一种宽温型选择性堵水剂的制备方法与流程

本发明涉及石油开采，具体涉及一种宽温型选择性堵水剂的制备方法。

背景技术：

1、随着油田开发的深入，我国大部分主力油田已进入高含水或特高含水开发后期，产出液含水率逐年上升，不仅增加了地面处理成本，还严重制约了原油采收率的提高。为了控制无效产水，化学堵水调剖技术被广泛应用。然而，随着开采层位向深部、高温（>100℃）及高矿化度（>1×105mg/l）油藏延伸，常规堵水材料面临着严峻的挑战。

2、目前，常用的堵水剂主要分为聚合物凝胶类和无机颗粒类。聚合物凝胶（如聚丙烯酰胺类）虽然具有良好的粘弹性，但在高温高盐环境下，其分子链极易发生水解和断裂，且高价金属离子（ca2+、mg2+）会导致羧基过度交联产生脱水收缩（syneresis），导致封堵失效。无机颗粒类堵水剂（如水泥浆、超细水泥）虽然耐温性好、强度高，但其初始粒径大、水化速度快，配浆后粘度迅速上升，不仅难以注入低渗透地层，还极易在近井地带形成端面堆积，造成非选择性的地层伤害，无法实现深部封堵。

3、为了改善上述问题，纳米材料因其独特的尺寸效应被引入堵水剂领域。纳米二氧化硅等微粉虽然理论上具有良好的注入性，但在高矿化度地层水中，受dlvo理论支配，纳米颗粒表面的双电层被严重压缩，zeta电位降低，导致颗粒间范德华引力占主导，极易发生不可逆的团聚和絮凝，使得实际注入性能大打折扣。现有技术常采用硅烷偶联剂（如氨基硅烷）对纳米颗粒进行表面改性以提高分散性，但在高温高盐条件下，常规单层改性往往难以兼顾分散稳定性与反应活性：亲水性基团虽能提高分散性但缺乏交联强度；反应性基团（如环氧基）虽能提高强度但容易在高温下快速暴聚，导致施工窗口期难以控制。

4、此外，现有高温堵水剂普遍缺乏对油水流体的智能识别能力，往往表现为油水通堵，对油相渗透率造成较大伤害。虽然已有部分研究尝试引入两性离子聚合物来提高抗盐性和选择性，但如何将两性离子的分散与选择功能、有机组分的柔性交联功能以及无机骨架的刚性支撑功能有机结合，并在宽温域内实现注入时超低粘度、到位后可控固化、成胶后长期耐温的协同效果，仍是当前石油工程化学领域亟待解决的关键技术瓶颈。因此，研发一种能够适应高温高盐苛刻环境、具备智能选择性且反应动力学可控的新型宽温域堵水材料，对于深部油藏的高效开发具有重要意义。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提出一种宽温型选择性堵水剂的制备方法，以解决现有堵水剂在高矿化度油藏中因初始粘度高难注入、高温下交联过快难深部运移及长期耐温性差导致封堵失效的问题。

2、基于上述目的，本发明提供了一种宽温型选择性堵水剂的制备方法，包括以下步骤：

3、将改性二氧化硅粉体、四硼酸钠十水合物、硫铝酸盐水泥、铁铝酸盐水泥、十二烷基苯磺酸钠、硫氰酸钠和硫酸钙二水合物进行物理混合，随后将1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐溶液均匀分散于混合物料中，干燥后粉碎得到a剂粉体；

4、将3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷在酸性条件下形成溶胶，随后将溶胶均匀喷淋在苯甲酰胺、丙酰胺、硝酸铵与无水硫酸钠所形成的混合料表面经搅拌、干燥、粉碎过筛，得到b剂粉体；

5、将a剂粉体、b剂粉体和溶剂混匀，形成宽温型选择性堵水剂；

6、所述改性二氧化硅粉体是以球形二氧化硅微粉为基体，在酸性乙醇-水混合体系中，利用硅烷水解产生的硅醇与基体表面羟基发生脱水缩合反应，先将3-((二甲基(3-三甲氧基硅基)丙基)铵基)-丙烷-1-磺酸盐接枝于基体表面形成两性离子化二氧化硅粉体，再将3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷接枝于两性离子化二氧化硅粉体表面而得到。

