包括高岭土的支撑剂和抗回流添加剂制造技术

制造烧结的陶瓷支撑剂的方法，其可包括提供高岭土。高岭土可包括不大于约46重量%的Al2O3含量和不大于0.1重量%的K2O含量。高岭土可具有的粒径分布使得大于70%的颗粒具有小于0.5微米的当量球直径，通过Sedigraph测量，和小于约18的形状因子。该方法可还包括搅拌高岭土，使高岭土附聚，和烧结附聚的高岭土以产生烧结的陶瓷支撑剂。高岭土在18千达因‑cm和70%的固体下可具有至少约3,300 rpm的A‑浮子Hercules粘度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】优先权要求该PCT国际申请要求2013年8月2日提交的美国临时申请号61/861,815的优先权，其主题通过引用以其全文并入本文。本公开的领域本公开涉及包括高岭土的支撑剂和抗回流添加剂用于压裂操作，和更特别地，涉及包括高岭土的烧结的陶瓷支撑剂和制造包括高岭土的烧结陶瓷支撑剂的方法。本公开的背景包含石石油和天然气的天然生成的沉积物分布遍及全世界。已知地下结构的多孔和可渗透特性，有可能钻进地下并建立井，将石石油和天然气在其中从沉积物中泵出。这些井是大的、昂贵的结构，其通常固定在一个位置上。如通常的情况，井可开始非常多产，石石油和天然气相当容易泵出。当接近井筒的石石油或天然气从沉积物中去除时，其它的石石油和天然气可流向接近井筒的区域，因此其也可泵出。然而，当井老化时，和有时仅仅由于井筒周围的地下地质，更远距离的石石油和天然气可能难以流至井筒，因此井的生产量减少。为解决该问题和增加石石油和天然气至井筒的流量，围绕着井的地下区域可使用压裂技术以产生更多路径用于石石油和天然气流向井筒。该压裂可通过液压在高压下将压裂液注入进井筒周围的区域来实施。该压裂液此后从裂缝中去除至尽可能的程度，使得其不会阻止石石油或天然气流回到井筒。然而，一旦压裂液去除，由于在井深（其可能超过20,000英尺）下经历的高压缩压力，裂缝可能倾向于崩塌。为了减少裂缝闭合的可能性，支撑剂，又称为“支撑剂”或“抗回流添加剂”可包括在压裂液内，使得可从裂缝中去除尽可能多的压裂液，而留下的支撑剂保持裂缝打开。如本申请所用，术语“支撑剂”是指存在于支撑剂填料(多个支撑剂颗粒)和在支撑裂缝中提供支撑结构的任何非液体材料。“抗回流添加剂”是指存在于支撑剂填料中并减少支撑剂颗粒回流的任何材料，但仍然允许以期望的速率产石油。术语“支撑剂”和“抗回流添加剂”不必互不相容，因此单一颗粒类型可能符合两种定义。例如，支撑剂颗粒可提供裂缝中的结构支撑体，且其形状还可具有抗回流的性质，使其符合两种定义。因为在裂缝中可能有极高的闭合压力，可期望提供具有高抗粉碎性的支撑剂和抗回流添加剂。例如，如果支撑剂颗粒破裂，井的使用寿命可缩短，使裂缝崩塌和/或被支撑剂颗粒破裂产生的“粉末”阻塞。为此，可期望提供抗破裂的支撑剂，甚至在高的粉碎压力下。此外，还可期望提供与其它的支撑剂颗粒和周围的地质特征一起填充井的支撑剂或抗回流添加剂，使得该颗粒填料的特性不会过度阻止石石油和天然气流过裂缝。例如，如果支撑剂颗粒变得填充得太紧和产生低孔隙率，它们可能实际上抑制石石油或天然气至井筒的流量而不是增加。所述填料的特性还可影响石油或天然气流经裂缝产生的总体湍流。太多湍流可增加支撑剂颗粒从裂缝向井筒回流，这可不期望地降低石油和天然气的流量，污染井，导致井内设备的磨损，和/或增加生产成本，因为回流至井的支撑剂必须从石油和天然气中去除。此外，太多湍流还可增加非达西流作用，这可最终导致减少的传导率。当资源变得更缺乏时，石油和天然气的勘探可包括穿透进更深的地质层，且这种资源的回收可变得越来越困难。因此，可期望提供在极端条件下具有优良的传导率和渗透率的支撑剂和抗回流添加剂。此外，可期望提供由更便宜或更普遍的材料形成的支撑剂和抗回流添加剂，但仍然提供用于现代井中支撑裂缝的一种或多种期望特征。