[發明專利]高強度覆膜石英砂、制備工藝及設備

在審

• 申請號: 201811652032.4
• 申請日: 2018-12-31
• 公開（公告）號: CN109852369A
• 公開（公告）日: 2019-06-07
• 發明（設計）人: 許松林;張純現;李經三;張建中;馬俊偉
• 申請（專利權）人: 河南祥盛陶粒有限公司
• 主分類號: C09K8/80
• 分類號: C09K8/80
• 代理公司: 鄭州明華專利代理事務所(普通合伙) 41162
• 代理人: 王明朗

本發明所述的一種高強度覆膜石英砂、制備工藝及設備，包括以下重量份計的原料：石英砂70?120份、混合樹脂10?50份、超短玻璃纖維粉10?15份、固化劑5?10份、有機硅烷1?10份、潤滑劑0.5?1份。其在制備時先將石英砂進行化學處理，改變其表面粗糙度，進而加入偶聯劑通過化學鍵增強涂覆層與石英砂之間的界面結合強度；采用多種樹脂按比例搭配使用，并且結合無堿超短玻璃纖維粉，進一步增強了樹脂的強度，進而增強了覆膜砂的強度，潤滑劑的使用能夠避免砂體之間粘連，保持顆粒之間互不粘連；原料易得成本低、工藝簡單，制得的覆膜砂球度好、強度高，易于推廣和使用。

技術領域

本發明屬于覆膜支撐劑技術領域，具體涉及一種用低成本材料制造高強度覆膜石英砂的制備技術。

背景技術

在石油天然氣深層開采時，壓裂施工過程中，需要使用支撐劑隨同高壓溶液進入地層充填在巖石裂縫中，使井筒周圍巖石的裂縫繼續開啟，形成一個具有高層流能力的通道使油氣產物可以順暢通過。隨著國內經濟的發展，石油天然氣的開采技術逐漸成熟，支撐劑的需求量也隨之增大，因此壓裂支撐劑的產業也逐漸發展起來，但是整體而言，出口量仍小于進口量，而且產品主要集中在附加值較低的中低端產品上。

目前經常使用的石油支撐劑主要有石英砂、鋁礬土陶粒砂及樹脂包覆的復合顆粒；其中石英砂因其產量高、成本低、密度低且易于泵送的優點被大量使用，但是石英砂的強度低、球度差，降低了裂縫的導流能力，不適合閉合壓力高的深井；隨之人們逐漸研發出樹脂覆膜砂的復合顆粒，但是目前使用的覆膜砂產品保持期短，造價高，很難推廣使用。

發明內容

針對現在使用的石英砂強度低導致使用范圍小的問題，以及現有覆膜砂產品保持期短且制造成本高的問題，本發明提供一種在降低成本低的情況下仍然能夠高強度覆膜石英砂強度的制備工藝。

本發明解決其技術問題所采用的方案是：一種高強度覆膜石英砂，包括以下重量份計的原料：石英砂70-120份、混合樹脂10-50份、超短玻璃纖維粉10-15份、固化劑5-10份、有機硅烷1-10份和潤滑劑0.5-1份。所述混合樹脂是由改性酚醛樹脂、改性雙馬來酰亞胺樹脂和硅醚樹脂按照6.5：2.5:1的比例配制而成的。所述超短玻璃纖維粉為無堿玻璃纖維粉，其粒徑為7-11μm。

進一步地，高強度覆膜石英砂按照重量份計優選一下原料：石英砂85-100份、混合樹脂20-40份、超短玻璃纖維粉10-12份、固化劑6-8份、有機硅烷2-3份和潤滑劑0.5-1份。

其中，所述石英砂的粒度為16-80目，其水分含量小于0.5%。所述固化劑為多異氰酸酯和烏洛托品的一種或兩種按1:1混合。所述潤滑劑為硬脂酸鈣鈉、硬脂酸鈣和滑石粉的一種或幾種。

一種高強度覆膜石英砂的制備工藝，包括以下步驟。

（1）將石英砂原砂經80-16目篩過濾，獲得粗砂。

（2）將改性酚醛樹脂、硅醚樹脂和改性雙馬來酰亞胺樹脂按照6.5：2.5:1的比例配成混合樹脂備用。

（3）將步驟（1）中粗砂經過酸洗、清洗和烘干設備處理，獲得支撐層石英砂，所述酸洗采用過氧化氫和濃硫酸1:2-3的混合物，清水重復洗滌3-5次，過濾、烘干至水分含量低于0.5%。

（4）將支撐層石英砂加熱至200-300℃后倒入混砂機，以600r/min的轉速攪拌5min，向混砂機中加入有機硅烷攪拌均勻。

（5）然后向石英砂顆粒中依次加入混合樹脂、潤滑劑、超短玻璃纖維粉和抗氧化劑，繼續攪拌得到均勻的固液混合物；滿足以下重量份計的原料：支撐層石英砂70-120份、混合樹脂10-50份、超短玻璃纖維粉10-15份、固化劑5-10份、抗氧化劑4-9份、有機硅烷1-10份和潤滑劑0.5-1份；超短玻璃纖維粉為無堿玻璃纖維粉，其粒徑為7-11μm。