CN107828405A - 一种覆膜砂用支撑剂的制备方法 - Google Patents

一种覆膜砂用支撑剂的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种覆膜砂用支撑剂的制备方法，包括如下步骤：S1、将二壬基萘磺酸、苯磺酸、苯酚混合，升温，保温搅拌，依次加入丙醛、聚合催化剂，保温，得到聚合树脂；S2、将铁矿砂和碳纤维混合，加入双氧水和浓硝酸的混合液，搅拌，过滤，洗涤至中性，干燥，加入硅烷偶联剂KH560的丙酮溶液，升温，保温，离心，洗涤，烘干，得改性铁矿砂；S3、将聚合树脂、改性铁矿砂混合，依次加入固化剂和润滑剂，搅拌，干燥，冷却至常温，破碎，过筛，得到覆膜砂用支撑剂。本发明的覆膜工艺效果更好，所得覆膜砂用支撑剂具有更好的耐热性及抗压强度。

Description

一种覆膜砂用支撑剂的制备方法
技术领域
本发明涉及支撑剂技术领域，具体涉及一种覆膜砂用支撑剂的制备方法。
背景技术
目前应用较多的压裂支撑剂分为天然和人造两大类。天然支撑剂以铁矿砂为主，应用最广。但铁矿砂在裂缝中易堵塞，抗腐蚀性能相对较差，同时在深层地层中使用时会大量破碎，导致裂缝的导流能力可降到原来的1/10以下，从而使铁矿砂不适合在中、高闭合压力的地层中适用。人造支撑剂有陶粒和树脂覆膜支撑剂等。陶粒由于其相对密度较大，对压裂液和泵送条件的依赖性较高且生产成本较高等因素的影响，严重限制了它的广泛应用。
现有的覆膜砂用支撑剂常常存在表面光滑度、抗压强度以及长期的导流能力与疏水能力不高的问题，不能满足生产需求。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种覆膜砂用支撑剂的制备方法，本发明的覆膜工艺效果更好，所得覆膜砂用支撑剂具有更好的耐热性及抗压强度。
本发明提出的一种覆膜砂用支撑剂的制备方法，所述方法包括如下步骤：
S1、将二壬基萘磺酸、苯磺酸、苯酚混合，升温至100-105℃，保温搅拌10-20min，依次加入丙醛、聚合催化剂，保温40-60min，得到聚合树脂；
S2、将铁矿砂和碳纤维混合，加入双氧水和浓硝酸的混合液，搅拌10-20min，过滤，洗涤至中性，在100-120℃的温度下干燥5-7h，加入硅烷偶联剂KH560的丙酮溶液，升温至30-40℃，保温20-25h，离心，洗涤，在100-120℃的温度下烘干，得改性铁矿砂；
S3、将聚合树脂、改性铁矿砂混合，依次加入固化剂和润滑剂，搅拌40-50min，在100-120℃的温度下干燥1-2h，冷却至常温，破碎，过50-70目筛，得到覆膜砂用支撑剂。
优选地，S1中，二壬基萘磺酸、苯磺酸、苯酚、丙醛、聚合催化剂的体积为1：0.1-0.2：0.05-0.3：0.05-0.3：0.1-0.2。
优选地，S1中，聚合催化剂为98wt％的浓硫酸。
优选地，S2中，双氧水的浓度为35-40wt％％。
优选地，S2中，浓硝酸的浓度为90-95wt％。
优选地，S2中，硅烷偶联剂KH560的丙酮溶液的浓度为55-75wt％。
优选地，S2中，铁矿砂与碳纤维的重量比为1：1-2。
优选地，S2中，铁矿砂与双氧水和浓硝酸的混合液的质量体积(g/ml)比为1：1.5-3。
优选地，S2中，铁矿砂与硅烷偶联剂KH560的丙酮溶液的质量体积(g/ml)比为1：0.5-1。
优选地，S2中，双氧水和浓硝酸的体积比为1：0.5-1。
优选地，S3中，固化剂选自二乙烯三胺、三乙烯四胺、二乙胺基丙胺中的至少一种。
优选地，S3中，润滑剂选自膨润土、石蜡、硅胶中的至少一种。
优选地，S3中，聚合树脂、固化剂、润滑剂的重量比为1：0.1-0.3：0.03-0.06。
本发明以双氧水和浓硝酸的混合液、硅烷偶联剂KH560首先对碳纤维进行改性，改性后的碳纤维沟槽刻蚀和粗糙程度显著，增大了其比表面积，有利于提高碳纤维与铁矿砂之间的结合，且其与铁矿砂的密实性较好，能在铁矿砂材料中均匀分布，从而对铁矿砂的表面进行改性，提高铁矿砂的抗拉初强度和抗压强度。本发明的聚合树脂采用二壬基萘磺酸、苯磺酸、苯酚混合制得，粘合效果好，能在改性铁矿砂表面形成更均匀充分的覆膜层，从而进一步提高支撑剂的耐热性和抗压强度。本发明覆膜砂用支撑剂耐热性都在200℃以上，破碎率都在2.5％以下，相同条件下导流能力也更好。本发明的覆膜工艺效果更好，所得覆膜砂用支撑剂具有更好的耐热性及抗压强度。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
