一种球状凝胶颗粒及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种球状凝胶颗粒及其制备方法。本发明专利技术提供的球状凝胶颗粒由包括以下组分的原料制备得到：双酚基丙烷15～20质量份，环氧氯丙烷20～30质量份，甲苯5～15质量份，碱性化合物6～8质量份，水9～12质量份，固化剂10～15质量份，微硅粉5～15质量份，碳纤维2～3质量份，密度调节剂0～50质量份。本发明专利技术以双酚基丙烷、环氧氯丙烷、甲苯、碱性化合物和水为原料制备主体材料，以微硅粉作为填充材料，以碳纤维作为骨架架桥材料，通过添加密度调节剂调整球状凝胶的密度，添加固化剂调整固化时间，得到的球状凝胶颗粒不溶于水和油，固化时间可控且固化后承压能力高。

Spherical gel particle and preparation method thereof

The invention provides a spherical gel particle and a preparation method thereof. Spherical gel particles provided by the invention comprises the following components by raw material preparation: BPA 15 ~ 20 phr, epichlorohydrin 20 ~ 30 phr, toluene 5 ~ 15 phr, alkaline compounds 6 ~ 8 phr, water 9 ~ 12 phr, the curing agent 10 ~ 15 a 5 ~ 15 phr of silicon, carbon fiber 2 ~ 3, 0 ~ 50 phr density regulator. In the invention, BPA, epichlorohydrin, toluene, alkaline compounds and water as raw materials to prepare the main material, with micro silicon powder as the filler material, using carbon fiber as the backbone bridging material, by adding the density regulator adjustment spherical gel density, curing agent is added to adjust the curing time, the insoluble spherical gel particles in water and oil, bearing capacity and high controllable curing time after curing.

【技术实现步骤摘要】
一种球状凝胶颗粒及其制备方法
本专利技术涉及油气工程
，特别涉及一种球状凝胶颗粒及其制备方法。
技术介绍
钻井过程中漏失是一种制约钻井顺利进行的重大难题，其花费的时间占总钻井时间的10％左右，并且会带来卡钻、井喷、井塌等一系列复杂情况。特别是钻遇裂缝、断层等中大型漏失时，钻井液不断漏失到裂缝或溶洞中，而无法完成循环，出现“只进不出”的现象，使得钻井作业无法继续。钻井用堵漏材料是钻井防漏堵漏过程中必不可少的物质，钻井防漏堵漏的成功率直接取决于堵漏材料性能的优劣。目前，对于常规井漏的处理主要采用传统的桥堵材料和注水泥浆，但上述堵漏材料很难在漏层停留，易受地层流体影响，无法满足需要；甚至在高温高压条件下材料会变软、腐蚀，导致堵漏失败或者二次漏失，无法从根本上解决漏失的问题。中国专利技术专利CN101353569A公开了一种用于油气田的可控制交联凝胶堵水堵漏材料，该凝胶堵漏材料加入水溶性缩聚物HPAM溶液中可以进行缓交联反应，得到不动强凝胶；中国专利技术专利CN102634325A公开了一种包裹高价金属离子缓交联凝胶堵水堵漏材料，该堵漏材料和稳定剂加入HPAM水溶液中，可以得到不动凝胶；中国专利技术专利CN102358771A公开了一种抗温、无交联、可降解的凝胶堵漏剂，该堵漏剂溶解后形成剪切稀释性很好的结构型凝胶。