用于非常规储层水力压裂的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CN110157405A(43)申请公布日2019.08.23(21)申请号201910328777.3(22)申请日2019.04.23(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)发明人徐泉田守嶒盛茂张潘潘(74)专利代理机构北京三友知识产权代理有限公司11127代理人张德斌姚亮(51)Int.Cl.C09K8/80(2006.01)E21B43/267(2006.01)权利要求书2页说明书8页附图1页(54)发明名称用于非常规储层水力压裂的覆膜支撑剂及制备和应用(57)摘要本发明提供了一种用于非常规储层水力压裂的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复合材料涂层，所述纳米颗粒增强复合材料包含纳米颗粒和复合材料。通过在树脂和聚合物粉末中加入纳米颗粒增强，形成的支撑剂覆膜与骨料之间亲和力更好，骨料与覆膜之间的粘附更强，覆膜后的支撑剂表面完整，且覆膜后的支撑剂圆球度高。CN110157405ACN110157405A权利要求书1/2页1.一种用于非常规储层水力压裂的多功能覆膜支撑剂，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复合材料涂层，所述纳米颗粒增强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复合材料涂层总重量的1-50％(优选为10-20％))和复合材料。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矿物、陶瓷、石英砂、坚果壳、砾石、尾矿、煤灰、岩石、熔炉渣、硅藻土、碎木炭、云母、锯屑、木屑、树脂粒子、聚合物粒子中的一种或多种的组合。3.根据权利要求1所述的支撑剂，其中，所述纳米颗粒选自碳量子点、单壁碳纳米管、双壁及多壁碳纳米管、石墨烯、磁性石墨烯、聚苯乙烯微球、二硫化钼、纳米金、二维过渡金属碳化物、二维过渡金属氮化物或碳氮化物、纳米荧光颗粒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所述的支撑剂，其中，所述复合材料选自酚醛树脂、环氧树脂、呋喃树脂、聚氨酯、聚脲型聚合物、丙烯酰胺、和表面活性剂中的一种或多种的组合；且，所述复合材料中至少含有一种树脂材料。5.根据权利要求1所述的支撑剂，其中，所述纳米颗粒增强复合材料涂层还包括选自如下材料中的一种或多种的组合：多元醇类树脂(优选为聚酯多元醇聚氨酯，更优选为羟基当量为50-100的聚酯多元醇聚氨酯)、固化剂(优选为过氧二苯甲酰)、表面改性剂(优选为硅烷偶联剂(优选为甲基乙烯基二乙氧基硅烷或3-缩水甘油醚基氧基丙基甲基二甲氧基硅烷))和胺类添加剂(优选为乙胺、乙二胺、胺端基乙二醇、二乙烯三胺、和三乙胺中的一种或多种的组合)(优选，上述成分各自独立存在时，多元醇类树脂、固化剂、和胺类添加剂的重量含量为：以所述涂层中的树脂材料总重量为100％计，多元醇类树脂1-6％、固化剂10-40％、胺类添加剂1-10％；表面改性剂的重量含量为：以所述粒子总重量为100％计，为1-50％。6.根据权利要求1所述的支撑剂，其中，所述纳米颗粒的分散相为一维或者多维，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)将粒子加热至230-260℃，倒入混砂容器进行混砂(优选步骤(1)包括将粒子在表面改性剂溶液中浸泡15-20min，干燥(优选干燥至粒子含水量控制在1-3wt.％)后再加热至250℃，倒入混砂容器进行混砂)；(2)将复合材料加入混砂容器中，待混砂容器内温度降至210℃以下时，加入固化剂进行覆膜；(3)将纳米颗粒混合均匀(优选复合材料、纳米颗粒和粒子的重量比为(5～20):(0.2～10):100)，并加热至140-160℃得到混合物备用(优选步骤(3)是将多元醇树脂和纳米颗粒混合均匀，并加热至140-160℃得到混合物备用)；2CN110157405A权利要求书2/2页(4)待混砂容器内温度降至80-150℃时，先后将步骤(3)的混合物、催化剂(优选催化