CN110423450A - 一种玄武岩新型复合材料桥塞的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及桥塞制备技术领域，且公开了一种玄武岩新型复合材料桥塞的制备方法，包括以下步骤：1)将100‑300份玄武岩原料进行粉碎得到玄武岩颗粒，将200‑600份海泡石原料进行粉碎得到海泡石颗粒，将得到的玄武岩颗粒和海泡石颗粒进行混合搅拌，得到混合颗粒。该玄武岩新型复合材料桥塞的制备方法，通过将玄武岩颗粒与海泡石颗粒粉碎混合搅拌，并经过高温熔融得到复合材料，玄武岩耐热性能好，抗裂功效好，海泡石拥有良好的散热性能和耐酸碱性，极大的提高了玄武岩的散热性能和化学稳定性，并且进一步提升了玄武岩的柔韧性，使其不容易变脆，所以两者形成的复合材料，达到了耐温稳定性高和机械强度高的目的。

Description

一种玄武岩新型复合材料桥塞的制备方法

技术领域

本发明涉及桥塞制备技术领域，具体为一种玄武岩新型复合材料桥塞的制备方法。

背景技术

桥塞的作用是油气井封层，具有施工工序少、周期短和卡封位置准确的特点，分为永久式桥塞和可取式桥塞两种，随着国家页岩气开采的大力推进，水力压裂技术的越来越成熟，加之贸易战的发生，国产复合桥塞替代进口桥塞势在必行。

桥塞的制备方法各种各样，例如中国专利CN 103725274 B中公开了一种耐高压可控降解化学成型的流体桥塞及其制备方法和用途，该流体桥塞是在常温下，将丙烯酸钠、丙烯酰胺、二甲基二烯丙基氯化铵、N’N-亚甲基双丙烯酰胺、偶氮类引发剂、植物胶、聚乳酸、盐酸盐及二氧化硅加入水中搅拌均匀，而后在上述混合物加入井筒前向其中加入有机硼交联剂和过硫酸铵胶囊，搅拌均匀制得的，该流体桥塞耐高温耐高压性好，且能在自然条件下降解，利用其进行多级压裂时，先将井底部压裂，下入油管，注入所述流体桥塞液体，上提油管至流体桥塞上液面处，待流体桥塞固化后压裂上一层，如此往复实现多级分段分层压裂，且不会对井筒造成危害，但是随着市场的需要，更高技术要求的桥塞提上日程，例如耐温150℃，承压差70MPa，承压时长8-24H以及复合卡瓦替代金属卡瓦等，而该桥塞只能耐120℃高温和40Mpa压力，显然不满足这些需要。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种玄武岩新型复合材料桥塞的制备方法，具备耐温稳定性高和机械强度高等优点，解决了随着市场的需要，更高技术要求的桥塞提上日程，例如耐温150℃，承压差70MPa，承压时长8-24H以及复合卡瓦替代金属卡瓦等，而该桥塞只能耐120℃高温和40Mpa压力，显然不满足这些需要的问题。

(二)技术方案

为实现上述耐温稳定性高和机械强度高目的，本发明提供如下技术方案：

本发明要解决的另一技术问题是提供一种玄武岩新型复合材料桥塞的制备方法，包括以下步骤：

1)将100-300份玄武岩原料进行粉碎得到玄武岩颗粒，将200-600份海泡石原料进行粉碎得到海泡石颗粒，将得到的玄武岩颗粒和海泡石颗粒进行混合搅拌，得到混合颗粒；

2)将步骤1)中的混合颗粒通过熔炉在1400℃～1600℃下熔融并冷却后，得到复合材料，得到的复合材料进行拉丝处理并在电磁效应的作用下采用多轴离心泵制成700-800份改性玄武岩纤维；

3)将步骤2)中700-800份改性玄武岩纤维与1200-1300份聚合物、40-50份表面活性剂和10-30份填料，通过搅拌和超声振荡10-30min均匀分散到溶剂A中，得到混合液A；

4)将步骤3)中得到的混合液A与溶剂B进行混合并且均匀搅拌10-30min，使得产物沉淀析出并完成聚合物700-800份对改性玄武岩纤维的包覆或包裹，得到混合液C；

5)然后将步骤4)中的混合液C进行过滤，使溶剂A和溶剂B滤出，得到沉淀物，再将沉淀物在真空环境下烘干5-15分钟得到玄武岩新型复合材料。

优选的，所述玄武岩颗粒中包括44.5％二氧化硅、8.2％氧化镁、7.1％氧化钙、16.2％氧化铝和18.8％。

优选的，所述海泡石颗粒包括0.94％氧化钙、0.14％氧化铝、24.7％氧化镁、53.3％氧化硅和1.37％氧化铁。

优选的，所述混合液A由氯仿溶液、四氯甲烷溶液和环己酮溶液组成，所述溶剂B由无水乙醇、甲醇和丙酮组成。

优选的，所述粉碎颗粒的直径为2.5毫米，所述复合材料的直径为3-100微米。

优选的，所述聚合物由聚碳酸酯和聚苯乙烯组成，所述表面活性剂由聚乙二醇、聚乙烯蜡和硬脂酸钠组成，所述填料为炭黑。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明提供了一种玄武岩新型复合材料桥塞的制备方法，具备以下有益效果：

