论深度调剖用酚醛树脂胶联剂的合成与性能

2022-09-11

我国的聚丙烯酰胺交联凝胶技术研究开于20世纪60-70年代, 到80年代许多交联剂类型被开发出来, 90年代凝胶体系的研究更加系统全面。2000年后, 由于聚丙烯酰胺生产工艺的完善, 超高分子量聚丙烯酰胺实现规模化生产, 为弱凝胶的应用提供了原料支持, 使得弱凝胶的应用得到更大的发展。

近年来, 聚合物的交联技术发展很快, 已有许多不同的交联剂产品问世, 并在油田得到了广泛应用。不同结构、不同性能、不同生产工艺、不同价位的交联剂在油田化学领域中占据了一席之地, 也推动了国内油田化学剂的发展。

目前深度调剖用交联剂主要有两大体系:1、多价金属离子交联剂体系。代表性的是铬、铝体系。通过水合、水解、羟桥作用, 与聚丙烯酰胺分子中的羟基作用, 形成凝胶。铬体系中, 为延缓凝胶时间, 采用Cr3+与螯合物配位。常用的螯合物有已酸、丙酸、乳酸、丙二酸等。2、以酚醛为原料的交联剂体系。代表性的是酚醛树脂交联剂。即由甲醛、丙醛、戊二醛等与苯酚或间苯二酚反应的交联剂体系。该交联剂主要是与聚丙烯酰胺中的酰胺基作用, 形成凝胶。其特点较铬体系温和, 成胶时间可调性强, 缺点是产品容易发生自交联, 失效。

一、实验

1. 实验仪器

磁力搅拌器, 烘干箱, 电子天平, 旋转粘度计, 烧杯, 三口烧瓶, 温度计, 恒温水浴

2. 主要试剂

聚丙烯酰胺 (相对分子量2.0×107) 氯化钠 (分析纯)

工业级产品:苯酚甲醛促进剂氢氧化钠

3. 交联剂的合成

先将烧杯中加入200g蒸馏水, 加入100g苯酚于烧杯中充分搅拌, 将烧杯内苯酚溶液倒入三口烧瓶置于恒温水浴内。在搅拌条件下缓慢加入甲醛, 加入烧碱催化剂, 调整恒温水浴温度至90℃, 待温度恒定后, 恒温2小时。缓慢升温至100℃后加入促进剂, 搅拌条件下恒温1小时, 得到棕红色液体即为酚醛树脂交联剂。

二、结果与性质

1. 成胶原理

苯酚和甲醛反应生成甲阶酚醛树脂, 甲醛可加成在苯酚的不同位置, 生成不同的加成产物。该交联剂与聚丙烯酰胺中的酰胺基作用, 形成凝胶。

2. 标准液的制备

准确称取氯化钠4.00g, 置于2000m L蒸馏水中, 搅拌均匀后待用。

3. 聚合物溶液的制备

称取聚合物4.00g, 缓慢加入标准液烧杯中, 充分搅拌, 4小时后, 即为聚合物溶液。

4. 实验方法

将聚合物溶液按每份500m L分成三份, 分别加入酚醛树脂交联剂1.0g, 搅拌后倒入细口瓶中, 置于80℃烘干箱中, 其中一份24小时开始观察, 以后每24小时观察一次, 观察时采用缓慢倾斜细口瓶, 当发现聚合物溶液呈舌状粘弹凝胶体时为成胶时间。

5. 成胶粘度

将成胶后的第一份聚合物溶液置入旋转粘度计的测量筒内, 在80℃条件下测试5min, 期间每隔0.5min读数一次, 取最大值为最终成胶粘度。

6. 稳定性

将成胶后的第二份聚合物溶液, 在在80℃条件下, 恒温5天, 按2.5方法测其粘度值为N1,

将成胶后的第三份聚合物溶液, 在在80℃条件下, 恒温10天, 按2.5方法测其粘度值为N2,

则其粘度值为:R=100×N2/N1

7. 性能指标

经多次室内实验检测, 酚醛树脂交联剂性能指标如下:

三、用途与结论

1. 用途

(1) 近井调剖。形成高强度凝胶, 可用于封堵高渗透条带和裂缝油层, 用于近井调堵作业。

(2) 深部调驱。与低聚合物浓度形成的弱凝胶体系流动性好, 具有很好的注入能力, 适合大规模注入。

(3) 用作聚合物溶液稳定剂。在聚合物驱中, 加入适量的交联剂可以有效防止聚合物的降解, 保持聚合物的粘度。

2. 结论

酚醛树脂交联剂适应范围广、成胶时间和强度可控、耐温抗盐性好, 可以进入油层深部, 增加高渗透蹭水通道的流动阻力, 产生液流改向能力, 使后续的驱替液主要进入未来及的低渗透层, 扩大波及系数, 从而提高原油采收率。

(1) 酚醛树脂交联剂活性高, 生产成低, 性能稳定;

(2) 酚醛树脂交联剂与聚合物成胶过程容易控制, 成胶时间可调;

(3) 凝胶稳定性好, 适用于高温油藏。

(4) 符合安全环保要求。

摘要：用苯酚与甲醛为原料, 以氢氧化钠为催化剂, 合成酚醛树脂交联剂。该交联剂与聚丙烯酰胺中的酰胺基作用, 形成凝胶。所形成的凝胶具有一定的粘、强度, 成胶粘度大, 具有一定压力下的流动性和稳定性, 与多种聚合物都有很好的配伍性, 可有效地、大幅度地提高聚合物溶液的粘度, 改善聚合物的抗温、抗盐、抗剪切性能。

关键词：深度调剖,酚醛树脂交联剂,聚丙烯酰胺