[發明專利]涂覆和固化的支撐劑

在審

• 申請號: 201380061160.0
• 申請日: 2013-09-25
• 公開（公告）號: CN104797681A
• 公開（公告）日: 2015-07-22
• 發明（設計）人: R·麥克丹尼爾;A·麥克拉里;S·莫納斯蒂爾瑞歐迪斯;R·巴爾特爾
• 申請（專利權）人: 優選技術有限責任公司
• 主分類號: C09K8/80
• 分類號: C09K8/80
• 代理公司: 北京泛華偉業知識產權代理有限公司 11280
• 代理人: 郭廣迅;李渤

相關申請

本申請要求名稱為涂覆和固化的支撐劑且于2012年9月25日提交的申請號為13/626,055的美國申請的優先權權益，申請號為13/626,055的美國申請是名稱為涂覆和固化的支撐劑且于2011年5月3日提交的申請號為13/099,893的美國專利申請的部分繼續申請，并且還是名稱為涂覆和固化的支撐劑且于2011年7月22日提交的申請號為13/188,530的美國專利申請的部分繼續申請。將這些共同未決申請的內容引入本文作為參考。

發明領域

本發明涉及一種用于制備涂覆的支撐劑的方法，還涉及根據該方法獲得的支撐劑，涉及所述支撐劑的用途并且涉及使用所述支撐劑的方法。

發明背景

井壓裂是用來提高油井和氣井的效率和產率的慣用技術。簡言之，該過程涉及向井中引入壓裂流體并使用流體壓力來使井地層壓裂和破裂。裂縫使得油氣能夠更自由地從地層流出并由此以有效方式提高產率。

井壓裂中涉及很多詳細的技術，但是最重要的技術之一是當井中發現的油、氣、水和其它流體流過地層裂縫時，使用固體支撐劑來保持那些地層裂縫開放。將支撐劑用壓裂流體帶入井中，該壓裂流體自身可以包含各種增粘劑、膠凝劑、表面活性劑等。這些添加劑也增強了壓裂流體向希望的地層深度和位置攜帶支撐劑的能力。針對地層中的各個深度，用于特定的井的壓裂流體可以使用或可以不使用相同的制劑。

支撐劑實際上可以由任何通常的固體顆粒制備，所述顆粒具有足夠高的壓碎強度以在大深度和在約35℃和更高的溫度下支撐巖層中開放的裂縫。已證實砂和陶瓷支撐劑是尤其適合于商業應用的。

從井中排出(flush)的支撐劑被稱為具有高的返排(flow?back)。返排是不希望的。除了裂縫的閉合之外，排出的支撐劑還是粗糙的并且可損壞或堵塞用于完成井的管狀物、下游加工設施中的閥和管線。

一類合成樹脂涂層可用來為支撐劑賦予一定程度的粘合性，從而基本減少或消除返排。這樣的樹脂可包括酚醛樹脂、環氧樹脂、聚氨酯-酚醛樹脂、呋喃樹脂等。參見公開的第2002/0048676號、第2003/0131998號、第2003/0224165號、第2005/0019574號、第2007/0161515號和第2008/0230223號美國專利申請，以及第4,920,192號；第5,048,608號；第5,199,491號；第6,406,789號；第6,632,527號；第7,624,802號美國專利；和公開的國際申請WO2010/049467，將其公開內容引入本文作為參考。

對于一些涂層，當向井中引入支撐劑時，合成涂層沒有完全固化。經涂覆、部分固化的支撐劑是自由流動的，但涂覆樹脂仍是略有反應性的。最終固化往往在見于“井下(down?hole)”的升高的閉合壓力和溫度下在地層裂縫中原位發生。

這樣的部分固化的涂層也可顯示出多種性能問題，包括：

·若儲存在熱的環境中，則缺乏儲存穩定性。這類情形可導致在儲存中完成固化過程，使得涂覆的支撐劑當放在裂縫中時不能粘合。

·從部分固化的涂層中浸出化學品，這可妨礙用來將支撐劑帶入裂縫中的流體的粘度分布，或在完成壓裂處理之后為降低壓裂流體粘度所依賴的化學破壞劑體系(breaker?system)。

·當氣動操作涂覆的支撐劑以放置在井場處的野外儲存箱中時，部分固化的涂層的腐蝕。

·在裂縫愈合并開始迫使支撐劑顆粒形成彼此接觸之前，由于延長地暴露至井下出現的升高溫度而造成的在裂縫中的過早固化。

第二類合成涂層被稱為預固化或調節的。在該情況下，涂層在制造期間基本固化。這類涂層將強化基底顆粒以使其在顆粒破裂之前可承受更高的應力水平。這樣的預固化涂層還顯示出以下特點：(1)優異的儲存穩定性；(2)最少限度的可從涂層中浸出來而妨礙載體的流體粘度或破壞劑體系的化學品；以及(3)針對氣動操作的磨損可恢復的涂層。

預固化的涂層的主要限制是，當放在裂縫中并施加溫度和閉合壓力時，它不能產生顯著的顆粒對顆粒的粘合。這意味著預固化的涂覆的顆粒在井被打開從而開始清潔過程之后或產生該井之后，對于防止支撐劑返排的成效甚微。當在操作或儲存期間暴露到升高的溫度時，這樣的預固化產品還可顯示出粘合能力和/或強度上的降低。