CN113182489A - 一种覆膜砂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种覆膜砂及其制备方法，所述覆膜砂由原砂、覆膜和润滑剂组成，所述原砂的外侧包覆有所述覆膜，所述覆膜的外表面混有所述润滑剂，本发明通过采用中空造型的原砂可以有降低覆膜砂固化后的破碎率，通过设置润滑剂可以在压裂时防止覆膜砂堵塞，提高覆膜砂在管道中的流动性。

Description

一种覆膜砂及其制备方法
技术领域
本发明涉及油田压裂领域，特别是涉及一种覆膜砂及其制备方法。
背景技术
在石油领域，压裂是指采油或采气过程中，利用水力作用，使油气层形成裂缝的一种方法，又称水力压裂。压裂是人为地使地层产生裂缝，改善油在地下的流动环境，使油井产量增加，对改善油井井底流动条件、减缓层间和改善油层动用状况可起到重要的作用，覆膜砂通常在石油压裂中作为支撑剂，用来固化压裂砂。
传统的覆膜砂密度较大，给压裂施工带来了一定的困难，所以需要一种低密度高强度便于投送的覆膜砂。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种覆膜砂及其制备方法。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
一种覆膜砂，包括一种低密度高强度便于投送的覆膜砂，所述覆膜砂由原砂、覆膜和润滑剂组成，所述原砂的外侧包覆有所述覆膜，所述覆膜的外表面混有所述润滑剂。
优选的：所述原砂是石英砂，所述原砂的直径在1.40mm和1.12mm之间，通过采用较小粒度的原砂来减小覆膜砂的直径，从而在压裂的过程中预防机械性粘砂。
优选的：所述润滑剂是氮化硼，所述润滑剂的颗粒直径小于0.045mm，所述润滑剂在覆膜砂中的质量分数是7％±0.2％，采用化学性质更为稳定的氮化硼作为所述润滑剂，这样能够有效防止在浇铸时所述润滑剂与金属液发生反应，从而有效防止机械性粘砂的发生。
优选的：所述覆膜砂的制备方法包括以下步骤：
S01原料筛选：把石英砂原料通过振动筛安装10目和12目的筛网筛选出直径在1.40mm和1.12mm之间的陶瓷颗粒作为覆膜砂制备的原材料原砂，这样可以从制备的源头控制覆膜砂成品的颗粒直径；
S02原砂制备：所述原砂制备包括用8％的盐酸溶液浸泡漂洗、用水进行清洗和烘干的步骤，把所述原砂表面的杂质进行清理，便于所述原砂进行混砂覆膜；
S03混砂覆膜：把所述原砂搅拌加热到110℃，与覆膜材料进行充分混合，使覆膜材料均匀的包覆在所述原砂表面；
S04冷却破碎：所述冷却破碎使覆膜材料和所述原砂的混合物快速冷却，然后把覆膜材料和所述原砂的混合物破碎成所需的粒径，留在所述原砂表面的覆膜材料形成所述覆膜；
S05初次筛分：所述初次筛分把所述覆膜和所述原砂与覆膜材料的颗粒进行分离，分离出的直径在1.6mm以上的所述覆膜和所述原砂的混合物颗粒进行下一步的加工；
S06添加助剂：所述添加助剂把所述覆膜和所述原砂加热到120℃，使所述覆膜软化后投入球磨机中，然后向所述覆膜和所述原砂中加入润滑剂进行混合，这样通过加热热塑性的覆膜，使覆膜稍微软化后便于所述润滑剂的颗粒固定在所述覆膜的表面；
S07二次筛分：所述二次筛分把所述原砂、所述覆膜和所述润滑剂的混合物通过振动筛进行筛选，使遗留在所述覆膜表面的所述润滑剂的质量分数是7％±0.2％，这样可以通过控制筛分的时间控制所述润滑剂的质量分数，使覆膜砂的防粘砂的性能最优；
