[发明专利]一种交联剂及交联可控耐高温凝胶的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及化工技术领域，尤其涉及一种交联剂及交联可控耐高温凝胶的制备方法。

背景技术

稠油又称为重质原油或高粘度原油（英文名为heavy oil），在油层温度下粘度一般高于100mPa.s。据估计世界常规石油的总资源量为3000亿吨，此外还有8000万吨以上的稠油、油砂及油页岩等非常规石油资源，这些将成为21世纪石油的重要来源。据有关资料报道，我国稠油的储量在世界上居第七位，迄今已发现有9个大中型含油盆地和数量众多的稠油油藏区块。因此稠油开采将成为我国油汽田开发需要解决的重大课题。

在稠油开采过程中蒸汽吞吐是最为常用的开采技术。但随着蒸汽吞吐工艺实施的次数增加，井网的密度增大，汽窜问题日益严峻，严重影响油田开发效果。所以寻找有效的防汽窜方法，提高蒸汽热能的利用率从而提高稠油开采效率引起人们广泛关注。

近年来，凝胶在油田堵水方面已得到广泛应用，其具有成本低，作业操作简单等优点。但是现有凝胶存在耐温性能差、交联时间不可控、凝胶强度弱，稳定性差等问题。上述问题的存在限制凝胶在稠油开采防汽窜技术领域的应用，因此寻找一种新型交联体系，研制出一种耐温性能好、交联可控的高强度凝胶十分必要。

能使线型或低度分支的高分子链间形成化学键(即发生交联反应)的助剂称为交联剂；有助于提高交联剂交联效率的助剂称为交联促进剂。常见交联促进剂种类有：（1）有机物，如丙烯腈、a-甲基苯乙烯、苯乙烯、丙烯酸、乙二醛、甲基丙烯酸和氮丙啶等；（2）无机物，如氯化铬、氯化铝、硝酸铬、氯化铝和氯化锌等；（3）有机过氧化物，如过氧化双2，4一二氯苯甲酰、过氧化二异丙苯等；（4）金属有机化合物，如乙酰丙酮钛、异丙醇铝和醋酸锌等；（5）多元胺类，如丙二胺、DMP30、MOCA和二醇双-(4，4’-二氨基)苯甲酸酯等。其中多元胺类交联促进剂以其独有的特性在高分子领域被广泛应用，但在凝胶交联方面至今未曾涉及应用。

目前已有报道用三羟甲基苯酚作为交联剂，但该交联剂存在交联时间长，交联强度较差等问题。为解决上述问题，本发明在三羟甲基苯酚中引入活泼的醚键，提高交联剂的活性。交联促进剂的加入促使交联剂中的环氧基团开环进一步交联，得到交联时间可控，交联强度大的耐高温凝胶。

发明内容

本发明提供了一种交联剂及复合交联体系凝胶以解决现有技术存在的凝胶体系耐温性差、凝胶强度弱及交联时间不可控等问题。

本发明采用如下技术方案：

本发明的交联可控的耐高温高强度凝胶的制备方法具体步骤如下：

（1）三羟甲基苯酚缩水甘油醚交联剂的制备

将苯酚和甲醛溶液按物质的量之比为1:3-4依次加入反应釜中，搅拌均匀，加入苯酚和甲醛溶液总质量的0.05-0.3%乙二胺催化剂，65-70℃油浴加热，反应过程通过TLC检测观察，待完全生成三羟甲基苯酚时，在加入反应液总质量的0.05-0.3%十六烷基三甲基氯化铵后，加入与苯酚等物质的量的环氧氯丙烷，缓慢加入与环氧氯丙烷等物质的量的NaOH溶液，加热至90℃反应2h，得到三羟甲基苯酚缩水甘油醚交联剂；反应路线如下：

附图1为三羟甲基苯酚缩水甘油醚交联剂的红外谱图，3345cm^-1处是O-H伸缩振动吸收峰，2882cm^-1处是亚甲基C-H伸缩振动吸收峰，1595cm^-1，1457cm^-1和757cm^-1处苯环特征吸收峰，1365cm^-1为-OH弯曲振动吸收峰，1238cm^-1为O-H伸缩振动峰，1026cm^-1处是C-O振动吸收峰。

（2）配制聚丙烯酰胺基液

将聚丙烯酰胺溶于水中，配制质量分数为0.2%-0.7%的聚合物溶液；

（3）预交联体系的配制

在聚丙烯酰胺基液中，加入基液质量分数的0.2%-0.6%的交联剂，加入基液质量分数的50ppm-200ppm的交联促进剂，搅拌均匀；

（4）交联

将步骤（3）得到的混合溶液放置在40-90℃下48h，得到一种具有高强度，高耐温性的凝胶。最高耐温温度为24h高温处理后凝胶不出现析水现象的最高温度。

步骤（1）中，苯酚和甲醛溶液按物质的量之比优选为1:3.0-3.1。

步骤（1）中，加入乙二胺催化剂优选为苯酚和甲醛溶液总质量的0.1%。

步骤（1）中，加入十六烷基三甲基氯化铵优选为反应液总质量的0.1%。