【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及压裂支撑剂，具体为一种含纳米填料涂敷层的多层覆膜支撑剂及其制备方法。
技术介绍
1、压裂支撑剂是在油气开采过程中用来填充压裂岩层裂缝的一种固体填料。压裂过程中，支撑剂通常由压裂液携带进入地层并用于支撑压裂后的裂缝，从而使地层中形成一定导流能力的人工裂缝，为油气开采提供渗流通道，保持油、气的高导流能力，提高资源开采效率，延长油气井服务年限。
2、目前国内外压裂过程所适用的支撑剂主要包括石英砂、陶粒和覆膜支撑剂。其中天然石英砂价格低、资源丰富，但抗压强度低，一般只能承受25-35mpa的低闭合压力。人造陶粒虽然强度较高，但密度高，支撑剂输送运移困难，导流能力下降，且生产成本较高。在天然石英砂或烧结陶粒表面包覆一层树脂制备的覆膜支撑剂综合了二者的优点，具有适中的密度和强度，但随着油气田开采难度的增加和开采技术的提升，传统覆膜支撑剂在高闭合压力等方面已不能满足当前油气田开采的需求。
3、专利cn104962276a公开了改性碳纳米管增韧树脂覆膜砂支撑剂及其制备方法，利用聚合物修饰后的碳纳米管作为改性剂，对双马来/环氧混合树脂进行改性制备覆膜树脂，提高支撑剂的抗压强度和导流能力。
4、专利cn107892728a公开了纳米填料支撑剂的制备方法，将纳米填料与偶联剂混合后，再与引发剂、增韧剂、去离子水、表面活性剂、有机分散剂、无机分散剂混合搅拌得球形液滴，最后对球形液滴进行升温、保温、洗涤、干燥，得支撑剂。但工艺复杂，也没给出纳米填料具体特征。
5、专利cn112424313a公开
6、在现有对压裂支撑剂改性研究的基础上，为进一步提高其性能，本专利技术提出一种含纳米填料涂敷层的多层覆膜支撑剂及其制备方法来解决现有技术的不足。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种含纳米填料涂敷层的多层覆膜支撑剂及其制备方法，解决了现有技术中覆膜支撑剂高闭合压力下破碎率高、耐磨损性能差的问题。
2、为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种含纳米填料涂敷层的多层覆膜支撑剂，包括：
3、支撑剂颗粒基材；
4、直接包裹在所述颗粒基材表面的第一层树脂包覆层，其中包含酚醛树脂、酚醛树脂固化剂六亚甲基四胺以及选择自非离子型和离子型的表面活性剂；
5、直接包裹在所述第一层树脂包覆层表面的第二层树脂包覆层，其中包含环氧树脂、环氧树脂固化剂、促进剂芳香胺类促进剂以及润滑剂硬脂酸钙；
6、其中，所述第二层树脂包覆层中均匀分散有多孔纳米填料，所述多孔纳米填料为具有多孔纳米片状石墨相氮化碳、多孔纳米管状石墨相氮化碳的一种或其混合物，占第二层树脂总重量的0.5％-10％。
7、优选的，所述支撑剂颗粒基材为具有二氧化硅含量大于90％的天然石英砂。
8、优选的，所述第一层树脂中，相对于支撑剂颗粒基材的重量，酚醛树脂的含量为0.5％-2％，酚醛树脂固化剂的含量为0.1％-0.5％，表面活性剂的含量为0.1％-0.5％。
9、优选的，所述第二层树脂中，相对于支撑剂颗粒基材的重量，环氧树脂的含量为2％-4％，环氧树脂固化剂的含量为0.2％-0.8％，促进剂的含量为0.01％-0.2％，润滑剂的含量为0.01％-0.2％。
10、优选的，一种含纳米填料涂敷层的多层覆膜支撑剂的制备方法，包括以下步骤：
11、s1、制备多孔纳米填料，包括将三聚氰胺和去离子水按比例混合后磁力搅拌，并在180-200℃保温后，进行两阶段焙烧以形成具有丰富氮缺陷的多孔纳米片状石墨相氮化碳或在保护气氛中450-550℃保温2-4h，然后将其与有机酸混合，室温下磁力搅拌6-18h，获得多孔纳米管状石墨相氮化碳；
12、s2、将所述多孔纳米填料与环氧树脂固化剂混合均匀，制备含多孔纳米填料的环氧树脂固化剂；
13、s3、将支撑剂颗粒基材预热到一定温度，在降温过程中依次加第一层和第二层树脂，并进行搅拌、分散后过筛和包装。
14、优选的，所述s1步骤中，所述保护气氛为氮气或氩气，使用的有机酸为醋酸；所述s1步骤中，两阶段焙烧，第一阶段为450-550℃保温2-4h，然后第二阶段为在保护气氛中600-850℃保温0.5-2.5h。
15、优选的，所述支撑剂颗粒基材预热温度为250-300℃。
16、优选的，所述在降温过程中加入第一层树脂为降温至180-220℃时，依次加入酚醛树脂、酚醛树脂固化剂、表面活性剂、得到包裹第一层树脂的支撑剂；所述在降温过程中加入第二层树脂为降温至140-160℃时，依次加入固态环氧树脂、含多孔纳米填料的环氧树脂固化剂、促进剂、润滑剂，得到含纳米填料涂敷层的多层覆膜支撑剂。
17、本专利技术提供了一种含纳米填料涂敷层的多层覆膜支撑剂及其制备方法。
18、具备以下有益效果：
