CN106190091A - 一种透油阻水型支撑剂及其制备方法 - Google Patents

一种透油阻水型支撑剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种透油阻水型支撑剂及其制备方法,先向聚氨酯溶液中加入聚氨酯固化剂及纳米颗粒,超声分散20~40分钟,得到分散有纳米颗粒的悬浊液;然后在110~200℃保温搅拌条件下,向骨料中依次加入硅烷偶联剂、热塑性树脂、增塑剂、染色剂及胺类固化剂,搅拌5~10min后加入分散剂,继续搅拌至分散均匀,出料、冷却、过筛,得到覆膜支撑剂;最后将覆膜支撑剂置于分散有纳米颗粒的悬浊液中,浸泡30min后,过滤、烘干,即得。本发明所得透油阻水支撑剂具有良好的亲油疏水性,提高了原油的出油量,在原油中的导流能力极大提高,有利于石油的开采,对于提高我国原油产量和品位至关重要。

Description

一种透油阻水型支撑剂及其制备方法
技术领域
本发明属于油田化学技术领域,具体涉及一种透油阻水型支撑剂及其制备方法。
背景技术
随着人类社会工业化水平的快速发展,石油资源在人类生活中的地位日益重要。因掠夺石油资源而引发的战争时有发生。随着大量的开采作业,石油资源也逐渐短缺,石油的采收率也大不如从前。水油比例逐步增大,这就导致了开采成本的增加,开采效益的大幅下降。
自从1947年水力压裂技术首次在美国试验成功,压裂环节一直是石油开采比较受关注的过程,期间,石油支撑剂也经历了很大的发展和进步,从最初的坚果壳,到后来的金属球、玻璃球、再到现在比较主流的陶粒支撑剂以及覆膜支撑剂,这一系列的改变都是围绕着石油增产这个核心目的来实施的。传统支撑剂对油水都有很高的渗透率,包括现在的覆膜支撑剂依然如此,前面我们提到过,水的高渗透,将增加石油开采的成本,降低石油的效益。因此,石油开采急需一种对水低渗透甚至不渗透但是允许原油通过的支撑剂来解决这一问题,从而实现增加石油生产效益,降低石油开采成本。
发明内容
基于现有技术的不足,本发明的目的在于提供一种透油阻水型支撑剂及其制备方法。
一种透油阻水型支撑剂的制备方法,包括以下步骤:
(1)向聚氨酯溶液中加入聚氨酯固化剂及纳米颗粒,超声分散20~40分钟,得到悬浊液;其中,所述纳米颗粒为纳米二氧化硅、纳米二氧化钛及纳米聚苯乙烯中的一种或两种以上,所述聚氨酯溶液中聚氨酯的质量百分比为2~8%;
(2)在110~200℃保温搅拌条件下,向骨料中依次加入硅烷偶联剂、热塑性树脂、增塑剂、染色剂及胺类固化剂,搅拌5~10min后加入分散剂,继续搅拌至分散均匀,出料、冷却、过筛,得到覆膜支撑剂;其中,所述骨料为石英砂或陶粒;
(3)将步骤(2)所得的覆膜支撑剂置于步骤(1)所得悬浊液中,浸泡30min后,过滤、烘干,即得;
其中,各原料按以下重量份数计:骨料100份;硅烷偶联剂0.05~0.2份;热塑性树脂2~6份;增塑剂0.3~0.6份;染色剂0.4~1.2份;胺类固化剂0.3~0.6份;分散剂0.1~0.4份;纳米颗粒0.1~6份;聚氨酯溶液50~60份;聚氨酯固化剂0.05~0.1份。
优选地,步骤(1)中所述聚氨酯溶液为聚氨酯溶于有机溶剂中所得,所述聚氨酯为阴离子型水性聚氨酯、阳离子型水性聚氨酯及非离子型水性聚氨酯中的一种或两种,所述有机溶剂为甲酸甲酯、乙酸乙酯、一氯甲烷、二氯甲烷中的一种或两种以上。
优选地,步骤(2)中所述硅烷偶联剂为氨丙基三乙氧基硅烷、缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷及甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的一种。
