CN110093007A - 输油管道快速注浆囊式封堵速凝材料的改性方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了输油管道快速注浆囊式封堵速凝材料的改性方法，即通过混融法将3.00wt%~5.00 wt%的N‑羟甲基丙烯酰胺改性组分，或者5.00wt%~10.00 wt%的环氧树脂改性组分，直接加入速凝材料中，在常温下进行充分搅拌混合；改善与原油和金属管壁的相容性，提高速凝材料的强度和粘结性，增强与原油、封堵囊内壁接触的牢固程度，保证速凝材料固化后达到所要求的抗压强度。

Description

输油管道快速注浆囊式封堵速凝材料的改性方法
技术领域
本发明涉及输油管道快速注浆囊式封堵速凝材料的改性方法，属于输油管道封堵材料技术领域。
背景技术
输油管道快速注浆囊式封堵速凝材料的固化时间、原油相容性均与体系的羟甲基含量有关。速凝材料所含的酚醛、脲醛树脂中活泼性羟甲基含量分布不均匀，且与原油的相容性各有差异，在酸性固化剂条件下容易出现固化界面与原油不粘结的现象。速凝材料注入封堵囊后，如果抗冲强度不足，在管内原油自然流速下，可能会被冲散，难以形成坚实、密闭的封堵墙，导致封堵任务失败。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明通过充分混合的方法以N-羟甲基丙烯酰胺、环氧树脂等作为改性原料，对速凝材料进行改性，改善与原油和金属管壁的相容性，提高速凝材料的强度和粘结性，增强与原油、封堵囊内壁接触的牢固程度，保证速凝材料固化后达到所要求的抗压强度。
具体是通过如下技术方案实现的，输油管道快速注浆囊式封堵速凝材料的改性方法，通过混融法将改性组分直接加入速凝材料中，在常温下进行充分搅拌混合；
所述速凝材料，包括复合树脂体系和固化体系；
所述复合树脂体系，是指以脲醛树脂和酚醛树脂质量比为3:7-9的比例制备复合树脂胶，再添加占复合树脂质量5.00 wt%的咪唑啉；
所述固化体系，是指以质量浓度为20wt%、添加量占复合树脂胶总量25-30wt%的硫酸溶液，再添加占胶黏剂质量5.00 wt%的Tw-80；
具体改性方法如下：
以脲醛树脂和酚醛树脂质量比为3:7-9的比例制备复合树脂，制备流程为：先称取酚醛树脂加入到固定有JJ-1型增力电动搅拌器的三口烧瓶中，三口烧瓶连接着回流装置，并插入温度计显示体系的温度；开动搅拌器，将搅拌棒调至低速300 r/min，搅拌10min后，向酚醛树脂中沿玻璃棒缓慢加入脲醛树脂，继续搅拌10min使得原料均匀，加入改性组分，机械搅拌20 min，或在超声波清洗机超声10 min，使其混合均匀，加入改性组分后，在此过程中需关掉加热设备；混合树脂制备完成后，再添加占复合树脂质量5.00 wt%的咪唑啉，搅拌5min至复合树脂体系均匀，改善树脂与原油的互溶性。
本发明所述的输油管道快速注浆囊式封堵速凝材料的改性方法的一种优化方案：所述改性组分为：3.00wt%~5.00 wt%的N-羟甲基丙烯酰胺。
本发明所述的输油管道快速注浆囊式封堵速凝材料的改性方法的一种优化方案：所述改性组分为：5.00wt%~10.00 wt%的环氧树脂。
本发明所述的输油管道快速注浆囊式封堵速凝材料的改性方法的一种优化方案：所述复合树脂体系，是指以脲醛树脂和酚醛树脂质量比为3: 9的比例制备复合树脂胶，再添加占复合树脂质量5.00 wt%的咪唑啉。
本发明所述的输油管道快速注浆囊式封堵速凝材料的改性方法的一种优化方案：所述复合树脂体系，是指以脲醛树脂和酚醛树脂质量比为3:7的比例制备复合树脂胶，再添加占复合树脂质量5.00 wt%的咪唑啉。
本发明所述的输油管道快速注浆囊式封堵速凝材料的改性方法的一种优化方案：所述改性组分为：4.00wt%的N-羟甲基丙烯酰胺。
