[发明专利]聚乙烯醇改性的降失水剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及油田固井作业领域，特别涉及耐高温耐盐的聚乙烯醇改性降失水剂及其制备方法。

背景技术

聚乙烯醇(PVA)是一种水溶性聚合物，分子中有大量的羟基存在。因此，它具有许多优良的特性，例如：成膜性、粘合力、混溶性、耐化学性等，广泛用作油井水泥降失水剂，但未改性的PVA降失水剂效率低、加量大，只能用于50℃以下的地层中。目前，PVA改性主要有2条途径，一是与硼酸、钛酸、铝酸或相应的无机盐交联改性，一是与戊二醛交联改性，这2种改性方法的主要目的均是使其能够在交界处形成低渗透耐温薄膜，属于成膜型降失水剂。在固井施工中，广泛使用的PVA类降失水剂绝大多数是化学交联改性产品，低抗盐，使用温度多在30～97℃，难以满足高温固井的需求，限制了它们的应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种聚乙烯醇类降失水剂及其制备方法，提高该类降失水剂的适用温度，扩展其应用范围。

本发明的技术方案所述的聚乙烯醇(PVA)改性的降失水剂按质量分数由以下原料制备而成：

聚乙烯醇 30～40％，

第一单体 40～50％，

第二单体 10～30％；

所述的第一单体为2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)，具有良好的耐盐性、水溶性和热稳定性，同时具有很强的水化能力；

所述的第二单体为丙烯酰胺(AM)、N,N-二甲基丙稀酰胺(NNDMA)中的一种或两种，这些单体中含有的酰胺基团对水泥离子具有很强的吸附能力，能够有效降低水泥浆的失水。

所述的第二单体由丙烯酰胺和N,N-二甲基丙稀酰胺按1:1～2的质量比组成。

以AMPS、AM对PVA的接枝反应为例，其接枝反应过程见以下方程式。其反应机理为：复合引发剂体系过硫酸钾及亚硫酸氢钠分解产生的自由基引发AMPS、AM单体自由基和在PVA分子链主链上形成的大分子自由基，这三种自由基进行耦合终止反应，实现AMPS、AM对PVA的接枝反应。由于PVA主链上接有羟基的碳原子上的C-H键键能较主链上其他位置的小，因此其更容易形成活性点，接枝反应更容易进行，接枝到PVA主链上的AMPS、AM也主要在这些位置；同时PVA的侧羟基上的氢也易脱落，形成活性中心，也有部分单体在侧羟基位置发生接枝反应。

所述的聚乙烯醇改性的降失水剂的具体制备方法如下：

(1)将聚乙烯醇溶于水，配制成质量分数为10％的聚乙烯醇溶液；

(2)在搅拌的条件下加入第一单体，待第一单体全部溶解后，加入第二单体，即得到聚乙烯醇与单体的混合溶液；

(3)调节pH值为7～8，控制温度在50～70℃，加入引发剂，搅拌反应3～4小时；

(4)保持温度在50～70℃，加入交联剂，搅拌反应0.5～1小时；

(5)将反应后的溶液冷却至室温，得到所述降失水剂。

所述的引发剂为由过硫酸钾和亚硫酸氢钠按1:0.6～0.8的摩尔比组成，加量为聚乙烯醇、第一单体及第二单体质量总和的0.5～2％。

所述的交联剂为乙二胺，加量为聚乙烯醇、第一单体及第二单体质量总和的0.02～0.2％。

本发明所带来的有益技术效果是：

(1)通过对聚乙烯醇接枝改性，得到的改性聚乙烯醇降失水剂具有很好的耐热性能，使用温度可提高至150℃。应用该降失水剂的水泥浆高温下API失水量在150mL以内。

(2)通过对聚乙烯醇接枝改性，得到的改性聚乙烯醇降失水剂具有一定的抗盐能力，改善了聚乙烯醇类降失水剂的低抗盐的性能。

(3)通过对聚乙烯醇接枝改性，得到的改性聚乙烯醇降失水剂具有很好的流变性能，流性指数均大于0.7。

具体实施方式

下面对本发明的实施方式进行说明。本实施方式仅是实施本发明的实施例，本发明并不受这些实施方式的限制。

实施例1

在1000mL三口烧瓶中，加入预先配好的10％的PVA水溶液300mL，再加入50gAMPS、20gAM，搅拌均匀，用10％NaOH溶液调节混合溶液的pH至7～8，边搅拌边加热至60℃，加入引发剂过硫酸钾1.35g，亚硫酸氢钠0.35g引发反应3h，最后加入0.2g乙二胺交联剂交联反应1h，得到乳白色液态产物，即所述的降失水剂。

实施例2