优选地,步骤(2)中所述热塑性树脂为酚醛树脂和/或环氧树脂;所述增塑剂为邻苯型二甲酸酯。
进一步,所述增塑剂为邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二丁酯及邻苯二甲酸二异辛酯中的一种。
优选地,步骤(2)中所述染色剂为炭黑、醇溶黑色染料、改性沥青中的一种或两种以上。
优选地,步骤(2)中所述胺类固化剂为三乙烯四胺、六次甲基四胺、二乙烯三胺及四乙烯五胺中的一种;所述的分散剂为硬脂酸钙或硬脂酸锌。
优选地,步骤(3)中烘干的条件为真空环境下、相对湿度50%~60%、温度80~90℃。
优选地,步骤(1)中纳米颗粒的粒径为25~200nm,步骤(2)中骨料的粒度为20~40目。
采用上述制备方法得到的透油阻水型支撑剂。
上述制备方法中所述的骨料、硅烷偶联剂、热塑性树脂、增塑剂、染色剂、胺类固化剂、分散剂、纳米颗粒、聚氨酯溶液及聚氨酯固化剂均为普通市售产品,聚氨酯选用Adwel®1635、Adwel®1637、Adwel®1645、Adwel®1650中的一种,聚氨酯固化剂选用Aquolin®161。
本发明使用了分散有纳米颗粒的悬浊液作为覆膜添加剂,使产品具有良好的亲油疏水性,提高了原油的出油量,在覆膜支撑剂上包覆聚氨酯后,所得透油阻水型支撑剂在原油中的导流能力极大提高,优于传统的覆膜支撑剂,有利于石油的开采,对于提高我国原油产量和品位至关重要。
附图说明
图1为陶粒及实施例1所得透油阻水型支撑剂在水中的渗透率曲线图;
图2为陶粒及实施例1所得透油阻水型支撑剂在水中的导流能力曲线图;
图3为实施例1所得透油阻水型支撑剂对煤油及蒸馏水的渗透率曲线图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明,但本发明的保护范围不限于此。
下述实施例及对比例中所采用的石英砂购自内蒙古原砂,石英砂的粒度为20~40目;氨丙基三乙氧基硅烷购自河南宏佳化工产品有限公司;双酚A环氧树脂购自湖南巴陵石化环氧树脂技术开发公司,双酚A环氧树脂的环氧值为0.18~0.22eq/100g;邻苯二甲酸二甲酯购自天津市科密欧化学试剂有限公司;炭黑购自天津市科密欧化学试剂有限公司;三乙烯四胺购自湖南巴陵石化环氧树脂技术开发公司;硬脂酸钙购自郑州冠达化工产品有限公司;纳米二氧化钛购自广州云丽商贸有限公司,锐钛型,粒径为25~200nm;纳米聚苯乙烯购自阿拉丁试剂,粒径为200~500nm;聚氨酯溶液及聚氨酯固化剂均购自万华化学集团股份有限公司,聚氨酯选用Adwel®1635、Adwel®1637、Adwel®1645、Adwel®1650中的一种,聚氨酯固化剂选用Aquolin® 161;陶粒来自新密市万力实业发展有限公司,陶粒的粒度为20~40目。
实施例1
一种透油阻水型支撑剂的制备方法,包括以下步骤:
(1)向500g聚氨酯溶液中加入0.5g的Aquolin® 161及30g纳米二氧化钛,超声分散30分钟,得到分散有纳米颗粒的悬浊液;其中,所述聚氨酯溶液由Adwel®1650溶于乙酸乙酯中得到,聚氨酯溶液中聚氨酯的质量百分比为5%;
(2)称取1kg石英砂投入到树脂混砂机中,加热到180℃,保温搅拌条件下,加入0.5g氨丙基三乙氧基硅烷(KH550),20s后加入60g双酚A环氧树脂,再依次加入3g邻苯二甲酸二甲酯、4g炭黑,继续搅拌30s,加入5g三乙烯四胺,搅拌10min时有分散迹象,添加1g硬脂酸钙,分散10s,出料、冷却至室温、过筛,得到覆膜支撑剂;
(3)将步骤(2)所得的覆膜支撑剂浸没于步骤(1)所得分散有纳米颗粒的悬浊液中,低速搅拌30min后,过滤,平摊于60目的筛网之上,在相对湿度约为60%的真空干燥箱内,85℃烘干,即得。