本发明所述的输油管道快速注浆囊式封堵速凝材料的改性方法的一种优化方案：所述改性组分为：6.00 wt%的环氧树脂。
本发明所述的输油管道快速注浆囊式封堵速凝材料的改性方法的一种优化方案：所述固化体系，是指以质量浓度为20wt%、添加量占复合树脂胶总量25wt%的硫酸溶液，再添加占胶黏剂质量5.00 wt%的Tw-80。
本发明所述的输油管道快速注浆囊式封堵速凝材料的改性方法的一种优化方案：所述固化体系，是指以质量浓度为20wt%、添加量占复合树脂胶总量28wt%的硫酸溶液，再添加占胶黏剂质量5.00 wt%的Tw-80。
本发明所述的输油管道快速注浆囊式封堵速凝材料的改性方法的一种优化方案：所述固化体系，是指以质量浓度为20wt%、添加量占复合树脂胶总量30wt%的硫酸溶液，再添加占胶黏剂质量5.00 wt%的Tw-80。
本发明有益技术效果
本发明所述的改性方法，完全克服了速凝材料中活泼性羟甲基含量分布不均匀且与原油的相容性各有差异的问题，促进酚羟基、羟甲基和氨基的缩聚反应，提高了树脂分子骨架的形成速率和强度，形成具有一定强度的网络空间结构，包裹原油，加快原油的固化。解决了速凝材料在酸性固化剂条件下较容易出现固化界面与原油不粘结的现象。
附图说明
图1是N-羟甲基丙烯酰胺对速凝材料固化时间的影响；
图2是N-羟甲基丙烯酰胺对速凝材料固化性能的影响。
图3是输油管道快速注浆囊式封堵速凝材料改性前后对比；
图4是环氧树脂对速凝材料固化性能的影响。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明。
实施例1
输油管道快速注浆囊式封堵速凝材料的改性方法，其特征在于：通过混融法将改性组分直接加入速凝材料中，在常温下进行充分搅拌混合；
所述速凝材料，包括复合树脂体系和固化体系；
所述复合树脂体系，是指以脲醛树脂和酚醛树脂质量比为3:7-9的比例制备复合树脂胶，再添加占复合树脂质量5.00 wt%的咪唑啉；
所述固化体系，是指以质量浓度为20wt%、添加量占复合树脂胶总量25-30wt%的硫酸溶液，再添加占胶黏剂质量5.00 wt%的Tw-80；
具体改性方法如下：
以脲醛树脂和酚醛树脂按质量比制备复合树脂，制备流程为：先称取酚醛树脂加入到固定有JJ-1型增力电动搅拌器的三口烧瓶中，三口烧瓶连接着回流装置，并插入温度计显示体系的温度；开动搅拌器，将搅拌棒调至低速300 r/min，搅拌10min后，向酚醛树脂中沿玻璃棒缓慢加入脲醛树脂，继续搅拌10min使得原料均匀，加入改性组分，机械搅拌20 min，或在超声波清洗机超声10 min，使其混合均匀，加入改性组分后，在此过程中需关掉加热设备；混合树脂制备完成后，继续添加咪唑啉，搅拌5min至复合树脂体系均匀，改善树脂与原油的互溶性。
如图1和图2所示，所述N-羟甲基丙烯酰胺依次为占复合树脂质量1.00wt%，3.00wt%；5.00wt%，7.00wt%，9.00wt%；图中单体是指N-羟甲基丙烯酰胺。
当N-羟甲基丙烯酰胺（单体）在复合树脂中的含量为1.00wt%时，固化时间为56.22min，抗压强度为8.33 Mpa，剥离强度为0.52 KN·m-1；当单体添加量提高至9.00wt%时，固化时间缩短为21.37 min，抗压强度为13.39 Mpa，剥离强度为2.92 KN·m-1；显然，随着改性单体在复合树脂中含量的增加，复合树脂的固化时间明显降低而复合树脂的抗压强度与剥离强度均显著增强。这说明N-羟甲基丙烯酰胺对复合树脂的改性效果较好，复合体系中改性组分含量在3.00wt%~5.00wt%适宜实际工程需要。
图3为添加N-羟甲基丙烯酰胺（单体）对速凝材料的影响。分析可得，复合树脂材料的固化效果受体系内羟甲基含量影响较大。N-羟甲基丙烯酰胺在酚醛-脲醛-原油体系中的均匀分散可以提高树脂与原油的相容性，使得固化反应充分进行。此外，羟甲基的添加保证了固化反应所需的活性官能团，促进酚羟基、羟甲基和氨基的缩聚反应，提高了树脂分子骨架的形成速率和强度。
