125MPa)导致物料挤出模具的问题。
[0026] 上述步骤b中，将混合物注入到真空球形模具内后，在对模具进行冷却的过程中， 温度的降低会使模具内的混合物发生收缩，此时要求将双螺杆挤出机的螺杆继续向前推 进，以使球形模具内的压力始终保持为20MPa，这样一方面能够补充由于材料收缩而腾出的 空间，另一方面能够防止调堵球在成型时易出现熔接线、凹陷、飞边等问题。
[0027] 在上述方法中，优选地，在步骤a结束后，步骤b开始前，该方法还包括将步骤a得 到的混合物浇注在模具内（可以为条形模具），冷却至室温（冷却至室温时，可以采用自然 冷却的方式进行冷却），然后加入机械中进行造粒，制备混合物粒料的步骤；该步骤可以大 批量制备混合物粒料，以备后续操作步骤使用，方便快捷。
[0028] 当需要大批量制备调堵球时，可以直接将制得的混合物粒料填入双螺杆挤出机 中，所述双螺杆挤出机内设加热系统，能够将混合物粒料加热至步骤b所设定的温度条件， 并在设定的注入压力和注入时间下，将混合物注入到真空球形模具内。
[0029] 在上述方法中，优选地，在步骤a中，所述温度为245°C。
[0030] 在上述方法中，优选地，在步骤b中，所述温度为245°C;所述注入压力为120MPa。
[0031] 在上述方法中，优选地，在步骤c中，冷却过程中始终保持球形模具内的压力为 20MPa〇
[0032] 在上述方法中，优选地，在步骤c中，对模具进行冷却时，采用循环冷却液将模具 冷却至145°C后，再自然冷却至少15分钟，采用这种冷却方式对调堵球进行冷却能够使调 堵球成型后表面更加光滑，整体热固效果好，整体抗压强度高。
[0033] 本发明的有益效果：
[0034] 本发明提供的调堵球具有密度精度高、强度高的特点，其应用于注水井的投球分 注工艺时，简单方便，效果明显，能够有效解决一些套变、套损严重的井、大斜度井等一些机 械分层效果不理想的水井的吸水剖面调节问题。
【具体实施方式】
[0035] 为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技 术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。
[0036] 实施例
[0037] 本实施例提供了一种调堵球，以质量百分比计，该调堵球的原料组成包括聚己内 酰胺12.5% (粘均分子量为6-7万）、聚己二酰己二胺18.7% (粘均分子量为5-7万）、 65. 1%聚丙烯酰胺（粘均分子量为1500-1800万，聚合度为18万）、1. 26%纳米