[發(fā)明專利]一種三維卷曲PVA纖維及其制備方法和用途

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610214401.6
• 申請(qǐng)日: 2016-04-07
• 公開（公告）號(hào): CN107268100A
• 公開（公告）日: 2017-10-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王華全;冷平;王建;徐小松;劉禪
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)石油化工集團(tuán)公司;中國(guó)石化集團(tuán)四川維尼綸廠
• 主分類號(hào): D01F6/14
• 分類號(hào): D01F6/14;D01F11/06;C09K8/68;C09K8/90;C09K8/42;D01D5/253;D01D5/34;D02G1/00
• 代理公司: 重慶弘旭專利代理有限責(zé)任公司50209
• 代理人: 周韶紅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及PVA(聚乙烯醇)纖維，具體涉及一種三維卷曲PVA纖維及其制備方法和用途。

背景技術(shù)

我國(guó)低滲透油氣資源量巨大，占已探明總儲(chǔ)量的70％以上，是我國(guó)未來(lái)增儲(chǔ)上產(chǎn)的主要潛力工區(qū)。這類油氣資源具有三低的特點(diǎn)，即探明率低，自然投產(chǎn)率低，采收率低。壓裂是油氣田增產(chǎn)、注水井增注的一項(xiàng)重要技術(shù)措施。壓裂液性能的好壞是壓裂成敗的關(guān)鍵因素。目前，國(guó)內(nèi)外常用的壓裂液為水基型壓裂液，其中以天然植物膠為稠化劑的水基壓裂液應(yīng)用最廣。但是，由于天然植物膠含有6％～8％的水不溶物，使水基壓裂液破膠不徹底，導(dǎo)致滯留地層的殘?jiān)^多，對(duì)地層造成傷害，嚴(yán)重影響了儲(chǔ)層的改造效果。

為了降低壓裂液對(duì)儲(chǔ)層的傷害，常采用降低稠化劑濃度的方法，但隨著稠化劑濃度的降低，壓裂液的性能也發(fā)生了變化，尤其是其攜砂性能變差，影響了壓裂效果。因此如何在降低壓裂液中稠化劑的濃度后，不改變壓裂液的攜砂能力，已成為業(yè)界關(guān)注的焦點(diǎn)。

PVA纖維是一類性能優(yōu)異的高分子材料，纖維強(qiáng)度高，分子中含有大量羥基結(jié)構(gòu)，具有極好的親水性能，且PVA纖維耐酸堿性、耐光性、耐氣候性和耐腐蝕性能極佳，廣泛用作淺海紫菜養(yǎng)殖用網(wǎng)、高性能繩索、輪胎簾子線、產(chǎn)業(yè)用布、水泥增強(qiáng)材料，以及塑料、橡膠增強(qiáng)材料等，具有廣闊的市場(chǎng)潛力。

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外研究者圍繞油氣田壓裂技術(shù)開展了大量研究， CN200610063700.0公開了一種復(fù)合壓裂液，其復(fù)配成膠劑為壓裂液質(zhì)量的0.4～1.0wt％，金屬交聯(lián)劑為壓裂液質(zhì)量的0.05～0.7wt％，氧化破膠劑為壓裂液質(zhì)量的0.05～0.5wt％，其余為水。CN201510078854.6公開了一種提高壓裂液攜砂能力的方法及其含纖維壓裂液，其壓裂液中纖維的添加量為0.3～0.8重量份，纖維的抗拉強(qiáng)度為20～300MPa，真實(shí)密度為0.98～1.33g/cm3，長(zhǎng)度為3～15mm，直徑為25～150μm，所述纖維為聚丙烯纖維、聚乙烯纖維、聚丙烯腈纖維、聚乙烯醇纖維和聚酯纖維中的一種或多種。盡管國(guó)內(nèi)外同行做了很多努力，但是迄今為止，現(xiàn)有的壓裂技術(shù)仍然不能很好地達(dá)到既可降低壓裂液對(duì)儲(chǔ)層的傷害，又能提高攜砂性能的目的。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的問(wèn)題，根據(jù)本發(fā)明的第一方面，本發(fā)明提供一種PVA纖維，該纖維為三維卷曲PVA纖維。

本發(fā)明所述百分比在無(wú)特殊說(shuō)明的情形下均為質(zhì)量百分比。

本發(fā)明的目的是通過(guò)如下技術(shù)措施實(shí)現(xiàn)：

一種PVA纖維，其特征在于，所述PVA纖維由聚合度為1000～2500，醇解度為90～99.9(mol)％的聚乙烯醇紡絲制得，所述PVA纖維在空間呈三維卷曲狀，卷曲數(shù)≥3個(gè)/25mm。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，上述PVA纖維呈三維卷曲狀，是相對(duì)于纖維二維卷曲狀而言的，即指本發(fā)明所述PVA纖維是立體卷曲的，而不是平面卷曲的。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，上述PVA纖維的形貌結(jié)構(gòu)中，軸向?yàn)槠ば窘Y(jié)構(gòu)，皮層厚度1.0～10μm，皮層有破裂缺口≥5個(gè)。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，上述PVA纖維的軸向斷面呈繭形、橢圓形、圓形、蠶豆形等。

根據(jù)本發(fā)明的第二方面，本發(fā)明提供上述PVA纖維的制備方法。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，上述PVA纖維的制備方法采用如下步驟：

(1)紡絲原液的制備：將聚合度為1000～2500，醇解度為94.0～99.9(mol)％的PVA邊攪拌邊溶于水中配成紡絲原液，PVA在原液中的質(zhì)量濃度為10～20％，將原液升溫至90～110℃，保持壓力0.05～0.15MPa，溶解3～20小時(shí)即進(jìn)入紡絲工序。

(2)紡絲：將PVA原液用計(jì)量泵送至紡絲組件，讓PVA原液通過(guò)噴絲板進(jìn)行噴絲，絲條進(jìn)入凝固浴中成型；所述凝固浴包括硫酸鈉、硫酸鋅、硫酸銨和硫酸，其中硫酸鈉在凝固浴中的濃度為220～400g/l，硫酸鋅在凝固浴中的濃度為5～30g/l，硫酸銨在凝固浴中的濃度為120～300g/l，硫酸加入后調(diào)節(jié)凝固浴液的PH＝2.8～5.0，PVA經(jīng)噴絲板噴絲后在凝固浴中停留8～25s，制得初生纖維；

(3)后處理：將初生纖維經(jīng)中和、水洗、干熱牽伸后，放入60～90℃的熱水中進(jìn)行卷曲，用于卷曲的熱水中添加有硫酸鈉、氯化鈉、硝酸鈉、氯化鎂、硫酸鎂、硝酸鎂中的一種或多種化合物的組合物，最后制得三維卷曲PVA纖維。

上述第(3)步中，在進(jìn)行熱水卷曲前還可以先對(duì)PVA纖維進(jìn)行醛化處理。

根據(jù)本發(fā)明的第三方面，本發(fā)明提供上述PVA纖維在油田壓裂中的用途。