支撐劑在水力壓裂技術中占有舉足輕重的地位,但是目前已經商業(yè)化應用的支撐劑都存在破碎率高,導流性差,污染大,價格貴等缺點,因此制備低成本、性能優(yōu)異的支撐劑便成為了研究的熱點。聚氨酯是一類產品形態(tài)多樣的多用途合成樹脂,具有原料品種豐富、配方組合多、產品形式和應用領域非常廣泛的特點。本文以石英砂為基底,使用聚氨酯樹脂為覆膜劑對石英砂進行覆膜,得到聚氨酯樹脂覆膜的支撐劑并對其性能進行表征。具體的研究內容如下:第1章文獻綜述對水力壓裂技術進行概述,支撐劑在水力壓裂技術中的主要作用是支撐水力壓裂形成的裂縫,以便于油氣的輸送。目前商業(yè)化應用的支撐劑主要為三大類:天然石英砂支撐劑、陶粒支撐劑和樹脂覆膜支撐劑,支撐劑的研究現(xiàn)狀進行概述,并比較了它們的優(yōu)缺點。對聚氨酯樹脂發(fā)展歷程和特點進行了簡要的介紹。最后提出將聚氨酯用于石英砂覆膜支撐劑為本文的研究目的和研究意義。第2章探討聚氨酯的制備,覆膜工藝研究。用水性聚氨酯對石英砂進行覆膜,并對得到的覆膜支撐劑樣品進行性能測試。研究了水性聚氨酯的異氰酸酯指數(shù)、多元醇的種類、石英砂覆膜時的溫度和覆膜時水性聚氨酯的用量對覆膜支撐劑性能的影響。通過表征支撐劑的體積密度、酸溶解度和在69 MPa的閉合壓力下支撐劑的破碎率和灼燒損耗率來評價支撐劑的性能。水性聚氨酯覆膜得到的支撐劑酸溶解度在4%左右;69 MPa閉合壓力下的破碎率則在30%左右,而石英砂的酸溶解度和69 MPa閉合壓力下的破碎率分別為4.34%和35.57%。實驗結果表明水性聚氨酯不適合用于覆膜支撐劑的制備。第3章一鍋法來制備聚氨酯覆膜支撐劑,通過對多元醇和異氰酸酯組分的加料順序、覆膜溫度、多元醇的種類、多異氰酸酯的種類、異氰酸酯指數(shù)、固化劑的種類及其用量、硅烷偶聯(lián)劑的用量、樹脂的用量等實驗條件的探討,得出較優(yōu)化的聚氨酯覆膜支撐劑制備的工藝路線。通過表征支撐劑的體積密度、酸溶解度和在69 MPa的閉合壓力下支撐劑的破碎率和灼燒損耗率來評價支撐劑的性能。聚氨酯覆膜支撐劑的酸溶解度為2.53%;69 MPa的閉合壓力下破碎率為1.38%;圓度和球度均為0.85;濁度為13.3 NTU。這幾項性能均高于中華人民共和國石油天然氣行業(yè)標準SY/T 5108-2014中的要求。第4章添加酚醛樹脂對聚氨酯樹脂覆膜支撐劑進行改性研究,包括酚醛樹脂的加入順序、酚醛樹脂的種類、酚醛樹脂和聚氨酯樹脂的加入比例以及酚醛樹脂/聚氨酯樹脂總的添加量。通過對實驗條件的探討,發(fā)現(xiàn)酚醛樹脂的加入使得聚氨酯覆膜支撐劑的酸溶解度從2.53%降到2%左右,69 MPa的閉合壓力下破碎率從1.38%降到1.1%左右。第5章對全文內容進行總結,并對該方向的未來發(fā)展進行了展望。
【學位單位】：西南大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TE357.12
【部分圖文】：

典型頁巖圖

美國頁巖氣分布圖

圖 1.2 頁巖氣資源全球分布圖Fig.1.2 Global distribution of shale gas resources美國作為世界上頁巖氣資源最豐富的國家之一（見圖 1.3），同時也是頁巖氣業(yè)起步最早、發(fā)展最快、年產量最大的國家，從 Barnett 頁巖氣區(qū)發(fā)現(xiàn)以來，陸投入商業(yè)化使用的頁巖油氣區(qū)已達 13 個，特別是進入 21 世紀以來發(fā)展更加迅
【參考文獻】

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本文編號：2870362