一种覆膜材料的制备工艺制造技术

本发明专利技术属于用于钻孔或钻井的混合物领域，具体公开了一种覆膜材料的制备工艺，包括如下步骤：一种覆膜材料的制备工艺，包括如下步骤：(1)准备如下原材料：骨料、外层多元醇类树脂、内层多元醇类树脂、内层异氰酸酯树脂、外层异氰酸酯树脂、外层催化剂、内层催化剂和胺类添加剂；其中多元醇类树脂的羟基当量为60‑300，异氰酸酯树脂质量份数为多元醇类树脂的量的2/5‑4/5；(2)加热；(3)混砂；(4)第一次覆膜；(5)第二次覆膜：(6)出砂。用该制备方法制备的支撑剂能在清水中自然悬浮，在满足传统支撑剂的压裂指标的同时，在压裂过程中不需要添加任何的增稠剂，减少了压裂成本，精简压裂工艺，减少对环境的污染。

【技术实现步骤摘要】
一种覆膜材料的制备工艺
本专利技术涉及用于钻孔或钻井的混合物领域，具体涉及一种覆膜材料的制备工艺。
技术介绍
水力压裂是一项有广泛应用前景的油气井增产措施，水力压裂法是目前开采天然气的主要形式，要求用大量掺入化学物质的水灌入页岩层进行液压碎裂以释放天然气。水力压裂技术在国内外已经比较成熟，石油压裂支撑剂作为压裂过程中国必不可少的物品之一，其性能优劣将直接影响到水力压裂效果，视密度是评价支撑剂性能的重要指标之一，视密度越低其相对于压裂液的相对密度就越低，当支撑剂与压裂携带液混合后，视密度越低越容易在压裂液中悬浮，从而大大的降低降速率，在泵送过程中将泵送得更远。高泵送压力将流体泵送至井中，同时裂开岩层以允许烃类物质更好的通过。然而，除非压力保持，否则新形成的孔口关闭。为了打开和保持路径，在泵送流体的过程中同时注入支撑剂，以产生保持孔口所需的支撑。当形成裂缝时，支撑剂在浆料中通过释放水力压力时传递，支撑剂在此形成用于保持打开裂缝的填充或支撑。为了使支撑剂随流体进入岩层，通用的方法是将这些颗粒在流体中悬浮。目前国内压裂工艺也有部分采用覆膜工艺制备支撑剂，在覆膜时一般都只覆一层膜，在覆膜时所用树脂多为环氧树脂或酚醛树脂。也有部分支撑剂采用两层覆膜工艺，在内层用环氧树脂或酚醛树脂覆膜后，再在外层用聚氨酯树脂覆膜。聚氨酯树脂是一个极大的体系，是由异氰酸酯基与羟基反应形成的。现在用于支撑剂覆膜的聚氨酯树脂的效果均是提高支撑剂的硬度并降低支撑剂的破碎率，但是这种支撑剂只满足了强度和硬度的要求，还是不能自悬浮。施工时还是需要再配制具有黏弹性的携带液，这种施工方法使得压裂成本高，对储层伤害严重，对环境存在污染。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种覆膜材料的制备工艺，该支撑剂能在清水中自然悬浮，在满足传统支撑剂的压裂指标的同时，在压裂过程中不需要添加任何的增稠剂，减少了压裂成本，精简压裂工艺，减少对环境的污染。为达到上述目的，本专利技术的基础方案如下：一种覆膜材料的制备工艺，包括如下步骤：(1)准备如下原材料：骨料、外层多元醇类树脂、内层多元醇类树脂、内层异氰酸酯树脂、外层异氰酸酯树脂、外层催化剂、内层催化剂和胺类添加剂；其中外层多元醇类树脂的羟基当量为60-300，外层异氰酸酯树脂质量份数为外层多元醇类树脂的量的2/5-4/5；(2)加热：将步骤(1)中的骨料加热到80-160℃；(3)混砂：将步骤(2)中的骨料加入到混砂锅中以70-100转/min的转速混砂；(4)第一次覆膜：将步骤(1)中的内层多元醇类树脂和内层催化剂加入到混砂锅中，并计时；待混砂锅的温度降到75-140℃时加入步骤(1)中的内层异氰酸酯树脂；(5)第二次覆膜：待混砂锅的温度降到55-110℃时加入外层多元醇类树脂和外层催化剂；待混砂锅的温度降到45-100℃时加入胺类添加剂；温度降到40-90℃时加入外层异氰酸酯树脂；(6)出砂：待混砂锅温度降到30-60℃时出砂。