具有靶向功能的自悬浮水力压裂覆膜支撑剂及制备和应用.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110746956A(43)申请公布日2020.02.04(21)申请号201911065634.4(22)申请日2019.11.04(71)申请人中国石油大学(北京)地址102249北京市昌平区府学路18号(72)发明人徐泉金衍(74)专利代理机构北京三友知识产权代理有限公司11127代理人张德斌闫加贺(51)Int.Cl.C09K8/80(2006.01)权利要求书2页说明书8页附图2页(54)发明名称具有靶向功能的自悬浮水力压裂覆膜支撑剂及制备和应用(57)摘要本发明提供了一种具有靶向功能的自悬浮水力压裂覆膜支撑剂及制备和应用。所述支撑剂包含：A.以基于所述支撑剂总重量70-99.99％的量存在的粒子，和B.包覆在粒子表面并以基于所述支撑剂总重量0.01-30％的量存在的纳米颗粒增强多孔复合材料涂层，所述纳米颗粒增强多孔复合材料包含纳米颗粒(优选纳米颗粒的重量为纳米颗粒增强多孔复合材料涂层总重量的1-50％(优选为10-20％))和多孔复合材料。与传统工艺所生产的功能性覆膜支撑剂相比，本方法使用的树脂等材料来源于工业化生产，创造性的添加纳米颗粒来改善支撑剂的性能，且具有更简化的操作工艺以及更节约的生产成本。CN110746956ACN110746956A权利要求书1/2页1.一种具有靶向功能的自悬浮水力压裂覆膜支撑剂，其中，所述支撑剂包含：A.以基于所述支撑剂总重量70-99.99％的量存在的粒子，和B.包覆在粒子表面并以基于所述支撑剂总重量0.01-30％的量存在的纳米颗粒增强多孔复合材料涂层，所述纳米颗粒增强多孔复合材料包含纳米颗粒(优选纳米颗粒的重量为纳米颗粒增强多孔复合材料涂层总重量的1-50％(优选为10-20％))和多孔复合材料。2.根据权利要求1所述的支撑剂，其中，所述粒子的材料选自岩石、铝矾土、高岭土、云母、陶粒砂、石英砂、矿物、坚果壳、种子壳、胡桃壳、果核、煤矸石、硅藻土、玻璃球、碎木炭、粉煤灰、赤泥、熔炉渣、锯屑、木屑、树脂粒子、酸核枣粉中的一种或多种的组合。3.根据权利要求1或2所述的支撑剂，其中，所述纳米颗粒选自纳米颗粒等离子体超材料(优选为纳米金、纳米银和纳米碳中的一种或多种的组合)、纳米硅粉、氨基/羧基银纳米粒子、纳米氧化铝、纳米氧化钛、纳米氧化钬、磁性石墨烯、单壁碳纳米管、双壁碳纳米管、多壁碳纳米管、纳米钛酸钡、纳米钛酸锶、羟基/羧基/氨基荧光量子点、二维过渡金属碳化物、二维过渡金属氮化物、二维过渡金属碳氮化物、羧基/氨基聚苯乙烯微球、石墨烯、碳纳米纤维、纳米金刚石、和纳米钻石粉末中的一种或多种的组合(优选以纳米颗粒总重量为100％计，含碳元素的纳米颗粒在纳米颗粒中的重量百分比大于等于5％)(优选以纳米颗粒总重量为100％计，二维过渡金属氮化物或磁性石墨烯添加量在总纳米颗粒中的重量百分比大于等于5％(优选小于等于30％))。4.根据权利要求1～3任意一项所述的支撑剂，其中，所述多孔复合材料选自常温下溶于有机溶剂(优选为丙酮或乙醇)且不溶于水的高分子材料(优选为聚甲基丙烯酸甲酯和醇溶性树脂(优选所述醇溶性树脂选自密胺树脂，聚氨酯，聚丁二烯酚醛树脂或环氧树脂中的一种或多种的组合))中的一种或多种的组合)，且所述多孔复合材料中至少含有一种所述高分子材料。5.根据权利要求1～4任意一项所述的支撑剂，其中，所述纳米颗粒增强多孔复合材料涂层还包含选自如下辅助材料中的一种或多种的组合：占涂层总质量比1～5％的增稠剂(优选所述增稠剂选自海藻酸纳、瓜儿豆胶和羧甲基纤维素中的一种或多种的组合)、2～10％的表面改性剂(优选所述表面改性剂选自硬脂酸钠、十二烷基苯磺酸钠和硅烷偶联剂中的一种或多种的组合)和与1～5％的胺类添加剂(优选所述胺类添加剂选自乙二胺和/或三乙醇胺)。6.根据权利要求1～5任意一项所述的支撑剂，其中，所述纳米颗粒的分散相为一维或多维，所述纳米颗粒的粒径为0.1-500nm。7.根据权利要求1～6任意一项所述的支撑剂，其中，所述支撑剂体积密度小于1.7g/cm3(优选所述支撑剂具有在69Mpa的抗破碎能力测试中低于10％的破碎率)。8.权利要求1～7任意一项所述的支撑剂的制备方法，其中，所述方法包括如下步骤：(1)将所述多孔复合材料与丙酮或醇类有机溶剂(优选为碳原子数为1-5的直链或支链烷基醇；更优选为乙醇)按质量比1：(7-9)的比例配比，在常温下搅拌均匀(优选以转速600～1000rpm搅拌10～15min)，然后以多孔复合材料所加质量的2-6％加入纳米颗粒并搅拌均匀(优选以600-1000rpm搅拌2～5min)得到混合溶液；(2)将所述粒子在搅拌下加入步骤(1)得到的混合溶液中，在常温条件下搅拌均匀(优选以60