[發明專利]纖維聚集體

有效

• 申請號: 200880121062.0
• 申請日: 2008-12-11
• 公開（公告）號: CN101903166A
• 公開（公告）日: 2010-12-01
• 發明（設計）人: 詹姆斯·G·卡爾森;邁克爾·R·貝里甘;邁克爾·D·克蘭德爾;伊格內修斯·A·卡多馬;吳永康
• 申請（專利權）人: 3M創新有限公司
• 主分類號: B32B5/02
• 分類號: B32B5/02
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 張爽;樊衛民

背景技術

各種纖維聚集體是已知的，包括那些用于諸如混凝土復合物、過濾和吸收等應用中的纖維聚集體。

在另一方面，各種多組分纖維是已知的。這些纖維中的一些的可用特性包括纖維粘結，其中(例如)低熔點或軟化的外皮覆蓋較高熔點的芯。外皮在熔化或軟化時用作芯的粘結劑。

在另一方面，油氣田操作員需要控制支撐劑回流。已使用若干不同的方法來解決此問題，包括使用樹脂涂覆的(如，涂層可為諸如環氧樹脂和酚醛塑料之類的熱固性樹脂以及諸如丙烯酸樹脂之類的熱塑性樹脂)支撐劑。期望涂覆的支撐劑在井下彼此粘附在一起以在井下中形成一體化的支撐劑塊。用于支撐劑回流控制中的經樹脂涂覆的支撐劑的缺點在于支撐劑可能過早固化以及與水力壓裂液(例如，斷裂劑)的組分的相容性。

已將相對較短的纖維(參見，如美國專利No.5,330,005(Card等人)、5,501,275(Card等人)、和6,172,011(Card等人))應用于回流控制。此方法的缺點在于其控制回流的效率。已提出了其他方法，例如將短纖維添加到支撐劑上的樹脂涂覆層中以及修改支撐劑的幾何形狀，該幾何形狀包括縱橫比以及粒度分布。

因此需要額外的回流控制選項。

發明內容

在一個方面，本發明描述了包含有機聚合物纖維的纖維聚集體，其中所述聚集體中存在的纖維的至少50(在一些實施例中，至少55、60、65、70、75、80、805、90、95、96、97、98、99、或甚至100)體積％為有機聚合物纖維，其中所述有機聚合物纖維的平均長度的范圍為2到20毫米(在一些實施例中，范圍為2到10毫米)，其中所述有機聚合物纖維具有最高至100微米(在一些實施例中，最高至95、90、85、80、75、70、65、60、55、50、45、40、35、30、25、20、15、或甚至最高至10微米)的平均直徑，并且構成所述聚集體固體體積的至少75％(在一些實施例中，至少80％、85％、90％、95％、97％、98％、99％、或甚至100％)，其中所述有機聚合物纖維數量的最高至至少80％(在一些實施例中，最高至至少85％、或甚至至少90％)在纖維交叉點處(即，纖維與纖維的接觸點)的纖維之間具有不大于20°(在一些實施例中，不大于15°、或甚至小于10°)的銳夾角，其中所述聚集體具有的自由堆積密度為至少0.05g/cm³(在一些實施例中，在0.2g/cm³至小于1.2g/cm³、或甚至從0.2g/cm³至1g/cm³的范圍內)，并且其中根據聚集體解離測試，所述聚集體的至少85(在一些實施例中，至少90、95、97、98、99、或甚至100)固體體積％進行解離以提供分散纖維。術語“固體體積”是指小于任何孔隙度(開放以及閉合孔隙度)的聚集體的體積。在一些實施例中，纖維聚集體包含將纖維固定在一起的粘結劑，而在其他實施例中，纖維聚集體不含粘結劑。

本文所述的纖維聚集體可用于(例如)井眼和貯存層的回流控制應用中。纖維聚集體也可用于在井眼的注射和設置期間為支撐劑分布的維護提供便利，以及有助于在裂縫中提供更加均勻的支撐劑分布。

本文所述的用于這些應用中的纖維聚集體的優點可包括提供相對方便的方法將纖維添加到井眼和貯存層中，所述方法降低或消除了纖維凝集，以及有利于或者說是有助于使纖維理想地分散到流體中。由于聚集體中的纖維形式比松散纖維相對更易于處理，使用本文所述的纖維聚集體也可提供一種用于測量和將纖維遞送至所需位置的更精確的方式。

附圖說明

為了更全面地理解本發明的特征和優點，現在請結合附圖參考本發明的具體實施方式，并且其中：

圖1A-1D為本文所述的四種示例性多組分纖維的示意性橫截面圖。

圖2A-D為某些乙烯-甲基丙烯酸離聚物的彈性模量相對于溫度曲線圖。

圖3-5為本文所述的示例性纖維聚集體的數字照片。

具體實施方式