1、该玄武岩新型复合材料桥塞的制备方法，通过将玄武岩颗粒与海泡石颗粒粉碎混合搅拌，并经过高温熔融得到复合材料，玄武岩相比传统玻璃纤维材料有耐热性能好、阻燃性能强、化学稳定性好、耐腐蚀性强、拉伸性能好、弹性模量高、热传导系数低、隔热性能好、吸音系数高、隐身性能好、介电系数高、绝缘性能好、吸湿性低和防渗抗裂功效好等优点，而海泡石是一种纤维状的含水硅酸镁，为多孔结构，拥有良好的散热性能和耐酸碱性，极大的提高了玄武岩的散热性能和化学稳定性，并且进一步提升了玄武岩的柔韧性，使其不容易变脆，所以两者形成的复合材料能保证制成的桥塞能够在150℃的高温和70Mpa高压下长时间稳定工作，达到了耐温稳定性高和机械强度高的目的。

2、该玄武岩新型复合材料桥塞的制备方法，通过将复合材料进行拉丝处理并在电磁效应的作用下采用多轴离心泵制成改性玄武岩纤维，再将改性玄武岩纤维、聚合物、表面活性剂和填料，通过搅拌和超声振荡10-30min均匀分散到溶剂A中，超声波通过一种液体介质时，会产生强烈的冲击波和射流，剧烈的变化足可使原本团聚缠绕在一起的改性玄武岩纤维破碎解聚并逐一分散到有机介质中，从而使玄武岩内部分子的分布更加均匀，增强了整体的强度和耐高温性，再与溶剂B混合，其中表面活性剂起到防止溶液自动分层的作用，使搅拌更加均匀，溶剂A和溶剂B使聚合物包裹在改性玄武岩纤维外侧，然后滤去溶剂A和溶剂B并进行真空烘干，使得聚合物和改性玄武岩纤维完美结合，聚合物具有可塑性和高弹性的特性，而玄武岩抗压能力强，但是脆性高，容易断裂，通过聚合物的包裹能极大增强其韧性。

具体实施方式

下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

本发明要解决的另一技术问题是提供一种有机枸杞的扦插培育方法，包括以下步骤：

1)将100份玄武岩原料进行粉碎得到玄武岩颗粒，将200份海泡石原料进行粉碎得到海泡石颗粒，将得到的玄武岩颗粒和海泡石颗粒进行混合搅拌，得到混合颗粒；

2)将步骤1)中的混合颗粒通过熔炉在1400℃下熔融并冷却后，得到复合材料，得到的复合材料进行拉丝处理并在电磁效应的作用下采用多轴离心泵制成700份改性玄武岩纤维；

3)将步骤2)中700份改性玄武岩纤维与1200份聚合物、40份表面活性剂和10份填料，通过搅拌和超声振荡10min均匀分散到溶剂A中，得到混合液A；

4)将步骤3)中得到的混合液A与溶剂B进行混合并且均匀搅拌10min，使得产物沉淀析出并完成聚合物对700份改性玄武岩纤维的包覆或包裹，得到混合液C；

5)然后将步骤4)中的混合液C进行过滤，使溶剂A和溶剂B滤出，得到沉淀物，再将沉淀物在真空环境下烘干5分钟得到玄武岩新型复合材料。

实施例二：

本发明要解决的另一技术问题是提供一种有机枸杞的扦插培育方法，包括以下步骤：

1)将200份玄武岩原料进行粉碎得到玄武岩颗粒，将400份海泡石原料进行粉碎得到海泡石颗粒，将得到的玄武岩颗粒和海泡石颗粒进行混合搅拌，得到混合颗粒；

2)将步骤1)中的混合颗粒通过熔炉在1500℃下熔融并冷却后，得到复合材料，得到的复合材料进行拉丝处理并在电磁效应的作用下采用多轴离心泵制成750份改性玄武岩纤维；

3)将步骤2)中750份改性玄武岩纤维与1250份聚合物、45份表面活性剂和20份填料，通过搅拌和超声振荡15min均匀分散到溶剂A中，得到混合液A；

4)将步骤3)中得到的混合液A与溶剂B进行混合并且均匀搅拌15min，使得产物沉淀析出并完成聚合物对750份改性玄武岩纤维的包覆或包裹，得到混合液C；

5)然后将步骤4)中的混合液C进行过滤，使溶剂A和溶剂B滤出，得到沉淀物，再将沉淀物在真空环境下烘干10分钟得到玄武岩新型复合材料。

实施例三：

本发明要解决的另一技术问题是提供一种有机枸杞的扦插培育方法，包括以下步骤：

1)将300份玄武岩原料进行粉碎得到玄武岩颗粒，将600份海泡石原料进行粉碎得到海泡石颗粒，将得到的玄武岩颗粒和海泡石颗粒进行混合搅拌，得到混合颗粒；

2)将步骤1)中的混合颗粒通过熔炉在1600℃下熔融并冷却后，得到复合材料，得到的复合材料进行拉丝处理并在电磁效应的作用下采用多轴离心泵制成800份改性玄武岩纤维；

