一种自悬浮覆膜材料的制备工艺制造技术

本发明专利技术属于石油、天然气及页岩气等流体矿产开采技术领域，具体公开了一种自悬浮覆膜材料的制备工艺，包括以下步骤，(1)将骨料加热到80‑230℃，将加热后的骨料进行搅拌混合；(2)温度降至75‑200℃，加入内层树脂和内层树脂的固化剂，并搅拌，形成内涂覆层；(3)温度降至40‑130℃，加入催化剂、外层树脂、胺类添加剂和外层树脂的固化剂，搅拌，形成外涂覆层；(4)温度降至35‑90℃，加入减阻剂后搅拌，所述减阻剂质量为骨料的0.5‑1.5％；(5)温度降至30‑70℃，出锅，控制自悬浮覆膜材料视密度范围为1.05‑2.60g/cm

Preparation of a Self-Suspension Coating Material

The invention belongs to the technical field of fluid mineral exploitation, such as petroleum, natural gas and shale gas, and specifically discloses a preparation process of self-suspension Film-covering material, which includes the following steps: (1) heating aggregate to 80 230 C, mixing and mixing the heated aggregate; (2) lowering the temperature to 75 200 C, adding curing agent of inner resin and inner resin, and stirring to form an inner coating layer; (3) When the temperature decreases to 40 130 (?) and catalyst, outer resin, amine additives and curing agent of outer resin are added to stir to form outer coating; (4) when the temperature decreases to 35 90 (?) and drag reducer is added to stir, the weight of the said drag reducer is 0.5 1.5%; (5) when the temperature decreases to 30 70 (?) when the pot is out, the apparent density of the self-suspension coating material is controlled in the range of 1.05 2.60 g/cm.