19、1、本专利技术通过使用改性后的多孔纳米片状和管状石墨相氮化碳作为填料，显著增加了树脂与纳米填料之间的结合力。丰富的氮缺陷和多孔结构提高了纳米填料的比表面积和活性位点，这不仅增强了树脂分子与纳米填料的界面相互作用，而且有效地防止了纳米填料在树脂中的团聚。结果，纳米填料能够均匀分散于树脂层中，形成较规整的交联网络结构，这对于保持覆膜支撑剂在极端压力下的结构完整性至关重要。
20、2、在本专利技术中，采用的多层覆膜结构显著增强了支撑剂的物理性能。通过第一层树脂包覆层提高了含纳米填料的第二层树脂包覆层与支撑剂颗粒基材的结合强度。这种结构设计不仅提供了更高的抗压强度，而且通过增强耐磨损性能，延长了材料的使用寿命。实验数据显示，本专利技术的多层覆膜支撑剂在86mpa的压力下具有低至1.24％的破碎率，这一性能远优于传统的支撑剂。
21、3、本专利技术的支撑剂能够承受油气开采过程中可能遇到的高温环境，保持其结构和性能不受影响。这一特性尤其适用于深井和高温油气田的应用，增加了本专利技术在油气开采领域的应用价值。
22、4、本专利技术提供的多层覆膜支撑剂由于多层覆膜支撑剂的体积密度优化至小于1.5％，其流动性和储存稳定性得到显著改善。优化的体积密度有助于降低物流成本和简化现场处理，同时保证了长期储存时的质量保持。
23、5、本专利技术提供的多层覆膜支撑剂制备方法简单，原料易于获取，降低了生产成本。通过优化原材料使用和制备工艺，本专利技术既保证了产品性能，又考虑了经济效益，提供了一个对油气行业尤为有吸引力的解决方案。
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1.一种含纳米填料涂敷层的多层覆膜支撑剂，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种含纳米填料涂敷层的多层覆膜支撑剂及其制备方法，其特征在于，所述支撑剂颗粒基材为具有二氧化硅含量大于90％的天然石英砂。
3.根据权利要求1所述的一种含纳米填料涂敷层的多层覆膜支撑剂及其制备方法，其特征在于，所述第一层树脂中，相对于支撑剂颗粒基材的重量，酚醛树脂的含量为0.5％-2％，酚醛树脂固化剂的含量为0.1％-0.5％，表面活性剂的含量为0.1％-0.5％。
4.根据权利要求1所述的一种含纳米填料涂敷层的多层覆膜支撑剂及其制备方法，其特征在于，所述第二层树脂中，相对于支撑剂颗粒基材的重量，环氧树脂的含量为2％-4％，环氧树脂固化剂的含量为0.2％-0.8％，促进剂的含量为0.01％-0.2％，润滑剂的含量为0.01％-0.2％。
5.根据权利要求1-4任一项所述的一种含纳米填料涂敷层的多层覆膜支撑剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的一种含纳米填料涂敷层的多层覆膜支撑剂的制备方法，其特征在于，所述S1
7.根据权利要求5所述的一种含纳米填料涂敷层的多层覆膜支撑剂的制备方法，其特征在于，所述支撑剂颗粒基材预热温度为250-300℃。
8.根据权利要求5所述的一种含纳米填料涂敷层的多层覆膜支撑剂的制备方法，其特征在于，所述在降温过程中加入第一层树脂为降温至180-220℃时，依次加入酚醛树脂、酚醛树脂固化剂、表面活性剂、得到包裹第一层树脂的支撑剂；所述在降温过程中加入第二层树脂为降温至140-160℃时，依次加入固态环氧树脂、含多孔纳米填料的环氧树脂固化剂、促进剂、润滑剂，得到含纳米填料涂敷层的多层覆膜支撑剂。
...【技术特征摘要】
1.一种含纳米填料涂敷层的多层覆膜支撑剂，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种含纳米填料涂敷层的多层覆膜支撑剂及其制备方法，其特征在于，所述支撑剂颗粒基材为具有二氧化硅含量大于90％的天然石英砂。
3.根据权利要求1所述的一种含纳米填料涂敷层的多层覆膜支撑剂及其制备方法，其特征在于，所述第一层树脂中，相对于支撑剂颗粒基材的重量，酚醛树脂的含量为0.5％-2％，酚醛树脂固化剂的含量为0.1％-0.5％，表面活性剂的含量为0.1％-0.5％。
4.根据权利要求1所述的一种含纳米填料涂敷层的多层覆膜支撑剂及其制备方法，其特征在于，所述第二层树脂中，相对于支撑剂颗粒基材的重量，环氧树脂的含量为2％-4％，环氧树脂固化剂的含量为0.2％-0.8％，促进剂的含量为0.01％-0.2％，润滑剂的含量为0.01％-0.2％。
5.根据权利要求1-4任一项所述的一种含纳米填料涂敷层的多层覆膜支撑剂的制备方法...
【专利技术属性】
技术研发人员：韩海涛，韩继磊，王旭，刘宁，李海鹏，王大威，刘嘉鑫，李宝娥，张振朋，
申请(专利权)人：承德北雁新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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