7、优选地，所述改性二氧化硅粉体的制备步骤如下：在酸性乙醇-水混合体系中，加入球形二氧化硅微粉和3-((二甲基(3-三甲氧基硅基)丙基)铵基)-丙烷-1-磺酸盐，在60℃下反应4h，所得产物经过滤，洗涤，干燥后形成得到两性离子化二氧化硅粉体；将两性离子化二氧化硅粉体分散于酸性乙醇-水混合体系中，加入3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷，在60℃下反应3h，所得产物经过滤、洗涤、干燥、过筛，得到改性二氧化硅粉体。

8、优选地，所述球形二氧化硅微粉和3-((二甲基(3-三甲氧基硅基)丙基)铵基)-丙烷-1-磺酸盐的质量比为580-620:58-62。

9、优选地，所述两性离子化二氧化硅粉体和3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷质量比为580-620:38-42。

10、优选地，所述球形二氧化硅微粉型号yc-si15l、外观为白色末状、原生粒径15nm、比表面积200±30m2/g。

11、优选地，所述硫铝酸盐水泥为42.5快硬硫铝酸盐水泥。

12、优选地，铁铝酸盐水泥为52.5耐侵蚀铁铝酸盐水泥。

13、优选地，所述改性二氧化硅粉体、四硼酸钠十水合物、硫铝酸盐水泥、铁铝酸盐水泥、十二烷基苯磺酸钠、硫氰酸钠、硫酸钙二水合物和1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐重量比为570-610:48-52:180-200:115-125:18-22:9-11:4.5-5.5:14-16。

14、优选地，所述3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、苯甲酰胺、丙酰胺、硝酸铵与无水硫酸钠的重量比为38-42:48-52:48-52:95-105:9-11。

15、优选地，所述溶剂为海水、生产水、注入水、清水中的一种。

16、优选地，所述宽温型选择性堵水剂中，a剂粉体的质量占比为15%，b剂粉体的质量占比为2%-3%，其余均为溶剂。

17、本发明的有益效果：

18、本发明通过在二氧化硅微粉表面接枝磺基甜菜碱类两性离子基团，利用两性聚电解质在高矿化度水中的反聚电解质效应，在颗粒表面构建了强结合的偶极水化保护层。该水化层有效屏蔽了高浓度钙、镁离子的压缩双电层作用，克服了纳米颗粒在苛刻盐环境下的团聚絮凝难题，赋予了体系极低的初始粘度和近似水的流动性，确保堵水剂能够顺利通过微米级孔喉，大幅提高了对深部低渗透地层的波及体积，避免了近井地带的端面效应堵塞。

19、本发明采用了内层两性离子、外层环氧基团的双层改性策略，配合硫氰酸根与硫酸根构成的动态离子序列，构建了非线性的反应动力学控制系统。一方面，离子序列通过电荷屏蔽与水化竞争，显著延长了成胶诱导期；另一方面，环氧潜伏位点在低温下保持惰性，仅在到达地层深部受热后才触发开环反应。这种协同机制使得堵水剂在极宽的温度范围内（45℃-120℃）均能保持数天的稳定流体状态，彻底解决了传统堵水剂在高温段交联过快、易发生暴聚而导致施工失败的技术难题。

20、本发明利用硫铝酸盐/铁铝酸盐三元水泥水化生成的针棒状晶体与有机交联网络形成致密的互穿结构，赋予了固结体极高的机械强度和抗剪切能力。同时，通过引入离子液体在凝胶骨架界面形成极其稳定的熔盐溶剂化膜，有效抑制了高温高盐环境下的水解反应和骨架相分离，如同为材料穿戴了耐热铠甲，极大地降低了老化脱水率，保证了堵水剂在恶劣油藏环境下的长期有效期。

21、本发明基于两性离子基团的亲水疏油特性，本发明制备的堵水剂具有智能润湿反转功能。在遇水时，分子链充分舒展形成致密封堵层；而在遇油时，分子链发生卷曲收缩，避免了致密结构的形成。这种智能开关机制在保证高强度封堵水层的同时，最大程度保留了油流通道的渗透率，从而达到了选择性降水增油的目的。