通过颗粒疏水化制造可运输的含水淤浆的方法技术

在诸如石油和管线工业等工业中使用的含水淤浆组合物，其包括颗粒、含水液体以及化合物，所述化合物使得所述颗粒表面极度疏水。通过在制造淤浆期间或之前，使所述颗粒表面极度疏水来生产所述淤浆。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
现有技术的讨论在包括石油、管线、建筑以及清洁在内的许多工业中通常使用或 遇到含水颗粒淤浆。淤浆是通常由颗粒和含水液体组成的混合物，并 且在许多工业操作中起必要的作用。例如，在将颗粒在地面上运输、 从地表运输至地层或从地层运输至地表时，使用淤浆。最常使用的颗 粒包括石少、陶粒、,友酸盐颗粒、玻璃球、铝土矿(氧化铝)、树脂包衣的颗粒以及煤颗粒。颗粒大小通常为约IO至约100目(美国筛)，并且 所述颗粒的密度显著大于水的密度。例如，砂的密度约为2.6g/cm3, 而水的密度为1 g/cm3。迄今为止砂是最常用的颗粒。为了制备相对稳定的淤浆，必须将颗粒于静态和/或动态条件下长 时间悬浮在液体介质中。常识告诉我们，液体介质的粘性或粘弹性必 须足够高以便能够悬浮颗粒。增加液体介质的粘性或粘弹性的最常用 的方法是向液体介质中加入增粘剂，例如天然或合成聚合物或粘弹性 表面活性剂。为了利用粘弹性和发泡性质而在使用聚合物时还使用发 泡剂是常见的。然而，在淤浆中使用聚合物增加了成本并且导致操作 困难。在特殊的操作中，例如在地层水力压裂中，由于在地层中剩余 大量的残余物，在淤浆中使用聚合物阻碍油气的产生。至于粘弹性表 面活性剂，虽然与常规的聚合物相比其残余物较少，但是其成本通常 更高。在许多其它应用中，例如在砾石充填层、完井以及通过管线运 输砂的应用中，更加期望不使用增粘剂而使颗粒淤浆稳定。水力压裂操作广泛应用于石油工业以提高油气的产量。在水力压 裂中，通过井筒在足以引起压裂的压力下将压裂液注入地层，这提高了油气的产量。通常，被称为支撑剂的颗粒悬浮在压裂液中并作为淤 浆被输送至裂缝处。支撑剂包括砂、陶粒、玻璃球、铝土矿颗粒、树 脂包衣的砂以及其它工业中已知的颗粒。其中，砂是迄今为止最为常 用的支撑剂。常用的压裂液包括水基的流体和烃基的流体。在水基的 压裂液中，通常使用聚合物或粘弹性表面活性剂以增加流体的粘弹性。 在大多数情况下，流体的粘弹性性质对于将支撑剂输送至地层深处是 重要的。在压裂处理的最后阶段，压裂液回流至表面并且支撑剂留在 裂缝中，形成支撑剂填充层以防止裂缝在压力释放后闭合。填充支撑 剂的裂缝提供传导性较高的通道，其使得油和/或气更加有效地渗入井 筒。支撑剂填充层的传导性在增产中起重要作用。已知来自压裂液的 聚合物残余物显著降低了支撑剂填充层的传导性。与聚合增粘剂相比， 粘弹性表面活性剂对地层和支撑剂填充层的造成较小的损害。然而， 它们更加昂贵得多。因此，亟需将支撑剂以低成本有效运地输至较深 地层深处的低成本组合物，同时又对地层和支撑剂填充层造成较少的 损害的组合物。在确定传导性时，支撑剂的粒度、浓度和填充方式也 是决定传导性的重要因素。虽然最近几年进行了广泛的研究，但是在 有限的进展实现了将裂缝中支撑剂填充层的传导性最大化方面仅实现 了有限的进展。因此，亟需制备用于具有改善的传导性的支撑剂填充 层的组合物制造方法。压裂处理后的支撑剂回流长期困扰石油工业。回流降低了地层中 支撑剂的量，从而导致传导性较低的裂缝。如诸如美国专利第6,047,772号所公开的那样，已经尝试了多种方法解决回流问题。在一 方法中，使用树脂包衣支撑剂并使其非常粘。这样，支撑剂颗粒趋于 凝聚以减少回流。该方法不仅非常昂贵，而且在支撑剂填充层中引入 的粘性树脂趋于降低其传导性。因此，亟需用于制造能够形成稳定的 支撑剂填充层的淤浆的组合物和方法，所述支撑剂填充层阻止支撑剂 回流而且同时具有高传导性。当为了开采油气而对地层进行钻孔时，通常使用水基钻井液。在 钻井时产生大量颗粒，即所谓的切削。