一种表面改性的支撑剂制造技术

本发明专利技术涉及一种表面改性的支撑剂，包括基体和基体包覆层，所述基体包覆层是由树脂经固化剂固化而成，并添加有高分子表面活性剂、润滑剂以及疏水性高分子，其中所述树脂与所述基体的重量比为０．１－１５∶１００，所述固化剂占所述树脂重量的５－３０ｗｔ％，所述高分子表面活性剂占所述树脂重量的０．１－５ｗｔ％，所述润滑剂占所述树脂重量的０．１－１０ｗｔ％，所述疏水性高分子占所述树脂重量的０．１－１０ｗｔ％。本发明专利技术的支撑剂具有耐环境侵蚀能力稳定的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种表面改性的支撑剂
本专利技术属于油田开采领域中的油、气井支撑剂，具体的说是涉及油田开采领域中的油、气井支撑剂的制备方法。
技术介绍
由于油田原油粘稠度大，岩层空隙率低，空隙连通性差，给采油工作带来很大的困难。为了提高原油收率以及采油速度，人们普遍采用支撑剂来提高岩层空隙和空隙连通性。最初人们直接采用石英砂、陶粒砂等作为支撑剂，但是由于在使用过程中需要承受较大的冲击力和闭合应力，会产生大量碎片和细粉砂，这些物质会堵塞裂缝从而降低裂缝的导流能力。因此目前人们通常在石英砂、陶粒砂等支撑剂的基体上包覆一层或多层树脂膜，以提高支撑剂的抗破碎能力。但由于井下环境非常复杂，支撑剂表面的树脂膜会受到岩层中油、油气、水、盐水，以及通常伴随的蒸汽、酸碱腐蚀性液体、微生物等的侵蚀，造成包覆层的腐蚀、降解、脱落等，从而造成岩层裂缝导流能力的大大降低。美国专利US2005244641中公开了一种表面改性的油、气井水力压裂支撑剂的制备方法，即在支撑剂基体表面涂覆一层疏水性物质，从而提高支撑剂的耐环境腐蚀性能。具体的实施方式是将砂粒浸泡于疏水性物质中，几十分钟后将砂粒取出并干燥即可。但是该现有技术中的方法仍然存在以下缺陷：采用涂敷的方法来达到改性支撑剂表面树脂层的目的，疏水性高分子附着于树脂层上，并且由于树脂层内外的浓度差，疏水性高分子通过渗透作用向树脂层内部迁移并缠绕于树脂网络中，从而提高树脂层的耐腐蚀性能。但一方面，疏水性高分子仅仅通过作用力较弱的物理缠绕固定于树脂层表层，疏水性高分子与树脂层间没有更强的作用力将二者紧密结合在一起；另一方面，由于存在物质表面势能降低的趋势，而疏水性高分子表面势能较低，易向树脂外层迁移而不容易向树脂网络内部迁移，使得疏水性高分子与树脂层间的作用力降低，因而在压裂液的冲击下，疏水层极易脱落而失去提高支撑剂耐腐蚀能力的作用；此外将疏水物质配制成水溶液势必造成所使用的喷涂液或浸渍液浓度不高，从而使得包覆于支撑剂表面的疏水性物质含量很低，其起到的改性作用不明显。
技术实现思路
为此，本专利技术所要解决的技术问题在于：克服现有技术中表面改性的支撑剂表面疏水层极易脱落从而导致支撑剂耐腐蚀性能不稳定的缺陷，提供一种耐腐蚀性能稳定的支撑剂。为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种表面改性的支撑剂，包括基体和基体包覆层，所述基体包覆层是由树脂经固化剂固化而成，并添加有高分子表面活性剂、润滑剂以及疏水性高分子。所述基体包覆层是在加热条件下向树脂中先加入固化剂，然后再加入高分子表面活性剂和润滑剂，最后加入疏水性高分子而形成的。其中所述树脂与所述基体的重量比为0.1-15:100，优选2-10:100；加入的所述固化剂占所述树脂重量的5-30wt％，优选10-20wt％；加入的所述高分子表面活性剂占所述树脂重量的0.1-5wt％，优选0.2-1wt％；加入的所述润滑剂占所述树脂重量的0.1-10wt％，优选2-5wt％；加入的所述疏水性高分子占所述树脂重量的0.1-10wt％，优选0.2-2wt％。所述疏水性高分子为聚硅氧烷、聚硅氧烷衍生物、聚烯烃、卤代聚烯烃中的一种或多种。所述高分子表面活性剂中的憎水单元与所述疏水性高分子中的憎水基团相对应。所述基体平均粒径为0.3-1.2mm，优选基体平均粒径为0.45-0.85mm。所述基体包覆层还包括增塑剂，所述增塑剂占所述树脂重量的1-30wt％。所述增塑剂为邻苯二型甲酸酯、脂肪族二元酸酯、磷酸酯中的一种或多种，所述增塑剂占所述树脂重量的10-20wt％。所述树脂为酚醛树脂，其对应的所述固化剂为多聚甲醛、六亚甲基四胺的一种或多种；或所述树脂为呋喃树脂，其对应的所述固化剂为苯磺酸、甲苯磺酸、二甲苯磺酸的一种或多种；或所述树脂为环氧树脂，其对应的所述固化剂为脂肪族胺及其加成物、叔胺及其盐、芳香族胺及其改性体、咪唑的一种或多种；或所述树脂为不饱和聚酯树脂，其对应的所述固化剂为过氧化酰类、过氧化酯类的一种或多种；或所述树脂为乙烯基树脂，其对应的所述固化剂为过氧化酰类、过氧化酯类的一种或多种。所述基体为石英砂和/或陶粒砂，所述润滑剂为聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、硬脂酸酰胺、乙撑双硬脂酸酰胺、硬脂酸钙、硬脂酸锌中的一种或多种。