辛懂，李科，鞏權(quán)峰

（西安石油大學(xué)， 陜西 西安 710000）

熱固性樹(shù)脂具有很多優(yōu)良性能，例如永久的固化硬度、較好的耐酸堿性、在適當(dāng)條件下易于水基乳化，因此其在一些領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。熱固性樹(shù)脂乳液是熱固性樹(shù)脂微粒（粒徑0.1～10.0 μm）均勻分散在水中而形成的一種多相體系，具有廣泛的粘結(jié)性能。樹(shù)脂乳液的制備方法多樣，并且乳液的應(yīng)用在很多領(lǐng)域已經(jīng)相當(dāng)成熟，主要用于配制膠黏劑、涂料、聚合物水泥砂漿，還可用作脫模劑和養(yǎng)護(hù)劑等。 油田常用堵水劑有諸多缺點(diǎn)和不足，隨著非常規(guī)油田和高含水油田的開(kāi)發(fā)開(kāi)采，須研究一些特殊類(lèi)的堵水劑，針對(duì)具體工況，實(shí)行精準(zhǔn)堵水。本文綜述了熱固性樹(shù)脂乳化和堵水劑類(lèi)型的研究進(jìn)展后，分析了熱固性樹(shù)脂乳液用作堵水劑的實(shí)用性。

1 熱固性樹(shù)脂乳液研究進(jìn)展及乳液特性

目前，熱固性樹(shù)脂乳液的制備方法主要包括：反相乳化法、外乳化法、自乳化法。熱固性樹(shù)脂乳化技術(shù)中，當(dāng)前研究重點(diǎn)是乳液粒子的交聯(lián)機(jī)制、微粒化和乳液穩(wěn)定性等3 個(gè)方面。

1.1 乳液制備方法研究進(jìn)展

反相乳化原指小分子乳液體系從油相變?yōu)樗啵ɑ驈乃嘧優(yōu)橛拖啵┑倪B續(xù)相變的過(guò)程。反相乳化技術(shù)是利用物理乳化技術(shù)，在外加乳化劑的作用下，通過(guò)滴加水使聚合物從油包水的狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)樗偷臓顟B(tài)，從而制得水性乳液的技術(shù)。反相乳液體系中油水相間的界面張力值非常低，分散相的尺寸非常小，分布較窄。楊振忠[1]等利用相反轉(zhuǎn)法制備了環(huán)氧樹(shù)脂微粒化水基化體系，研究了相反轉(zhuǎn)過(guò)程中相態(tài)變化和油相顆粒粒徑分布，在微觀層面上討論了相反轉(zhuǎn)法制備穩(wěn)定乳液的影響因素。

外乳化法一般是通過(guò)水相和油相混合高速攪拌，同時(shí)逐滴加入配制的水相體系（或配制乳化劑水溶液逐滴加入油相，并以攪拌），達(dá)到乳化油相的目的，形成水包油或油包水型乳狀液。這種方法制備乳狀液工藝流程簡(jiǎn)單，可操作性強(qiáng)，成本低。沈志明[2]等用外乳化法制備了水性環(huán)氧樹(shù)脂乳液，并對(duì)乳液穩(wěn)定性和顆粒分布的影響因素進(jìn)行了細(xì)致研究，較好地明確了影響乳液穩(wěn)定性的顯著因素和相關(guān)因素。這為以后制備穩(wěn)定的樹(shù)脂乳液提供了參考依據(jù)，為樹(shù)脂乳液在其他領(lǐng)域上的應(yīng)用提供了借鑒。

自乳化法也稱化學(xué)改性法，是指在油相樹(shù)脂分子鏈上通過(guò)化學(xué)反應(yīng)的方法引入親水基團(tuán)，形成乳液成為親水親油兼具的聚合物，具備自乳化能力。自乳化是將乳化劑預(yù)先乳化到油中以產(chǎn)生液體產(chǎn)品的過(guò)程。在水中使用時(shí)，不需要大力攪拌，油相自然乳化，形成穩(wěn)定的乳液體系。許平[3]等用自乳化法制備陽(yáng)離子環(huán)氧乳液，確定了乳液的合成條件并且將合成的乳液應(yīng)用于涂料行業(yè)。

1.2 乳液特性綜述

各個(gè)領(lǐng)域使用樹(shù)脂乳液用途不同、使用環(huán)境不同導(dǎo)致了對(duì)制備的乳液特性要求也不同。不同樹(shù)脂乳液的表觀性質(zhì)和微觀特性大不相同。具體有以下幾種特性：①膠結(jié)性強(qiáng)、耐溫耐鹽性強(qiáng)、硬度大。例如酚醛樹(shù)脂受熱固化硬度大。②乳液穩(wěn)定性。乳液的穩(wěn)定性是高分子乳液中一項(xiàng)重要技術(shù)，乳液穩(wěn)定性受體系中各種化學(xué)組分、pH 值、粒子尺寸、固體含量、黏度和添加劑等多種因素影響，所以如何通過(guò)配方設(shè)計(jì)和乳化工藝的選擇來(lái)提高其穩(wěn)定性，是大家都在探索的。③形成顆粒粒徑小且粒徑分布均勻。顆粒粒徑的控制也與多種因素相關(guān)，外部條件對(duì)乳液粒徑的影響也待進(jìn)一步研究，例如攪拌速度、反應(yīng)溫度、引發(fā)劑等。

