支撐劑制造技術

一種包含顆粒和置于所述顆粒上的聚酰胺-酰亞胺涂料的支撐劑。一種形成所述支撐劑的方法，包括提供顆粒、提供聚酰胺-酰亞胺涂料以及用聚酰胺-酰亞胺涂料涂覆顆粒的步驟。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術通常涉及一種支撐劑(proppant)及形成該支撐劑的方法。更具體的，本專利技術涉及包含顆粒和置于所述顆粒上的涂料的支撐劑，其在地層的水力劈裂過程中使用。
技術介紹
美國國內的能源需求目前超過了可獲得的能源，其被迫增加對國外石油燃料如油和氣的依賴。同時，現存美國能源嚴重的未充分利用，部分是歸因于效率低的油和氣開采方法和原料如未精致石油燃料的質量下降。石油燃料通常經由鉆井孔從地下儲油層中開采。石油燃料目前通過水力劈裂地層如具有不同程度孔隙率和滲透率的巖石塊而從低滲透性儲油層中開采。水力劈裂通過產生 從地下儲油層或鉆井孔發散的裂面而提高產量，并為石油燃料提供增加的流動通道。在水力劈裂過程中，特殊設計的載液以高壓和高速泵入地下儲油層中以引起地層劈裂。將支撐試劑(即支撐劑)與載液混合以當水力劈裂完成時保持裂面打開。支撐劑通常包含顆粒和置于顆粒上的涂料。一旦除去高壓，支撐劑保留在裂面位置，從而撐開裂面以增加石油燃料流入鉆井孔中。因此，支撐劑通過產生石油燃料可流過的高滲透性、支撐通道而增加石油燃料的開采。然而，許多現存支撐劑在高溫和高壓應用如溫度高于70° F和壓力，即閉合應力高于7，500psi的鉆井孔和地下儲油層中顯示出不足的熱穩定性。作為高溫應用的實例，全世界的某些鉆井孔和地下儲油層具有約375° F和540° F的溫度。作為高壓應用的實例，全世界的某些鉆井孔和地下儲油層具有超過12，OOOpsi或甚至14，OOOpsi的閉合應力。因此，包含涂層如環氧或酚類涂層的許多現存支撐劑當暴露于這種高溫和高壓時以不可控方式熔融、降解和/或切斷顆粒。而且，許多現存支撐劑不包含改進從地下儲油層中回收的石油燃料的質量的活性劑如微生物和催化劑。另外，許多現存支撐劑包含具有不足抗碾性的涂層。即，許多現存支撐劑包含含有缺陷如裂口或凹陷的非均勻涂層，該缺陷導致涂層早期斷裂和/或破裂。因為涂層通常為支撐劑提供緩沖作用和在支撐劑周圍均勻分配高壓，涂層早期斷裂和/或破裂會破壞支撐劑的抗碾性。壓碎的支撐劑不能有效撐開裂面且通常導致未精致石油燃料中粉塵顆粒形式的雜質。此外，許多現存支撐劑還顯示出不可預期的固結形式且在鉆井孔中滲透性(即支撐劑允許石油燃料流動的程度)不足。即，許多現存支撐劑具有較低滲透性并妨礙石油燃料流動。此外，許多現存支撐劑固結成聚集的、近固體的不可滲透性支撐劑包且妨礙石油燃料從地下儲油層中充分流動和開采。而且，許多現存支撐劑與在80° C下粘度低于約3，OOOcps的低粘度載液不相容。低粘度載液通常在高于高粘度載液的壓力下泵入鉆井孔中以確保地層的適當劈裂。結果，許多現存涂層當暴露于高壓時在機械上不合格，即切斷顆粒，或與低粘度載液化學反應和降解。最后，許多現存支撐劑經由不經濟的涂覆方法涂覆且因此導致增加的生產成本。即，許多現存支撐劑要求多層涂層，其導致費時且昂貴的涂覆方法。由于現存支撐劑的不相適應，仍然有機會提供改進的支撐劑。專利技術概述和有益.效果本專利技術提供用于水力劈裂地層的支撐劑。本專利技術還提供形成包含顆粒和置于所述顆粒上的聚酰胺-酰亞胺涂料的支撐劑的方法。所述方法包括提供顆粒、提供聚酰胺-酰亞胺涂料和用聚酰胺-酰亞胺涂料涂覆所述顆粒的步驟。還提供水力劈裂地層的方法。·本專利技術支撐劑有利地改進了現存支撐劑的性能。支撐劑的性能歸因于聚酰胺-酰亞胺涂層。另外，本專利技術支撐劑需要很少資源地有效形成。專利技術詳沭本專利技術包括支撐劑，形成或制備支撐劑的方法，水力劈裂地層的方法和過濾流體的方法。支撐劑通常與載液結合使用，用于水力劈裂限定地下儲油層(例如鉆井孔或儲油層本身)的地層。這里，在水力劈裂之后，支撐劑撐開地層中的裂面。在一個實施方案中，支撐劑還可以用于在裂面中過濾未精制的石油燃料如原油以改進精煉廠的原料質量。然而，應理解本專利技術支撐劑還可以具有水力劈裂和原油過濾之外的應用，包括但不限于水過濾和人工草皮(artificial turf)。支撐劑包含顆粒和置于所述顆粒上的聚酰胺-酰亞胺涂料。如本文所用，術語“置于…上”包括聚酰胺-酰亞胺涂料置于顆粒周圍，也包括聚酰胺-酰亞胺涂料部分和完全覆蓋顆粒。聚酰胺-酰亞胺涂料以足夠改變顆粒的性能，即足夠形成能夠有效用作支撐劑的其上具有聚酰胺-酰亞胺涂料的顆粒的程度置于顆粒上。