[发明专利]聚合物纳米插层复合材料堵剂及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种化学堵剂及其制备方法与应用，具体是一种聚合物纳米插层复合材料堵剂及其制备方法与应用。

背景技术

随着油田开发不断深入，油井出水日趋严重，调剖堵水技术已成为高含水期控水稳油的主导工艺，它缓解了注水开发期平面上液流分布不均造成的井间干扰、纵向上层间及层内动用程度差异产生的矛盾，增加了储层水驱动用程度，从而提高该类油藏水驱开发采收率，提高油田的整体经济效益和生产水平。

目前国内外研发应用的堵剂（堵水剂）有以下几类，各具有不同的特点。

（1）沉淀型无机盐类堵剂。如水玻璃氯化钙堵剂堵水剂，石灰乳调剖剂等。这类化学剂注入地层后，可形成沉淀堵塞物封堵地层孔道。由于这种反应物均是水溶液，且粘度较低（与水相近），因而能选择性地进入高吸水层，在地层中反应后对高渗透层产生更有效的堵塞作用。

（2）聚合物冻胶类堵剂。如聚丙烯酰胺类冻胶堵水调剖剂HPAM-Cr³⁺，地下聚合交联的丙烯酰胺类冻胶TP-910调剖剂和聚丙烯酰胺共聚物类堵水调剖剂等。冻胶型调剖剂和堵水剂，对水造成堵塞是由以聚合物冻胶的物理堵塞为主，兼有吸附和残余阻力，增强堵水效果的作用。

（3）颗粒类堵剂。主要包括土类，如粘土、黄河土等；非体膨型颗粒，如果壳、石灰乳、青石粉等；体膨型颗粒，如轻度交联的聚丙烯酰胺、聚乙烯醇粉以及预交联凝胶颗粒等。这类堵剂的作用机理主要是物理堵塞作用，包括捕集作用、絮凝作用等。体膨型颗粒遇水膨胀，增强了其封堵能力，更适用于裂缝和大孔道的封堵。

（4）泡沫类堵剂。根据起泡液的成分分为二相泡沫和三相泡沫。三相泡沫比二相泡沫稳定。三相泡沫的调剖机理是依靠稳定的泡沫流体在注水层中产生迭加的贾敏效应，改变吸水层内的渗流方向和吸水剖面，从而扩大注入水的扫油面积，减缓主要水流方向的水线推进速度和吸水量，提高注入水的波及体积。

（5）改变岩石润湿性类堵剂。主要包括阳离子表面活性剂和甲硅烷堵水剂。其中：①阳离子表面活性剂。由于岩石表面是带负电性的，使用阳离子表面活性剂，其带正电荷部分与岩石表面相吸附使其亲油端朝外，即使岩石表面覆盖着一层亲油的烃基层，因而增加了油相渗透率，减少了水相渗透率，从而具有堵水作用。如季铵盐类等。②甲硅烷堵水剂。在地层条件下，甲硅烷与水相互作用发生缩聚反应，使岩石表面建立起憎水效应。例如，三甲氧基苯基硅烷，能在岩石表面形成有效的憎水性，同时在岩石孔隙表面有很好的粘附性，还能与油层中原生封存水相互作用形成具有憎水性的聚合物膜，对油流相对扩大孔道的有效截面，相反能限制或阻止水的流动和降低水的相渗透率，有效地达到选择性封堵地层水。氰凝堵水剂、活性稠油堵水剂也属此类。

（6）树脂类堵剂。包括酚醛树脂、环氧树脂、糠醇树脂以及热塑性聚合物。树脂稀释后进入地层，在硬化剂及地层温度作用下固化后强度极高，可使孔道“堵死”。适于封窜堵漏和高温地层。该方法价格高无选择性，误堵后很难处理，现在应用较少。

（7）微生物类堵剂。如葡聚糖球菌、硫酸盐还原菌等。向井下菌种提供必需的营养液，使细菌在地层中繁殖生长，对大孔道或高渗透层形成堵塞，达到堵水调剖的目的。

（8）其它类堵剂。如水泥类，包括油基水泥、超细水泥、泡沫水泥等堵水剂；复合类堵剂，根据油藏的特点，采用几种化学剂组合使用，以满足堵水调剖的需求。

油井堵水技术作为一种作业周期短、见效快的措施一直受到重视，但由于堵剂选择性差或无选择性、以及堵剂材料的强度存在局限性（如水泥类无机材料强度高，难以进入地层深部；有机冻胶类容易进入地层深部，但是成胶后本体强度小、韧性差、易破碎），致使堵水效果较差。此外，随着油田开发进入中后期，开采难度不断加大，井况也更加复杂。高温、高矿化度地质条件的井不断出现。高矿化度会严重影响凝胶的整体性能，使得凝胶的强度不能得到有效的保证，进而影响凝胶在地层中的有效期，影响油田的最终采收率。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种能适用于高温高盐油藏条件下的新型材料的堵剂，以克服现有聚丙烯酰胺冻胶堵剂的耐冲刷性能差、耐温耐盐性能差等不足。

本发明的另一目的在于提供所述新型材料的堵剂的制备方法，以简单、温和的操作制备出交联能力强、耐冲刷性能强、耐温耐盐性能好的堵剂。

本发明的另一目的在于提供所述堵剂的应用，特别是应用所述的堵水调剖剂进行堵水调剖的方法。

一方面，本发明提供了一种新型材料的堵剂，其主要是包括聚合物纳米插层复合材料，本发明中称之为聚合物纳米插层复合材料堵剂。