論深度調(diào)剖用酚醛樹(shù)脂膠聯(lián)劑的合成與性能

王基林

遼寧天意實(shí)業(yè)股份有限公司 遼寧盤錦 124010

我國(guó)的聚丙烯酰胺交聯(lián)凝膠技術(shù)研究開(kāi)于20世紀(jì)60-70年代，到80年代許多交聯(lián)劑類型被開(kāi)發(fā)出來(lái)，90年代凝膠體系的研究更加系統(tǒng)全面。2000年后，由于聚丙烯酰胺生產(chǎn)工藝的完善，超高分子量聚丙烯酰胺實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)，為弱凝膠的應(yīng)用提供了原料支持，使得弱凝膠的應(yīng)用得到更大的發(fā)展。

近年來(lái)，聚合物的交聯(lián)技術(shù)發(fā)展很快，已有許多不同的交聯(lián)劑產(chǎn)品問(wèn)世，并在油田得到了廣泛應(yīng)用。不同結(jié)構(gòu)、不同性能、不同生產(chǎn)工藝、不同價(jià)位的交聯(lián)劑在油田化學(xué)領(lǐng)域中占據(jù)了一席之地，也推動(dòng)了國(guó)內(nèi)油田化學(xué)劑的發(fā)展。

目前深度調(diào)剖用交聯(lián)劑主要有兩大體系：1、多價(jià)金屬離子交聯(lián)劑體系。代表性的是鉻、鋁體系。通過(guò)水合、水解、羥橋作用，與聚丙烯酰胺分子中的羥基作用，形成凝膠。鉻體系中，為延緩凝膠時(shí)間，采用Cr3+與螯合物配位。常用的螯合物有已酸、丙酸、乳酸、丙二酸等。2、以酚醛為原料的交聯(lián)劑體系。代表性的是酚醛樹(shù)脂交聯(lián)劑。即由甲醛、丙醛、戊二醛等與苯酚或間苯二酚反應(yīng)的交聯(lián)劑體系。該交聯(lián)劑主要是與聚丙烯酰胺中的酰胺基作用，形成凝膠。其特點(diǎn)較鉻體系溫和，成膠時(shí)間可調(diào)性強(qiáng)，缺點(diǎn)是產(chǎn)品容易發(fā)生自交聯(lián)，失效。

一、實(shí)驗(yàn)

1.實(shí)驗(yàn)儀器

磁力攪拌器，烘干箱，電子天平，旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)，燒杯，三口燒瓶，溫度計(jì)，恒溫水浴

2.主要試劑

聚丙烯酰胺（相對(duì)分子量2.0×107）氯化鈉（分析純）

工業(yè)級(jí)產(chǎn)品：苯酚甲醛促進(jìn)劑氫氧化鈉

3.交聯(lián)劑的合成

先將燒杯中加入200g蒸餾水，加入100g苯酚于燒杯中充分?jǐn)嚢瑁瑢瓋?nèi)苯酚溶液倒入三口燒瓶置于恒溫水浴內(nèi)。在攪拌條件下緩慢加入甲醛，加入燒堿催化劑，調(diào)整恒溫水浴溫度至90℃，待溫度恒定后，恒溫2小時(shí)。緩慢升溫至100℃后加入促進(jìn)劑，攪拌條件下恒溫1小時(shí)，得到棕紅色液體即為酚醛樹(shù)脂交聯(lián)劑。

二、結(jié)果與性質(zhì)

1.成膠原理

苯酚和甲醛反應(yīng)生成甲階酚醛樹(shù)脂，甲醛可加成在苯酚的不同位置，生成不同的加成產(chǎn)物。該交聯(lián)劑與聚丙烯酰胺中的酰胺基作用，形成凝膠。