切削具有从细粒至砾石的不同在大多数情况下，向钻井液中添加聚合物和粘土以便为了有效输送切 削而提高其粘性/粘弹性。然而，聚合物和粘土能够容易地穿透地层中 的孔隙或较薄的裂缝并显著降低地层的渗透性，尤其是接近井筒时。 降低的地层渗透性阻碍油和/或气的生产。因此，非常期望提供能够与 切削就地形成稳定淤浆并将其运出井筒，同时对地层造成极小的损害 的钻井液。油价格的上升及其令人担忧的枯竭速率已经引起人类思考使用煤 来作为油的替代物。若干因素减缓了煤对油的替代。 一个因素是难以 节省成本地长距离通过管线运输煤。因此，非常期望提供用于制造稳在油砂操作中，在从砂表面除去油后剩余大量砂。在工业中长期 需要发现更加节约成本的方法以通过管线长距离有效运输砂。因此，有用的。本专利技术的目的是通过提供含水组合物来满足上述需求，所述含水 组合物能够在稳定的、高传导性的支撑剂填充层中用于有效地将支撑 剂输送至地层，并且用于输送切削、煤或砂。专利技术概述因此，本专利技术涉及含水淤浆组合物，其包含颗粒、含水液体和使 得所述颗粒表面极度疏水的化合物。本专利技术还涉及制造含水淤浆组合物的方法，其包括如下步骤将 颗粒与含水液体混合，并且在将所述颗粒与所述含水液体进行混合期 间或之前，使所述颗粒表面极度疏水。本专利技术是基于以下发现当颗粒的表面变得极度疏水时，淤浆具 有若干新颖的性质。例如，颗粒趋于粘着地移动，而不是作为单个颗 粒进行移动；在相同条件下，沉降颗粒的总体积与使用常规方法形成 的淤浆相比趋于显著增大；形成的颗粒填充层趋于具有高传导性并且 易于脱水，并且不使用增稠剂，淤浆趋于流动和稳定。颗粒填充层的 较大总体积表明较大的空隙率，因此具有较高的传导性。这尤其有益于改善压裂处理，因为如上所述，支撑剂填充层的传导性是影响压裂 处理的主要性质。颗粒的极度疏水表面还降低了流体施加的曳力，并 且使支撑剂更加难以被流体带走。这尤其有益于在压力处理后将支撑 剂回流最小化，并得到增加的支撑剂传导性。在常规淤浆中，液体的 粘性和粘弹性起支配作用，而颗粒表面和液体之间的界面相互作用所 起的作用可以忽略不计。然而，本专利技术发现，当颗粒表面变得极度疏 水时，表面和含水液体之间的界面相互作用变得愈加重要，并且甚至 起支配作用。通常，固体基质和液体之间的界面相互作用主要取决于液体的表 面性质和表面张力。通常，能够通过观察固体基质上液滴的形状来表 征表面的宏观性质，这是表面的自由能以及液体的自由能的结果。当 液体不完全润湿表面时，形成0角，其被称为接触角。接触角是固体 基质和液滴与固体基质接触点处切线之间形成的角。能够在宏观的、 光滑的、无孔的平面固体基质上，通过在所述固体基质表面上仅仅放 置液体或溶液的液滴并通过多种技术中任一种确定接触角来测量接触 角。已知大多数的天然矿物是水润湿的。还已知某些烃化合物，例如 某些常规的季铵盐表面活性剂、胺表面活性剂以及阳离子聚丙烯酰胺， 能够用于降低某些颗粒的表面能，并使得颗粒表面更加疏水。然而， 这样的化合物所赋予的"疏水性，，没有足够高到被包括在本专利技术情况 中的术语"极度高的疏水性"中。在本专利技术中，"极度疏水的"指在水在固体基质上的接触角大于约90°。能够使颗粒表面极度疏水的化 合物指"给予极度疏水的化合物"(EHRC)。 RHRC通常是含有有机硅 烷或有机硅氧烷基团或氟代有机基团的那些化合物。由于这样的基团， EHRC能够赋予固体表面一定水平的疏水性，该水平是常规烃表面活 性剂或聚合物所不能达到的。能够在地面或地层中就地制备淤浆。在许多工业中淤浆有多种应 用，其包括(a) 在地表、本文档来自技高网...

【技术保护点】
含水淤浆组合物，其包含　　　　（ａ）水；　　　　（ｂ）颗粒；以及　　　　（ｃ）使所述颗粒表面极度疏水的化合物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：张克卫，
申请(专利权)人：川汉油田服务有限公司，
类型：发明
国别省市：CA[加拿大]