采用本基础方案的有益效果如下：1.本方案中采用两层覆膜，在外层覆膜时采用聚氨酯树脂和胺类添加剂，在覆膜过程中聚氨酯树脂可以产生纳米级的凸起，凸起延伸在支撑剂颗粒的表面，凸起会增大支撑剂的浮力，同时支撑剂与水接触时，其表面预留的一种基团能与水迅速反应释放出大量气体小分子，这些气体小分子或封闭在树脂膜中膨胀推动树脂膜体阶段性增厚增大了支撑剂颗粒体的当量直径，或附着在支撑剂表面阶段性扩展或聚集在支撑剂树脂膜与水体接触的界面上形成一层包裹支撑剂颗粒体的气体层，这种气体层在支撑剂颗粒体间形成阶段性连通并合的结果造成单粒支撑剂在水体中形成较为松散的棉絮集聚状，这样就大大降低了支撑剂在水中的相对密度，从而能使支撑剂在水中悬浮起来。支撑剂在水中移动时，支撑剂树脂膜上的凸起能减小支撑剂在水中沉降速率；部分沉降至水体底部堆积的支撑剂因其树脂膜表面较多的凸起降低了支撑剂颗粒堆积层的紧实度，颗粒间的水体量较常规的颗粒堆积体多，进而当水体即使具有很小的流动度也能更加容易地推动其集聚体分离和移动，实现支撑剂较好的悬浮在水中。2.外层树脂产生纳米级气泡会对外层树脂的破碎率产生影响，故本方案中对骨料采用两次覆膜，外层树脂确保该支撑剂可以悬浮，而内层树脂可以保证该支撑剂的破碎率。3.本方案中的支撑剂在使用时，外层树脂与水接触时，聚氨酯树脂中高分子中预留的基团和水迅速反应生成大量的气体小分子，这些气体小分子附着在支撑剂颗粒的表面形成微纳米级的气体包裹水化层，同时能引起表面的树脂膜膨胀，而胺类添加剂可以增加聚氨酯树脂与水的反应活性，提高了支撑剂的悬浮效果。4.本方案中的支撑剂，可以在清水中悬浮，无需改变水的密度，用清水代替传统压裂液，实现压裂作业中携砂液增稠剂的零添加，进而省去常规压裂的配液过程和设备，同时，增稠剂的去除也降低了压裂对储层的伤害以及压裂成本。5.多元醇类树脂的羟基当量为60-300，异氰酸酯树脂的质量为多元醇类树脂质量的2/5-4/5。专利技术人经过多次实验发现，多元醇类树脂和异氰酸酯树脂的量控制在上述范围内时，其合成的聚氨酯树脂与现有的聚氨酯树脂的性能是不同的。因为多元醇类树脂和异氰酸酯树脂可以反应生成具有微量凸起的聚氨酯树脂，再添加胺类添加剂，可以对多元醇类树脂和异氰酸酯树脂反应起到催化作用，使聚氨酯树脂内部生成大量相互隔离的气泡。因为气泡位于聚氨酯树脂内部，所以气泡在聚氨酯树脂表面会形成大量的凸起，这些凸起尺寸介于100-500nm之间，凸起在支撑剂表面随机分布，凸起在扫面电镜下观察时发现神暗色的树脂膜体上为浅色高亮或白色曲面体，在单一颗粒体的树脂膜表面具有非均一性的随机分布，则算为均一分布状态下每100平方微米的表面具有40个左右的凸起，提高其自悬浮性能。此外，多元醇类树脂的羟基当量为60-300，异氰酸酯树脂的质量为多元醇类树脂的2/5-4/5；一方面上述质量数的异氰酸酯树脂可在与全部多元醇类树脂反应生成聚氨酯树脂后，还预留有一定量的异氰酸酯反应性基团，当剩余的异氰酸酯基团遇水后，与水反应又会在树脂膜的分子链节围成的微观小空间体内生成气体，这种微小量气体在反应能的推动下逐渐整体体积形成气泡，并推动树脂膜在支撑剂颗粒的径向尺寸增加，使外树脂层表面的膨胀度达到最佳，从而进一步降低支撑剂的视密度和体密度，另一方面异氰酸酯树脂的量过多时，会使生成的气泡体积太大而容易破损，或是气泡的数量太多使气泡之间相互接触导致气泡的强度降低。