CN103319855B - 一种压裂弹推进剂包覆层及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种压裂弹推进剂包覆层及其制备方法，该方法按照重量百分比称取有机硅改性环氧树脂：78.7%～86.2%，端羟基聚丁二烯：4.3%～7.9%，有机硅憎水剂：0.86%～1.6%，聚酰胺固化剂：8.6%～11.8%；各组分均匀混合，真空脱泡10～15min，得到胶料，喷涂于待包覆的推进剂包覆面，常温放置2～8h，得到压裂弹推进剂包覆层。本发明的包覆层耐水、耐油、耐酸碱盐溶液、耐高温、高压、抗跌落性能均很优良；与推进剂相容性好，本发明的包覆层黏度为300～1000cps，流动性极好，适合于浇注、喷涂、刷涂等多种包覆成型工艺，工艺简单、方便、成型可靠。

Description

一种压裂弹推进剂包覆层及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种推进剂用多功能包覆层，主要用于油田增产领域压裂弹装药包覆、也可用于火箭发动机装药包覆。

背景技术

经过火工专业人员和油田开发人员四十余年的共同研究、探索和现场实践，爆燃压裂已经成为油田民爆领域典型的专业门类之一，形成众多的技术体系和产品系列，已经取得国内外油田市场的认可，累计增产的油气当量达到数亿吨之多，和酸化、水力压裂、射孔技术等配套组合，已经成为油气井增产的常用措施。

随着石油资源开发深度的不断推进，越来越多的低渗油田会得到开发，这就必然会使用到爆燃压裂，2005年到2010年间国内各类压裂弹器材年递增20%以上；北方斯伦贝谢公司通过和SLB公司、苏丹、阿曼、伊拉克国外石油公司交流，发现国外对爆燃压裂技术需求明显，有意引进技术或相关产品。

由于井下的复杂环境，对压裂弹装药提出了更加苛刻的条件，特别是对火药的耐温级别要求越来越高，目前该领域现有耐温级别150℃/48h的压裂弹推进剂配方，因其耐水、耐介质性能差而不能满足使用要求，再加之该装药采用的酚醛布管保护壳体，由于燃烧不完全给井下带来很多落物，污染严重，所以急需新的包覆层材料替代之。

