[发明专利]一种膨胀颗粒复合堵水剂及其制备方法和堵水施工方法

说明书

本发明涉及一种膨胀颗粒复合堵水剂及其制备方法和堵水施工方法，属于油田封堵剂技术领域。复合堵水剂包括膨胀颗粒、固化颗粒和固化剂，膨胀颗粒的粒径与固化颗粒的粒径比值为1000～10000:1；固化剂与固化颗粒的质量比为2～5:50；使用前，膨胀颗粒、固化颗粒和固化剂分开独立保存；施工时，依次向地层裂缝注入清水、膨胀颗粒、固化颗粒和固化剂。制备时，膨胀颗粒通过单体、填充剂在引发剂和交联剂作用下于50℃～70℃聚合交联得到的整体凝胶经造粒、粉碎而成；固化颗粒为改性纳米二氧化硅颗粒，其表面接枝超支化聚合物；制备固化剂。本发明的复合堵水剂可在地层缝隙中形成稳定的封堵段，可实现大孔道和小孔道的良好封堵。

技术领域

本发明属于油田封堵剂技术领域，具体涉及一种膨胀颗粒复合堵水剂及其制备方法和堵水施工方法。

背景技术

油井高含水是各大油田开发过程中普遍面临的技术难题，它不仅降低原油采收率，而且增加原油生产成本。化学法调剖堵水是缓解油井高含水的常用调控手段，调剖过程中，调剖剂进入高含水层可显著增大该层渗流阻力，令低渗透层启动，波及效率提高；堵水过程中，堵剂进入出水层形成强力堵塞，阻止水流入井内，明显降低油井产水。在众多调堵剂中，膨胀颗粒被公认为是最为经济高效的选择之一。膨胀颗粒在地面合成，能够克服就地聚合物凝胶的天生缺陷，成胶性能可控，注入工艺简单。同时，膨胀颗粒尺寸从微米级至厘米级可调，非常适合处理裂缝出水问题。膨胀颗粒以悬浮液注入地层，在油藏条件下吸水膨胀、充填裂缝，可有效减小裂缝中水相流动空间。

现有的膨胀颗粒封堵剂通过体积膨大来实现油井地层裂缝的封堵，可以实现大孔道良好的封堵效果。但膨胀颗粒膨大呈球状或者接近球状，颗粒之间存在细小缝隙，近似于在大孔道封堵的情况下，又形成新的若干小孔道，无法形成严密的封堵效果。

发明内容

为了解决上现有膨胀颗粒之间存在缝隙，形成若干小孔道，无法严密封堵的技术问题，本发明提供一种膨胀颗粒复合堵水剂及其制备方法和施工方法。

本发明的技术方案：

一种膨胀颗粒复合堵水剂，包括膨胀颗粒、固化颗粒和固化剂；所述膨胀颗粒与所述固化颗粒的粒径比为1000～10000:1；所述固化剂与固化颗粒的质量比为2～5:50；使用前，所述膨胀颗粒、固化颗粒和固化剂分开独立保存。

优选的，所述膨胀颗粒的粒径为10～500μm，所述固化颗粒的粒径为10～50nm。

优选的，所述固化颗粒包括具有核壳结构的改性纳米二氧化硅颗粒，所述改性纳米二氧化硅颗粒的核心为纳米二氧化硅，所述纳米二氧化硅的表面接枝超支化聚合物。优选的，所述接枝为所述纳米二氧化硅的表面通过硅烷偶联剂与超支化聚合物连接，所述超支化聚合物的分子链上含有酰胺基和/或羧基，所述超支化聚合物为苯乙烯。

膨胀颗粒可以为任一可作为堵水剂的市售的膨胀材料，所述膨胀颗粒通过单体、填充剂在引发剂和交联剂作用下于50℃～70℃聚合交联得到的整体凝胶经造粒、粉碎而成。优选的，其原料及其质量组成为：丙烯酰胺单体8％～16％，抗温抗盐单体2％～5％，填充剂16％～24％，引发剂，用量为所述单体总质量的0.2％～1％；交联剂，用量为所述单体总质量的0.1％～5％；其余为水；所述抗温抗盐单体为2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸盐、N-乙烯基吡咯烷酮、N-烷基丙烯酰胺、N，N-二甲基丙烯酰胺中的至少一种；所述填充剂为纳米蒙脱石、蛭石、橡胶粉、纳米纤维素、活性氧化铝中的至少一种；所述引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵、偶氮二异丁腈、偶氮二异丁脒盐酸盐、偶氮二异丙基脒唑啉盐酸盐中的至少一种；所述交联剂为N,N-亚甲基双丙烯酰胺、甲醛、酚醛树脂、四烯丙基氯化铵中的至少一种。

所述固化剂为乙二胺、三甲基六亚甲基二胺、六亚甲基四胺、多聚甲醛、聚壬二酸酐、偏苯三酸酐、对甲苯磺酸、苯磺酰氯、双氰胺、二苯基甲基咪唑中的任一种或多种。

一种膨胀颗粒复合堵水剂的制备方法，包括以下步骤：