概述根据一个方面，制造烧结的陶瓷支撑剂的方法可包括提供高岭土。高岭土可包括不大于约46重量%的Al2O3含量和不大于0.1重量%的K2O含量。高岭土可具有的高岭土颗粒的粒径分布使得大于70%的颗粒具有通过Sedigraph测量的小于0.5微米的当量球直径，和小于18的形状因子。该方法可还包括搅拌高岭土，使高岭土附聚，和烧结附聚的高岭土以产生烧结的陶瓷支撑剂。本领域技术人员应理解，颗粒材料例如高岭土的粒径分布可使用SEDIGRAPH®仪器(例如，由Micromeritics Corporation，USA获得的SEDIGRAPH 5100®)，在经过标准稀释水悬浮液的测试下，通过测量颗粒材料的分散颗粒的沉积速度来测定。给定颗粒的尺寸可按当量直径球的直径(即，“当量球直径”或esd)表示，其经过悬浮液沉积，可用于表征颗粒材料。SEDIGRAPH记录了esd小于特定esd值的颗粒的重量百分比，相对于该esd值。相对高的形状因子的高岭土产物可认为比低形状因子的高岭土产物（其可认为是更呈“块状(blocky)”）更呈“扁平状(platey)”。如本文所用的“形状因子”是不同大小与形状的颗粒集群的平均粒径与颗粒厚度的比率的平均值（加权平均基准）的量度，如使用GB No.2,240,398，美国专利5,128,606，EP 0528078，美国专利5,576,617和EP 631665中描述的电导率方法和设备，和使用这些出版物中导出的方程测量。例如，在EP 0528078中描述的测量方法中，在测试中颗粒完全分散的水悬浮液的电导率由其流过细长管的流量促成。电导率的测量在(a)沿着管的纵轴彼此分开的一对电极，和(b)跨越管的横向宽度彼此分开的一对电极之间进行，和通过使用所述两个电导率测量结果之间的差，在测试中测定颗粒材料的形状因子。“平均粒径”定义为圆的直径，其与颗粒的最大表面具有相同的面积。根据另一方面，高岭土可具有约42重量%-约46重量%的Al2O3含量，例如，Al2O3含量为约43重量%-约45重量%。根据又一个方面，高岭土可包括第一高岭土和第二高岭土的共混物，所述第一高岭土包括小于约0.1重量%的K2O，所述第二高岭土包括大于约0.1重量%的K2O。所述共混物可包括至少约10重量%的第一高岭土，例如至少约25重量%的第一高岭土。根据又一个方面，高岭土可包括第一高岭土和第二高岭土的共混物，所述第一高岭土包括不大于约46重量%的Al2O3，所述第二高岭土包括不大于约47重量%的Al2O3。例如，第二高岭土可具有约49重量%-约55重量%的Al2O3含量，或约50重量%-约53重量%。所述共混物可包括至少约10重量%的第一高岭土，例如至少约25重量%的第一高岭土。根据另一方面，高岭土的粒径分布可使得大于75%的颗粒具有通过Sedigraph测量的小于0.5微米的当量球直径，例如，大于约77%，乃至大于约81%。例如，高岭土的粒径分布可使得约70%-约85%的颗粒具有通过Sedigraph测量的小于0.5微米的当量球直径，例如约75%-约82%。根据另一方面，高岭土的粒径分布可使得大于90%的颗粒具有通过Sedigraph测量的小于2微米的当量球直径，例如，大于约93%，大于约94%，大于约95%，乃至大于约96%。例如，高岭土的粒径分布可使得大于约85%的颗粒具有通过Sedigraph测量的小于1微米的当量球直径，例如，大于约87%，大于约89%，大于约90%，乃至大于约92%。例如，高岭土的粒径分布可使得大于约40%的颗粒具有通过Sedigraph测量的小于0.25微米的当量球直径，例如，大于约45%，大于约50%，乃至大于约55%。根据另一方面，高岭土可包括约0.005重量%-约0.08重量%的K2O含量。例如，高岭土可包括约0.01重量%-约0.06重量%的K2O含量。根据又一个方面，形状因子可小于约15，或小于约1本文档来自技高网...

