栲胶基于油田应用的研究与展望

赵锦宇，温小朋，夏树斌，张荣明

（1. 东北石油大学化学化工学院应用化学实验室，黑龙江 大庆 163318；2. 大庆油田有限责任公司试油试采分公司物资管理中心，黑龙江 大庆 163412；3. 中国石油抚顺石化公司研究院表面活性剂研究所，辽宁 抚顺 113000；）

栲胶基于油田应用的研究与展望

赵锦宇1，温小朋2，夏树斌3，张荣明1

（1. 东北石油大学化学化工学院应用化学实验室，黑龙江 大庆 163318；2. 大庆油田有限责任公司试油试采分公司物资管理中心，黑龙江 大庆 163412；3. 中国石油抚顺石化公司研究院表面活性剂研究所，辽宁 抚顺 113000；）

栲胶类因其为天然材料, 储藏丰富, 价格低廉, 能够通过化学改性使其具有耐温性,生物降解性,低污染等优点，在油田应用已久。简述了针对油田现存的状况，栲胶和改性栲胶的制备，关于国内外栲胶类钻井液处理及在油田上的生产与应用，通过改性栲胶与栲胶复配而成的化学试剂在低渗透油藏和稠油热采油藏上的研究发展和应用前景。

栲胶；钻井液处理剂；油田应用；应用前景

栲胶(Tannin Extract)首先是一类复杂的天然化合物的总称，再次从橡树树皮等植物的浸出液中所获得的的植物中有效提炼的主要成分为植物多酚(Plant Poly-phenol)也就是单宁这样的物质[1-3]。单宁是普遍存在的，含量十分丰富，相较于纤维素和木质素[4,5]的林业副产品，它尽管并没有其含量高，但是它的分子量可达到500～3 000[6]。栲胶的化学结构可以分为水解单宁和缩合单宁两大类型。在高等维管束植物中存在水解单宁和缩合单宁，而水解单宁是通过酯化而存在的。通过不含糖残基的黄烷缩合而成的缩合单宁[7]。由于其特殊的性能和它的可再生资源性，单宁引起了很多学者的注意，在广泛提倡绿色化学是主题的当下，很多领域开展了对植物多酚的研究并开发利用。植物多酚[8]是复杂酚类的次生代谢物，研究利用过程中影响和涉及的领域，从制革工业的发展，到如今油气开发利用，同时也凸现在农业，生物，卫生医疗，食品安全，日化等广阔的应用前景。

1 在钻井液中栲胶的作用

钻井液流动的过程[9]追踪并观察整个井出油的效果，在液泵作用下经过地面管线，通过立柱、带动钻杆、通过钻头液体喷到井底，从钻杆与地层之间的环空上返至地面，过程中携带着岩屑，通过特殊的方法去除岩屑，最后返回钻井液池。栲胶发挥其天然特性，在众多的钻井液处理剂中脱颖而出，制成无污染，高效耐温耐盐的特性，在钻井液领域发挥着重要的作用。

1.1 钻井液降粘剂

拆散粘土粒子、间结构起降低黏度和切力的作用称为降粘剂，同时根据意义又称为分散剂。降粘剂[10]也是逐渐发展到低固相聚合物钻井液到全面应用在油田上，只要是能够引起大分子结构和形态变化的因素都会对聚合物溶液的粘度有所影响。传统意义上的改性栲胶是通过检视原有的化学性质而改性，因为改性剂也不一定十分有效。由于栲胶有良好的价值，栲胶在钻井液中具有稀释灵敏度高[11,12]的特点，而栲胶可以与其他材料复配改性，最终可得到更为优质的降粘剂。那么以下就是专家在栲胶这方面得到的成就：

王中华[13]研究改性拷胶降粘剂 SMT-88是以橡碗栲胶和落叶松栲胶为原料，经磺化、络合制得SMT-88，使这个改性后的栲胶在淡水、盐水和饱和盐水中都适用。经过了良好的现场应用，取得了较好的现场效果。

张文天[14]通过自己的总结对硫酸盐法或烧碱法制纸浆过程中，洗涤蒸煮后的纸浆的洗涤液和栲胶改性，能够使得黑液[15]和栲胶的稀释能力提高，最后研制成了新型降粘剂-999稀释剂。这种方式的稀释剂把栲胶与木质素的优点结合起来，其中的各项性能指标优越于油田钻井液中广泛使用的磺化栲胶。除此成就，在大庆油田在高含水的条件下，以落叶松栲胶[16]为主要原料，与交联剂反应在现场应用效果较好可抗高温，能用于浅井、深井6 000 m以内的超深井。

1.2 钻井液降滤失剂

钻井液降滤失剂的定义是用以保证钻井液性能稳定,减少有害液体向地层滤失,以及稳定井壁、保证井径规则的重要钻井液处理剂。我们普遍认知在过去使用的降滤失剂仅有腐殖酸类[17]，逐渐使用梭甲基纤维素和水解聚丙烯脂,之后阶段成功研制出磺化酚醛树脂。

