水溶性树脂交联剂的合成

摘 要： 水溶性树脂作为聚合物的交联 剂， 广泛的应 用在 油田堵水调剖作业。本试验 以苯 酚和糠醛 为实验原料 ， 对水溶性树脂交联 剂 的生产 工艺进行优化。研 究结果表 明： 在碱金属 为催化剂的条件下 ， 以苯酚 ： 糠醛（ 物质的量） １２３进行反应 ， ７ ℃的下持 续反应 ４小 ＝ ：Ｉ 在 ０ 时 ， 以促 使 苯 环上 的邻 、 可 对位 都 进 行 羟 甲基 化 反 应 ， 成 水 溶 性 树 脂 交联 剂 。 合
我 国陆上油 田 ８ ％以上是靠 注水 开发 ，长期 注水 开发 油 田， ０ １ ． ３水溶性 树脂交联剂 的性能测试 由于油藏纵 向和平面上 的非均 质性 、油水黏度差 异 以及油水 井组 １ ． 固体 含 量 测 定 ．１ ３ 的不平衡 ，导致在水驱 和聚合 物驱油过程 中，注入 水和 聚合 物溶 参 照文献【 中国家标准 Ｇ ／１０ ４５ ９ ６ 】 ＢＴ ４ ７ ．— ３规定 的实验方法 进行 液沿阻力较 小的高渗透 区域流 动而绕过低渗透高 阻区 ，从而 易形 测 定 。 成注入 流体 波及不到 的区域 ，甚至形成死油 区这不 仅会使 中低渗 １ ．水混合性性能测定 ．２ ３ 透层 的原 油采出程度低 ，驱油效果差 ，严重影 响水 驱和 聚合 物驱 参 照文献［ 中国家标准 Ｇ ／１０ ４６ ９ ６ 】 ＢＴ ４ ７ ．— ３规定的实验方法 进行 的开发效益 ，而且会使油井过 多 、过早 产水 ，影 响油 田稳产 、高 测 定 。 产 ，降低油 田注水效率 ，增加 原油生产成本 ，导致 注水开发 效果 ２ 结 果 与分 析 和经济效益 均不理想 。改 善注水采收率技术将是 注水开发油 田中 ２１ ． 水溶性树脂交联剂 的反应机理 后期 的关键技术 ，也是实现油 田可持续开发 的关键 技术 。长期 以 酚醛树 脂是醛类和酚类物 质在酸性或碱性 催化剂 的催化下合 来 ，广 大石 油科技工作 者为解 决这一 技术难题 进行 了不懈 努力 。 成 的缩聚物 ，再合成 的过程 中原料 的官能度 数 目，两种 原料 的摩 由于交联 聚合 物体系具有缓慢 、轻度交 联的特性 ，不仅提高 了交 尔 比及 催化剂 的类型对生 成的树脂有很大 的影 响 。一般 认为其反 联 聚合物 的抗剪 切性 ，而且还广泛 适用于各种水质 ，解 决 了聚丙 应机理 为苯酚在碱 的催化 下形成离域 的酚氧负 离子 ，接着 在其邻 烯酰胺耐盐抗 温性差 的难题 ，同时在较低的聚合物浓 度下 ，能产 对 位上发 生取代反 应 ，在 碱性介 质 中所形 成 的羟 甲基 比较 稳定 ， 生较大 的凝胶强度 ，增加驱替过程 中的阻力系数和残余阻力系数 ， 因此 能 与 过 量 的 醛 类 反 应 生 成 二 羟 甲基 酚 、三 羟 甲基 酚 ，在 正 常 降低了驱油体 系的成本 ，作 为三 次采油的新方法 ，已成为油 田 情况下 会发生羟 甲基 间的缩合 反应 ，生成二 酚核或多酚 核的低聚 研 究 的 热 门课 题 。 物 。一般来 说 ，在 合成水 溶性树 脂交联剂 中 ，催 化剂碱性 越强 ， ＨＰ Ｍ 酚醛体 系是 目前 国内外油 田常用 的弱凝胶调驱剂 。对 生成 的交联剂分子上羟甲基含量越高 ，树脂的水 溶性越大 。 Ａ ／ 于 Ｈ Ａ 酚醛体系 ，特殊 的交联剂及助剂实现 了体 系延迟交联 时 Ｐ Ｍ／ ２２ 尔比对水溶性树脂交联 剂的影响 ．摩 间及强度 的有效控制 ，而无需调 节体系 的 ｐ Ｈ值 ，使现 场操作难 苯酚与糠醛 的摩尔 比直接影 响着水溶性树 脂交联剂所 带羟 甲 度 降低 ，施工成功率 大大提高 。通过对 酚醛树脂弱凝胶 体系 的研 基 官能团的数量 ，由表 １的试验结果表明 ，在水 溶性树脂交 联剂 究 ，水溶性酚醛树脂【 引 由于苯环上 的羟 甲基官能 团具有很强 的反应 的合成 工艺 中，在其它反应条 件相同时 ，随着 酚与醛 的摩 尔 比的 活性可与分子链 中含有 ～ Ｈ，ｃ Ｎ ，Ｏ Ｎ － Ｏ Ｈ ＿ Ｈ等 基团 的聚合 物发生交 提高 ，苯酚的多元羟 甲基化程 度增大 ，水溶性树 脂交联剂 的保存 联 反应 ，在一定条件 下形成凝胶 ，树脂交联 剂能提 高聚合 物 的黏 时间减少 ，因此 确定 出水溶性树脂交联剂 的最佳摩尔 比为 １ ３。 ：２ 度 和耐温 、耐盐性能 。这些技术 已经应用 到油 田堵水调 剖作业 ， 由反应机理 可知 ，在碱性条件 下酚与糠醛反应 的最初生成产 物主 并 取得 了低投入 、高产出 的经济效益 。为了有效地提高 交联剂 中 要是苯 酚中的 ２个邻位和一个 对位上的氢部分或全 部被羟 甲基取 的羟甲基化程度 ，本 文针对水溶性树脂交联 剂的合成工 艺进 行优 代 ，糠醛过量 有利于羟 甲基取代 。由于两个羟 甲基 之间易缩 合形 化 ，这项研究对于开发生产水溶性交联剂奠定了理论基础 。 成醚连接 （Ｃ Ｏ Ｃ ） 一 Ｈ— — Ｈ ，导致分子量增大 ，羟 甲基越多 ，形成醚 １ 材 料 与 方 法 连接的概率越大 ，反应物 的稳定性越差。 １１ 料 及 仪 器 ．原 表 １酚与醛的摩尔 比对交联剂性能的影 响 实验药 品：苯酚 （ 纯 ，天津市 大茂化学试 剂厂） 分析 ，氢氧化 钠 （ 分析纯 ，北京化工厂） ，糠醛 （ 工业品 ，吉林油 田华侨化工厂 生 产 ） 。 主 要仪 器 设备 ：１ ０ ｍ 三 角 烧瓶 ，Ｈ ６数显 恒 温 水浴 锅 ００ ｌ Ｈ一 ２３不 同温度对水溶性树脂交联剂的影响 ． （ 金坛市鑫 鑫实验仪器厂） Ｊｌ 密增 力电动搅拌器 （ 浦东 ，Ｊ 精 ＿ 上海 在催化剂用量为 ｌ ％，酚与糠醛 的摩尔 比为 １ ． ：２３的条件下 ， 物理光学仪器厂）等等。 本实验进一 步探讨 了不同温度对水溶性 树脂交联剂 的影响 。研 究 １ ． ２水溶性树脂交联剂 的合成方法 表 明，在合 成过程 中苯酚 与糠醛 的加成反应 的速度 明显大 于多元 以苯酚 和糠醛为实验原料 ，按物质 的量 的比 １ ． （ ：２ 摩尔 比） 羟 甲基 苯 酚 的 缩 聚 反 应 ，为 了 获 得 保 存 期 更 长 的 水 溶 性 树 脂 交 联 ３ 称 取适 量的苯酚 ，倒人三 口烧瓶 中，加热至 ５ ％ ，使其融化 为液 剂 ，反应过程中必须严格控制反应温度 。 ０ 体 ；按 苯酚 、糠醛纯物质总量 １ 比例称 取催化剂 ，将 其配成溶 ％的 由图 １的实验结果表 明 ，在 ７ ℃的温度下合成 的水溶性树脂 ０ 液加入 到以融化 的苯酚溶液 中混合均匀 ，将 以称量 好的糠醛 缓慢 交联剂保存时 间最长 ，随着反应温度升高 ，多元羟 甲基 苯酚很快 的加人三 口烧瓶 中，将三角烧瓶放人 ７ 的水溶 中连续反应 ４小 缩 聚并形成体型结构 ，转变为水不溶 的乙丙 阶树脂交联 剂的保存 ０ 时间明显缩短 ，影响交联剂产品的应用 。在 同样的温度下 ，交联 时得到
ｏ ｅｅｖｉ ｈｎｌ ｆｒ ｒｌ１ ．（ １ｒｔ ｆａ ｌ ｌ ｍ ｔ ｓａｃｔｙｔｔ ｐｏ ｏ ｈ ｄａｅ ｔ ｅｚｎ ｉｇ ｈｖ ａｒ ｄ ｏ ｈ ｉ ｒｓｒｏ ．Ｐ ｅｏ： ｕｆ ａ ： ３ｍｏ） ｉ ｏ ｎ ａ ａｉ ｅ ｌａ ａ ｌ ｏ ｒｍ ｔ ｔ ａｊｃｎ ｎｅｅｒ ．ａｅｃｒｅ ｎ ｔｅｂ ｌ ｒ ｕ ＝ ２ ａｏ ｋ ａ ａｓ ｅ ｅ ｂ ｎ ｉ
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（ 吉林 油田公 司松原兴业糠醇有限责任公 司， 吉林 松原 １８ ０ ） ３０ ０
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剂 的合成
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陈学 东 Ｃ ｅ ｕｄ ｎ ｈｎ Ｘ ｅ ｏｇ
关键词 ： 交联 剂 ； 水溶 性 树 脂 ； 成 合
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