高强度脲醛树脂复合堵剂的研制及解堵

戢灵美，薛俊格，戢 磊，秦 伟，唐 路，马 进，徐剑明

(1.中原油田普光分公司，达州 636150;2.青海油田监督监理公司石油技术监督分公司，茫崖 816400)

脲醛树脂具有原料来源广、价格低廉、老化稳定性较传统聚合物好等优点，由脲醛树脂制得的高强度堵剂已在国内油田(河南油田、中原油田、吐哈油田等)得到成功应用［1－4］。但脲醛树脂堵剂固化后强度高，用传统的解堵剂不能完全有效地降解脲醛树脂堵剂垢样，而目前国内外针对脲醛树脂堵剂的解堵剂研究较少，因此，限制了脲醛树脂堵剂在油田的大规模应用。裂缝性油藏的封堵有别于传统的基质油藏，要求堵剂选择性进入裂缝，且封堵强度高。使用单一脲醛树脂加固化剂制得的堵剂，体系初始黏度低，造成脲醛树脂降沉，注入地层后易被地层水冲刷，封堵效果差。因此，我们研制了一种脲醛树脂复合堵剂体系，即加入少量低相对分子质量的聚合物，使脲醛树脂悬浮，减少堵剂的漏失。

1 实验

1.1 原料和仪器

脲醛树脂，成都实德制药厂;部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)，相对分子质量2.5×107;六次甲基四胺、氯化铵、磷酸，均为分析纯，成都科龙化工试剂厂;解堵剂(JD－1)，自制。

恒温箱，天平，试剂瓶、封口器。

1.2 实验条件

温度:75～130℃。

模拟地层水矿化度:88420 mg/L，其中Na++K+15500 mg/L，Ca2+、Mg2+分 别 为16200，360 mg/L)。

2 复合堵剂配方的筛选

2.1 脲醛树脂加量

复合固化剂浓度为400 mg/L，延迟固化剂浓度15000 mg/L，HPAM浓度1000 mg/L，采用淡水配制脲醛树脂溶液，测定复合堵剂溶液体系初始黏度，放入75℃恒温箱中，考察脲醛树脂加量(体积分数，下同)对复合堵剂体系固化时间和强度的影响，结果见表1。

表1 脲醛树脂加量对复合堵剂固化性能的影响

从表1看出，随着主剂脲醛树脂加量增加，复合堵剂体系初始黏度增加，固化时间缩短，固化强度增加。因此，主剂脲醛树脂加量以40% ～50%为宜。

2.2 复合固化剂浓度

固定其他条件，脲醛树脂加量40%，考察复合固化剂(氯化铵与磷酸体积比1∶1)浓度对复合堵剂体系固化时间和强度的影响，结果见表2。

表2 复合固化剂浓度对复合堵剂固化性能的影响

从表2看出，随着复合固化剂浓度增加，固化时间缩短;复合固化剂浓度低于350 mg/L，固化时间长且固化强度低;浓度高于400 mg/L，固化时间过短。因此，复合固化剂浓度以350～400 mg/L为宜。

2.3 延迟固化剂浓度

延迟固化剂的作用是调节堵剂溶液体系固化时间，固定其他条件，复合固化剂浓度400 mg/L，考察延迟固化剂浓度对复合堵剂体系固化时间和强度的影响，结果见表3。

表3 延迟固化剂浓度对复合堵剂固化性能的影响

从表3看出，随着延迟固化剂浓度增加，固化时间增加，固化强度降低;延迟固化剂浓度过高，固化时间过长且固化强度低，复合堵剂注入地层后易被地层水冲刷，封堵效果差。因此，延迟固化剂浓度以10000～15000 mg/L为宜。

2.4 聚合物浓度

固定其他条件，延迟固化剂浓度15000 mg/L，考察HPAM浓度对复合堵剂体系固化强度的影响，结果见表4。

表4 HPAM浓度对复合堵剂体系固化强度的影响

从表4看出，聚合物浓度增加，复合堵剂体系初始黏度增加，且体系固化时间为49 h。当聚合物浓度为500～1000 mg/L时，97 d后复合堵剂体系脱水少，稳定性好。因此，聚合物浓度为500～1000 mg/L。