【技术实现步骤摘要】
一种自悬浮覆膜材料的制备工艺
本专利技术属于石油、天然气及页岩气等流体矿产开采
，尤其涉及一种自悬浮覆膜材料的制备工艺。
技术介绍
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，从而大大的降低沉降速率。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。随着国内石油压裂支撑剂生产的发展，各式各样的支撑剂纷纷涌现出来，例如覆膜支撑剂。而目前国内压裂工艺主要以石英砂和陶粒为主，石英砂主要应用于浅层低闭合压力井的压裂作业，陶粒主要应用于中深井压裂工艺，但是石英砂与陶粒的抗破碎能力均有限，难以适应高压环境。而覆膜支撑剂通过在骨料表面覆膜来增强支撑剂的强度，以提高支撑剂抵抗破碎的能力。目前，目前覆膜支撑剂的包覆膜常见的有酚醛树脂膜、环氧树脂膜和聚氨酯树脂膜等。现在骨料表面包覆酚醛树脂膜、环氧树脂膜和聚氨酯树脂膜等主要是为了提高支撑剂的强度，所以目前基本上是要考虑如何改善树脂膜(覆酚醛树脂膜、环氧树脂膜和聚氨酯树脂膜等)的强度，但是支撑剂的悬浮性能并没有得到改善，使用该种覆膜支撑剂压裂施工时通常需要在配制具有黏弹性的携带液，传统的携带液配制方法是在水中加入大量的增稠剂(瓜尔胶等物质)增加其自身的黏弹性，使覆膜支撑剂能够在携带液中悬浮，但其缺点是添加增稠剂后会导致压裂成本较高、储层伤害严重、对环境造成污染等，因此现在急需一种能够在清水中悬浮的支撑剂。现有的支撑剂能在水中自悬浮主要有两类技术，一是在骨料石英砂或者陶粒表面覆膜一层材料，这种材料主要是一些水溶性高分子材料，如聚丙烯酰胺、羧甲基纤维素、聚丙烯酸、瓜尔胶、植物胶等。这些材料遇水能迅速膨胀，并能溶进水中增加水的粘度达到悬浮的目的。这种技术的自悬浮支撑剂并没有从根本上改变悬浮的技术，只是把增稠剂覆膜在了骨料上，没有解决环保问题，没有真正的实现降低成本、增产增效。另一种技术是改变骨料的视密度，制作超低密度的陶粒，或者树脂小球。该类产品确实能实现在水中半悬浮，降低支撑剂在水中的沉降速率，但是由于要将视密度大幅度降低，其生产成本大大增加，且支撑剂的性能，如破碎、酸溶、导流等性能会明显降低。而树脂小球的生产效率低，成本高等缺陷，也限制了其推广使用。而且上述支撑剂虽然能够实现水中自悬浮，但是携带液的摩阻均有了较大的提高，使得施工时需要较高的泵压才能将支撑剂泵送到相应的位置，提高了施工成本。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种自悬浮覆膜材料的制备工艺，本制备工艺制得的自悬浮覆膜材料的导流性能好、自悬浮性能好。为了达到上述目的，本专利技术的基础方案为：一种自悬浮覆膜材料的制备工艺，包括以下步骤，(1)将骨料加热到80-230℃，将加热后的骨料进行搅拌混合；(2)温度降至75-200℃，加入内层树脂和内层树脂的固化剂，并搅拌，形成内涂覆层；(3)温度降至40-130℃，加入催化剂、外层树脂、胺类添加剂和外层树脂的固化剂，搅拌，形成外涂覆层；(4)温度降至35-90℃，加入减阻剂后搅拌，所述减阻剂质量为骨料的0.5-1.5％；(5)温度降至30-70℃，出锅，控制自悬浮覆膜材料视密度范围为1.05-2.60g/cm3。本基础方案的有益效果在于：在步骤(4)中添加减阻剂，使生产的外层树脂膜上含有减阻剂，在自悬浮覆膜材料与清水混合过程中，内层树脂膜与外层树脂膜之间的部分减阻材料能迅速溶进携砂液中，降低清水的摩阻，使自悬浮覆膜材料在清水中也具有很好的导流性能，达到相应的技术要求，相对于现有技术来说本方案省去了滑溜水等辅助添加剂，降低了施工成本，简化了施工工艺，降低了设备要求。由于减阻剂添加在外层树脂膜内，如果减阻剂的量加得过多会导致例如自悬浮性能和球度等其他性能的受到较大的影响，所以为了保障自悬浮覆膜材料的减阻率，减阻剂质量为骨料的0.5-1.5％，减阻剂添加的质量与添加在内层树脂膜中相比有所降低，使自悬浮覆膜材料能够跟随携带液到达相应的目的地的同时对其他性能产生的影响不大。本方案中的自悬浮覆膜材料的溶解速率快，在3-15s内能够溶解于清水中，在施工时自悬浮覆膜材料快速溶解于清水，可以实现大排量操作，大大的提高了工作效率。本方案在步骤(2)和步骤(3)中先后加入内层树脂和外层树脂，使得本方案制得的自悬浮覆膜材料包括有内层和外层两层树脂膜，使骨料能够被完全包覆，内层树脂膜能够保证自悬浮覆膜材料的整体强度，保证自悬浮覆膜材料的抗破碎强度。生成的外层树脂膜表面具有纳米级凸起，这些凸起延伸在支撑剂颗粒的表面，凸起会增大支撑剂的浮力，降低了支撑剂整体的体密度和视密度，提高了支撑剂的自悬浮性能。施工过程中，外层树脂膜中的预留基团遇水后会迅速反应生成大量的气体小分子，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覆膜材料颗粒体的当量直径，或附着在覆膜材料表面阶段性扩展或聚集在覆膜材料树脂膜与水体接触的界面上形成一层包裹覆膜材料颗粒体的气体层，这种气体层在覆膜材料颗粒体间形成阶段性连通并合的结果造成单粒覆膜材料在水体中形成较为松散的棉花絮集聚状，这样就大大降低了覆膜材料在水中的相对密度，从而能使覆膜材料在水中悬浮起来，实现用清水作为携带液(当然携带液也不仅限为清水，也可为加有增稠剂的携带液)。覆膜材料在水中移动时，覆膜材料树脂膜上的曲面的凸起能减小覆膜材料在水中沉降速率；部分沉降至水体底部堆积的覆膜材料因其树脂膜表面较多的凸起降低了覆膜材料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，实现覆膜材料较好地悬浮在水中，使本方案中的覆膜材料满足了行业基本压裂要求的同时，在压裂过程中不需要添加瓜尔胶等增稠剂，大大降低了成本，精简了压裂设备和工艺，减少对环境的污染，而且利用清水作为携带液可以实现大排量操作，提高工作效率。视密度范围为1.05-2.60g/cm3的自悬浮覆膜材料能够在纯清水中形成综合堆积密度在0.6～1.3g/cm3的固液混合态，当这样的固液混合态被施加一定的机械搅拌冲量时，自悬浮覆膜材料会在清水中较为均匀地分布，当混合液达到一定流速时可以使混合液中的自悬浮覆膜材料以自悬浮状态进行长距离输送至开采井下的储层裂隙中，并能相较于传统自悬浮覆膜材料达到全裂隙缝高度分布支撑，提高石油等的增产率。进一步，步骤(4)中的减阻剂制备步骤如下，按质量分数计加入85-93％的水，5-10％的丙烯酰胺及丙烯酰胺衍生物，0.5-2％的丙烯酸及甲基丙烯酸，1-5％的2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸及0.5-3％的甲基丙烯磺酸钠，搅拌150-220rpm，并升温至40-70℃，加入上述总质量0.3-2％的引发剂，经3-40min反应，降至常温。进一步，原料的质量本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自悬浮覆膜材料的制备工艺，其特征在于：包括以下步骤，(1)将骨料加热到80‑230℃，将加热后的骨料进行搅拌混合；(2)温度降至75‑200℃，加入内层树脂和内层树脂的固化剂，并搅拌，形成内涂覆层；(3)温度降至40‑130℃，加入催化剂、外层树脂、胺类添加剂和外层树脂的固化剂，搅拌，形成外涂覆层；(4)温度降至35‑90℃，加入减阻剂后搅拌，所述减阻剂质量为骨料的0.5‑1.5％；(5)温度降至30‑70℃，出锅，控制自悬浮覆膜材料视密度范围为1.05‑2.60g/cm3。