发明内容

针对上述背景技术当中提出的问题，本发明的目的在于，提供一种压裂弹推进剂包覆层及其制备方法，满足现有技术对包覆层的要求。

为了实现上述技术任务，本发明采用以下技术方案：

一种压裂弹推进剂包覆层，该包覆层的重量百分比组成为：

有机硅改性环氧树脂：78.7%～86.2%，

端羟基聚丁二烯：4.3%～7.9%，

有机硅憎水剂：0.86%～1.6%，

聚酰胺固化剂：8.6%～11.8%；

以上各组分重量百分比之和为100%。

其优选重量百分组成为：

有机硅改性环氧树脂：82.5%，端羟基聚丁二烯：6.6%，有机硅憎水剂：1.0%，聚酰胺固化剂：9.9%。

本发明还提供一种上述压裂弹推进剂包覆层的制备方法，该方法按照以下步骤进行：

步骤一，按照重量百分比分别称取以下各组分：

有机硅改性环氧树脂：78.7%～86.2%，

端羟基聚丁二烯：4.3%～7.9%，

有机硅憎水剂：0.86%～1.6%，

聚酰胺固化剂：8.6%～11.8%；

步骤二，将步骤一称取的各组分混合并搅拌均匀后，转入喷枪贮料罐，真空脱泡10～15min，得到胶料；

步骤三，将步骤二得到的胶料喷涂于待包覆的推进剂所需包覆面，常温放置2～8h，得到压裂弹推进剂包覆层。

所述的步骤三中所述的胶料还可涂刷、浸涂或浇注于待包覆的推进剂所需包覆面。

优选地，本发明中各组分的选用如下：

有机硅改性环氧树脂：上海朝宇化工材料有限公司，外观：淡黄色透明液体，粘度（25℃）300～1000CPS，环氧当量500～600，有机硅含量20%；

端羟基聚丁二烯：黎明化工研究院，IV型，密度（25℃）0.88～0.93g/cm³；

聚酰胺固化剂：镇江丹宝树脂有限公司，棕色粘稠液体，胺值200±20，分子量600～1100；

有机硅憎水剂：道康宁有机硅憎水剂Z-60。

本发明优点如下：

1、本发明的包覆层耐水、耐油、耐酸碱盐溶液、耐高温、高压、抗跌落性能均很优良；与推进剂相容性好，粘接良好；用这种包覆层包覆的压裂弹推进剂产品经地面打压试验和爆燃压裂试验，证明包覆层隔水效果良好、耐介质性能良好、井液相容性良好、爆燃后无残留，完全满足使用要求。

2、本发明的包覆层黏度为300～1000cps，流动性极好，适合于浇注、喷涂、刷涂等多种包覆成型工艺，工艺简单、方便、成型可靠。

具体实施方式

下面通过实施例进一步详细说明本发明。

下述的各实施例中，所选用的原材料如下：

有机硅改性环氧树脂：上海朝宇化工材料有限公司，外观：淡黄色透明液体，粘度（25℃）300～1000CPS，环氧当量500-600，有机硅含量20%；

端羟基聚丁二烯：黎明化工研究院，IV型，密度（25℃）0.88～0.93g/cm³；

聚酰胺固化剂：镇江丹宝树脂有限公司，棕色粘稠液体，胺值200±20，分子量600～1100；

有机硅憎水剂：道康宁有机硅憎水剂Z-60。

实施例1

一种压裂弹推进剂包覆层，该包覆层的重量百分比组成为：有机硅改性环氧树脂：78.7%，端羟基聚丁二烯：7.9%，有机硅憎水剂：1.6%，聚酰胺固化剂：11.8%；

本实施例所述的压裂弹推进剂包覆层，按下述步骤进行制备：

步骤一，取一干净容器，按照重量百分比分别称取以下各组分：有机硅改性环氧树脂：78.7%，端羟基聚丁二烯：7.9%，有机硅憎水剂：1.6%，聚酰胺固化剂：11.8%；

步骤二，将步骤一称取的各组分混合并搅拌均匀后，转入喷枪贮料罐，真空脱泡15min，得到胶料；

步骤三，将步骤二得到的胶料喷涂于待包覆的推进剂所需包覆面，常温放置8h，得到压裂弹推进剂包覆层。

本实施例方法制备的压裂弹推进剂包覆层性能测试结果如下：

（1）耐介质性能：

在酸、碱、盐、油中浸泡48h，包覆层外观尺寸、质量变化符合指标要求。介质参数及浸泡后装药物理量变化参数见下表1。

表1压裂弹推进剂包覆层耐介质性能测试结果1

（2）耐高温、高压性能

150℃/48h条件下本实施例方法制备的压裂弹推进剂包覆层没发生破裂、分解、融化、脱粘等现象；140MPa/30min条件下该包覆层在油水（含柴油≥5%的水）和盐水（含盐度≥5%）介质中没发生结构破坏；

（3）抗跌落性

用本实施例方法制备的压裂弹推进剂包覆层包覆药柱进行抗跌落性试验，药柱长度100mm，药柱直径88mm，压裂弹推进剂包覆层厚度0.8mm，经1m高跌落试验考核，压裂弹推进剂包覆层没有发生破损、龟裂等现象；

（4）爆燃压裂试验

该包覆层所包覆装药经爆燃压裂试验考核，证明包覆层隔水效果、耐温性、爆燃后残留物等性能完全达到指标要求。指标要求及实际考核结果见表2：

表2爆燃压裂指标要求及实际考核结果1

实施例2

一种压裂弹推进剂包覆层，该包覆层的重量百分比组成为：

有机硅改性环氧树脂：86.2%，端羟基聚丁二烯：4.3%，有机硅憎水剂：0.9%，聚酰胺固化剂：8.6%。

本实施例所述的压裂弹推进剂包覆层，按下述步骤进行制备：

步骤一，取一干净容器，按照重量百分比分别称取以下各组分：有机硅改性环氧树脂：86.2%，端羟基聚丁二烯：4.3%，有机硅憎水剂：0.86%，聚酰胺固化剂：8.6%；

