[發明專利]支撐劑材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201480022897.6
• 申請日: 2014-05-13
• 公開（公告）號: CN105473626B
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發明（設計）人: V·V·阿法納謝夫;S·A·阿爾希莫夫;N·B·比斯帕洛娃;E·V·舒特科;T·M·尤馬謝娃
• 申請（專利權）人: 開放式股份企業俄羅斯石油公司
• 主分類號: C08F32/06
• 分類號: C08F32/06;C08F132/06;C09K8/80
• 代理公司: 隆天知識產權代理有限公司72003
• 代理人: 吳小瑛

技術領域

本發明涉及高分子量化合物的化學，即涉及對物理和力學性質具有較高要求的聚合物材料，以具體地制備用于地層水力壓裂法生產油氣中的支撐劑(作為支撐粒)。

背景技術

地層水力壓裂法(HFF)包括向含有油和氣的地層中高壓泵注流體從而促進地層中裂縫的產生，油或氣將通過所述裂縫流動。為防止裂縫愈合，向被泵注的流體中混入稱為支撐劑的硬顆粒，其通常為球形丸/粒，該支撐劑將與載體流體一起填充所產生的裂縫。支撐劑應能承受高的地層壓力、耐受惡劣環境并在高溫下保持物理和力學性質。同時，支撐劑應具有接近于載體流體密度的密度以便以懸浮狀態存在于流體中并被遞送至最遠的裂縫位置。考慮到水是最常用作水力壓裂的流體，故支撐劑密度應接近于水的密度。

天然來源的礦物材料(如鋁土礦、高嶺土和砂)常被用作制備支撐劑的起始材料(美國專利第4068718號和第4668645號)。

已知使用各種材料如硼硅酸鹽或煅燒玻璃、黑色(ferrous)金屬和有色金屬或其合金、金屬氧化物、硅的氧化物、氮化物和碳化物來制備具有空心丸形狀的支撐劑(美國專利申請第2012/0145390號)。

這些材料的缺點在于，由其制備空心丸的技術復雜性高、由于空心結構和材料易碎性故其抗壓強度不夠、裂縫中支撐劑分解程度高、以及顆粒和其碎片的反向夾帶。

制備具有聚合物涂層的支撐劑的技術解決方案以消除這些缺點為目標。這樣的覆蓋物充當點應力的補償者，從而在整個支撐劑的表面和體積上更均勻地分配壓力以及還減小支撐劑的平均密度。廣為人知的是使用環氧樹脂和酚醛樹脂形式的各種有機聚合物型支撐劑涂層和非有機型支撐劑涂層(美國專利申請第2012/0205101號、第2012/247335號)。

這些技術解決方案的缺點在于制備此類支撐劑的復雜性、涂層的耐熱性不夠、由于礦物支撐劑芯的形狀而較低的橢圓度和球形度系數以及物理和力學特性的高度傳播。

已知使用廣泛的具有交聯的熱固性聚合物如環氧、乙烯基和酚類化合物、聚氨酯、聚酯、三聚氰胺等作為制備支撐劑的材料(美國專利申請第2013/0045901號)。

已知使用聚酰胺作為制備支撐劑的材料(美國專利第7931087號)。

已知材料的一個缺點在于，這些材料的物理和力學性質不能同時與支撐劑材料適用的所有組合要求相一致。例如，其指對惡劣環境的耐受性不夠、耐熱性和熱強度不夠、在液態烴介質中的溶脹程度和抗壓強度不夠。

與所提出的解決方案最接近的技術解決方案是使用聚雙環戊二烯作為支撐劑材料(RU專利第2386025號)。

使用聚雙環戊二烯的缺點在于耐溫性和抗壓強度不夠。

發明公開

本發明的一個目的是獲得具有在嚴酷條件下工作的支撐劑所需性質集合的材料。

通過實施本發明取得的技術成果包括使支撐劑材料的熱強度增大，其在不低于100℃的溫度下提供至少150MPa的抗壓強度。