[發明專利]用于水力壓裂的具有耐鹽水性的自懸浮支撐劑

有效

• 申請號: 201710930457.6
• 申請日: 2017-10-09
• 公開（公告）號: CN108165251B
• 公開（公告）日: 2022-08-05
• 發明（設計）人: J·H·彭蘭德;W·K·哈姆斯法爾;J·戴維斯
• 申請（專利權）人: S.P.C.M.股份公司
• 主分類號: C09K8/80
• 分類號: C09K8/80
• 代理公司: 中國貿促會專利商標事務所有限公司 11038
• 代理人: 王剛

本發明涉及一種支撐劑，其涂有：?至少一種水溶性和/或水溶脹性聚合物；和?包含至少一種掩蔽劑的至少一種組合物；該掩蔽劑在水溶性和/或水溶脹性聚合物的層中，和/或在另一層中。本發明還涉及該支撐劑用于水力壓裂的用途，尤其是當該水力壓裂液包含比例等于或大于0.1wt％的二價陽離子時。

技術領域

本申請涉及提供用于水力壓裂的改進的自懸浮支撐劑，其是耐鹽水的。

背景技術

在從井獲取油和/或氣的過程中，經常需要借助水力壓裂來刺激烴的流動。術語“壓裂”是指將流體泵入井中，直到壓力增大到足以壓裂含有包埋材料的地下地質地層的水平的方法。這種方法得到裂縫和破裂，其使下面的層碎裂，以將烴產物以顯著更高的速率送至井筒。但是，除非保持壓力，否則新形成的開口會關閉。為了打開通道并保持它，可以將支撐劑與壓裂液一起注入，以產生需要的支撐來保持該開口。由于形成了裂縫，支撐劑在漿料中輸送，其中經過釋放水壓，支撐劑形成用來保持裂縫張開的填充物或支撐物。

典型的壓裂液含有約1-6磅支撐劑/美國加侖壓裂液(ppa)，但是可以高達10ppa。最常見類型的支撐劑是石英砂(未加工的或涂有樹脂的)和人造(工程的)陶瓷材料的顆粒。

必需用于地層中的支撐劑取決于許多因素。支撐劑必須應對高壓、高溫和流體尤其是水(淡水和鹽水)、油和氣。理想的支撐劑堅固，耐壓碎，耐腐蝕，具有低密度，和易于以低成本獲得。最符合這些所需特性的產品是石英砂、涂有樹脂的砂(RCS)和陶瓷支撐劑。石英砂是最常用的支撐劑，因為它每磅比RCS和陶瓷支撐劑廉價得多。

已經研發了自懸浮支撐劑(US20140060832)來使顆粒更深入裂縫，進一步增大生產能力。簡單來說，這些支撐劑是涂有可水合聚合物的砂粒。當該聚合物水解時，它降低支撐劑顆粒的總體密度，并且變成自懸浮支撐劑。接著，該自懸浮支撐劑能夠更深地流入裂縫，而不會沉析。

解決的技術問題

但是，這些自懸浮支撐劑用于淡水應用，而不用于包含二價陽離子的鹽水溶液。在少量二價陽離子的存在下，聚合物不能適當地展開，并且自懸浮支撐劑的性能嚴重減損。在文獻(SPE 174867-MS,2015)中，鈣容許限記錄為625ppm(按CaCO₃計)，鎂容許記錄為790ppm(按CaCO₃計)。為使自懸浮支撐劑在這種鹽水中發揮作用，二價陽離子必須從溶液中掩蔽，而不在井中產生任何額外的問題。

可以向壓裂液中添加掩蔽劑，但是它導致不溶的沉淀物形成，這可能會堵塞裂縫。

所以，需要提供改進的自懸浮支撐劑，其能夠用于包含二價陽離子的鹽水溶液。

本發明的一個目的是提供改性的自懸浮支撐劑，其能夠用于包含二價陽離子的鹽水溶液。

本發明的另一個目的是提供用于制備這些改性的支撐劑的方法。

其他目的將出現在本申請下面的說明書中。

發明內容

為了改進對二價陽離子的耐受性和避免之前提到的問題，申請人在支撐劑涂料中引入掩蔽劑。

本發明的目標是自懸浮支撐劑，其在至少一個涂層中包含至少一種掩蔽劑。

在本發明中，自懸浮支撐劑是由至少一層水溶性和/或水溶脹性聚合物覆蓋的支撐劑。

所以，本發明的第一目標是支撐劑，其涂有：

-至少一種水溶性和/或水溶脹性聚合物；和

-包含至少一種掩蔽劑的至少一種組合物；

該掩蔽劑在水溶性和/或水溶脹性聚合物的層中，和/或在另一層中。

所以，獲得的支撐劑是自懸浮支撐劑。有利地，這種自懸浮支撐劑是耐鹽水的。