論深度調剖用酚醛樹脂膠聯劑的合成與性能

王基林

遼寧天意實業股份有限公司 遼寧盤錦 124010

我國的聚丙烯酰胺交聯凝膠技術研究開于20世紀60-70年代，到80年代許多交聯劑類型被開發出來，90年代凝膠體系的研究更加系統全面。2000年后，由于聚丙烯酰胺生產工藝的完善，超高分子量聚丙烯酰胺實現規模化生產，為弱凝膠的應用提供了原料支持，使得弱凝膠的應用得到更大的發展。

近年來，聚合物的交聯技術發展很快，已有許多不同的交聯劑產品問世，并在油田得到了廣泛應用。不同結構、不同性能、不同生產工藝、不同價位的交聯劑在油田化學領域中占據了一席之地，也推動了國內油田化學劑的發展。

目前深度調剖用交聯劑主要有兩大體系：1、多價金屬離子交聯劑體系。代表性的是鉻、鋁體系。通過水合、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劑體系。代表性的是酚醛樹脂交聯劑。即由甲醛、丙醛、戊二醛等與苯酚或間苯二酚反應的交聯劑體系。該交聯劑主要是與聚丙烯酰胺中的酰胺基作用，形成凝膠。其特點較鉻體系溫和，成膠時間可調性強，缺點是產品容易發生自交聯，失效。

一、實驗

1.實驗儀器

磁力攪拌器，烘干箱，電子天平，旋轉粘度計，燒杯，三口燒瓶，溫度計，恒溫水浴

2.主要試劑

聚丙烯酰胺（相對分子量2.0×107）氯化鈉（分析純）

工業級產品：苯酚甲醛促進劑氫氧化鈉

3.交聯劑的合成

先將燒杯中加入200g蒸餾水，加入100g苯酚于燒杯中充分攪拌，將燒杯內苯酚溶液倒入三口燒瓶置于恒溫水浴內。在攪拌條件下緩慢加入甲醛，加入燒堿催化劑，調整恒溫水浴溫度至90℃，待溫度恒定后，恒溫2小時。緩慢升溫至100℃后加入促進劑，攪拌條件下恒溫1小時，得到棕紅色液體即為酚醛樹脂交聯劑。

二、結果與性質

1.成膠原理

苯酚和甲醛反應生成甲階酚醛樹脂，甲醛可加成在苯酚的不同位置，生成不同的加成產物。該交聯劑與聚丙烯酰胺中的酰胺基作用，形成凝膠。

2.標準液的制備

準確稱取氯化鈉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，緩慢加入標準液燒杯中，充分攪拌，4小時后，即為聚合物溶液。

4.實驗方法

將聚合物溶液按每份500mL分成三份，分別加入酚醛樹脂交聯劑1.0g，攪拌后倒入細口瓶中，置于80℃烘干箱中，其中一份24小時開始觀察，以后每24小時觀察一次，觀察時采用緩慢傾斜細口瓶，當發現聚合物溶液呈舌狀粘彈凝膠體時為成膠時間。

5.成膠粘度

將成膠后的第一份聚合物溶液置入旋轉粘度計的測量筒內，在80℃條件下測試5min,期間每隔0.5min讀數一次，取最大值為最終成膠粘度。

6.穩定性

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方法測其粘度值為N2,

則其粘度值為：R=100×N2/N1

7.性能指標

經多次室內實驗檢測，酚醛樹脂交聯劑性能指標如下：

序號1234567項目外觀P H值密度，20℃，g/c m3成膠時間，80℃，d成膠強度，mP.s凝較穩定性（80℃ ），d適用溫度，℃指標棕黃至棕紅色液體8-111.1-1.32-10 d可調＞2000＞90＞60

三、用途與結論

1.用途

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

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

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

2.結論

酚醛樹脂交聯劑適應范圍廣、成膠時間和強度可控、耐溫抗鹽性好，可以進入油層深部，增加高滲透蹭水通道的流動阻力，產生液流改向能力，使后續的驅替液主要進入未來及的低滲透層，擴大波及系數，從而提高原油采收率。

(1)酚醛樹脂交聯劑活性高，生產成低，性能穩定；

(2)酚醛樹脂交聯劑與聚合物成膠過程容易控制，成膠時間可調；

(3)凝膠穩定性好，適用于高溫油藏。

(4)符合安全環保要求。

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[2]王中華何煥杰楊小華《油田化學品實用手冊》中國石化出版社.

[3]顏家才王玉忠茍景峰酚醛樹脂在油田化學領域的應用鉆井液與完井液2007，24.

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