2.標(biāo)準(zhǔn)液的制備

準(zhǔn)確稱取氯化鈉4.00g，置于2000mL蒸餾水中，攪拌均勻后待用。

3.聚合物溶液的制備

稱取聚合物4.00g，緩慢加入標(biāo)準(zhǔn)液燒杯中，充分?jǐn)嚢瑁?小時(shí)后，即為聚合物溶液。

4.實(shí)驗(yàn)方法

將聚合物溶液按每份500mL分成三份，分別加入酚醛樹(shù)脂交聯(lián)劑1.0g，攪拌后倒入細(xì)口瓶中，置于80℃烘干箱中，其中一份24小時(shí)開(kāi)始觀察，以后每24小時(shí)觀察一次，觀察時(shí)采用緩慢傾斜細(xì)口瓶，當(dāng)發(fā)現(xiàn)聚合物溶液呈舌狀粘彈凝膠體時(shí)為成膠時(shí)間。

5.成膠粘度

將成膠后的第一份聚合物溶液置入旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)的測(cè)量筒內(nèi)，在80℃條件下測(cè)試5min,期間每隔0.5min讀數(shù)一次，取最大值為最終成膠粘度。

6.穩(wěn)定性

將成膠后的第二份聚合物溶液，在在80℃條件下，恒溫5天，按2.5方法測(cè)其粘度值為N1,

將成膠后的第三份聚合物溶液，在在80℃條件下，恒溫10天，按2.5方法測(cè)其粘度值為N2,

則其粘度值為：R=100×N2/N1

7.性能指標(biāo)

經(jīng)多次室內(nèi)實(shí)驗(yàn)檢測(cè)，酚醛樹(shù)脂交聯(lián)劑性能指標(biāo)如下：

序號(hào)1234567項(xiàng)目外觀P H值密度，20℃，g/c m3成膠時(shí)間，80℃，d成膠強(qiáng)度，mP.s凝較穩(wěn)定性（80℃ ），d適用溫度，℃指標(biāo)棕黃至棕紅色液體8-111.1-1.32-10 d可調(diào)＞2000＞90＞60

三、用途與結(jié)論

1.用途

(1)近井調(diào)剖。形成高強(qiáng)度凝膠，可用于封堵高滲透條帶和裂縫油層，用于近井調(diào)堵作業(yè)。

(2)深部調(diào)驅(qū)。與低聚合物濃度形成的弱凝膠體系流動(dòng)性好，具有很好的注入能力，適合大規(guī)模注入。

(3)用作聚合物溶液穩(wěn)定劑。在聚合物驅(qū)中，加入適量的交聯(lián)劑可以有效防止聚合物的降解，保持聚合物的粘度。

2.結(jié)論

酚醛樹(shù)脂交聯(lián)劑適應(yīng)范圍廣、成膠時(shí)間和強(qiáng)度可控、耐溫抗鹽性好，可以進(jìn)入油層深部，增加高滲透蹭水通道的流動(dòng)阻力，產(chǎn)生液流改向能力，使后續(xù)的驅(qū)替液主要進(jìn)入未來(lái)及的低滲透層，擴(kuò)大波及系數(shù)，從而提高原油采收率。

(1)酚醛樹(shù)脂交聯(lián)劑活性高，生產(chǎn)成低，性能穩(wěn)定；

(2)酚醛樹(shù)脂交聯(lián)劑與聚合物成膠過(guò)程容易控制，成膠時(shí)間可調(diào)；

(3)凝膠穩(wěn)定性好，適用于高溫油藏。

(4)符合安全環(huán)保要求。

[1]鄭延成趙明奎張中華姚黎明深部調(diào)剖驅(qū)油交聯(lián)劑的研究精細(xì)石油化工進(jìn)展2003年8月.

[2]王中華何煥杰楊小華《油田化學(xué)品實(shí)用手冊(cè)》中國(guó)石化出版社.

[3]顏家才王玉忠茍景峰酚醛樹(shù)脂在油田化學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用鉆井液與完井液2007，24.

[4]錢曉琳吳文輝于培志用做弱凝膠水溶性酚醛樹(shù)脂的合成油田化學(xué)2005，22.