因此，任何給定的支撐劑樣品通常包括具有置于其上的聚酰胺-酰亞胺涂料的顆粒，并且聚酰胺-酰亞胺涂料通常置于各單個顆粒的足夠大的表面積上，使得支撐劑樣品可在水力劈裂期間和之后有效撐開地層中的裂面，過濾原油等。聚酰胺-酰亞胺涂料額外地在下文描述。盡管顆粒可以為任何尺寸，但是顆粒通常具有10-100目，更通常20-70目的粒度分布，使用美國篩系(United States Sieve Series)根據標準測量尺寸的技術測量。即，顆粒通常具有149-2，000 u m,更通常210-841 u m的粒度。具有這種粒度的顆粒允許使用較少聚酰胺-酰亞胺涂料，允許聚酰胺-酰亞胺涂料以較低粘度施加在顆粒上，允許聚酰胺-酰亞胺涂層以與具有其他粒度的顆粒相比提高的均勻性和完整性置于所述顆粒上。盡管顆粒的形狀不重要，但是與具有其他形狀的顆粒相比，具有球形的顆粒通常使水力劈裂組合物的粘度增加較小，如在下文更詳細地陳述。水力劈裂組合物為包含載液和支撐劑的混合物。通常，顆粒為圓形或近似球形。顆粒通常含有基于100重量份顆粒為小于I重量份的水分。含有大于I重量份水分的顆粒通常干擾測量尺寸的技術并妨礙顆粒的均勻聚酰胺-酰亞胺涂覆。適于本專利技術目的的顆粒包括在水力劈裂、水過濾或人工草皮制備過程中使用的任何已知的顆粒。合適顆粒的非限制性實例包括礦物、陶瓷如燒結陶瓷顆粒、砂、堅果殼、砂礫、礦山尾礦、煤灰、巖石、熔爐渣、硅藻土、壓碎的木炭、云母、鋸屑、木片、樹脂顆粒、聚合物顆粒及其組合。應理解本文未列舉的其他顆粒也可能適于本專利技術目的。砂是優選的顆粒，并且當應用于該技術時，砂通常指的是劈裂的砂。合適的砂的實例包括但不限于Arizona砂、Wisconsin砂、Badger砂、Brady砂和Ottawa砂。基于成本和實用性，對于不需要過濾的應用來說，無機材料如砂和燒結陶瓷顆粒通常是有利的。對本專利技術而言適合作為顆粒的砂的具體實例為Arizona砂。Arizona砂由BASFCorporation, Florham Park, New Jersey市售。Arizona砂為源于先前存在的巖石的風化和腐蝕的天然顆粒。因此，該砂通常粗糙且大致為球形的。對本專利技術而言適合作為顆粒的砂的另一具體實例為 Ottawa 砂，由 U. S. Silica Company, Berkeley Springs, WV 市售。對本專利技術而言適合作為顆粒的砂的另一具體實例為Badger砂，由Badger Mining Corporation,Berlin, WI市售。對于本專利技術應用特別優選的砂為Ottawa和Badger砂。可使用各種尺寸的 Ottawa 和 Badger 砂，例如 30/50,20/40,40/70 和 140/70。合適的燒結陶瓷顆粒的具體實例包括但不限于氧化鋁、硅石、鋁土礦及其組合。燒結陶瓷顆粒還可以包括類似粘土的粘合劑。 活性劑也可以包含在顆粒中。對于本專利技術，合適的活性本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2010.07.21 US 61/366,2811.一種用于水力劈裂地層的支撐劑，所述支撐劑包含 A.顆粒；和 B.置于所述顆粒上的聚酰胺-酰亞胺涂料。2.根據權利要求1的支撐劑，其中所述聚酰胺-酰亞胺涂料包含異氰酸酯和異氰酸酯反應性組分的反應產物。3.根據權利要求2的支撐劑，其中所述異氰酸酯反應性組分包含羧酸酐。4.根據權利要求3的支撐劑，其中所述羧酸酐為偏苯三酸酐。5.根據權利要求2的支撐劑，其中所述異氰酸酯反應性組分進一步定義為羧酸酐與胺的反應產物。6.根據權利要求2-5中任一項的支撐劑，其中所述異氰酸酯和所述異氰酸酯反應性組分在催化劑存在下反應而形成所述聚酰胺-酰亞胺涂料。7.根據權利要求6的支撐劑，其中所述催化劑為三乙胺。8.根據權利要求2-7中任一項的支撐劑，其中所述異氰酸酯包含聚合二苯基甲烷二異氰酸酯。9.根據上述權利要求中任一項的支撐劑，其中所述顆粒選自礦物、陶瓷、砂、堅果殼、砂礫、礦山尾礦、煤灰、巖石、熔爐渣、硅藻土、壓碎的木炭、云母、鋸屑、木片、樹脂顆粒、聚合物顆粒及其組合。10.根據上述權利要求中任一項的支撐劑，其中所述聚酰胺-酰亞胺涂料以基于100重量份所述支撐劑為約O.1-約20重量％的量存在于所述支撐劑中。11.根據上述權利要求中任一項的支撐劑，其在大于100°C的溫度下熱穩定且具有的抗碎強度為15%或更少的小于篩尺寸35的最大細粒，如通過在具有1. 5英寸直徑的測試圓筒中...

【專利技術屬性】
技術研發人員：C·M·坦圭，R·庫馬爾，
申請(專利權)人：巴斯夫歐洲公司，
類型：
國別省市：