对比例1
一种石英砂支撑剂的制备方法,包括以下步骤:称取1kg石英砂投入到树脂混砂机中,加热到180℃,保温搅拌条件下,加入0.5g氨丙基三乙氧基硅烷(KH550),20s后加入60g双酚A环氧树脂,再依次加入3g邻苯二甲酸二甲酯、4g炭黑,继续搅拌30s,加入5g三乙烯四胺,搅拌10min时有分散迹象,添加1g硬脂酸钙,分散10s,出料、冷却、过筛,即得。
将普通市售的陶粒及实施例1所得透油阻水型支撑剂进行渗透率及导流能力测试,导流能力测试依据《SY/T6302-2009压裂支撑剂充填层短期导流能力评价推荐方法》进行测定,结果如图1~3所示。从图1及图2中可以看出,在低闭合应力下,实施例1所得透油阻水型支撑剂在水中的渗透率和导流能力比普通陶粒略低一些,但在高闭合应力下,二者相差不大;从图3可以看出,低闭合压力下,实施例1所得透油阻水型支撑剂对煤油的渗透率大于其对蒸馏水的渗透率,原因是由于支撑剂的阻水作用,其在面对油水混合流时,会优先让煤油通过,蒸馏水只有在一定压力时才会通过支撑剂形成的渗透层。
将实施例1所得透油阻水型支撑剂及对比例1所得的石英砂支撑剂进行导流性能测试,结果分别如表1及表2所示。
表1 实施例1所得透油阻水型支撑剂的导流性能测试
表2 对比例1所得石英砂支撑剂的导流性能测试
由表1及表2可以看出,实施例1制得的透油阻水型支撑剂对煤油的导流能力高于对比例1制得的石英砂支撑剂。
实施例2
一种透油阻水型支撑剂的制备方法,包括以下步骤:
(1)向500g聚氨酯溶液中加入0.6g的Aquolin® 161及30g纳米聚苯乙烯,超声分散30分钟,得到分散有纳米颗粒的悬浊液;其中,所述聚氨酯溶液由Adwel®1645溶于乙酸乙酯中得到,聚氨酯溶液中聚氨酯的质量百分比为5%;
(2)称取1kg陶粒投入到树脂混砂机中,加热到180℃,保温搅拌条件下,加入0.5g甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570),20s后加入60g双酚A环氧树脂,再依次加入3g邻苯二甲酸二丁酯、4g炭黑,继续搅拌30s,加入5g二乙烯三胺,搅拌10min时有分散迹象,添加1g硬脂酸锌,分散10s,出料、冷却至室温、过筛,得到覆膜支撑剂;
(3)将步骤(2)所得的覆膜支撑剂浸没于步骤(1)所得分散有纳米颗粒的悬浊液中,低速搅拌30min后,过滤,平摊于60目的筛网之上,在相对湿度约为60%的真空干燥箱内,85℃烘干,即得。
上述制备方法所得透油阻水型支撑剂进行导流能力测试,闭合压力为30Mpa时,对煤油的导流能力为115.96μm²·cm,对蒸馏水的导流能力为46.51μm²·cm,油水比为2.493μm²·cm。
实施例3
一种透油阻水型支撑剂的制备方法,包括以下步骤:
(1)向500g聚氨酯溶液中加入0.7g的Aquolin® 161及40g纳米二氧化钛,超声分散30分钟,得到分散有纳米颗粒的悬浊液;其中,所述聚氨酯溶液由Adwel®1650溶于乙酸乙酯中得到,聚氨酯溶液中聚氨酯的质量百分比为5%;
(2)称取1kg石英砂投入到树脂混砂机中,加热到180℃,保温搅拌条件下,加入1g氨丙基三乙氧基硅烷(KH550),20s后加入40g双酚A环氧树脂,再依次加入5g邻苯二甲酸二甲酯、6g醇溶黑色染料,继续搅拌30s,加入4g三乙烯四胺,搅拌10min时有分散迹象,添加3g硬脂酸钙,分散10s,出料、冷却至室温、过筛,得到覆膜支撑剂;
(3)将步骤(2)所得的覆膜支撑剂浸没于步骤(1)所得分散有纳米颗粒的悬浊液中,低速搅拌30min后,过滤,平摊于60目的筛网之上,在相对湿度约为60%的真空干燥箱内,85℃烘干,即得。