步骤二，将步骤一称取的各组分混合并搅拌均匀后，转入喷枪贮料罐，真空脱泡10min，得到胶料；

步骤三，将步骤二得到的胶料喷涂于待包覆的推进剂所需包覆面，常温放置2h，得到压裂弹推进剂包覆层。

本实施方法制备的压裂弹推进剂包覆层能测试结果如下：

（1）耐介质性能：

在酸、碱、盐、油浸泡48h装药外观没发生明显变化，包覆层外观尺寸、质量变化符合指标要求。

介质参数及浸泡后装药物理量变化参数见下表3：

表3压裂弹推进剂包覆层耐介质性能测试结果2

（2）耐高温、高压性能

150℃/48h条件下本实施例方法制备的压裂弹推进剂包覆层没发生破裂、分解、融化、脱粘等现象；140MPa/30min条件下该包覆层在油水（含柴油≥5%的水）和盐水（含盐度≥5%）介质中没发生结构破坏；

（3）抗跌落性

用本实施例方法制备的压裂弹推进剂包覆层包覆药柱进行抗跌落性试验，药柱长度100mm，药柱直径88mm，压裂弹推进剂包覆层厚度0.8mm，经1m高跌落试验考核，压裂弹推进剂包覆层没有发生破损、龟裂等现象；

（4）爆燃压裂试验

该包覆层所包覆装药经爆燃压裂试验考核，证明包覆层隔水效果、耐温性、爆燃后残留物等性能完全达到指标要求。指标要求及实际考核结果见表4。

表4爆燃压裂指标要求及实际考核结果2

实施例3

一种压裂弹推进剂包覆层，该包覆层的重量百分比组成为：

有机硅改性环氧树脂：82.84%，端羟基聚丁二烯：5.8%，有机硅憎水剂：0.86%，聚酰胺固化剂：10.5%。

本实施例所述的压裂弹推进剂包覆层，按下述步骤进行制备：

步骤一，取一干净容器，按照重量百分比分别称取以下各组分：有机硅改性环氧树脂：82.84%，端羟基聚丁二烯：5.8%，有机硅憎水剂：0.86%，聚酰胺固化剂：10.5%；

步骤二，将步骤一称取的各组分混合并搅拌均匀后，转入喷枪贮料罐，真空脱泡15min，得到胶料；

步骤三，将步骤二得到的胶料喷涂于待包覆的推进剂所需包覆面，常温放置6h，得到压裂弹推进剂包覆层。

本实施例方法制备的压裂弹推进剂包覆层性能测试结果如下：

（1）耐介质性能：

在酸、碱、盐、油中浸泡48h，本实施例方法制备的压裂弹推进剂包覆层外观尺寸、质量变化符合指标要求。

介质参数及浸泡后装药物理量变化参数见下表5。

表5压裂弹推进剂包覆层耐介质性能测试结果3

（2）耐高温、高压性能

150℃/48h条件下本实施例方法制备的压裂弹推进剂包覆层没发生破裂、分解、融化、脱粘等现象；140MPa/30min条件下该包覆层在油水（含柴油≥5%的水）和盐水（含盐度≥5%）介质中没发生结构破坏；

（3）抗跌落性

用本实施例方法制备的压裂弹推进剂包覆层包覆药柱进行抗跌落性试验，药柱长度100mm，药柱直径88mm，压裂弹推进剂包覆层厚度0.8mm，经1m高跌落试验考核，压裂弹推进剂包覆层没有发生破损、龟裂等现象；

