[发明专利]一种PH值调控的含硅阳离子聚合物分子膜固砂剂及其制备方法

说明书

本发明提供了一种PH值调控的含硅阳离子聚合物分子膜固砂剂及其制备方法，所述分子膜固砂剂包括作为主剂的三元共聚物、作为交联剂的醛类物质、作为pH值调控剂的酸性物质以及水；所述各组分所占质量百分含量为：三元共聚物0.5%~5%，醛类物质0.01%~0.5%，酸性物质0.5%~5%，水89.5%~98.99%，各组分的百分含量之和为100%；本发明本发明的有益效果是：（1）荷电胶体膜只在砂粒表面形成，固砂的同时能使砂层包括较高的渗透率；（2）荷电胶体膜的固砂强度远高于单纯的阳离子聚合物；（3）荷电胶体膜的固砂强度低于树脂固砂，但对砂层渗透率的伤害远小于树脂固砂。这种聚合物防砂方法结合了化学桥接法和化学胶结法的优点与特色，可以满足中等出砂强度下油水井防砂作业的要求。

技术领域

本发明涉及一种PH值调控的含硅阳离子聚合物分子膜固砂剂及其制备方法，属于石油工程技术领域。

背景技术

疏松砂岩油藏分布范围广、地质储量大，但在开采过程中砂粒容易从基质上剥落、运移，从而产生严重的出砂问题。目前国内大部分砂岩油田进入高含水期，为保证油田稳产，提液强度进一步增大，加剧了地层砂骨架结构的破坏，出砂的风险和规模越来越大，防砂难度也越来越高。化学防砂技术可以在不动管柱的情况下，通过直接注入化学剂对地层砂砾进行有效的固结，具有施工简单、井下不留工具等优点。尤其对于细粉砂及泥质含量高的油藏，化学防砂效果明显优于传统的机械防砂方法。

国内外主要使用的化学防砂方法包括桥接防砂、胶结防砂以及人工井壁防砂三类。常用的防砂体系有树脂、水泥、阳离子聚合物、有机或无机凝胶等。近年来，国外报道了一种利用硅烷偶联剂在酸性条件下水解产生的硅醇与岩石表面形成共价键连接进行防砂的方法，既可以作为独立段塞使用，也可以作为钻井泥浆、砂岩酸处理液、压裂液等多种油田工作液的添加剂。但是该方法主要依靠岩石表面形成的单分子膜起作用，因此在较低浓度下固砂强度不高，仅能在弱出砂地层中使用。

发明内容

本发明的目的是提供一种PH值调控的含硅阳离子聚合物分子膜固砂剂及其制备方法，该技术结合了化学桥接法和化学胶结法的优点与特色，可以满足中等出砂强度下油水井防砂作业的要求。

本发明的原理是：本发明是由丙烯酰胺（AM）与二甲基二烯丙基氯化铵（DMDAAC）以及有机硅烷偶联剂共聚形成三元共聚物，属于阳离子聚合物。共聚物可以通过静电力、化学键、氢键吸附在砂粒表面并交联形成冻胶膜，抑制砂粒的移动，防砂机理如下：（1）聚合物链节中的酰胺基团可以与砂粒表面的-Si-OH形成氢键，聚合物中的阳离子链节可以与砂粒发生静电吸引，从而使聚合物与砂粒接触后快速吸附的砂粒表面；（2）聚合物链节中的乙氧基硅或甲氧基硅可以在酸性条件下水解生成-Si-OH，而后与石英砂表面上的-Si-OH脱水后形成-Si-O-Si共价键，由此使聚合物锚定在砂粒表面，形成牢固吸附膜；（3）随着酸和岩石反应的进行，靠近砂粒表面的聚合物溶液pH值会升高，当溶液pH值达到3~5时，醛类物质可以交联聚合物链节中酰胺基团，使砂粒表面的聚合物溶液变成冻胶膜，从而对松散的砂粒形成较强的固结作用；（4）远离砂粒表面的聚合物溶液，由于pH值太低，溶液不会转变形成冻胶，因而保持较好的流动性，由此对储层渗透率影响较小。

本发明的技术方案之一是提供一种PH值调控的含硅阳离子聚合物分子膜固砂剂，包括作为主剂的三元共聚物、作为交联剂的醛类物质、作为pH值调控剂的酸性物质以及水；所述各组分所占质量百分含量为：三元共聚物0.5%~5%，醛类物质0.01%~0.5%，酸性物质0.5%~5%，水89.5%~98.99%，各组分的百分含量之和为100%；

所述三元共聚物是由单体丙烯酰胺和阳离子单体二甲基二烯丙基氯化铵以及带有双键的有机硅烷偶联剂形成的共聚物中的一种或者几种的组合；所述带有双键的有机硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH570、A171、A172或者A151；

所述醛类物质为甲醛、乙二醛、戊二醛、对苯二甲醛、间苯二甲醛中的一种或几种的组合；