与现有技术相比本专利技术具有以下优点：(1)本专利技术中在基体表面的包覆层中引入高分子表明活性剂以及疏水性高分子，并且高分子表面活性剂的憎水单元与疏水性高分子中憎水基团相对应，大大增强了主要分布于支撑剂表层的疏水性高分子与基体包覆层中树脂的相互作用力，提高了表面改性后的支撑剂在岩层中耐环境侵蚀能力的稳定性。(2)在制备本专利技术中支撑剂的过程中，无论是采用喷浸法还是直接固化法，疏水性高分子的含量均不会受溶液浓度的限制，因而可以大大提高支撑剂中高分子表面活性剂的负载量，使得支撑剂改性效果明显，耐环境腐蚀效果更优。具体实施方式本专利技术中支撑剂的制备方法有两种，一种为喷浸法，另一种为直接固化法。下面分别对这两种制备方法进行描述。喷浸法，包括如下步骤：(a)将支撑剂的基体加热至100-240℃。(b)向加热后的基体中加入树脂并搅拌，形成混合均匀的混合料，充分的混合过程使得树脂均匀分散于基体周围并在基体表面形成覆膜，然后加入固化剂并充分搅拌，以使覆膜于基体表面上的树脂开始固化。其中树脂与基体的重量比为0.1-15:100，优选2-10:100。本方法中，在加入固化剂前还可以加入增塑剂，该增塑剂的加入量为树脂重量的1-30wt％，优选10-20wt％。(c)步骤b中得到的树脂-基体的混合料开始结块成团前加入润滑剂以及高分子表面活性剂并充分搅拌。所述固化剂的加入量为所述树脂重量的5-30wt％，优选10-20wt％；所述润滑剂的加入量为所述树脂重量的0.1-10wt％，优选2-5wt％；所述高分子表面活性剂的加入量为所述树脂重量的0.1-5wt％，优选0.2-1wt％。(d)步骤c中混合物经冷却、破碎、筛分后得到前支撑剂。(e)采用疏水性高分子的有机溶液喷涂、浸渍或浸泡步骤d中制得的所述前支撑剂，最后经干燥得到成品支撑剂。本方法步骤c中加入的高分子表面活性剂，一方面相对于低分子表面活性剂而言，高分子表面活性剂的分散性、增稠性更优，可以使加入的润滑剂在包覆有树脂膜的基体周围分散的更加均匀；另一方面，由于表面张力趋于减小趋势的存在，在树脂固化的过程中长链的高分子表面活性剂上非极性的憎水单元不断向树脂膜外层迁移，从而形成非憎水单元与树脂固化时生成的交联网络紧密缠结而大部分憎水单元存在于树脂膜的表层，同时由于随后步骤e中引入并包覆于树脂膜表面的疏水性高分子中的憎水基团与该高分表面活性剂中憎水单元相对应，而相同的基团具有很强的亲和能力，使得疏水性高分子与处于树脂层表层的高分子表面活性剂上的憎水单元间形成很强的静电引力作用，而这种作用力在酸碱性环境下以及高压冲击下不易受到破坏，疏水性高分子可以牢固地包覆于前支撑剂表面，具有很强的稳定性。直接固化法，包括如下步骤：(a)将支撑剂的基体加热至100-240℃。(b)向加热后的基体中加入树脂并搅拌，形成混合均匀的混合料，充分的混合过程使得树脂均匀分散于基体周围并在基体表面形成覆膜，随后加入高分子表面活性剂以及固化剂并充分搅拌，使两者均匀的分散于覆膜有树脂的基体周围本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种表面改性的支撑剂，包括基体和基体包覆层，其特征在于：所述基体包覆层是由树脂经固化剂固化而成，并添加有高分子表面活性剂、润滑剂以及疏水性高分子，其中所述树脂与所述基体的重量比为０．１－１５∶１００，所述固化剂占所述树脂重量的５－３０ｗｔ％，所述高分子表面活性剂占所述树脂重量的０．１－５ｗｔ％，所述润滑剂占所述树脂重量的０．１－１０ｗｔ％，所述疏水性高分子占所述树脂重量的０．１－１０ｗｔ％。

【技术特征摘要】
1.一种表面改性的支撑剂，包括基体和基体包覆层，其特征在于：所述基体包覆层是由树脂经固化剂固化而成，并添加有高分子表面活性剂、润滑剂以及疏水性高分子，其中，所述树脂与基体的重量比为2-10:100，所述固化剂占所述树脂重量的10-20wt％，所述润滑剂占所述树脂重量的2-5wt％，所述高分子表面活性剂占所述树脂重量的0.2-1wt％，所述疏水性高分子占所述树脂重量的0.2-2wt％；所述高分子表面活性剂中的憎水单元与所述疏水性高分子中的憎水基团相对应；所述高分子表面活性剂为聚醚二甲基硅氧烷、聚羟乙烯基甲基氢硅氧烷、聚氯乙烯醚、聚异丁烯醚、聚醚甲基氢硅氧烷、聚醚硅氧烷中的一种，所述高分子表面活性剂紧密连接疏水性高分子以及树脂。2.根据权利要求1所述的表面改性的支撑剂，其特征在于：所述疏水性高分子为聚硅氧烷、聚硅氧烷衍生物、聚烯烃、卤代聚烯烃中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的支撑剂，其特征在于：所述基体平均粒径为0.3-1.2mm。4.根据权利要求1所述的表面改性的支撑剂，其特征在于：所述基体平均粒径为0.45-0.85mm。5.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦升益，
申请(专利权)人：北京仁创科技集团有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]