CN102942334B - 一种覆膜改性支撑剂及其制备方法和应用 - Google Patents
一种覆膜改性支撑剂及其制备方法和应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种覆膜改性支撑剂及其制备方法和应用，覆膜改性支撑剂，由基体和均匀包覆在基体外表面的树脂层组成；所述的基体为库布其石英砂；所述的树脂层占基体的1-10wt％；所述的树脂层包括树脂粘结剂和固化剂，所述树脂粘结剂为双酚A型环氧树脂、聚氨酯树脂或其组合物，所述的固化剂为脂肪族多胺或脂环族多胺类固化剂，固化剂用量占树脂层的10-50wt％。所述的覆膜改性支撑剂的制备方法，是将基体外表面包覆树脂层。所述的覆膜改性支撑剂能在石油、天然气油井压裂开采领域应用，利于提高砂比，减少压裂液用量，有效防止支撑剂返吐现象，减轻支撑剂嵌入，提高裂缝导流能力，延长压裂有效期。有利于提高油产量，降低出水量，对解决低渗油田开采具有重大意义。
Description
技术领域
本发明涉及用于石油、天然气油井压裂开采领域的一种覆膜改性支撑剂及其制备方法和应用。
背景技术
石油压裂支撑剂主要用于石油、天然气深井开采时，特别是井深在2000米以上的油、气开采时必须使用的材料，将高强度支撑剂填充到低渗透矿床的岩层裂缝中，进行高闭合压裂处理，以支撑裂缝不因应力释放而闭和，让油、气从裂缝通道中汇集而出，从而保持油、气的高导流能力，增加油、气产量，延长油、气井服务年限，提高采油、气经济效益。
目前国内外压裂工艺所用的支撑剂主要以石英砂和陶粒为主，但石英砂是目前常用的支撑剂，相对密度约为2.5。因为它价廉，对中浅井的各类地层使用石英砂为支撑剂都有一定的成功率。而石英砂强度不够高(开始破碎的压力约为28MPa)，故不能用于深井压裂中。在闭合压力较高的情况下，砂粒就会破碎，产生大量的碎片和细粉状砂。这些细粉砂在裂缝中迁移并堵塞流动通道，从而大大降低裂缝的导流能力。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种覆膜改性支撑剂及其制备方法和应用，解决了上述问题。
本发明所要解决的技术问题是通过以下技术方案来实现的：
一种覆膜改性支撑剂，其特征在于：由基体和均匀包覆在基体外表面的树脂层组成；所述的基体为库布其石英砂；所述的树脂层占基体的1-10wt％；
所述的树脂层包括树脂粘结剂和固化剂，所述树脂粘结剂为双酚A型环氧树脂、聚氨酯树脂或其组合物，所述的固化剂为脂肪族多胺或脂环族多胺类固化剂，固化剂用量占树脂层的10-50wt％。
优选所述的树脂层占基体的3-7wt％；固化剂用量占树脂层的27-40wt％。
所述的覆膜改性支撑剂，其特征在于所述的树脂粘结剂中添加疏水性高分子。
所述的覆膜改性支撑剂，其特征在于所述树脂粘结剂为环氧树脂和聚氨酯树脂组合时，聚氨酯树脂为树脂粘结剂的5-50wt％。
所述的覆膜改性支撑剂，其特征在于所述的聚氨酯树脂为脂肪族多元醇和多异氰酸酯聚合而成。
所述的覆膜改性支撑剂，其特征在于所述的多异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、1，6-己二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯之一或其组合物。
所述的覆膜改性支撑剂，其特征在于：所述疏水性高分子为硅树脂；所述硅树脂占树脂层的1-10wt％。
所述的覆膜改性支撑剂，其特征在于：所述硅树脂为r-氨基丙基三乙氧基硅烷、r-缩水甘油醚氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-r-氨丙基甲基二甲氧基硅烷或其混合物。
所述的覆膜改性支撑剂，其特征在于：所述的库布其石英砂的砂粒粒径为0.106mm-3.35mm。
所述的覆膜改性支撑剂的制备方法，由以下步骤组成：
(a)将库布其石英砂加热至200-300℃，倒入混砂机中；
(b)当库布其石英砂180-200℃时加入疏水性高分子，搅拌30-90s；
(c)加入树脂粘结剂，搅拌60-100s；
(d)加入固化剂搅拌100-180s，致使沙漠沙完全分散；
(e)冷却、过筛、密封包装。
所述的覆膜改性支撑剂在石油、天然气油井压裂开采领域的应用。
本发明所要解决的技术问题是提供一种覆膜改性支撑剂，通过高科技手段在石英砂骨料表面包覆一层高分子材料而构成，具有相对密度小、强度高、低破碎率、圆度、球度和化学惰性好以及能在井下低温固结等特点。可广泛应用于油田压裂及防砂工艺，利于提高砂比，减少压裂液用量，有效防止支撑剂返吐现象，减轻支撑剂嵌入，提高裂缝导流能力，延长压裂有效期。有利于提高油产量，降低出水量，对解决低渗油田开采具有重大意义。
具体实施方式
实施例1
准确称量原料(Kg)：砂粒粒径为0.106mm-3.35mm的库布其石英砂100，双酚A型环氧树脂0.85，脂肪族多胺类固化剂0.1，r-氨基丙基三乙氧基硅烷0.05。
所述的覆膜改性支撑剂的制备方法，由以下步骤组成：
(a)将库布其石英砂加热至200-300℃，倒入混砂机中；
(b)当库布其石英砂180-200℃时加入疏水性高分子，搅拌30-90s；
(c)加入树脂粘结剂，搅拌60-100s；
