[发明专利]油气田钻采增稠剂用酚醛树脂及其制备方法

说明书

一种油气田钻采增稠剂用酚醛树脂及其制备方法，步骤：按重量份数配比称取苯酚1份、甲醛0.9‑1.3份、催化剂0.03‑0.06份和改性稳定剂0.3‑0.5份，得到原料；将原料中的苯酚、50‑60%的甲醛以及50‑60%的催化剂作为物料投入反应釜中搅拌均匀，加热，得到混合料；待反应釜内的物料温度升至80‑90℃，开始滴加原料中的40‑50%的甲醛及40‑50%的催化剂，将改性稳定剂0.3‑0.5份投入反应釜中并加热及搅拌，得到基料；缩聚反应；脱水；冷却，放料，得到产品。有效促进羟甲基化加成反应，极性较强的活性基团含量越多,树脂的极性越强,活性越好，且树脂分子量明显提高,分子量分布更趋合理。

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种油气田钻采增稠剂用酚醛树脂，并且还涉及其制备方法。

背景技术

前述油气田钻采增稠剂用于油气田钻探、泥浆的增稠和固井用水泥砂浆的增稠。近年来，随着石油勘探开发向深井、超深井、斜井以及水平井方向发展，并且在油井深度不断增加的同时，井下压力相应增大以及温度随之提高，具体而言，钻探深度每增加100米，温度和压力分别提高3℃和1-2MPa。

已有技术中的油气田钻采增稠剂普遍存在分子链倾向于解缠结而致使水泥浆体系稠度逐渐变稀，稳定性变差；在高温加压力情况下，水泥砂浆的颗粒运动加剧；在灌注过程中沉降加快，循环稳定性差；对地层伤害大，浆体分散不匀，高温增稠效果以及混配和可泵性差等致命缺陷，从而对钻井质量及效率产生影响，甚至导致钻井失控或失败。

由于酚醛树脂的分子结构中具有亲水基团，因而对于稳定水泥砂浆体系以及在砂浆溶液中对各种颗粒有着较好的吸附能力，既可起到稳定钻井水泥砂浆的作用，又能达到将具有一定粘度的酚醛树脂用于油气钻采增稠剂的目的，并且随着水泥砂浆在油气井壁表面形成的膜化(固化)保护层，还可起到降低水泥浆漏失、防窜气、提高水泥矿浆的流动性、增加水泥砂浆的稠性和粘度及悬浮能力，在一定浓度下可实现对水泥砂浆浆体的有效悬砂与分隔。

在公开的中国专利文献中可见诸与用于钻井行业的酚醛树脂及其制备方法相关的技术信息，如CN102241804B推荐有“一种钻井液用偶联酚醛树脂的制备方法”，依据该专利的说明书第0004段：其是将按质量配比计的苯酚100份、甲醛60-200份依次加入带有搅拌机的回流冷却器的反应釜中，在A类催化剂的作用下加热80-100℃搅拌反应30-50分钟，然后加入B类催化剂和150-200份磺酸盐在90-105℃反应1-2小时，再加入氨基硅烷偶联类高分子聚合物在90-105℃下继续反应2-4h，得到成品偶联酚醛树脂，其中，A类催化剂为盐酸、对甲苯磺酸或草酸；B类催化剂为氢氧化钠、氢氧化镁或氢氧化钾。该专利虽然能兑现在其说明书第0011至0014段记载的技术效果，但是由于该专利制得树脂的主要作用在于提高了钻井液的粘结作用和降滤功效，而无助于与现有油井的水泥砂浆体系体现良好的增稠、相容和混配性，以及理想的沉降稳定性；且使用50-100份的氨基硅烷偶联类高分子聚合物及150-200份的磺酸盐，一是以氨基硅烷偶联类高分子聚合物及磺酸盐最低加入量计，已超过主要原料苯酚(100份)投入量的2倍，生成的产物是否还是酚醛树脂范畴是存在质疑的，且对后续的废水治理带来很大的麻烦，不利于环境保护；还有偶联类高分子聚合物与酚、醛在最高105℃的温度条件下是否能完全反应合成树脂也是存在质疑的；再有该酚醛树脂尚需经过后续工艺制成水剂或粉剂后才得以付诸使用，增加了加工难度，影响了生产效率和使用的便利性，并且该专利得到的终端产品并不属于油气钻采增稠剂用酚醛树脂范畴。又如CN104788634B提供有“一种钻井液用抗高温改性磺化酚醛树脂的制备方法”，依据该专利的说明书第0005段：一是“方法1)投入酚醛与酸性催化剂进行搅拌反应；方法2)再加入碱性催化剂进行反应”，这是否起到了一定的中和作用，在某种程度上来说已失去了催化剂的作用；二是说明书第007段：方法2)是在50-100℃的温度条件下反应10-600min,该温度在实际操作中是不可能完成聚合反应而制得树脂产品的；三是说明书中第0010、0011、0012、0013段：如此众多的酚类、醛类、酸碱类催化剂的一种或几种的混合物，有些类别还是相互冲突的，这在研发试验选用材料阶段也是不实际的，在实践中更是不可思议的；四是该酚醛树脂尚需经过后续喷雾干燥工艺制成产品后才得以付诸使用，增加了加工难度及成本，造成了后续三废治理风险，影响了生产效率和使用的便利性，并且该专利得到的终端产品是钻井液，并不属于油气钻采增稠剂用酚醛树脂范畴，分别属于不同的应用领域。