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