[發明專利]可固化纖維和包含該纖維的組合物；處理地下地層的方法

有效

• 申請號: 200980156876.2
• 申請日: 2009-12-21
• 公開（公告）號: CN102348838A
• 公開（公告）日: 2012-02-08
• 發明（設計）人: 邁克爾·R·貝里甘;詹姆斯·G·卡爾森;邁克爾·D·克蘭德爾;克萊頓·A·喬治;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: D01F8/04
• 分類號: D01F8/04;D06M15/55;C09K8/70
• 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

相關申請的交叉引用

本申請要求美國臨時專利申請No.61/140360(2008年12月23日提交)的權利，該專利申請的公開內容以引用方式全文并入本文。

背景技術

已知有各種各樣的多部件纖維。例子包括具有覆蓋較高熔點“芯”的低溫熔化或軟化外皮的纖維。多部件結構可用于(例如)纖維粘結，其中外皮(例如當熔化或軟化時)起到芯粘結劑作用。

在石油和天然氣工業中，有時用液壓式壓裂能提高油和/或氣的生產，液壓式壓裂涉及將粘稠壓裂液或泡沫以高壓注入到地下井中以形成斷裂。隨著斷裂形成，流體或泡沫中的顆粒物質(稱為“支撐藥劑”或“支撐劑”)的漿液被帶入該斷裂中。在壓力釋放時，支撐劑形成聚集體(pack)，該塊體起到保持這些斷裂開放的作用，從而在地層中提供高度傳導性溝槽。

在清理操作期間或在從油井中生產期間，液壓式壓裂-斷裂支撐方法的功效可能因非希望的支撐劑傳送而受阻礙。支撐劑傳送(也稱為回流)可能限制井筒內的流動，增加流體摩擦，并且污染所產生的流體，因此是不可取的。

已采用了若干不同方法來解決回流問題。已將某些纖維與支撐劑聯合使用以回流控制，并且已對修改支撐劑幾何形狀進行了研究，包括縱橫比和粒度分布的修改。已使用了樹脂涂覆的支撐劑。樹脂涂覆的支撐劑預期會在井下彼此附著以形成一體化支撐劑塊。已使用了不同類型的樹脂涂層，包括熱固性樹脂(如環氧或酚醛樹脂)和熱塑性彈性體(如丙烯酸類樹脂)。樹脂涂覆的支撐劑用于支撐劑回流控制的缺點是支撐劑存在潛在過早固化，并且它們與水力壓裂液組分(如破碎劑)的所需相容性構成挑戰。

盡管回流控制技術有所進步，但仍需要另外的回流控制選擇。

發明內容

本發明提供(例如)纖維和包含多根纖維的組合物。纖維和組合物包含軟化溫度為最高至120℃的第一熱塑性組合物和可固化樹脂。本文所公開的纖維和組合物可用于(例如)在油氣井筒和儲層中提供回流控制。

在一個方面，本發明提供纖維，其包含軟化溫度最高至120℃(在一些實施例中，最高至110℃、100℃、95℃、90℃、85℃、80℃、75℃、或70℃，或者在60℃到80℃的范圍內)的第一熱塑性組合物和可固化樹脂，該第一熱塑性組合物和該可固化樹脂各自形成該纖維的一部分，其中該纖維具有至少2∶1的縱橫比，并且其中該纖維具有最多至60微米(在一些實施例中，最多至50微米、40微米、或30微米；在一些實施例中，在10微米至50微米的范圍內)的最大橫截面尺寸。

本文所述纖維的示例性實施例包括那些具有芯和外表面的纖維，該芯包含第一熱塑性組合物。在這些實施例的一些中，例如，可固化樹脂在外表面的至少一部分上暴露。在一些實施例中，例如，纖維包括：芯，其包含第一熱塑性組合物；和外皮，其包含圍繞該芯的可固化樹脂。在這些實施例的一些中，外皮還包含固化劑。

在一些實施例中，根據本發明的纖維包含芯和圍繞該芯的外皮，其中該芯包含熔點至少140℃(在一些實施例中，至少150℃；在一些實施例中，在140℃到260℃的范圍內)的第二熱塑性組合物，并且其中該外皮包含軟化點不大于120℃的第一熱塑性組合物和可固化樹脂。

在另一方面，本發明提供一種組合物，其包含多根根據上述實施例中任一者的纖維。

在另一方面，本發明提供一種包含多根纖維的組合物，所述纖維包括：

熱塑性纖維，其包含軟化溫度最高至120℃(在一些實施例中，最高至110℃、100℃、95℃、90℃、85℃、80℃、75℃、或70℃，或者在60℃到80℃的范圍內)的第一熱塑性組合物，其中每根熱塑性纖維獨立地具有至少2∶1的縱橫比和最多至60微米(在一些實施例中，最多至50微米、40微米、或30微米；在一些實施例中，在10微米至50微米的范圍內)的最大橫截面尺寸；和

可固化纖維，其包含可固化樹脂，其中每根可固化纖維獨立地具有至少2∶1的縱橫比和最多至60微米(在一些實施例中，最多至50微米、40微米、或30微米；在一些實施例中，在10微米至50微米的范圍內)的最大橫截面尺寸，該熱塑性纖維和該可固化纖維各自形成該多根纖維的一部分。

在根據本發明的組合物的一些實施例中，每根熱塑性纖維和每根可固化纖維具有芯和圍繞該芯的外皮，其中每個芯獨立地包含熔點為至少140℃(在一些實施例中，至少150℃；在一些實施例中，在140℃到260℃的范圍內)的第二熱塑性組合物，其中熱塑性纖維的外皮包含第一熱塑性組合物，并且其中可固化纖維的外皮包含可固化樹脂。