S08包装入库：所述包装入库使用聚乙烯密封袋把二次筛分过的所述原砂、所述覆膜和所述润滑剂的混合物进行密封和包装，这样可以便于保证在运输的过程中所述润滑剂的质量分数保持不变。
优选的：所述初次筛分的筛网的孔径略大于1.6mm，所述二次筛分的筛网的孔径略小于0.3mm，这样可以有效的筛选出符合要求的所述原砂、所述覆膜和所述润滑剂的混合物。
优选的：所述添加助剂采用球磨机进行混合，这样使所述润滑剂能够在混合中嵌入所述覆膜的表面，增加了所述润滑剂与所述覆膜粘接的强度。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1、通过采用中空造型的原砂可以有效提高覆膜砂固化后的渗透率；
2、通过设置润滑剂可以在压裂时防止覆膜砂堵塞，提高覆膜砂在管道中的流动性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明所述一种覆膜砂制备方法的主流程图；
图2是本发明所述一种覆膜砂的结构示意图；
图3是本发明所述一种覆膜砂的制备方法的实施例1-实施例14的数据对比表；
图4是本发明所述一种覆膜砂的制备方法的实施例1-实施例14的试样的抗压强度对比表；
图5是本发明所述一种覆膜砂的制备方法的实施例1-实施例14的试样的运动粘度对比表。
附图标记说明如下：
101、原砂；102、覆膜；103、润滑剂。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明：
实施例1
S01原料筛选：把石英砂原料通过振动筛安装10目和12目的筛网筛选出直径在1.40mm和1.12mm之间的陶瓷颗粒作为覆膜砂制备的原材料原砂；
S02原砂制备：用8％的盐酸溶液搅拌浸泡三十分钟，然后用自来水漂洗浸泡后的原砂，漂洗至水溶液的pH＞6.5，然后使用热风机烘干漂洗后的原砂，这样就得到干净的原砂，用于后续的制备；
S03混砂覆膜：把原砂通过电炉搅拌加热到110℃，然后在加热搅拌机中与覆膜材料进行充分混合，使覆膜材料均匀的包覆在所述原砂表面；
S04冷却破碎：通过水冷使覆膜材料和所述原砂的混合物快速冷却，然后把覆膜材料和所述原砂的混合物通过球磨机破碎成1.6mm左右的粒径；
S05初次筛分：通过孔径1.7mm的振动筛把所述覆膜和所述原砂与覆膜材料的颗粒进行分离，分离得到粒径1.6mm左右的覆膜和原砂的混合颗粒；
S06添加助剂：把所述覆膜和所述原砂通过电热搅拌器加热到110℃左右，使所述覆膜软化后投入球磨机中，然后向球磨机中加入润滑剂混合35分钟；
S07二次筛分：把所述原砂、所述覆膜和所述润滑剂的混合物通过振动筛进行筛选，使遗留在所述覆膜表面的所述润滑剂的质量分数是7％±0.2％；
S08包装入库：使用聚乙烯密封袋把二次筛分过的所述原砂、所述覆膜和所述润滑剂的混合物进行密封和包装。
实施例2
S01原料筛选：把石英砂原料通过振动筛安装6目和8目的筛网筛选出直径在2.36mm和3.35mm之间的陶瓷颗粒作为覆膜砂制备的原材料原砂；
S02原砂制备：用8％的盐酸溶液搅拌浸泡一小时，然后用自来水漂洗浸泡后的原砂，漂洗至水溶液的pH＞6.5，然后使用热风机烘干漂洗后的原砂，这样就得到干净的原砂，用于后续的制备；