由图4可知，随着环氧树脂在复合树脂中含量的增加，固化体系的固化时间和抗压强度都会增加。当环氧树脂加入量为5%时，固化时间为52min，剥离强度为0.72Mpa，材料与管壁粘结强度得到有效改善，故选择环氧树脂的加入量为5%。环氧树脂改性适合带压堵漏材料。

Claims (10)

1.输油管道快速注浆囊式封堵速凝材料的改性方法，其特征在于：通过混融法将改性组分直接加入速凝材料中，在常温下进行充分搅拌混合；
所述速凝材料，包括复合树脂体系和固化体系；
所述复合树脂体系，是指以脲醛树脂和酚醛树脂质量比为3:7-9的比例制备复合树脂胶，再添加占复合树脂质量5.00 wt%的咪唑啉；
所述固化体系，是指以质量浓度为20wt%、添加量占复合树脂胶总量25-30wt%的硫酸溶液，再添加占胶黏剂质量5.00 wt%的Tw-80；
具体改性方法如下：
以脲醛树脂和酚醛树脂质量比为3:7-9的比例制备复合树脂，制备流程为：先称取酚醛树脂加入到固定有JJ-1型增力电动搅拌器的三口烧瓶中，三口烧瓶连接着回流装置，并插入温度计显示体系的温度；开动搅拌器，将搅拌棒调至低速300 r/min，搅拌10min后，向酚醛树脂中沿玻璃棒缓慢加入脲醛树脂，继续搅拌10min使得原料均匀，加入改性组分，机械搅拌20 min，或在超声波清洗机超声10 min，使其混合均匀，加入改性组分后，在此过程中需关掉加热设备；混合树脂制备完成后，再添加占复合树脂质量5.00 wt%的咪唑啉，搅拌5min至复合树脂体系均匀，改善树脂与原油的互溶性。
2.根据权利要求1所述的输油管道快速注浆囊式封堵速凝材料的改性方法，其特征在于：所述改性组分为：3.00wt%~5.00 wt%的N-羟甲基丙烯酰胺。
3.根据权利要求1所述的输油管道快速注浆囊式封堵速凝材料的改性方法，其特征在于：所述改性组分为：5.00wt%~10.00 wt%的环氧树脂。
4.根据权利要求1-3任一项所述的输油管道快速注浆囊式封堵速凝材料的改性方法，其特征在于：所述复合树脂体系，是指以脲醛树脂和酚醛树脂质量比为3: 9的比例制备复合树脂胶，再添加占复合树脂质量5.00 wt%的咪唑啉。
5.根据权利要求1-3任一项所述的输油管道快速注浆囊式封堵速凝材料的改性方法，其特征在于：所述复合树脂体系，是指以脲醛树脂和酚醛树脂质量比为3:7的比例制备复合树脂胶，再添加占复合树脂质量5.00 wt%的咪唑啉。
6.根据权利要求1或2所述的输油管道快速注浆囊式封堵速凝材料的改性方法，其特征在于：所述改性组分为：4.00wt%的N-羟甲基丙烯酰胺。
7.根据权利要求1或3所述的输油管道快速注浆囊式封堵速凝材料的改性方法，其特征在于：所述改性组分为：6.00 wt%的环氧树脂。
8.根据权利要求1所述的输油管道快速注浆囊式封堵速凝材料的改性方法，其特征在于：所述固化体系，是指以质量浓度为20wt%、添加量占复合树脂胶总量25wt%的硫酸溶液，再添加占胶黏剂质量5.00 wt%的Tw-80。
9.根据权利要求1所述的输油管道快速注浆囊式封堵速凝材料的改性方法，其特征在于：所述固化体系，是指以质量浓度为20wt%、添加量占复合树脂胶总量28wt%的硫酸溶液，再添加占胶黏剂质量5.00 wt%的Tw-80。
10.根据权利要求1所述的输油管道快速注浆囊式封堵速凝材料的改性方法，其特征在于：所述固化体系，是指以质量浓度为20wt%、添加量占复合树脂胶总量30wt%的硫酸溶液，再添加占胶黏剂质量5.00 wt%的Tw-80。
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