（4）爆燃压裂试验

该包覆层所包覆装药经爆燃压裂试验考核，证明包覆层隔水效果、耐温性、爆燃后残留物等性能完全达到指标要求。指标要求及实际考核结果见表6。

表6爆燃压裂指标要求及实际考核结果3

实施例4

一种压裂弹推进剂包覆层，该包覆层的重量百分比组成为：

有机硅改性环氧树脂：82.5%，端羟基聚丁二烯：6.6%，有机硅憎水剂：1.0%，聚酰胺固化剂：9.9%。

本实施例所述的压裂弹推进剂包覆层，按下述步骤进行制备：

步骤一，取一干净容器，按照重量百分比分别称取以下各组分：有机硅改性环氧树脂：82.5%，端羟基聚丁二烯：6.6%，有机硅憎水剂：1.0%，聚酰胺固化剂：9.9%；

步骤二，将步骤一称取的各组分混合并搅拌均匀后，转入喷枪贮料罐，真空脱泡15min，得到胶料；

步骤三，将步骤二得到的胶料喷涂于待包覆的推进剂所需包覆面，常温放置8h，得到压裂弹推进剂包覆层。

本实施例方法制备的压裂弹推进剂包覆层性能测试结果如下：

（1）耐介质性能：

在酸、碱、盐、油中浸泡48h，本实施例方法制备的压裂弹推进剂包覆层外观尺寸、质量变化符合指标要求。

介质参数及浸泡后装药物理量变化参数见下表7。

表7压裂弹推进剂包覆层耐介质性能测试结果4

（2）耐高温、高压性能

150℃/48h条件下本实施例方法制备的压裂弹推进剂包覆层没发生破裂、分解、融化、脱粘等现象；140MPa/30min条件下该包覆层在油水（含柴油≥5%的水）和盐水（含盐度≥5%）介质中没发生结构破坏；

（3）抗跌落性

用本实施例方法制备的压裂弹推进剂包覆层包覆药柱进行抗跌落性试验，药柱长度100mm，药柱直径88mm，压裂弹推进剂包覆层厚度0.8mm，经1m高跌落试验考核，压裂弹推进剂包覆层没有发生破损、龟裂等现象；

（4）爆燃压裂试验

该包覆层所包覆装药经爆燃压裂试验考核，证明包覆层隔水效果、耐温性、爆燃后残留物等性能完全达到指标要求。指标要求及实际考核结果见表8。

表8爆燃压裂指标要求及实际考核结果4

本发明方法制备的压裂弹推进剂包覆层黏度为300～1000cps，流动性极好，适合于浇注、喷涂、刷涂等多种包覆成型工艺，工艺简单、方便、成型可靠。

Claims (3)

1.一种压裂弹推进剂包覆层，其特征在于，该包覆层的重量百分比组成为：

有机硅改性环氧树脂：78.7％～86.2％，

端羟基聚丁二烯：4.3％～7.9％，

有机硅憎水剂：0.86％～1.6％，

聚酰胺固化剂：8.6％～11.8％；

以上各组分重量百分比之和为100％。

2.根据权利要求1所述的压裂弹推进剂包覆层，其特征在于，该包覆层的优选重量百分组成为：

有机硅改性环氧树脂：82.5％

端羟基聚丁二烯：6.6％

有机硅憎水剂：1.0％

聚酰胺固化剂：9.9％。

3.一种用于制备权利要求1所述的压裂弹推进剂包覆层的方法，其特征在于，该方法按照以下步骤进行：

步骤一，按照重量百分比分别称取以下各组分：

有机硅改性环氧树脂：78.7％～86.2％，

端羟基聚丁二烯：4.3％～7.9％，

有机硅憎水剂：0.86％～1.6％，

聚酰胺固化剂：8.6％～11.8％；

步骤二，将步骤一称取的各组分混合并搅拌均匀后，转入喷枪贮料罐，真空脱泡10～15min，得到胶料；

步骤三，将步骤二得到的胶料喷涂于待包覆的推进剂所需包覆面，常温放置2～8h，得到压裂弹推进剂包覆层。