树脂乳液研究的回顾和应用于油田堵水的思考

辛懂，李科，巩权峰

（西安石油大学， 陕西 西安 710000）

热固性树脂具有很多优良性能，例如永久的固化硬度、较好的耐酸碱性、在适当条件下易于水基乳化，因此其在一些领域有着广泛应用。热固性树脂乳液是热固性树脂微粒（粒径0.1～10.0 μm）均匀分散在水中而形成的一种多相体系，具有广泛的粘结性能。树脂乳液的制备方法多样，并且乳液的应用在很多领域已经相当成熟，主要用于配制胶黏剂、涂料、聚合物水泥砂浆，还可用作脱模剂和养护剂等。 油田常用堵水剂有诸多缺点和不足，随着非常规油田和高含水油田的开发开采，须研究一些特殊类的堵水剂，针对具体工况，实行精准堵水。本文综述了热固性树脂乳化和堵水剂类型的研究进展后，分析了热固性树脂乳液用作堵水剂的实用性。

1 热固性树脂乳液研究进展及乳液特性

目前，热固性树脂乳液的制备方法主要包括：反相乳化法、外乳化法、自乳化法。热固性树脂乳化技术中，当前研究重点是乳液粒子的交联机制、微粒化和乳液稳定性等3 个方面。

1.1 乳液制备方法研究进展

反相乳化原指小分子乳液体系从油相变为水相（或从水相变为油相）的连续相变的过程。反相乳化技术是利用物理乳化技术，在外加乳化剂的作用下，通过滴加水使聚合物从油包水的状态转变为水包油的状态，从而制得水性乳液的技术。反相乳液体系中油水相间的界面张力值非常低，分散相的尺寸非常小，分布较窄。杨振忠[1]等利用相反转法制备了环氧树脂微粒化水基化体系，研究了相反转过程中相态变化和油相颗粒粒径分布，在微观层面上讨论了相反转法制备稳定乳液的影响因素。

外乳化法一般是通过水相和油相混合高速搅拌，同时逐滴加入配制的水相体系（或配制乳化剂水溶液逐滴加入油相，并以搅拌），达到乳化油相的目的，形成水包油或油包水型乳状液。这种方法制备乳状液工艺流程简单，可操作性强，成本低。沈志明[2]等用外乳化法制备了水性环氧树脂乳液，并对乳液稳定性和颗粒分布的影响因素进行了细致研究，较好地明确了影响乳液稳定性的显著因素和相关因素。这为以后制备稳定的树脂乳液提供了参考依据，为树脂乳液在其他领域上的应用提供了借鉴。

自乳化法也称化学改性法，是指在油相树脂分子链上通过化学反应的方法引入亲水基团，形成乳液成为亲水亲油兼具的聚合物，具备自乳化能力。自乳化是将乳化剂预先乳化到油中以产生液体产品的过程。在水中使用时，不需要大力搅拌，油相自然乳化，形成稳定的乳液体系。许平[3]等用自乳化法制备阳离子环氧乳液，确定了乳液的合成条件并且将合成的乳液应用于涂料行业。

1.2 乳液特性综述

各个领域使用树脂乳液用途不同、使用环境不同导致了对制备的乳液特性要求也不同。不同树脂乳液的表观性质和微观特性大不相同。具体有以下几种特性：①胶结性强、耐温耐盐性强、硬度大。例如酚醛树脂受热固化硬度大。②乳液稳定性。乳液的稳定性是高分子乳液中一项重要技术，乳液稳定性受体系中各种化学组分、pH 值、粒子尺寸、固体含量、黏度和添加剂等多种因素影响，所以如何通过配方设计和乳化工艺的选择来提高其稳定性，是大家都在探索的。③形成颗粒粒径小且粒径分布均匀。颗粒粒径的控制也与多种因素相关，外部条件对乳液粒径的影响也待进一步研究，例如搅拌速度、反应温度、引发剂等。