一种覆膜砂用支撑剂的制备方法，所述方法包括如下步骤：
S1、将二壬基萘磺酸、苯磺酸、苯酚混合，升温至100℃，保温搅拌20min，依次加入丙醛、聚合催化剂，保温40min，得到聚合树脂；
S2、将铁矿砂和碳纤维混合，加入双氧水和浓硝酸的混合液，搅拌20min，过滤，洗涤至中性，在100℃的温度下干燥7h，加入硅烷偶联剂KH560的丙酮溶液，升温至30℃，保温25h，离心，洗涤，在100℃的温度下烘干，得改性铁矿砂；
S3、将聚合树脂、改性铁矿砂混合，依次加入固化剂和润滑剂，搅拌50min，在100℃的温度下干燥2h，冷却至常温，破碎，过50目筛，得到覆膜砂用支撑剂。
实施例2
一种覆膜砂用支撑剂的制备方法，所述方法包括如下步骤：
S1、将二壬基萘磺酸、苯磺酸、苯酚混合，升温至105℃，保温搅拌10min，依次加入丙醛、聚合催化剂，保温60min，得到聚合树脂；
S2、将铁矿砂和碳纤维混合，加入双氧水和浓硝酸的混合液，搅拌10min，过滤，洗涤至中性，在120℃的温度下干燥5h，加入硅烷偶联剂KH560的丙酮溶液，升温至40℃，保温20h，离心，洗涤，在120℃的温度下烘干，得改性铁矿砂；
S3、将聚合树脂、改性铁矿砂混合，依次加入固化剂和润滑剂，搅拌40min，在120℃的温度下干燥1h，冷却至常温，破碎，过70目筛，得到覆膜砂用支撑剂；
其中，S1中，二壬基萘磺酸、苯磺酸、苯酚、丙醛、聚合催化剂的体积为1：0.1：0.3：0.05：0.2。
实施例3
一种覆膜砂用支撑剂的制备方法，所述方法包括如下步骤：
S1、将二壬基萘磺酸、苯磺酸、苯酚混合，升温至103℃，保温搅拌15min，依次加入丙醛、聚合催化剂，保温50min，得到聚合树脂；
S2、将铁矿砂和碳纤维混合，加入双氧水和浓硝酸的混合液，搅拌15min，过滤，洗涤至中性，在110℃的温度下干燥6h，加入硅烷偶联剂KH560的丙酮溶液，升温至35℃，保温3h，离心，洗涤，在110℃的温度下烘干，得改性铁矿砂；
S3、将聚合树脂、改性铁矿砂混合，依次加入固化剂和润滑剂，搅拌45min，在110℃的温度下干燥1.5h，冷却至常温，破碎，过60目筛，得到覆膜砂用支撑剂；
其中，S1中，二壬基萘磺酸、苯磺酸、苯酚、丙醛、聚合催化剂的体积为1：0.2：0.05：0.3：0.1；
S1中，聚合催化剂为98wt％的浓硫酸。
实施例4
一种覆膜砂用支撑剂的制备方法，所述方法包括如下步骤：
S1、将二壬基萘磺酸、苯磺酸、苯酚混合，升温至101℃，保温搅拌12min，依次加入丙醛、聚合催化剂，保温45min，得到聚合树脂；
S2、将铁矿砂和碳纤维混合，加入双氧水和浓硝酸的混合液，搅拌12min，过滤，洗涤至中性，在105℃的温度下干燥5.5h，加入硅烷偶联剂KH560的丙酮溶液，升温至33℃，保温21h，离心，洗涤，在105℃的温度下烘干，得改性铁矿砂；
S3、将聚合树脂、改性铁矿砂混合，依次加入固化剂和润滑剂，搅拌42min，在105℃的温度下干燥1h，冷却至常温，破碎，过50目筛，得到覆膜砂用支撑剂；
其中，S1中，二壬基萘磺酸、苯磺酸、苯酚、丙醛、聚合催化剂的体积为1：0.15：0.1：0.1：0.15；
S1中，聚合催化剂为98wt％的浓硫酸；
S2中，双氧水的浓度为35wt％；
S2中，浓硝酸的浓度为95wt％；
S2中，硅烷偶联剂KH560的丙酮溶液的浓度为55wt％；
S2中，铁矿砂与碳纤维的重量比为1：2；
S2中，铁矿砂与双氧水和浓硝酸的混合液的质量体积(g/ml)比为1：1.5；
S2中，铁矿砂与硅烷偶联剂KH560的丙酮溶液的质量体积(g/ml)比为1：1；
S2中，双氧水和浓硝酸的体积比为1：0.5；
S3中，固化剂为二乙烯三胺；
S3中，润滑剂为膨润土；
S3中，聚合树脂、固化剂、润滑剂的重量比为1：0.3：0.03。
实施例5
一种覆膜砂用支撑剂的制备方法，所述方法包括如下步骤：