但上述几种堵漏材料都存在一定的不足和缺陷，如耐水、耐油能力弱，封堵强度低，不能固化或固化时间不易控制等。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种球状凝胶颗粒及其制备方法。本专利技术提供的球状凝胶颗粒不溶于水和油，固化时间可控且固化后承压能力高。本专利技术提供了一种球状凝胶颗粒，由包括以下组分的原料制备得到：双酚基丙烷15～20质量份；环氧氯丙烷20～30质量份；甲苯5～15质量份；碱性化合物6～8质量份；水9～12质量份；固化剂10～15质量份；微硅粉5～15质量份；碳纤维2～3质量份；密度调节剂0～50质量份。优选的，所述固化剂包括咪唑类固化剂和芳香族胺类固化剂中的一种或两种。优选的，所述咪唑类固化剂包括2-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑和2-苯基咪唑中的一种。优选的，所述微硅粉的平均粒径为0.5～1.5μm。优选的，所述碳纤维的单丝直径为5～10μm，碳纤维的长度为0.6～1.5mm。优选的，所述密度调节剂为重晶石粉、石灰石粉、铁矿粉、钛铁矿粉和方铅矿粉中的一种或两种。本专利技术还提供了上述技术方案所述球状凝胶颗粒的制备方法，包括以下步骤：(1)将双酚基丙烷、环氧氯丙烷、甲苯、碱性化合物和水混合，缩聚反应得到前驱体；(2)将所述步骤(1)得到的前驱体与微硅粉、碳纤维、密度调节剂和固化剂捏合，得到混合物料；(3)将所述步骤(2)得到的混合物料造粒，得到球状凝胶颗粒。优选的，所述步骤(1)中缩聚反应的温度为55～85℃，缩聚反应的时间为4～8h。优选的，所述步骤(2)中捏合的温度为60～70℃，捏合的时间为20～30min。优选的，所述步骤(3)中的造粒为喷雾造粒。本专利技术提供了一种球状凝胶颗粒，由包括以下组分的原料制备得到：双酚基丙烷15～20质量份，环氧氯丙烷20～30质量份，甲苯5～15质量份，碱性化合物6～8质量份，水9～12质量份，固化剂10～15质量份，微硅粉5～15质量份，碳纤维2～3质量份，密度调节剂0～50质量份。本专利技术以双酚基丙烷、环氧氯丙烷、甲苯、碱性化合物和水为原料制备主体材料，以微硅粉作为填充材料，以碳纤维作为骨架架桥材料，通过添加密度调节剂调整球状凝胶的密度，添加固化剂调整固化时间，得到的球状凝胶颗粒不溶于水和油，不会受泥浆或地层流体侵污，也不会污染井筒流体；所述球状凝胶颗粒在温度压力作用下，强度逐渐增强，直至固化，固化时间可控且固化后承压能力高。实验结果表明，本专利技术提供的球状凝胶颗粒4～10h可固化，固化后承压能力高达12MPa。本专利技术提供的球状凝胶颗粒原材料来源广，制备方法简单，成本经济，适用于大规模工业生产。附图说明图1为实施例1～5中球状凝胶颗粒在80℃下的固化时间和强度发展趋势图；图2为实施例3中球状凝胶颗粒在不同温度下的固化时间和强度发展趋势图；图3为实施例6～10中球状凝胶颗粒在80℃下的固化时间和强度发展趋势图；图4为实施例8中球状凝胶颗粒在不同温度下的固化时间和强度发展趋势图。具体实施方式本专利技术提供了一种球状凝胶颗粒，由包括以下组分的原料制备得到：双酚基丙烷15～20质量份；环氧氯丙烷20～30质量份；甲苯5～15质量份；碱性化合物6～8质量份；水9～12质量份；固化剂10～15质量份；微硅粉5～15质量份；碳纤维2～3质量份；密度调节剂0～50质量份。在本专利技术中，制备球状凝胶颗粒的原料包括双酚基丙烷15～20质量份，优选为16～18质量份。在本专利技术中，制备球状凝胶颗粒的原料包括环氧氯丙烷20～30质量份，优选为24～26质量份。在本专利技术中，制备球状凝胶颗粒的原料包括甲苯5～15质量份，优选为8～12质量份。本专利技术对所述双酚基丙烷、环氧氯丙烷和甲苯的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的市售产品即可。