基于堵水剂的作用要求和油层孔隙物理特性来探讨热固性树脂乳液的特性。吕酉珍[4]等指出，树脂堵水剂适用于砂岩或碳酸盐岩地层的油井堵水，主要用于堵高渗透地层、油井底水、窜水以及出砂严重的油井。注入地层孔隙后，期具有足够的强度来堵塞孔隙、裂缝、孔洞、窜流通道和爆破孔。固化后树脂为中性，不与井下流体发生反应，有效周期长，经济效益显著。其缺点是成本高，无选择性，通常限于井底周围40 cm。

2 油田应用堵水剂的种类及其优缺点

在油田开发过程中，由于水窜、底水锥进或注水、边水突进等原因，导致油井提前破水或水驱。堵水剂的作用是消除或减少水驱，控制产水层水的流动，改变水驱油中的水的流动方向，从而提高水驱油的采收率。

2.1 油田应用的化学堵水剂种类

油田常用的堵水剂主要分为非选择性堵水剂和选择性堵水剂，这是根据堵水剂对油层和水层的堵塞作用分类的。选择性堵水是利用油水之间、出油储层和出水储层之间的性质差异进行堵水。常用选择性堵水剂按溶剂不同可以分为3 类：油基封堵剂、水基封堵剂、醇基封堵剂。非选择性堵水剂可以同时封堵水层和油层。常用非选择性堵水剂按采用物质不同可以分为5 类：水泥封堵剂、树脂型封堵剂、无机盐沉淀型封堵剂、凝胶型封堵剂。

2.2 油田常用化学堵水剂的优缺点及应用效果

选择性堵水剂的优点是可以有效进行识别性堵水，能够识别油层和水层。王富华[6]等研发了一种凝胶颗粒类选择性堵水剂，在交联剂存在下引发聚合制得了交联聚合物凝胶，机械破碎后在胶体磨中研磨至一定粒度。室内评价表明，该堵剂抗温性良好，堵水率高，堵油率低，具有良好的封堵选择性，可用于油井和水井的深部堵水。但是此类堵水剂缺点是：抗温抗盐性差，高温下易水解；各种影响条件较多，以至于在深层复杂条件下，不易发挥其作用；长期下的稳定性不足，起到短期堵水作用。非选择性堵水剂主要用于封堵单一水层或高含水层。非选择性堵水剂中，强度最好是树脂型堵水剂，并且耐高温高盐，与地层适配性强。刘冬妮[7]等在给定工艺下把有机铬交联剂胶囊化，用以高含水层堵水。这是一种典型的缺少耐温耐盐的非选择性堵水剂，实际实用性不强。油田早期使用的聚合物主要为聚丙烯酰胺，是一种注入地层后限制产水且不影响油气产量的廉价处理方法。聚丙烯酰胺的堵水原理是在进入低渗透层时通过桥吸附实现低侵入，从而实现选择性堵水。但是聚丙烯酰胺的缺点是封堵强度较低，封堵作用时间短且不耐高温。

3 对于热固性树脂乳液应用于油田堵水的几点思考

1）油井堵水剂中应该优先选用水基堵水剂，因为它能够优先进入水层。而热固性树脂乳液体系正是水基乳液体系，正好满足这一基本条件。

2）选用热固性树脂，利用较为合适的乳化工艺，制备出水基乳液体系。由于热固性树脂具有耐温、耐盐的特性，正是适用于高温复杂地层。

3）假设水基乳液中颗粒在孔隙、孔洞等油层内部微观空间聚集，在高温下固化填满空间，从而达到有效堵水的作用。

4）可以选择和其他类型堵水剂复配复合使用，发挥各类堵水剂复配的协同作用。

用热固性树脂乳液体系作为油田堵水剂的思考，是基于乳液体系特性与堵水条件及环境。开发出合适乳化工艺制备出稳定的乳液体系，并且体系中树脂颗粒粒径大小适于地层孔隙复杂空间，利用树脂体系的交联作用与孔隙吼道等紧密填充联结，加之热固性树脂硬度大、耐久性等特点，可以较好地起到堵水作用。形成的乳液体系是水基化的，易于油田现场施工，泵入地层进行封堵作业。故随着油田用堵水剂实际要求的提高，热固性树脂乳液体系用作堵水剂，并且和其他类堵水剂复配是一个较为新颖的研究方向。