3)将步骤2)中800份改性玄武岩纤维1300份聚合物与50份表面活性剂和30份填料，通过搅拌和超声振荡30min均匀分散到溶剂A中，得到混合液A；

4)将步骤3)中得到的混合液A与溶剂B进行混合并且均匀搅拌30min，使得产物沉淀析出并完成聚合物对800份改性玄武岩纤维的包覆或包裹，得到混合液C；

5)然后将步骤4)中的混合液C进行过滤，使溶剂A和溶剂B滤出，得到沉淀物，再将沉淀物在真空环境下烘干15分钟得到玄武岩新型复合材料。

本发明的有益效果是：通过将玄武岩颗粒与海泡石颗粒粉碎混合搅拌，并经过高温熔融得到复合材料，玄武岩相比传统玻璃纤维材料有热性能好、阻燃性能强、化学稳定性好、耐腐蚀性强、拉伸性能好、弹性模量高、热传导系数低、隔热性能好、吸音系数高、隐身性能好、介电系数高、绝缘性能好、吸湿性低和防渗抗裂功效好等优点，而海泡石是一种纤维状的含水硅酸镁，为多孔结构，拥有良好的散热性能和耐酸碱性，极大的提高了玄武岩的散热性能和化学稳定性，并且进一步提升了玄武岩的柔韧性，使其不容易变脆，所以两者形成的复合材料能保证制成的桥塞能够在150℃的高温和70Mpa高压下长时间稳定工作，达到了耐温稳定性高和机械强度高的目的，通过将复合材料进行拉丝处理并在电磁效应的作用下采用多轴离心泵制成改性玄武岩纤维，再将改性玄武岩纤维、聚合物、表面活性剂和填料，通过搅拌和超声振荡10-30min均匀分散到溶剂A中，超声波通过一种液体介质时，会产生强烈的冲击波和射流，剧烈的变化足可使原本团聚缠绕在一起的改性玄武岩纤维破碎解聚并逐一分散到有机介质中，从而使玄武岩内部分子的分布更加均匀，增强了整体的强度和耐高温性，再与溶剂B混合，其中表面活性剂起到防止溶液自动分层的作用，使搅拌更加均匀，溶剂A和溶剂B使聚合物包裹在改性玄武岩纤维外侧，然后滤去溶剂A和溶剂B并进行真空烘干，使得聚合物和改性玄武岩纤维完美结合，聚合物具有可塑性和高弹性的特性，而玄武岩抗压能力强，但是脆性高，容易断裂，通过聚合物的包裹能极大增强其韧性。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种玄武岩新型复合材料桥塞的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)将100-300份玄武岩原料进行粉碎得到玄武岩颗粒，将200-600份海泡石原料进行粉碎得到海泡石颗粒，将得到的玄武岩颗粒和海泡石颗粒进行混合搅拌，得到混合颗粒；

2)将步骤1)中的混合颗粒通过熔炉在1400℃～1600℃下熔融并冷却后，得到复合材料，得到的复合材料进行拉丝处理并在电磁效应的作用下采用多轴离心泵制成700-800份改性玄武岩纤维；

3)将步骤2)中700-800份改性玄武岩纤维与1200-1300份聚合物、40-50份表面活性剂和10-30份填料，通过搅拌和超声振荡10-30min均匀分散到溶剂A中，得到混合液A；

4)将步骤3)中得到的混合液A与溶剂B进行混合并且均匀搅拌10-30min，使得产物沉淀析出并完成聚合物对700-800份改性玄武岩纤维的包覆或包裹，得到混合液C；

5)然后将步骤4)中的混合液C进行过滤，使溶剂A和溶剂B滤出，得到沉淀物，再将沉淀物在真空环境下烘干5-15分钟得到玄武岩新型复合材料。

2.根据权利要求1所述的一种玄武岩新型复合材料桥塞的制备方法，其特征在于：所述玄武岩颗粒中包括44.5％二氧化硅、8.2％氧化镁、7.1％氧化钙、16.2％氧化铝和18.8％。

3.根据权利要求1所述的一种玄武岩新型复合材料桥塞的制备方法，其特征在于：所述海泡石颗粒包括0.94％氧化钙、0.14％氧化铝、24.7％氧化镁、53.3％氧化硅和1.37％氧化铁。

4.根据权利要求1所述的一种玄武岩新型复合材料桥塞的制备方法，其特征在于：所述混合液A由氯仿溶液、四氯甲烷溶液和环己酮溶液组成，所述溶剂B由无水乙醇、甲醇和丙酮组成。

5.根据权利要求1所述的一种玄武岩新型复合材料桥塞的制备方法，其特征在于：所述粉碎颗粒的直径为2.5毫米，所述复合材料的直径为3-100微米。

6.根据权利要求1所述的一种玄武岩新型复合材料桥塞的制备方法，其特征在于：所述聚合物由聚碳酸酯和聚苯乙烯组成，所述表面活性剂由聚乙二醇、聚乙烯蜡和硬脂酸钠组成，所述填料为炭黑。