上述制备方法所得透油阻水型支撑剂进行导流能力测试,闭合压力为30Mpa时,对煤油的导流能力为111.15μm²·cm,对蒸馏水的导流能力为42.98μm²·cm,油水比为2.586μm²·cm。
本发明制得的透油阻水型支撑剂优于传统的支撑剂,油水比较传统支撑剂有显著提高,对于水的导流能力下降,降低了油田水的产出比,可以实现石油增产的目的。

Claims (10)

1.一种透油阻水型支撑剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)向聚氨酯溶液中加入聚氨酯固化剂及纳米颗粒,超声分散20~40分钟,得到悬浊液;其中,所述纳米颗粒为纳米二氧化硅、纳米二氧化钛及纳米聚苯乙烯中的一种或两种以上,所述聚氨酯溶液中聚氨酯的质量百分比为2~8%;
(2)在110~200℃保温搅拌条件下,向骨料中依次加入硅烷偶联剂、热塑性树脂、增塑剂、染色剂及胺类固化剂,搅拌5~10min后加入分散剂,继续搅拌至分散均匀,出料、冷却、过筛,得到覆膜支撑剂;其中,所述骨料为石英砂或陶粒;
(3)将步骤(2)所得的覆膜支撑剂置于步骤(1)所得悬浊液中,浸泡30min后,过滤、烘干,即得;
其中,各原料按以下重量份数计:骨料100份;硅烷偶联剂0.05~0.2份;热塑性树脂2~6份;增塑剂0.3~0.6份;染色剂0.4~1.2份;胺类固化剂0.3~0.6份;分散剂0.1~0.4份;纳米颗粒0.1~6份;聚氨酯溶液50~60份;聚氨酯固化剂0.05~0.1份。
2.根据权利要求1所述的透油阻水型支撑剂的制备方法,其特征在于:步骤(1)中所述聚氨酯溶液为聚氨酯溶于有机溶剂中所得,所述聚氨酯为阴离子型水性聚氨酯、阳离子型水性聚氨酯及非离子型水性聚氨酯中的一种或两种,所述有机溶剂为甲酸甲酯、乙酸乙酯、一氯甲烷、二氯甲烷中的一种或两种以上。
3.根据权利要求1所述的透油阻水型支撑剂的制备方法,其特征在于:步骤(2)中所述硅烷偶联剂为氨丙基三乙氧基硅烷、缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷及甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的一种。
4.根据权利要求1所述的透油阻水型支撑剂的制备方法,其特征在于:步骤(2)中所述热塑性树脂为酚醛树脂和/或环氧树脂;所述增塑剂为邻苯型二甲酸酯。
5.根据权利要求4所述的透油阻水型支撑剂的制备方法,其特征在于:所述增塑剂为邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二丁酯及邻苯二甲酸二异辛酯中的一种。
6.根据权利要求1所述的透油阻水型支撑剂的制备方法,其特征在于:步骤(2)中所述染色剂为炭黑、醇溶黑色染料、改性沥青中的一种或两种以上。
7.根据权利要求1所述的透油阻水型支撑剂的制备方法,其特征在于:步骤(2)中所述胺类固化剂为三乙烯四胺、六次甲基四胺、二乙烯三胺及四乙烯五胺中的一种;所述的分散剂为硬脂酸钙或硬脂酸锌。
8.根据权利要求1所述的透油阻水型支撑剂的制备方法,其特征在于:步骤(3)中烘干的条件为真空环境下、相对湿度50%~60%、温度80~90℃。
9.根据权利要求1所述的透油阻水型支撑剂的制备方法,其特征在于:步骤(1)中纳米颗粒的粒径为25~200nm,步骤(2)中骨料的粒度为20~40目。
10.采用权利要求1至9中任一所述的制备方法得到的透油阻水型支撑剂。
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