2.5 复合堵剂配方结果

2.1—2.4确定了高强度脲醛树脂复合堵剂体系配方为:脲醛树脂加量40%～50%，HPAM浓度500～1000 mg/L，复合固化剂浓度350～400 mg/L，延迟固化剂浓度10000～15000 mg/L。该复合堵剂体系固化时间49～51 h，固化强度为韧硬固体。体系初始黏度 52.7 ～78.0 mPa·s。

3 高强度脲醛树脂复合堵剂体系的性能评价

3.1 耐温性

按照最佳配方配制复合堵剂体系，放入恒温箱观察，考察温度对复合堵剂体系固化时间和强度的影响，结果见表5。

表5 复合堵剂体系的耐温性

从表5看出，温度对脲醛树脂复合堵剂体系的固化时间影响大，随着温度增加，固化时间缩短。温度为130℃时，固化时间29 h，35 d为坚硬固体，说明其耐温稳定性好。这说明该复合堵剂体系具有较好的耐温性。

3.2 抗盐性

取模拟地层水稀释至不同的矿化度，配制复合堵剂体系，75℃下，考察矿化度对复合堵剂体系固化时间和强度的影响，结果见表6。

表6 复合堵剂体系的抗盐性

从表6看出，矿化度对复合堵剂体系固化时间有一定的影响，但对复合堵剂固化强度影响不大，随着矿化度增大，复合堵剂体系固化时间缩短，这可能是由于盐水中阳离子引起脲醛树脂高分子链卷曲。

3.3 静态解堵实验结果

采用实验室自制的解堵剂降解脲醛树脂复合堵剂体系，降解过程中，降解时间为1.5 d，溶液体系始终为透明状，溶液的黏度先增大(2.2 mPa·s)后降低(1.6 mPa·s)，接近解堵剂初始黏度(1.8 mPa·s)，复合堵剂垢样逐渐减少并悬浮在溶液中，直至完全消失。

3.4 岩心流动实验结果

岩心尺寸为 φ1.972 cm ×7.194 cm，渗透率为327.31 ×10－3μm2。平流泵流量0.5 mL/min，注入1.0 PV复合堵液体系至岩心中，关泵，将其放入75℃恒温箱中充分固化3 d，开泵，以0.5 mL/min的恒定速度进行后续水驱，考察复合堵剂体系的突破压力梯度和耐冲刷性能，结果见图1。

图1 突破压力和耐冲刷性能

从图1看出，复合堵剂体系达突破压力时，突破压力梯度23.63 MPa/m;后续水驱至注入量为25 PV时，脲醛树脂复合堵剂体系注入压力0.36 MPa，压力梯度4.86 MPa/m，这说明复合堵剂体系具有较好的耐冲刷性能，封堵有效期长。

3.5 岩心流动实验中解堵实验结果

评价复合堵剂突破压力梯度和耐冲刷性能后，平流泵的流量为0.5 mL/min，注入解堵剂1.0 PV，关泵2 d，使解堵剂充分降解岩心中脲醛树脂复合堵剂垢样，考察岩心渗透率恢复程度，结果见表7。

表7 复合堵剂体系解堵实验结果

4 结论

(1)针对单一脲醛树脂堵剂体系漏失严重的问题，提出了脲醛树脂复合堵剂体系的思路，HPAM的加入能有效地使脲醛树脂悬浮，减少漏失。

(2)复合堵剂体系突破压力梯度 23.63 MPa/m，具有较好的耐冲刷性能。

(3)岩心流动实验表明，自制解堵剂使注入脲醛树脂复合堵剂体系的岩心渗透率恢复率达94.47%，能有效的降解复合堵剂垢样。

［1］刘晓平，程百利，张寿根，等.一种地下缩聚固化的脲醛树脂堵水堵漏剂［J］.油田化学，2004，21(1):36 －38.

［2］闫文华，苑光宇，杨开，等.两种树脂类堵剂堵水效果室内实验研究［J］.石油地质与工程，2010，24(1):115 －117.

［3］李坤，廖易刚，陈大钧.低毒改性脲醛树脂堵剂的室内研究［J］.天然气勘探与开发，2007，30(2):53 －56.

［4］谭海彦，左迎峰，顾继友，等.淀粉与脲醛树脂复合胶粘剂的制备与性能研究［J］.中国胶粘剂，2012，21(1):28 －31.