【技术特征摘要】
1.一种自悬浮覆膜材料的制备工艺，其特征在于：包括以下步骤，(1)将骨料加热到80-230℃，将加热后的骨料进行搅拌混合；(2)温度降至75-200℃，加入内层树脂和内层树脂的固化剂，并搅拌，形成内涂覆层；(3)温度降至40-130℃，加入催化剂、外层树脂、胺类添加剂和外层树脂的固化剂，搅拌，形成外涂覆层；(4)温度降至35-90℃，加入减阻剂后搅拌，所述减阻剂质量为骨料的0.5-1.5％；(5)温度降至30-70℃，出锅，控制自悬浮覆膜材料视密度范围为1.05-2.60g/cm3。2.根据权利要求1所述的一种自悬浮覆膜材料的制备工艺，其特征在于：步骤(4)中的减阻剂制备步骤如下，按质量分数计加入85-93％的水，5-10％的丙烯酰胺及丙烯酰胺衍生物，0.5-2％的丙烯酸及甲基丙烯酸，1-5％的2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸及0.5-3％的甲基丙烯磺酸钠，搅拌150-220rpm，并升温至40-70℃，加入上述总质量0.3-2％的引发剂，经3-40min反应，降至常温。3.根据权利要求1所述的一种自悬浮覆膜材料的制备工艺，其特征在于：原料的质量份数分别为骨料100份，内层树脂0.25-5份，外层树脂0.25-5份，所述胺类添加剂质量为外层树脂质量的1/100-20/100，催化剂质量...

【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