(d)加入固化剂搅拌100-180s，致使沙漠沙完全分散；
(e)冷却、过筛、密封包装。
实施例2
准确称量原料(Kg)：砂粒粒径为0.106mm-3.35mm的库布其石英砂100，聚氨酯树脂2.15，脂肪族多胺类固化剂0.81，r-缩水甘油醚氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷0.04。
所述的覆膜改性支撑剂的制备方法，由以下步骤组成：
(a)将库布其石英砂加热至200-300℃，倒入混砂机中；
(b)当库布其石英砂180-200℃时加入疏水性高分子，搅拌30-90s；
(c)加入树脂粘结剂，搅拌60-100s；
(d)加入固化剂搅拌100-180s，致使沙漠沙完全分散；
(e)冷却、过筛、密封包装。
实施例3
准确称量原料(Kg)：砂粒粒径为0.106mm-3.35mm的库布其石英砂100，聚氨酯树脂和双酚A型环氧树脂共3.85，聚氨酯树脂占5wt％，脂环族多胺类固化剂2.8，N-(β-氨乙基)-r-氨丙基甲基二甲氧基硅烷0.35。
所述的覆膜改性支撑剂的制备方法，由以下步骤组成：
(a)将库布其石英砂加热至200-300℃，倒入混砂机中；
(b)当库布其石英砂180-200℃时加入疏水性高分子，搅拌30-60s；
(c)加入树脂粘结剂，搅拌60-100s；
(d)加入固化剂搅拌100-180s，致使沙漠沙完全分散；
(e)冷却、过筛、密封包装。
实施例4
准确称量原料(Kg)：砂粒粒径为0.106mm-3.35mm的库布其石英砂100，聚氨酯树脂和双酚A型环氧树脂共4，聚氨酯树脂占50wt％，脂环族多胺类固化剂5，r-氨基丙基三乙氧基硅烷1。
所述的覆膜改性支撑剂的制备方法，由以下步骤组成：
(a)将库布其石英砂加热至200-300℃，倒入混砂机中；
(b)当库布其石英砂180-200℃时加入疏水性高分子，搅拌30-60s；
(c)加入树脂粘结剂，搅拌60-100s；
(d)加入固化剂搅拌100-180s，致使沙漠沙完全分散；
(e)冷却、过筛、密封包装。
实施例5
准确称量原料(Kg)：砂粒粒径为0.106mm-3.35mm的库布其石英砂100，聚氨酯树脂和双酚A型环氧树脂共2.75，聚氨酯树脂占25wt％，脂肪族多胺类固化剂1.75，疏水性高分子0.5，疏水性高分子为r-氨基丙基三乙氧基硅烷、r-缩水甘油醚氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷和N-(β-氨乙基)-r-氨丙基甲基二甲氧基硅烷等比例混合。
所述的覆膜改性支撑剂的制备方法，由以下步骤组成：
(a)将库布其石英砂加热至200-300℃，倒入混砂机中；
(b)当库布其石英砂180-200℃时加入疏水性高分子，搅拌30-60s；
(c)加入树脂粘结剂，搅拌60-100s；
(d)加入固化剂搅拌100-180s，致使沙漠沙完全分散；
(e)冷却、过筛、密封包装。
实施例6
按照实施例1-5制备的覆膜改性支撑剂在石油、天然气油井压裂开采领域的应用。
| 检测项目 | 酸溶解度％ | 浊度NTU | 28Mpa破碎％ |
| 实施例1 | 1.26 | 15 | 0.68 |
| 实施例2 | 1.31 | 17 | 0.77 |
| 实施例3 | 1.35 | 17 | 0.80 |
| 库布其石英砂 | 9.73 | 89 | 13.41 |
Claims (6)
1.一种覆膜改性支撑剂，其特征在于：由基体和均匀包覆在基体外表面的树脂层组成；所述的基体为库布其石英砂；所述的树脂层占基体的1-10wt％；
所述的树脂层包括树脂粘结剂和固化剂，所述树脂粘结剂为聚氨酯树脂、或双酚A型环氧树脂与聚氨酯树脂的组合物，所述的固化剂为脂肪族多胺或脂环族多胺类固化剂，固化剂用量占树脂层的10-50wt％；
所述树脂粘结剂为双酚A型环氧树脂和聚氨酯树脂组合时，聚氨酯树脂为树脂粘结剂的5-50wt％；
所述的聚氨酯树脂为脂肪族多元醇和多异氰酸酯聚合而成；
所述的多异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、1,6-己二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯之一或其组合物。
2.如权利要求1所述的覆膜改性支撑剂，其特征在于：所述的树脂层占基体的3-7wt％；固化剂用量占树脂层的27-40wt％。
3.如权利要求1或2所述的覆膜改性支撑剂，其特征在于所述的树脂粘结剂中添加疏水性高分子；所述疏水性高分子为硅树脂；所述硅树脂占树脂层的1-10wt％。
4.如权利要求3所述的覆膜改性支撑剂，其特征在于：所述硅树脂为r-氨基丙基三乙氧基硅烷、r-缩水甘油醚氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-r-氨丙基甲基二甲氧基硅烷或其混合物。
5.如权利要求1或2所述的覆膜改性支撑剂，其特征在于：所述的库布其石英砂的砂粒粒径为0.106mm-3.35mm。
6.权利要求1-5之一所述的覆膜改性支撑剂在石油、天然气油井压裂开采领域的应用。
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