酚醛樹脂在油田化學(xué)中的應(yīng)用

劉 剛 曹紅雨

(1.新疆準(zhǔn)東石油技術(shù)股份有限公司油田實(shí)驗(yàn)室，新疆 阜康 831511；2.江漢石油管理局鉆井二公司，湖北 潛江 433123)

一、酚醛樹脂在油田化學(xué)中的作用機(jī)理

酚醛樹脂具有良好的耐熱、耐高溫蠕變、阻燃、電絕緣性能等特點(diǎn)，因此在油田化學(xué)中得到廣泛應(yīng)用；主要應(yīng)用于深井鉆井液調(diào)配、油氣井堵水、采油修井、油井防砂等過(guò)程中。

在配置深井鉆井液時(shí)，磺化酚醛樹脂與SMC復(fù)配，因?yàn)镾MP-I由高分子結(jié)構(gòu)鏈組成具有抗高溫能力且無(wú)絮凝作用，親水能力也較強(qiáng)，能有效地吸附陽(yáng)離子形成水化膜降低鉆井液濾失量，加強(qiáng)井壁的穩(wěn)定性。

我們知道油氣井出水現(xiàn)象是油田開發(fā)過(guò)程中難以避免的問(wèn)題，通常我們會(huì)采用調(diào)剖注水井和堵水劑封堵兩種方法來(lái)處理這類問(wèn)題。樹脂型堵水劑是最為常用且最為有效的堵水劑，而酚醛樹脂作為一種熱固型樹脂經(jīng)稀釋后進(jìn)入地層，再經(jīng)固化成為高強(qiáng)度的固態(tài)樹脂而封堵水層，多適用于封竄堵漏和高溫地層。

在采油修井過(guò)程中，常會(huì)出現(xiàn)油層表面掉塊、砂層疏松甚至坍塌等現(xiàn)象。一般這種情況下，利用酚醛樹脂與其他化合物進(jìn)行配比后能夠很好的加固表層或疏松段，同時(shí)防止坍塌現(xiàn)象。如使用適當(dāng)比例酚醛樹脂、鹽酸與水的混合物經(jīng)固化后可以很好地控制疏松的砂層，改善孔隙度和采收率。

二、改性酚醛樹脂在油田化學(xué)中的應(yīng)用配方及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

酚醛樹脂在油田化學(xué)中的應(yīng)用很廣泛，這里我們首先介紹磺化酚醛樹脂在油田化學(xué)中的推廣應(yīng)用與作用機(jī)理，在此基礎(chǔ)上我們?cè)僖匀A北油田封堵技術(shù)中的應(yīng)用為例，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)分析并評(píng)價(jià)改性后磺化酚醛樹脂應(yīng)用效果。

（一）磺化酚醛樹脂推廣應(yīng)用與作用機(jī)理

磺化酚醛樹脂主要用于深井鉆井液中，將它入鉆井液中，在高溫條件下黏土表面與處理劑的吸附能力加強(qiáng)，大量負(fù)電荷形成強(qiáng)度較高的水化膜，不僅增加了黏土粒子的聚結(jié)穩(wěn)定性，也減緩了高溫的聚結(jié)作用，還改善了泥餅質(zhì)量，降低了濾失量。磺化酚醛樹脂復(fù)配化學(xué)添加劑使用，不僅能提高降濾失能力，還可以起到一定的封竄堵漏作用。我們以實(shí)例分析其應(yīng)用實(shí)況。

（二）實(shí)例分析改性磺化酚醛樹脂的應(yīng)用

根據(jù)前期對(duì)華北油田地質(zhì)特征和油水井特征的探究,要求我們配制具有較好的抗高溫性能（40～110℃）、化學(xué)穩(wěn)定性、物理均衡性和可控性的封竄堵漏劑。而其基礎(chǔ)材料即是改性的酚醛樹脂還有其他化學(xué)添加劑，在選用化學(xué)添加劑時(shí),要結(jié)合油藏溫度和油井實(shí)況，篩選適當(dāng)用量的添加劑。經(jīng)長(zhǎng)期研究這里我們將改性酚醛樹脂、不飽和聚酯樹脂添、促進(jìn)劑、固化劑、增塑劑、增強(qiáng)劑分別以68%、15%、2%、3%、5%、5%進(jìn)行配比混合，再在需要的情況下填入少量的其他添加劑。

（三）封竄堵漏劑綜合性能分析

封竄堵漏劑在使用前要做好性能測(cè)試，主要通過(guò)耐高溫、物理與化學(xué)穩(wěn)定性能以及射孔穿透模擬測(cè)試來(lái)分析其綜合性能，以確保其具有持久的耐高溫性能和一定的耐蒸汽沖刷強(qiáng)度，從而保證封堵層的穩(wěn)定性。這里我們需要進(jìn)行不同溫度條件下的粘度測(cè)試來(lái)確定可控反應(yīng)時(shí)間；通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)壓力試驗(yàn)來(lái)測(cè)試不同溫度條件下的封竄堵漏劑固化后機(jī)械強(qiáng)度和柔韌性；再通過(guò)與強(qiáng)酸、強(qiáng)堿和鹽的化學(xué)反應(yīng)實(shí)驗(yàn)計(jì)算溶蝕率，若小于1%，則穩(wěn)定性良好。待其完全固化后，方能進(jìn)行射孔穿透測(cè)試其穿透深度。