所以异氰酸酯树脂的量控制在上述范围内，既可以保证支撑剂的悬浮效果，又可以保证支撑剂的强度。6.内层覆膜时采用内层多元醇类树脂和内层异氰酸酯树脂的覆膜温度比采用环氧树脂和酚醛树脂低，所以采用内层多元醇类树脂和内层异氰酸酯树脂节能且生产效率高。进一步，步骤(1)中各材料的质量份数如下：骨料80-120份、内层多元醇类树脂、内层异氰酸酯树脂、内层催化剂、外层催化剂、外层多元醇类树脂、外层异氰酸酯树脂和胺类添加剂；外层多元醇类树脂的质量份数为0.15-3.2份；内层异氰酸酯树脂的量与外层异氰酸酯树脂的量相同，内层多元醇类树脂与外层多元醇类树脂的量相同，其中聚氨酯树脂由外层多元醇类树脂和外层异氰酸酯树脂合成；外层催化剂的量为聚氨酯树脂的1/1000-1/100，内层催化剂的量与外层催化剂的量相同本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种覆膜材料的制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：(1)准备如下原材料：骨料、外层多元醇类树脂、内层多元醇类树脂、内层异氰酸酯树脂、外层异氰酸酯树脂、外层催化剂、内层催化剂和胺类添加剂；其中外层多元醇类树脂的羟基当量为60‑300，外层异氰酸酯树脂质量份数为外层多元醇类树脂的量的2/5‑4/5；(2)加热：将步骤(1)中的骨料加热到80‑160℃；(3)混砂：将步骤(2)中的骨料加入到混砂锅中以70‑100转/min的转速混砂；(4)第一次覆膜：将步骤(1)中的内层多元醇类树脂和内层催化剂加入到混砂锅中，并计时；待混砂锅的温度降到75‑140℃时加入步骤(1)中的内层异氰酸酯树脂；(5)第二次覆膜：待混砂锅的温度降到55‑110℃时加入外层多元醇类树脂和外层催化剂；待混砂锅的温度降到45‑100℃时加入胺类添加剂；温度降到40‑90℃时加入外层异氰酸酯树脂；(6)出砂：待混砂锅温度降到30‑60℃时出砂。

【技术特征摘要】
1.一种覆膜材料的制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：(1)准备如下原材料：骨料、外层多元醇类树脂、内层多元醇类树脂、内层异氰酸酯树脂、外层异氰酸酯树脂、外层催化剂、内层催化剂和胺类添加剂；其中外层多元醇类树脂的羟基当量为60-300，外层异氰酸酯树脂质量份数为外层多元醇类树脂的量的2/5-4/5；(2)加热：将步骤(1)中的骨料加热到80-160℃；(3)混砂：将步骤(2)中的骨料加入到混砂锅中以70-100转/min的转速混砂；(4)第一次覆膜：将步骤(1)中的内层多元醇类树脂和内层催化剂加入到混砂锅中，并计时；待混砂锅的温度降到75-140℃时加入步骤(1)中的内层异氰酸酯树脂；(5)第二次覆膜：待混砂锅的温度降到55-110℃时加入外层多元醇类树脂和外层催化剂；待混砂锅的温度降到45-100℃时加入胺类添加剂；温度降到40-90℃时加入外层异氰酸酯树脂；(6)出砂：待混砂锅温度降到30-60℃时出砂。2.根据权利要求1所述的一种覆膜材料的制备工艺，其特征在于：步骤(1)中各材料的质量份数如下：骨料80-120份、内层多元醇类树脂、内层异氰酸酯树脂、内层催化剂、外层催化剂、外层多元...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊帆，熊鹰，王正力，陈秋庆，
申请(专利权)人：重庆长江造型材料集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆,50