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絮凝作用，親水能力也較強(qiáng)，能有效地吸附陽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)過程中難以避免的問題，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處理這類問題。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)上我們再以華北油田封堵技術(shù)中的應(yīng)用為例，通過現(xiàn)場試驗(yàn)分析并評價(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試，主要通過耐高溫、物理與化學(xué)穩(wěn)定性能以及射孔穿透模擬測試來分析其綜合性能，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試來確定可控反應(yīng)時(shí)間；通過標(biāo)準(zhǔn)壓力試驗(yàn)來測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)行射孔穿透測試其穿透深度。

在華北油田3口竄漏井進(jìn)行現(xiàn)場試驗(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)場試驗(yàn)情況，我們可以得出以下結(jié)論：

(1)通過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，檢測封竄堵漏劑的使用效果；也就是說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)條件和井況條件來看儲(chǔ)層滲透性對擠注施工影響較大，也即封竄堵漏劑對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)過封堵施工后，原油大幅增產(chǎn)，帶來了更大的經(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，隨著我國對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，可通過包覆砂以及交聯(lián)原理處理油藏問題，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)定性問題，解決一些甲階酚醛樹脂無法解決的油井問題；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，通過保護(hù)金屬材料，以避免腐蝕氣體的侵害。同時(shí)通過環(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)帶來更多的經(jīng)濟(jì)效益，也減少了資源的損失。

結(jié)語

我國已成為酚醛樹脂的消費(fèi)與生產(chǎn)大國，酚醛樹脂的消費(fèi)量在相關(guān)的應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)還將保持快速增長的勢頭，國內(nèi)酚醛樹脂的市場發(fā)展空間還很大。

[1]張高波，王善舉，郭民樂.對磺化酚醛樹脂生產(chǎn)應(yīng)用的認(rèn)識[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.