S1、将二壬基萘磺酸、苯磺酸、苯酚混合，升温至104℃，保温搅拌18min，依次加入丙醛、聚合催化剂，保温55min，得到聚合树脂；
S2、将铁矿砂和碳纤维混合，加入双氧水和浓硝酸的混合液，搅拌18min，过滤，洗涤至中性，在115℃的温度下干燥6.5h，加入硅烷偶联剂KH560的丙酮溶液，升温至38℃，保温24h，离心，洗涤，在115℃的温度下烘干，得改性铁矿砂；
S3、将聚合树脂、改性铁矿砂混合，依次加入固化剂和润滑剂，搅拌48min，在115℃的温度下干燥2h，冷却至常温，破碎，过70目筛，得到覆膜砂用支撑剂；
其中，S1中，二壬基萘磺酸、苯磺酸、苯酚、丙醛、聚合催化剂的体积为1：0.1：0.2：0.2：0.1；
S1中，聚合催化剂为98wt％的浓硫酸；
S2中，双氧水的浓度为40wt％；
S2中，浓硝酸的浓度为90wt％；
S2中，硅烷偶联剂KH560的丙酮溶液的浓度为75wt％；
S2中，铁矿砂与碳纤维的重量比为1：1；
S2中，铁矿砂与双氧水和浓硝酸的混合液的质量体积(g/ml)比为1：3；
S2中，铁矿砂与硅烷偶联剂KH560的丙酮溶液的质量体积(g/ml)比为1：0.5；
S2中，双氧水和浓硝酸的体积比为1：1；
S3中，固化剂为三乙烯四胺；
S3中，润滑剂为石蜡；
S3中，聚合树脂、固化剂、润滑剂的重量比为1：0.1：0.06。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种覆膜砂用支撑剂的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
S1、将二壬基萘磺酸、苯磺酸、苯酚混合，升温至100-105℃，保温搅拌10-20min，依次加入丙醛、聚合催化剂，保温40-60min，得到聚合树脂；
S2、将铁矿砂和碳纤维混合，加入双氧水和浓硝酸的混合液，搅拌10-20min，过滤，洗涤至中性，在100-120℃的温度下干燥5-7h，加入硅烷偶联剂KH560的丙酮溶液，升温至30-40℃，保温20-25h，离心，洗涤，在100-120℃的温度下烘干，得改性铁矿砂；
S3、将聚合树脂、改性铁矿砂混合，依次加入固化剂和润滑剂，搅拌40-50min，在100-120℃的温度下干燥1-2h，冷却至常温，破碎，过50-70目筛，得到覆膜砂用支撑剂。
2.根据权利要求1所述覆膜砂用支撑剂的制备方法，其特征在于，S1中，二壬基萘磺酸、苯磺酸、苯酚、丙醛、聚合催化剂的体积为1：0.1-0.2：0.05-0.3：0.05-0.3：0.1-0.2。
3.根据权利要求1或2所述覆膜砂用支撑剂的制备方法，其特征在于，S1中，聚合催化剂为98wt％的浓硫酸。
4.根据权利要求1-3任一项所述覆膜砂用支撑剂的制备方法，其特征在于，S2中，双氧水的浓度为35-40wt％％。
5.根据权利要求1-4任一项所述覆膜砂用支撑剂的制备方法，其特征在于，S2中，浓硝酸的浓度为90-95wt％。
6.根据权利要求1-5任一项所述覆膜砂用支撑剂的制备方法，其特征在于，S2中，硅烷偶联剂KH560的丙酮溶液的浓度为55-75wt％。
7.根据权利要求1-6任一项所述覆膜砂用支撑剂的制备方法，其特征在于，S2中，铁矿砂与碳纤维的重量比为1：1-2。
8.根据权利要求1-7任一项所述覆膜砂用支撑剂的制备方法，其特征在于，S2中，铁矿砂与双氧水和浓硝酸的混合液的质量体积(g/ml)比为1：1.5-3；优选地，S2中，铁矿砂与硅烷偶联剂KH560的丙酮溶液的质量体积(g/ml)比为1：0.5-1。
9.根据权利要求1-8任一项所述覆膜砂用支撑剂的制备方法，其特征在于，S2中，双氧水和浓硝酸的体积比为1：0.5-1。
10.根据权利要求1-9任一项所述覆膜砂用支撑剂的制备方法，其特征在于，S3中，固化剂选自二乙烯三胺、三乙烯四胺、二乙胺基丙胺中的至少一种；优选地，S3中，润滑剂选自膨润土、石蜡、硅胶中的至少一种；优选地，S3中，聚合树脂、固化剂、润滑剂的重量比为1：0.1-0.3：0.03-0.06。
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