一种水性呋喃树脂固砂主剂及其制备方法和固砂剂技术

本发明专利技术提供一种水性呋喃树脂固砂主剂及其制备方法和固砂剂，水性呋喃树脂固砂主剂化学式为：

A water-borne furan resin sand-fixing agent, its preparation method and sand-fixing agent

【技术实现步骤摘要】
一种水性呋喃树脂固砂主剂及其制备方法和固砂剂
本专利技术属于固砂剂制备
，具体涉及一种水性呋喃树脂固砂主剂及其制备方法和固砂剂。
技术介绍
绝大多数地区油田属于疏松砂岩油藏且分布广泛，储量大，产量亦占有重要地位。随着我国经济高速发展，石油产品用量增加，油田开发进入中后期，出砂日趋复杂化、多元化，故而必须采取有效的工艺技术来解决此类问题。当今，主要的防砂技术主要有机械类防砂技术、化学类防砂技术和复合防砂技术三大类，其中又以化学防砂技术应用最多。化学防砂技术普遍是以环氧树脂、酚醛树脂液和固化剂等胶黏剂分部打入井底，再加入扩孔剂保持地层渗透性，利用地层温度固结砂粒，这种方法原料易得、技术成熟，能在一定程度上解决因地层中微小颗粒运移带来的油井产量下降、提液难度增高的问题。但此防砂技术因为近年来油田注水量增加，使得油温降低，进而树脂固砂剂达不到其固化温度，致使固砂达不到理想效果，同样也因温度问题，树脂固砂剂不适用于部分低温油藏。因此，急需研发新的固砂剂，减少注水井出砂，确保油田高产、稳产，同时确保采收率的目的。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种水性呋喃树脂固砂主剂及其制备方法和固砂剂，固砂主剂与砂岩交接强度大，渗透率高，固砂有效期长，耐酸碱介质性好。本专利技术是通过以下技术方案来实现：一种水性呋喃树脂固砂主剂，其结构式为：其中，m＝5～100，n＝2～10。所述水性呋喃树脂固砂主剂的制备方法，包括如下步骤：(1)将尿素和甲醛在碱性条件下进行加成反应，得到反应液1；(2)向反应液1中加入糠醇并调节pH为4～6，进行聚合反应，得到反应液2；(3)向反应液2中加入聚环氧乙烷，反应，得到水性呋喃树脂固砂主剂。优选的，步骤(1)中，尿素和甲醛的摩尔比为1:2。优选的，步骤(1)中，碱性条件具体是pH值为8～9。优选的，步骤(1)中，反应温度为50-70℃，反应时间为0.5～2h。优选的，步骤(2)中糠醇与步骤1中甲醛的摩尔比为(3～5):1。优选的，步骤(2)中，反应温度为50～70℃，反应时间为4～6h。优选的，步骤(3)中聚环氧乙烷与步骤1中尿素的摩尔比为(0.3-0.5):1。优选的，步骤(3)中，反应温度为30-60℃，反应时间为1-3h。一种水性呋喃树脂固砂剂，包括所述的固砂主剂以及固化剂，固化剂为对甲苯磺酸、苯磺酸、磷酸和硫酸中的一种或多种复合酸。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：本专利技术所述的水性呋喃树脂固砂主剂，(1)含聚环氧乙烷温敏性链段，当固砂主剂注入高温油井中，随着温度升高超过浊点时，该链段疏水性增强，使固砂主剂分子吸附在砂粒表面，便于固砂主剂与砂粒表层接触，发生固化反应；(2)含呋喃链段，呋喃链段一方面作为联结基团，另一方面也是在外加酸催化下进行无规交联、固化的主要结构；(3)在ph值小于3条件下，该水性呋喃树脂固砂主剂尾端羟基(-CH2-OH)与砂粒表面的极性基团(Si-OH)易发生缩合反应，通过共价键键合；同时，在ph值小于3条件下，该聚合物中的糠醇链段之间也会发生交联反应，形成带支链结构的网状聚合物，该网络结构聚合物可增强了砂粒间的键合密度和键合强度，增强固砂主剂固砂能力和固砂效果；(4)该聚合物中含有大量的烷氧基和环氧基，这些功能基团水解后可与沙粒表面的极性基团(Si-OH)形成氢键，受热固化脱水后形成Si-O-Si共价键，从而在砂粒表面形成一层粘滞膜，实现砂粒间的团结作用，达到原位固定地层微粒的目的，进一步提高固砂效果。附图说明图1为实施例1制备的水性呋喃树脂固砂主剂红外谱图。具体实施方式下面结合具体的实施例对本专利技术做进一步的详细说明，所述是对本专利技术的解释而不是限定。一种水性呋喃树脂固砂主剂，其结构式为：其中，m＝5～100，n＝2～10。制备上述的水性呋喃树脂固砂主剂的方法，包括如下步骤：(1)在带有搅拌和冷凝器的三口烧瓶中加入反应物尿素和甲醛，在碱性条件作用下进行第一步加成反应，得到反应液1；其中，尿素和甲醛的摩尔比为1:2，pH值在8-9之间，反应温度为50-70℃，反应时间为0.5-2h；反应式如式(1)所示。