[发明专利]一种防砂用二羟基萘改性酚醛树脂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种改性酚醛树脂，尤其涉及一种防砂用二羟基萘改性酚醛树脂，属于石油油气井用防砂剂领域。

背景技术

在疏松砂岩油藏的开发过程中，油井出砂普遍而又严重，给油田生产带来一系列危害，导致采油难度增加、采油成本显著提高。目前，国内外采用的防砂技术可分为机械防砂和化学防砂，机械防砂虽然有效期长，但没有从根本上解决地层出砂的问题，出砂严重的油井容易引起井壁坍塌而损坏套管，特别是机械防砂对细粉砂防治能力相对较弱，而且套变井无法采用机械防砂。化学防砂可以稳定地层结构，达到标本兼治的目的，目前所采用的化学防砂剂主要包括无机防砂剂和有机树脂类(酚醛树脂、改性呋喃树脂、尿醛树脂等)防砂剂，其中，酚醛树脂是一种潜力较大、效果较好的化学防砂剂。中国专利CN1168407A和CN1110750A公开了以酚醛树脂作为防砂剂的组成，用于蒸汽吞吐稠油油井防砂的技术方案。美国专利US 4018285和US 7114570公开了使用酚醛树脂处理近井地带，控制细砂的运移的技术方案。

酚醛树脂是最早实现工业化生产的合成树脂，作为胶黏剂，广泛应用于航天、钢铁及有色金属冶炼等领域。针对其缺点，人们进行了各种改性研究，以便扩大其应用领域和应用性能。中国专利03110812.1公开了利用钼酸对酚醛树脂进行改性并加入抗氧剂亚磷酸三苯酯的技术方案，以提高酚醛树脂制成的粘刹车片具有耐冷热冲击性能。中国专利申请01107177.X公开了一种氯化苄改性酚醛树脂，其可以用作碳素制造业的胶黏剂。US 5340888公开了一种马来酸酐等酸性物质改性的热塑性酚醛树脂，用作砂粒的胶黏剂，用于生产各种耐火材料。

但目前常用的酚醛树脂以及改性酚醛树脂并不是为油井防砂而设计的，由于油藏岩石砂粒的特殊性(砂粒被地层水和原油饱和)，将其应用于油井防砂，对地层砂粒的固结强度低，特别是由于普通酚醛树脂中酚羟基和亚甲基容易氧化，导致其耐温性能受到影响，很难适应蒸汽吞吐油井的防砂要求。上述两种因素导致常用酚醛树脂及改性酚醛树脂应用于油井防砂的效果差，从而限制了常用酚醛树脂及改性酚醛树脂在油井防砂领域的市场占有率，也是导致目前化学防砂的工作量远低于机械防砂的主要原因之一。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种酚醛树脂的改性方法，通过二羟基萘改性，使制备得到的酚醛树脂能够适应油井防砂作业的要求。

本发明的目的还在于提供根据上述方法制备得到的防砂用二羟基萘改性酚醛树脂，其对于近井地带的松散砂粒具有良好的固结性能，适合用于制备油井用防砂剂。

为达到上述目的，本发明首先提供了一种二羟基萘改性酚醛树脂的制备方法，其包括以下步骤：

加成：使酚类物质和甲醛在碱性催化剂的作用下发生加成反应，反应温度控制在70℃以下；

缩聚：加成反应结束后，升温至70℃以上，使加成反应的产物发生缩聚反应，然后经过真空脱水，并加入乙醇进行稀释，得到二羟基萘改性酚醛树脂。

在本发明提供的上述制备方法中，在碱性催化剂的作用下，酚醛物质和甲醛之间会发生加成反应，生成多种羟甲基酚，包括一羟甲基酚、二羟甲基酚和三羟甲基酚。加成反应结束之后，将反应体系升温至70℃以上，加成反应的产物会发生缩聚反应，主要发生在一羟甲基酚、二羟甲基酚和三羟甲基酚之间，苯环以及萘环主要通过亚甲基桥连接，少量缩合反应会形成醚键连接。

在上述制备方法中，所采用的酚类物质可以为苯酚和二羟基萘等，并且，优选地，苯酚和二羟基萘的摩尔比可以控制为20∶1至10∶1，更优选为17∶1至11∶1。

在上述制备方法中，优选地，酚类物质与甲醛的摩尔比可以控制为1∶1.1至1∶2，更优选为1∶1.3至1∶1.8。

在上述制备方法中，优选地，所采用的碱性催化剂为质量浓度可以为25wt％的氨水和/或质量浓度为20％的氢氧化钠等。更优选地，所采用的碱性催化剂为上述二者的组合，并且，二者的质量比可以控制为15∶1至10∶1，优选为14∶1至11∶1。

在上述制备方法中，优选地，碱性催化剂的添加量可以控制为酚类物质质量的1-6％，更优选为1.5-4％。

在加成反应的过程中，通过控制反应温度和反应时间，可以使酚类物质与甲醛进行加成反应，生成足够多的羟甲基化合物，以保证后续的缩聚反应能够顺利进行，优选地，加成反应的反应温度可以控制为55-75℃，更优选为60-70℃；反应时间可以控制为1-3.5小时，更优选为1.5-3小时。