S03混砂覆膜：把原砂通过电炉搅拌加热到110℃，然后在加热搅拌机中与覆膜材料进行充分混合，使覆膜材料均匀的包覆在所述原砂表面；
S04冷却破碎：通过水冷使覆膜材料和所述原砂的混合物快速冷却，然后把覆膜材料和所述原砂的混合物通过球磨机破碎成1.6mm左右的粒径；
S05初次筛分：通过孔径1.7mm的振动筛把所述覆膜和所述原砂与覆膜材料的颗粒进行分离，分离得到粒径1.6mm左右的覆膜和原砂的混合颗粒；
S06添加助剂：把所述覆膜和所述原砂通过电热搅拌器加热到110℃左右，使所述覆膜软化后投入球磨机中，然后向球磨机中加入润滑剂混合35分钟；
S07二次筛分：把所述原砂、所述覆膜和所述润滑剂的混合物通过振动筛进行筛选，使遗留在所述覆膜表面的所述润滑剂的质量分数是7％±0.2％；
S08包装入库：使用聚乙烯密封袋把二次筛分过的所述原砂、所述覆膜和所述润滑剂的混合物进行密封和包装。
实施例3
S01原料筛选：把石英砂原料通过振动筛安装8目和10目的筛网筛选出直径在1.7mm和2.36mm之间的陶瓷颗粒作为覆膜砂制备的原材料原砂；
S02原砂制备：用8％的盐酸溶液搅拌浸泡一小时，然后用自来水漂洗浸泡后的原砂，漂洗至水溶液的pH＞6.5，然后使用热风机烘干漂洗后的原砂，这样就得到干净的原砂，用于后续的制备；
S03混砂覆膜：把原砂通过电炉搅拌加热到110℃，然后在加热搅拌机中与覆膜材料进行充分混合，使覆膜材料均匀的包覆在所述原砂表面；
S04冷却破碎：通过水冷使覆膜材料和所述原砂的混合物快速冷却，然后把覆膜材料和所述原砂的混合物通过球磨机破碎成1.6mm左右的粒径；
S05初次筛分：通过孔径1.7mm的振动筛把所述覆膜和所述原砂与覆膜材料的颗粒进行分离，分离得到粒径1.6mm左右的覆膜和原砂的混合颗粒；
S06添加助剂：把所述覆膜和所述原砂通过电热搅拌器加热到110℃左右，使所述覆膜软化后投入球磨机中，然后向球磨机中加入润滑剂混合35分钟；
S07二次筛分：把所述原砂、所述覆膜和所述润滑剂的混合物通过振动筛进行筛选，使遗留在所述覆膜表面的所述润滑剂的质量分数是7％±0.2％；
S08包装入库：使用聚乙烯密封袋把二次筛分过的所述原砂、所述覆膜和所述润滑剂的混合物进行密封和包装。
实施例4
S01原料筛选：把石英砂原料通过振动筛安装12目和14目的筛网筛选出直径在1.18mm和1.40mm之间的陶瓷颗粒作为覆膜砂制备的原材料原砂；
S02原砂制备：用8％的盐酸溶液搅拌浸泡一小时，然后用自来水漂洗浸泡后的原砂，漂洗至水溶液的pH＞6.5，然后使用热风机烘干漂洗后的原砂，这样就得到干净的原砂，用于后续的制备；
S03混砂覆膜：把原砂通过电炉搅拌加热到110℃，然后在加热搅拌机中与覆膜材料进行充分混合，使覆膜材料均匀的包覆在所述原砂表面；
S04冷却破碎：通过水冷使覆膜材料和所述原砂的混合物快速冷却，然后把覆膜材料和所述原砂的混合物通过球磨机破碎成1.6mm左右的粒径；
S05初次筛分：通过孔径1.7mm的振动筛把所述覆膜和所述原砂与覆膜材料的颗粒进行分离，分离得到粒径1.6mm左右的覆膜和原砂的混合颗粒；
S06添加助剂：把所述覆膜和所述原砂通过电热搅拌器加热到110℃左右，使所述覆膜软化后投入球磨机中，然后向球磨机中加入润滑剂混合35分钟；
S07二次筛分：把所述原砂、所述覆膜和所述润滑剂的混合物通过振动筛进行筛选，使遗留在所述覆膜表面的所述润滑剂的质量分数是7％±0.2％；