(2)向反应液1中加入糠醇并调节pH至弱酸性(pH＝4～6)，进行第二步聚合反应，得到反应液2；其中，糠醇的物质的量与甲醛的物质的量之比为(3～5):1，反应温度为50～70℃，反应时间为4～6h；反应式如式(2)所示。(3)之后，再向反应液2内加入聚环氧乙烷进行反应，所得产物呈现红棕色粘稠状液体，其中，聚环氧乙烷与尿素的物质的量比为(0.3-0.5):1，反应温度为30-60℃，反应时间为1-3h；反应式如式(3)所示。其中，m＝5～100，n＝2～10。本专利技术的固砂主剂与固化剂复配使用，固化剂为磺酸类强酸，可以为对甲苯磺酸、苯磺酸、磷酸和硫酸中的一种或多种复合酸，固化剂的添加量为固砂主剂的15％。本专利技术所制备的新型非离子型水性呋喃树脂固砂主剂，通过聚合反应引入聚环氧乙烷链段，获得弱酸性水性呋喃树酯；在弱酸性条件下，向该分子中引入具有缓控固化的糠醇链段，实现高强度、原位固定地层微粒的效果。下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1在带有搅拌和冷凝器的三口烧瓶中加入反应物尿素和甲醛，在碱性条件作用下进行第一步加成反应，其中尿素和甲醛的摩尔比为2:1，pH值为8，反应温度为70℃，反应时间为0.5h；再加入糠醇将反应液调至弱酸性(pH＝4)，进行第二步聚合反应，其中糠醇的物质的量与甲醛的物质的量之比为3:1，在50℃反应4h。之后，在该体系内加入聚环氧乙烷L35，其物质的量与尿素之比为0.5:1，在50℃反应2h，所得产物呈现红棕色粘稠状液体。其中该水性呋喃树脂固砂剂主剂，m＝100，n＝10。实施例2在带有搅拌和冷凝器的三口烧瓶中加入反应物尿素和甲醛，在碱性条件作用下进行第一步加成反应，其中尿素和甲醛的摩尔比为2:1，pH值为8，反应温度为70℃，反应时间为1h；再加入糠醇，将反应液调至弱酸性(pH＝5)，进行第二步聚合反应，其中糠醇的物质的量与甲醛的物质的量之比为4:1，在55℃反应4h。之后，在该体系内加入聚环氧乙烷L35，其物质的量与尿素之比为0.5:1，在60℃反应1h，所得产物呈现红棕色粘稠状液体。其中该水性呋喃树脂固砂剂主剂，m＝50，n＝5。实施例3在带有搅拌和冷凝器的三口烧瓶中加入反应物尿素和甲醛，在碱性条件作用下进行第一步加成反应，其中尿素和甲醛的摩尔比为2:1，pH值为9，反应温度为60℃，反应时间为1.5h；再加入糠醇，将反应液调至弱酸性(pH＝6)，进行第二步聚合反应，其中糠醇的物质的量与甲醛的物质的量之比为4:1，在60℃反应5h。之后，在该体系内加入聚环氧乙烷L35，其物质的量与尿素之比为0.3:1，在40℃反应3h，所得产物呈现红棕色粘稠状液体。其中该水性呋喃树脂固砂剂主剂，m＝30，n＝7。实施例4在带有搅拌和冷凝器的三口烧瓶中加入反应物尿素和甲醛，在碱性条件作用下进行第一步加成反应，其中尿素和甲醛的摩尔比为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水性呋喃树脂固砂主剂，其特征在于，其结构式为：

【技术特征摘要】
1.一种水性呋喃树脂固砂主剂，其特征在于，其结构式为：其中，m＝5～100，n＝2～10。2.权利要求1所述水性呋喃树脂固砂主剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将尿素和甲醛在碱性条件下进行加成反应，得到反应液1；(2)向反应液1中加入糠醇并调节pH为4～6，进行聚合反应，得到反应液2；(3)向反应液2中加入聚环氧乙烷，反应，得到水性呋喃树脂固砂主剂。3.权利要求1所述水性呋喃树脂固砂主剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，尿素和甲醛的摩尔比为1:2。4.权利要求1所述水性呋喃树脂固砂主剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，碱性条件具体是pH值为8～9。5.权利要求1所述水性呋喃树脂固砂主剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，反应温度为50...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋洁，于先超，高晨，杨通，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61