【技术保护点】
制造烧结的陶瓷支撑剂的方法，所述方法包含：提供高岭土，所述高岭土包含不大于约46重量%的Al2O3含量，和不大于0.1重量%的K2O含量，和具有高岭土颗粒的粒径分布，使得大于70%的颗粒具有通过Sedigraph测量的小于0.5微米的当量球直径，和小于约18的形状因子；搅拌所述高岭土；使所述高岭土附聚；和烧结所述附聚的高岭土以产生烧结的陶瓷支撑剂。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.08.02 US 61/8618151. 制造烧结的陶瓷支撑剂的方法，所述方法包含：提供高岭土，所述高岭土包含不大于约46重量%的Al2O3含量，和不大于0.1重量%的K2O含量，和具有高岭土颗粒的粒径分布，使得大于70%的颗粒具有通过Sedigraph测量的小于0.5微米的当量球直径，和小于约18的形状因子；搅拌所述高岭土；使所述高岭土附聚；和烧结所述附聚的高岭土以产生烧结的陶瓷支撑剂。2. 权利要求1的方法，其中所述高岭土具有的Al2O3含量为约42重量%-约46重量%。3. 权利要求2的方法，其中所述高岭土具有的Al2O3含量为约43重量%-约45重量%。4. 权利要求1的方法，其中所述高岭土包含第一高岭土和第二高岭土的共混物，所述第一高岭土包含小于约0.1重量%的K2O和所述第二高岭土包含大于约0.1重量%的K2O，其中所述共混物包含至少约10重量%的所述第一高岭土。5. 权利要求4的方法，其中所述共混物包含至少约25重量%的所述第一高岭土。6. 权利要求1的方法，其中所述高岭土的粒径分布使得大于93%的颗粒具有小于2微米的当量球直径，通过Sedigraph测量。7. 权利要求6的方法，其中所述高岭土的粒径分布使得大于85%的颗粒具有小于1微米的当量球直径，通过Sedigraph测量。8. 权利要求7的方法，其中所述高岭土的粒径分布使得大于40%的颗粒具有小于0.25微米的当量球直径，通过Sedigraph测量。9. 权利要求1的方法，其中所述高岭土包含约0.005重量%-约0.08重量%的K2O含量。10. 权利要求9的方法，其中所述高岭土包含约0.01重量%-约0.06重量%的K2O含量。11. 权利要求1的方法，其中所述形状因子小于约15。12. 权利要求11的方法，其中所述形状因子小于约10。13. 权利要求12的方法，其中所述形状因子为约2-约15。14. 权利要求13的方法，其中所述形状因子为约5-约8。15. 权利要求1的方法，其中所述高岭土颗粒具有大于约15m2/g的BET表面积。16. 权利要求15的方法，其中所述高岭土颗粒具有大于约20m2/g的BET表面积。17. 权利要求16的方法，其中所述高岭土颗粒具有大于约35m2/g的BET表面积。18. 权利要求1的方法，其中所述高岭土颗粒具有约15m2/g-约35m2/g的BET表面积。19. 权利要求1的方法，其中所述烧结的陶瓷支撑剂具有大于约2.65的比重。20. 权利要求19的方法，其中所述烧结的陶瓷支撑剂具有大于约2.68的比重。21. 权利要求20的方法，其中所述烧结的陶瓷支撑剂具有大于约2.7的比重。22. 权利要求1的方法，其中所述烧结的陶瓷支撑剂具有大于约1.44g/cm3的堆密度。23. 权利要求22的方法，其中所述烧结的陶瓷支撑剂具有大于约1.45g/cm3的堆密度。24. 权利要求23的方法，其中所述烧结的陶瓷支撑剂具有约1.45g/cm3-约1.50g/cm3的堆密度。25. 权利要求1的方法，其中在ISO 13503-2下在10,000psi下测量的所述烧结的陶瓷支撑剂的压碎强度小于约6重量%粉末。26. 权利要求25的方法，其中在ISO 13503-2下在10,000psi下测量的所述烧结的陶瓷支撑剂的压碎强度小于约5重量%粉末。27. 权利要求26的方法，其中在ISO 13503-2下在10,000psi下测量的所述烧结的陶瓷支撑剂的压碎强度小于约4重量%粉末。28. 权利要求1的方法，其中所述高岭土在18千达因-cm和70%固体下具有至少约3,300rpm的A-浮子Hercules粘度。29. 权利要求28的方法，其中所述高岭土在18千达因-cm和70%固体下具有至少约3,700rpm的A-浮子Hercules粘度。30. 权利要求29的方法，其中所述高岭土在18千达因-cm和70%固体下具有至少约4,000rpm的A-浮子Hercules粘度。31. 权利要求30的方法，其中所述高岭土在18千达因-cm和70%固体下具有至少约4,400rpm的A-浮子Hercules粘度...

【专利技术属性】
技术研发人员：DA安斯楚茨，M伯格斯，RJ普鲁伊特，
申请(专利权)人：埃莫瑞油田矿产公司，
类型：发明
国别省市：美国;US