在本专利技术中，所述双酚基丙烷、环氧氯丙烷和甲苯为制备球状凝胶颗粒前驱体的主要原料。在本专利技术中，制备球状凝胶颗粒的原料包括碱性化合物6～8质量份，优选为6.5～7.5质量份。本专利技术对所述碱性化合物的种类没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的提供碱性化合物即可。在本专利技术中，所述碱性化合物优选为氢氧化物，更优选为碱金属氢氧化物，最优选为氢氧化钠和/或氢氧化钾。在本专利技术中，制备球状凝胶颗粒的原料包括水9～12质量份，优选为10～11质量份。在本专利技术中，所述碱性化合物和水为制备球状凝胶颗粒前驱体提供碱性环境。优选的，本专利技术以碱性化合物和水混合得到的碱性溶液为原料，所述碱性溶液的质量浓度优选为5～15％；所述碱性溶液的质量份数优选为15～20份。在本专利技术中，制备球状凝胶颗粒的原料包括固化剂10～15质量份，优选为12～14质量份。在本专利技术中，所述固化剂优选包括咪唑类固化剂和芳香族胺类固化剂中的一种或两种；所述咪唑类固化剂优选包括2-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑和2-苯基咪唑中的一种；所述芳香族胺类固化剂优选为间苯二甲二胺。在本专利技术中，制备球状凝胶颗粒的原料包括微硅粉5～15质量份，优选为8～12质量份。在本专利技术中，所述微硅粉的平均粒径优选为0.5～1.5μm，更优选为0.8～1.2μm。在本专利技术中，所述微硅粉优选为工业电炉在高温熔炼工业硅及硅铁的过程中，矿热电炉内产生出大量挥发性很强的SiO2和Si气体，气体排放后与空气迅速氧化冷凝沉淀而成，主要成分为SiO2。本专利技术对所述微硅粉的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的市售微硅粉即可。在本专利技术中，所述微硅粉优选为赛普森油田固井用微硅粉。在本专利技术中，所述微硅粉为球状凝胶颗粒的填充材料。在本专利技术中，制备球状凝胶颗粒的原料包括碳纤维2～3质量份，更优选为2.2～2.6质量份。在本专利技术中，所述碳纤维的单丝直径优选为5～10μm，更优选为6～8μm；所述碳纤维的长度优选为0.6～1.5mm，更优选为0.8～1.2mm。在本专利技术中，所述碳纤维优选为含碳量在94％以上的，由片状石墨微晶等有机纤维沿纤维轴向方向堆砌而成，经碳化及石墨本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种球状凝胶颗粒，由包括以下组分的原料制备得到：双酚基丙烷15～20质量份；环氧氯丙烷20～30质量份；甲苯5～15质量份；碱性化合物6～8质量份；水9～12质量份固化剂10～15质量份；微硅粉5～15质量份；碳纤维2～3质量份；密度调节剂0～50质量份。

【技术特征摘要】
1.一种球状凝胶颗粒，由包括以下组分的原料制备得到：双酚基丙烷15～20质量份；环氧氯丙烷20～30质量份；甲苯5～15质量份；碱性化合物6～8质量份；水9～12质量份固化剂10～15质量份；微硅粉5～15质量份；碳纤维2～3质量份；密度调节剂0～50质量份。2.根据权利要求1所述的球状凝胶颗粒，其特征在于，所述固化剂包括咪唑类固化剂和芳香族胺类固化剂中的一种或两种。3.根据权利要求2所述的球状凝胶颗粒，其特征在于，所述咪唑类固化剂包括2-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑和2-苯基咪唑中的一种。4.根据权利要求1所述的球状凝胶颗粒，其特征在于，所述微硅粉的平均粒径为0.5～1.5μm。5.根据权利要求1所述的球状凝胶颗粒，其特征在于，所述碳纤维的单丝直径为5～10μm，碳纤维的长度为0.6～1.5mm。6.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：许明标，舒曼，周姗姗，
申请(专利权)人：长江大学，荆州嘉华科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42