[发明专利]一种覆膜二氧化硅微球及其制备方法

说明书

本发明提供了一种覆膜二氧化硅微球及其制备方法，本发明提供的方法方法简单，并且在3～4h内即可制备得到覆膜二氧化硅微球。在本发明中，羟基化合物通过羟基化作用包覆在二氧化硅表面，再在乳化过程中通过分散剂有效避免包覆二氧化硅之间的相互粘结，提高分散性；并结合乳化剂降低包覆二氧化硅得表面张力，并且能够在包覆二氧化硅表面形成保护层，进一步防止包覆二氧化硅的凝聚。本发明在所述催化剂的作用下，使得包覆于二氧化硅表面的羟基化合物和醛基交联剂发生缩醛反应，实现醛基交联剂和羟基化合物的交联，进而在二氧化硅表面形成醛基交联剂和羟基化合物通过缩醛化反应得到的产物。

技术领域

本发明属于水利压裂支撑剂的技术领域，特别涉及一种覆膜二氧化硅微球及其制备方法。

背景技术

随着石油开采业的发展，水力压裂技术是油田增产的一种有效技术，例如端部脱砂压裂技术、重复压裂技术、裂缝检测技术、压裂过程中缝高控制技术和高渗层防砂压裂技术，而用来支撑裂缝的固体颗粒被称为石油压裂支撑剂(也叫做水利压裂支撑剂)，简称支撑剂。支撑剂作为油气井开采增产工程中压裂增产施工的关键材料，其性能直接影响了整个油井的增产能力。起初支撑剂材料是以石英和玻璃珠为主，但由于其性能会在地层热盐液和高闭合应力的作用下而发生很多的改变，进而极易容易破裂。当支撑剂发生破裂，裂缝的导流能力就会严重下降，导致压裂施工结束后的排液或后续采油过程中，出现支撑剂返吐现象，严重影响采油效率。

树脂覆膜支撑剂以其优异的抗破碎能力，受到广泛关注。现有技术中，树脂覆膜支撑剂主要通过烷基硅烷与卤代硅烃经复合反应制备得到。但是这些方法制备流程繁琐，用时一般长于4h的时间，限制了树脂覆膜支撑剂的广泛应用。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种覆膜二氧化硅微球及其制备方法。本发明提供的方法简单，制备时间短，经3～4h时间即可得到覆膜二氧化硅微球。

为了实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供了一种覆膜二氧化硅微球的制备方法，包含以下步骤：

(1)将二氧化硅、羟基化合物和水混合，得到混合料液；

(2)对所述步骤(1)得到的混合料液进行升温，羟基化合物在水中对二氧化硅进行包覆，得到包覆二氧化硅；

(3)将所述步骤(2)得到的包覆二氧化硅与分散剂和乳化剂混合，进行分散乳化，得到乳化液；

(4)在酸性催化剂作用下，将所述步骤(3)得到的乳化液进行交联反应，得到覆膜二氧化硅；

所述交联反应用交联剂为醛基交联剂。

优选的，所述步骤(1)中羟基化合物包括聚乙烯醇或羟基酚醛树脂。

优选的，所述步骤(1)中二氧化硅、羟基化合物和水的质量比为1.5～2.0：4.0～5.40：40～50。

优选的，所述步骤(2)中升温的终止温度为90～100℃；在所述终止温度保温的时间为30min～1h。

优选的，所述步骤(3)中分散剂为石蜡、聚乙烯蜡、硅油和硬脂酸钙中的一种或多种；

所述乳化剂为十二烷基硫酸钠和/或司盘-80；

所述步骤(3)中包覆二氧化硅中二氧化硅的质量、分散剂的体积和乳化剂的质量比为1.5～2g：80～100mL：2～5g。

优选的，所述步骤(3)中分散乳化的温度为50～60℃；

所述分散乳化在搅拌条件下进行，所述分散乳化包括依次进行的初级分散和深度分散；所述初级分散的搅拌速率为700～750r/min，初级分散的时间为1～1.5h；所述深度分散的搅拌速率为300～400r/min，深度分散的时间为30min～1h。