酚醛树脂水溶液的分散稳定性研究

摘要:酚醛树脂水溶液是为改善油田深部调剖剂的耐温耐盐性能而合成的一种新型调剖剂,其在水中的分散稳定性直接关系到深部调剖效果。采用扫描电镜法,动态光散射法、浊度法和粘度测定方法研究了该溶液中酚醛树脂分子聚集体的分散稳定性。结果表明,酚醛树脂在去离子水中分散时,其分子聚集体的平均流体力学直径为102 ~116nm。酚醛树脂分子聚集体的平均流体力学直径、酚醛树脂水溶液的浊度随溶液中NaCl质量浓度的增加而增大;聚集体的Zeta电位随NaCl质量浓度的增加而减小,溶液的分散稳定性降低;二价阳离子对溶液分散稳定性的影响大于一价阳离子。去离子水中酚醛树脂溶液的高温稳定性较好;NaCl质量浓度低于3 000mg/L,酚醛树脂的分散稳定性较好,随着NaCl质量浓度增加,分散稳定性变差。因此,酚醛树脂水溶液具有较好的分散稳定性。

关键词:酚醛树脂;水溶液;聚集体;分散稳定性;深部调剖

针对中国油田开采现状,深部调剖已成为提高原油采收率的一项重要技术。在现有的各种深部调剖技术中,交联聚合物溶液(LPS)[ 1-3]深部调剖技术所用聚合物浓度较低,体系具有良好的流动性和特殊的封堵多孔介质的能力[4-61,但配制过程中受油藏条件和油田污水等因素影响较大[7。为扩大其应用范围,在此基础上发展了受污水中各种离子及杂质影响较小的预交联聚合物体系[8-10],但该体系的抗高温氧化性能有限"。

为改善调剖体系的耐温耐盐性能,孙立梅等[12-13]提出把酚醛树脂在水中分散溶解后形成的酚醛树脂分子聚集体作为一种新型的深部调剖剂,在这种调剖剂中,酚醛树脂以分子聚集体的形式分散在水中,聚集体在水中的形态、大小及分散特性将影响其在油藏深部的调驱性能。为此,笔者研究了酚醛树脂分子聚集体在水中的分散特性,并对其耐温耐盐性能进行了考察。 1实验试剂与方法 酚醛树脂水溶液实验室用分析纯试剂甲醛与苯酚按一定比例在酸性条件下催化合成,通过红外光谱、色谱、质谱等手段对产物进行结构分析,确认合成的酚醛树脂酚环单元由亚甲基通过邻-对位、邻-邻位、对-对位链接,缩合度为5 ~10,其分子结 构见参考文献[ 12]。

用分析天平称取一定量的质量分数为20%的酚醛树脂母液,用去离子水稀释至所需浓度(需要加入电解质时,按量加入电解质母液后用去离子水稀释至所需浓度)。实验所用氯化钠、氯化镁、氯化钙均为分析纯试剂;去离子水经孔径为0.22um的醋酸纤维素滤膜过滤。 扫描电镜(SEM)观测用滴管吸取1~2滴酚醛树脂水溶液于洁净盖玻片上,在超净工作平台上自然干燥即可得样品干片。干片表面喷金后用Lei-ca Cambridge S-360型扫描电镜观察,选择典型区域拍照。

扫描电镜放大倍数为5 ~30x10*倍,分辨率为4nm,工作电压为20kV。 粒度分析及Zeta电位测定基于动态光散射(DLS)技术,用Zetasizer -Nano-ZS型纳米粒度及Zeta电位分析仪测定体系中酚醛树脂分子聚集体的粒度分布和Zeta电位。所测平均流体力学直径为按强度平均的聚集体流体力学直径。分析仪采用He-Ne光源,功率为4.0mW ,测定波长为632.8nm,散射角度为173°,测试温度为25℃。

在超净工作台上配制所需调驱剂溶液,测定前缓慢摇晃试管使溶液分散均匀,用洁净滴管吸取盛液容器中间部分的调驱剂溶液,并加入样品容器中，将容器放入已预热30min的分析仪样品池中,设定