S08包装入库：使用聚乙烯密封袋把二次筛分过的所述原砂、所述覆膜和所述润滑剂的混合物进行密封和包装。
实施例5-14
与实施例1相比，实施例5-实施例14的不同之处在于：S01原料筛选中原砂的直径不同、S07二次筛分中润滑剂的质量分数不同、S06中添加助剂时覆膜和润滑剂在球磨机中混合的时间不同。
根据控制变量的原则设置14个实施例，使用每个实施例生产出的覆膜砂进行抗压测试和流动性测试，通过对比实施例1-实施例14的产品的运动粘度和抗压强度，实施例1中的S01原料筛选中原砂的直径、S07二次筛分中润滑剂的质量分数、S06中添加助剂时覆膜和润滑剂在球磨机中混合的时间使本发明中的覆膜砂能够解决背景技术中提出的现有的覆膜砂密度较大，给压裂施工带来了一定的困难的技术问题。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

Claims (7)

1.一种覆膜砂，包括一种能够有效减少粘砂现象的覆膜砂，其特征在于：所述覆膜砂由原砂、覆膜和润滑剂组成，所述原砂的外侧包覆有所述覆膜，所述覆膜的外表面混有所述润滑剂。
2.根据权利要求1所述的一种覆膜砂，其特征在于：所述原砂是氮化硅陶瓷颗粒，所述原砂的形状是中空的圆筒颗粒，所述原砂的粒径在1.40mm和1.12mm之间。
3.根据权利要求1所述的一种覆膜砂，其特征在于：所述润滑剂是石墨粉末，所述润滑剂的颗粒直径小于0.045mm。
4.根据权利要求3所述的一种覆膜砂，其特征在于：所述润滑剂在覆膜砂中的质量分数是7％±0.2％。
5.一种覆膜砂的制备方法，其特征在于：包括如下的步骤：
S01原料筛选：把石英砂原料通过振动筛安装10目和12目的筛网筛选出直径直径在1.40mm和1.12mm之间的陶瓷颗粒作为覆膜砂制备的原材料原砂；
S02原砂制备：所述原砂制备包括用8％的盐酸溶液浸泡漂洗、用水进行清洗和烘干的步骤，把所述原砂表面的杂质进行清理，便于所述原砂进行混砂覆膜；
S03混砂覆膜：把所述原砂搅拌加热到110℃，与覆膜材料进行充分混合，使覆膜材料均匀的包覆在所述原砂表面；
S04冷却破碎：所述冷却破碎使覆膜材料和所述原砂的混合物快速冷却，然后把覆膜材料和所述原砂的混合物破碎成所需的粒径，留在所述原砂表面的覆膜材料形成所述覆膜；
S05初次筛分：所述初次筛分把所述覆膜和所述原砂与覆膜材料的颗粒进行分离，分离出的所述覆膜和所述原砂进行下一步的加工；
S06添加助剂：所述添加助剂把所述覆膜和所述原砂加热到120℃，使所述覆膜软化后投入球磨机中，然后向所述覆膜和所述原砂中加入润滑剂进行混合；
S07二次筛分：所述二次筛分把所述原砂、所述覆膜和所述润滑剂的混合物通过振动筛进行筛选，使遗留在所述覆膜表面的所述润滑剂的质量分数是7％±0.2％；
S08包装入库：所述包装入库使用聚乙烯密封袋把二次筛分过的所述原砂、所述覆膜和所述润滑剂的混合物进行密封和包装。
6.根据权利要求7所述的一种覆膜砂的制备方法，其特征在于：所述初次筛分的筛网的孔径略大于1.6mm，所述二次筛分的筛网的孔径略小于0.3mm。
7.根据权利要求7所述的一种覆膜砂的制备方法，其特征在于：所述添加助剂采用球磨机进行混合。
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