降滤失剂在油田上的应用：改性后栲胶类单宁多元酚[18]中的羟基与地层粘土表面的羟基形成的氢键而吸附在粘土表面，有极性的基团在水中会发生解离，在电镜下可以观察到为双电层结构，改性后的单宁降滤失剂[19]能够将拆散上述粘土吸附的结构，导致最后的粘合达到的目的就是提高颗粒负电性增加水化层厚度。

张洁[20]等对兴安岭落叶松树皮进行改性，通过对橡碗、花生壳、落叶松树代替苯酚的部分制成磺化酚醛树脂降滤失剂。

2 调剖堵水中栲胶的应用

油井出水是油田开发过程中不可避免要遇到的问题并携带许多危害，降低抽油井泵效，消耗地层能量加剧管线、设备的腐蚀和结垢这些问题等等。

在改性栲胶[21]进行成胶实验中，发现其中成胶之前为水基溶胶，逐渐渗透进入水层，在其中我们可以形成凝胶封堵层，与碳酸岩表面结合的原因，我们可以判定它具有极性，这种水基溶液不能驱出大部分原油在油层中，在成胶后，凝胶与残余油混合的出现使封堵层易被突破形成流动通道，改性后的栲胶对水层封堵能力更加强大。在矿化度高的地层水和注入堵剂溶胶之间添加等比例的清水进行预冲洗,隔离地层水破胶，又可消减聚沉现象。为了克服聚合物类调剖堵水剂的一些缺点,又进一步研究并开展了关于栲胶类自带天然多酚的开发与研究。

李雪峰[22]自 1993年以来用木质素为原料合成的油田化学品进行了统计，在其 16种油田化学品中，调剖堵水剂就有5种。

齐宁[23]等人研制开发了一种新型高温调剖堵水剂—改性落叶松栲胶高温堵剂，针对低渗透油田高温的开采，成胶良好并且时间可控，性能评价良好，是一种适用于低渗透油田高温调剖堵水剂。

Navratil[24]等将利用栲胶同甲醛混合，利用某些无机盐配成溶液在温度一定范围的条件下形成的凝胶可用于地层封堵，Navratil又将磺化栲胶与苯酚(或间苯二酚)、甲醛(或多聚甲醛、糠醛)混合，制成了另一种能耐250 ℃高温的堵剂，使用了这两种天然改性的栲胶堵剂，不仅达到了增产的效果，还有利于环保。

黄宁[25]利用落叶松树皮和花生壳等提取物替代部分苯酚制备了磺化酚醛树脂降滤失剂，经抗温、抗盐及高温高压失水测试均达到了降滤失剂的标准。

3 展 望

经过一系列的研究开发后，通常认为单宁只适用于钻浅井和中深井，经过现场应用后表明改性或复配后的栲胶类钻井液处理剂在超深井得到良好的效果。

（1）栲胶单宁在石油化工领域成为了广泛而普遍的试剂，通过对水的检测和处理，我们发现单宁能与金属表面的铁离子或氧化铁反应生成一种致密的氧化膜，具有延缓腐蚀的作用。

（2）栲胶植物单宁中的特殊结构即多元酚给整个物质带来了特殊性，满足高温低渗透油田及稠油热采油藏的堵水作业，能够在压裂过程中利用栲胶改性支撑压力液。

（3）改性后的栲胶除了可以除氧和防腐，也能作为絮凝剂的功效，改性成为两性或阳离子絮凝剂，提高采收率。在现场实践中，也应该降低人为因素引起的水锁损害。

（4）在国内的油田中避免使用水基压裂液，采用泡沫化的压裂液最广泛，采用负压作业的这一决定，究其原因是因为减少和水相作业流体见面的机会达到可能减少与水相作业流体相见的机会。

栲胶的应用领域涉及的面很广泛，它的各种组分要求在不同的领域各不相同，使得我们要把栲胶产品发挥到极致，也就是所谓的产品精细化。植物栲胶与人类生活密切相关，关于栲胶的研究及应用将伴随人类的生活逐渐变得更为实用。

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Research and Prospect of Application of Tannin Extract in Oil Fields

ZHAO Jin-yu1，WEN Xiao-peng2，XIA Shu-bing3，ZHANG Rong-ming1
（1. College of Chemical Engineering, Northeast Petroleum University, Heilongjiang Daqing 163318, China；2. Daqing Oilfield Co., Ltd. Well Testing Company, Heilongjiang Daqing 163412, China; 3. PetroChina Fushun Petrochemical Company Surfactant Research Institute, Liaoning Fushun 113001, China）

Because tannin is a natural material, its reserve is abundance and its price is low, and it has many advantages after chemical modification including temperature resistance and biodegradability, low pollution and so on, so it has been applied in the oil field for a long time. In this paper, preparing methods of the tannin and modified tannin were introduced as well as application of the tannin in the oilfield. Study on chemical reagents prepared from the tannin for heavy oil reservoirs and low permeability shallow reservoirs was discussed.

Tannin; Drilling fluid additives; Oil field application; Application prospect

TE 254

A

1671-0460（2015）08-2036-02

2015-06-09

赵锦宇（1992-），女, 黑龙江大庆人，硕士在读。E-mail：zjyzjy0626@163.com 。