在華北油田3口竄漏井進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，其中1口封竄，另外2口油井封出水層。注入封竄堵漏的劑量要保證100%的成功率、有效率和封堵率。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)情況，我們可以得出以下結(jié)論：

(1)通過(guò)井口低幅度打壓固化施工后，投產(chǎn)后壓降較小，而承受力卻大幅提升，檢測(cè)封竄堵漏劑的使用效果；也就是說(shuō)固化后的封竄堵漏劑具有抗壓、抗拉與抗剪切等優(yōu)良機(jī)械性能，較好地滿足了竄漏治理需要。

(2)采用酚醛樹脂封竄堵漏劑封堵,深井注入壓力漲幅不大，且較易進(jìn)行擠注施工。而地質(zhì)條件和井況條件來(lái)看儲(chǔ)層滲透性對(duì)擠注施工影響較大，也即封竄堵漏劑對(duì)滲流通道的穿透力較強(qiáng)。

(3)經(jīng)試驗(yàn)處理后的竄漏井能保持良好的狀態(tài)下持續(xù)應(yīng)用，充分顯示其較好的耐久性與化學(xué)性穩(wěn)定性。

(4)經(jīng)過(guò)封堵施工后，原油大幅增產(chǎn)，帶來(lái)了更大的經(jīng)濟(jì)效益。

三、酚醛樹脂在油田化學(xué)中的應(yīng)用拓展及意義

酚醛樹脂在油田化學(xué)中的應(yīng)用頗為廣泛，隨著我國(guó)對(duì)酚醛樹脂的逐步開發(fā)和應(yīng)用，相關(guān)的油田化學(xué)技術(shù)也取得較大進(jìn)步，同時(shí)也促進(jìn)了其應(yīng)用領(lǐng)域的拓展。

甲階酚醛樹脂是一種具備酚醛樹脂基本性能的初等材料，其顆粒材料常作為支撐劑用于深井鉆探，能夠在一定的壓裂液壓力下開縫助流，可以提高油層的收集效率。另外一種二步法酚醛樹脂是在初等材料的基礎(chǔ)上利用二步法生產(chǎn)的可固化酚醛樹脂，可通過(guò)包覆砂以及交聯(lián)原理處理油藏問(wèn)題，常用于覆砂或油井處理。該酚醛樹脂不僅具有甲階酚醛樹脂的同等性能，還規(guī)避了使用壽命、混合性及穩(wěn)定性問(wèn)題，解決一些甲階酚醛樹脂無(wú)法解決的油井問(wèn)題；加入適量的偶聯(lián)劑還可較好地提升巖心抗壓強(qiáng)度。

酚醛樹脂還可以制成塑料涂層應(yīng)用于鉆井采油作業(yè)中，通過(guò)保護(hù)金屬材料，以避免腐蝕氣體的侵害。同時(shí)通過(guò)環(huán)氧改性的酚醛塑料涂覆的薄膜有著較好的耐磨性與抗氧滲透性，可最大限度地減少涂層中的針孔和裂縫。通過(guò)改性后的醚化酚醛縮聚物還可用作油包水型乳化液的破乳劑。在固井液中添加糠醛改性的磺化酚醛樹脂可以改善水泥硬化過(guò)程中的強(qiáng)度、粘度、流變性和阻蝕性，從而提高固井液在酸性和含侵蝕性介質(zhì)中的耐酸性。

隨著酚醛是指在油田化學(xué)中應(yīng)用越來(lái)越多，很大程度地促進(jìn)油田化學(xué)學(xué)科的發(fā)展，也給油田開發(fā)帶來(lái)更多的經(jīng)濟(jì)效益，也減少了資源的損失。

結(jié)語(yǔ)

我國(guó)已成為酚醛樹脂的消費(fèi)與生產(chǎn)大國(guó)，酚醛樹脂的消費(fèi)量在相關(guān)的應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)還將保持快速增長(zhǎng)的勢(shì)頭，國(guó)內(nèi)酚醛樹脂的市場(chǎng)發(fā)展空間還很大。

[1]張高波，王善舉，郭民樂(lè).對(duì)磺化酚醛樹脂生產(chǎn)應(yīng)用的認(rèn)識(shí)[J].鉆井液與完井液，2000，17(3)：21-24.

[2]文浩，楊存旺.石油作業(yè)工藝技術(shù)[M].北京:石油工業(yè)出版社，2002：267-276.