基于堵水劑的作用要求和油層孔隙物理特性來(lái)探討熱固性樹(shù)脂乳液的特性。呂酉珍[4]等指出，樹(shù)脂堵水劑適用于砂巖或碳酸鹽巖地層的油井堵水，主要用于堵高滲透地層、油井底水、竄水以及出砂嚴(yán)重的油井。注入地層孔隙后，期具有足夠的強(qiáng)度來(lái)堵塞孔隙、裂縫、孔洞、竄流通道和爆破孔。固化后樹(shù)脂為中性，不與井下流體發(fā)生反應(yīng)，有效周期長(zhǎng)，經(jīng)濟(jì)效益顯著。其缺點(diǎn)是成本高，無(wú)選擇性，通常限于井底周?chē)?0 cm。

2 油田應(yīng)用堵水劑的種類(lèi)及其優(yōu)缺點(diǎn)

在油田開(kāi)發(fā)過(guò)程中，由于水竄、底水錐進(jìn)或注水、邊水突進(jìn)等原因，導(dǎo)致油井提前破水或水驅(qū)。堵水劑的作用是消除或減少水驅(qū)，控制產(chǎn)水層水的流動(dòng)，改變水驅(qū)油中的水的流動(dòng)方向，從而提高水驅(qū)油的采收率。

2.1 油田應(yīng)用的化學(xué)堵水劑種類(lèi)

油田常用的堵水劑主要分為非選擇性堵水劑和選擇性堵水劑，這是根據(jù)堵水劑對(duì)油層和水層的堵塞作用分類(lèi)的。選擇性堵水是利用油水之間、出油儲(chǔ)層和出水儲(chǔ)層之間的性質(zhì)差異進(jìn)行堵水。常用選擇性堵水劑按溶劑不同可以分為3 類(lèi)：油基封堵劑、水基封堵劑、醇基封堵劑。非選擇性堵水劑可以同時(shí)封堵水層和油層。常用非選擇性堵水劑按采用物質(zhì)不同可以分為5 類(lèi)：水泥封堵劑、樹(shù)脂型封堵劑、無(wú)機(jī)鹽沉淀型封堵劑、凝膠型封堵劑。

2.2 油田常用化學(xué)堵水劑的優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用效果

選擇性堵水劑的優(yōu)點(diǎn)是可以有效進(jìn)行識(shí)別性堵水，能夠識(shí)別油層和水層。王富華[6]等研發(fā)了一種凝膠顆粒類(lèi)選擇性堵水劑，在交聯(lián)劑存在下引發(fā)聚合制得了交聯(lián)聚合物凝膠，機(jī)械破碎后在膠體磨中研磨至一定粒度。室內(nèi)評(píng)價(jià)表明，該堵劑抗溫性良好，堵水率高，堵油率低，具有良好的封堵選擇性，可用于油井和水井的深部堵水。但是此類(lèi)堵水劑缺點(diǎn)是：抗溫抗鹽性差，高溫下易水解；各種影響條件較多，以至于在深層復(fù)雜條件下，不易發(fā)揮其作用；長(zhǎng)期下的穩(wěn)定性不足，起到短期堵水作用。非選擇性堵水劑主要用于封堵單一水層或高含水層。非選擇性堵水劑中，強(qiáng)度最好是樹(shù)脂型堵水劑，并且耐高溫高鹽，與地層適配性強(qiáng)。劉冬妮[7]等在給定工藝下把有機(jī)鉻交聯(lián)劑膠囊化，用以高含水層堵水。這是一種典型的缺少耐溫耐鹽的非選擇性堵水劑，實(shí)際實(shí)用性不強(qiáng)。油田早期使用的聚合物主要為聚丙烯酰胺，是一種注入地層后限制產(chǎn)水且不影響油氣產(chǎn)量的廉價(jià)處理方法。聚丙烯酰胺的堵水原理是在進(jìn)入低滲透層時(shí)通過(guò)橋吸附實(shí)現(xiàn)低侵入，從而實(shí)現(xiàn)選擇性堵水。但是聚丙烯酰胺的缺點(diǎn)是封堵強(qiáng)度較低，封堵作用時(shí)間短且不耐高溫。

3 對(duì)于熱固性樹(shù)脂乳液應(yīng)用于油田堵水的幾點(diǎn)思考

1）油井堵水劑中應(yīng)該優(yōu)先選用水基堵水劑，因?yàn)樗軌騼?yōu)先進(jìn)入水層。而熱固性樹(shù)脂乳液體系正是水基乳液體系，正好滿足這一基本條件。

2）選用熱固性樹(shù)脂，利用較為合適的乳化工藝，制備出水基乳液體系。由于熱固性樹(shù)脂具有耐溫、耐鹽的特性，正是適用于高溫復(fù)雜地層。

3）假設(shè)水基乳液中顆粒在孔隙、孔洞等油層內(nèi)部微觀空間聚集，在高溫下固化填滿空間，從而達(dá)到有效堵水的作用。

4）可以選擇和其他類(lèi)型堵水劑復(fù)配復(fù)合使用，發(fā)揮各類(lèi)堵水劑復(fù)配的協(xié)同作用。

用熱固性樹(shù)脂乳液體系作為油田堵水劑的思考，是基于乳液體系特性與堵水條件及環(huán)境。開(kāi)發(fā)出合適乳化工藝制備出穩(wěn)定的乳液體系，并且體系中樹(shù)脂顆粒粒徑大小適于地層孔隙復(fù)雜空間，利用樹(shù)脂體系的交聯(lián)作用與孔隙吼道等緊密填充聯(lián)結(jié)，加之熱固性樹(shù)脂硬度大、耐久性等特點(diǎn)，可以較好地起到堵水作用。形成的乳液體系是水基化的，易于油田現(xiàn)場(chǎng)施工，泵入地層進(jìn)行封堵作業(yè)。故隨著油田用堵水劑實(shí)際要求的提高，熱固性樹(shù)脂乳液體系用作堵水劑，并且和其他類(lèi)堵水劑復(fù)配是一個(gè)較為新穎的研究方向。