聚乙烯醇改性的降失水劑及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種聚乙烯醇改性的降失水劑及其制備方法，所述的改性聚乙烯醇通過將第一單體(2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸)以及第二單體(丙烯酰胺、N,N-二甲基丙稀酰胺中的一種或兩種)接枝于聚乙烯醇骨架、經交聯(lián)后得到。所述的聚乙烯醇、第一單體及第二單體的質量分數(shù)為聚乙烯：30～40％；第一單體：40～50％；第二單體10～30％。本發(fā)明的降失水劑提高了聚乙烯醇類降失水劑的適用溫度，使用溫度可提高至150℃。添加本發(fā)明降失水劑的水泥漿高溫下API失水量在150mL以內，具有良好的抗鹽能力以及流變性能。
【專利說明】聚乙烯醇改性的降失水劑及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及油田固井作業(yè)領域，特別涉及耐高溫耐鹽的聚乙烯醇改性降失水劑及 其制備方法。
【背景技術】
[0002] 聚乙烯醇（PVA)是一種水溶性聚合物，分子中有大量的羥基存在。因此，它具有許 多優(yōu)良的特性，例如：成膜性、粘合力、混溶性、耐化學性等，廣泛用作油井水泥降失水劑，但 未改性的PVA降失水劑效率低、加量大，只能用于50°C以下的地層中。目前，PVA改性主要 有2條途徑，一是與硼酸、鈦酸、鋁酸或相應的無機鹽交聯(lián)改性，一是與戊二醛交聯(lián)改性，這 2種改性方法的主要目的均是使其能夠在交界處形成低滲透耐溫薄膜，屬于成膜型降失水 齊U。在固井施工中，廣泛使用的PVA類降失水劑絕大多數(shù)是化學交聯(lián)改性產品，低抗鹽，使 用溫度多在30?97°C，難以滿足高溫固井的需求，限制了它們的應用。
【發(fā)明內容】
[0003] 本發(fā)明的目的在于提供一種聚乙烯醇類降失水劑及其制備方法，提高該類降失水 劑的適用溫度，擴展其應用范圍。
[0004] 本發(fā)明的技術方案所述的聚乙烯醇（PVA)改性的降失水劑按質量分數(shù)由以下原 料制備而成：
[0005] 聚乙烯醇 30?40%，
[0006] 第一單體 40 ?50%，
[0007] 第二單體 10 ?30%;
[0008] 所述的第一單體為2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS)，具有良好的耐鹽性、水 溶性和熱穩(wěn)定性，同時具有很強的水化能力；
[0009] 所述的第二單體為丙烯酰胺（AM)、N，N-二甲基丙稀酰胺（NNDMA)中的一種或兩 種，這些單體中含有的酰胺基團對水泥離子具有很強的吸附能力，能夠有效降低水泥漿的 失水。
[0010] 所述的第二單體由丙烯酰胺和N，N-二甲基丙稀酰胺按1:1?2的質量比組成。
[0011] 以AMPS、AM對PVA的接枝反應為例，其接枝反應過程見以下方程式。其反應機理 為：復合引發(fā)劑體系過硫酸鉀及亞硫酸氫鈉分解產生的自由基引發(fā)AMPS、AM單體自由基和 在PVA分子鏈主鏈上形成的大分子自由基，這三種自由基進行耦合終止反應，實現(xiàn)AMPS、AM 對PVA的接枝反應。由于PVA主鏈上接有羥基的碳原子上的C-H鍵鍵能較主鏈上其他位置 的小，因此其更容易形成活性點，接枝反應更容易進行，接枝到PVA主鏈上的AMPS、AM也主 要在這些位置；同時PVA的側羥基上的氫也易脫落，形成活性中心，也有部分單體在側羥基 位置發(fā)生接枝反應。
[0012]
【權利要求】
1. 一種聚乙烯醇改性的降失水劑，其特征在于將第一單體及第二單體接枝于聚乙烯醇 骨架、經交聯(lián)后得到，所述的聚乙烯醇、第一單體及第二單體的質量分數(shù)如下： 聚乙烯醇 30?40%， 第一單體 40?50%, 第二單體 10?30%; 所述的第一單體為2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸； 所述的第二單體為丙烯酰胺、N，N-二甲基丙稀酰胺中的一種或兩種。
2. 根據(jù)權利要求1所述的降失水劑，其特征在于所述的第二單體由丙烯酰胺和N，N-二 甲基丙稀酰胺按1:1?2的質量比組成。
3. 根據(jù)權利要求1或2所述的降失水劑的制備方法，其特征在于包括以下步驟： (1) 將所述聚乙烯醇溶于水，配制成質量分數(shù)為10%的聚乙烯醇溶液； (2) 在攪拌的條件下加入所述第一單體，待第一單體全部溶解后，加入所述第二單體， 即得到聚乙烯醇與單體的混合溶液； (3) 調節(jié)pH值為7?8,調節(jié)溫度至50?70°C，加入引發(fā)劑，攪拌反應3?4小時； (4) 保持溫度在50?70°C，加入交聯(lián)劑，攪拌反應0. 5?1小時； (5) 將反應后的溶液冷卻至室溫，得到所述降失水劑。
4. 根據(jù)權利要求3所述的降失水劑的制備方法，其特征在于：所述的引發(fā)劑為由過硫 酸鉀和亞硫酸氫鈉按1:0. 6?0. 8的摩爾比組成，加量為聚乙烯醇、第一單體及第二單體質 量總和的0. 5?2%。
5. 根據(jù)權利要求3所述的降失水劑的制備方法，其特征在于：所述的交聯(lián)劑為乙二胺， 加量為聚乙烯醇、第一單體及第二單體質量總和的〇. 02?0. 2%。
【文檔編號】C09K8/487GK104263334SQ201410429292
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年8月27日 優(yōu)先權日:2014年8月27日
【發(fā)明者】劉景麗, 王野, 王菁, 王綺, 任路, 郝惠軍, 談占廣 申請人:中國石油集團渤海鉆探工程有限公司