支撑剂制造技术

本发明专利技术涉及包含颗粒和置于所述颗粒上的聚碳二亚胺涂料的支撑剂。聚碳二亚胺涂料包含聚合异氰酸酯与单体异氰酸酯在催化剂存在下的反应产物。形成所述支撑剂的方法包括提供颗粒、提供聚合异氰酸酯、提供单体异氰酸酯、提供催化剂、使聚合异氰酸酯与单体异氰酸酯在催化剂存在下反应以形成聚碳二亚胺涂料以及用聚碳二亚胺涂料涂覆颗粒的步骤。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术通常涉及一种支撑剂(proppant)及形成该支撑剂的方法。更具体的，本专利技术涉及包含颗粒和置于所述颗粒上的涂料的支撑剂，其在地层的水力劈裂过程中使用。
技术介绍
美国国内的能源需求目前超过了可获得的能源，其被迫增加对国外石油燃料如油和气的依赖。同时，现存美国能源严重的未充分利用，部分是归因于效率低的油和气开采方法和原料如未精致石油燃料的质量下降。石油燃料通常经由钻井孔从地下蓄水池中开采。石油燃料目前通过水力劈裂地层如具有不同程度孔隙率和渗透率的岩石块而从低渗透性蓄水池中开采。水力劈裂通过产生从地下蓄水池或钻井孔发散的裂面而提高产量，并为石油燃料提供增加的流动通道。在水力劈裂过程中，特殊设计的载液以高压和高速泵入地下蓄水池中以引起地层劈裂。将支撑剂与载液混合以当水力劈裂完成时保持裂面打开。支撑剂通常包含颗粒和置于颗粒上的涂料。一旦除去高压，支撑剂保留在裂面位置，从而撑开裂面以增加石油燃料流入钻井孔中。 因此，支撑剂通过产生石油燃料可流过的高渗透性、支撑通道而增加石油燃料的开采。然而，许多现存支撑剂在高温和高压应用如温度高于70° F和压力，即闭合应力高于7，500psi的钻井孔和地下蓄水池中显示出不足的热稳定性。即，许多现存支撑剂包含涂料如环氧化物或酚类涂料，其当暴露于这种高温和高压时以不可控方式断裂或切断颗粒。而且，许多现存支撑剂不包含活性剂如微生物和催化剂，以改进从地下蓄水池中回收的石油燃料的质量。另外，许多现存支撑剂包含具有不足抗碾性的涂料。即，许多现存支撑剂包含含有缺陷如裂口或凹陷的非均勻涂料，该缺陷导致涂料早期断裂和/或破裂。因为涂料通常为支撑剂提供缓冲效果和在支撑剂周围均勻分配高压，涂料早期断裂和/或破裂会破坏支撑剂的抗碾性。压碎的支撑剂不能有效撑开裂面且通常导致未精致石油燃料中粉尘形式的杂质。此外，许多现存支撑剂还显示出不可预期的固结形式且在钻井孔中渗透性不足， 即支撑剂允许石油燃料流动的程度。即，许多现存支撑剂具有低渗透性并妨碍石油燃料流动。此外，许多现存支撑剂固结成聚集的、近固体的不可渗透性支撑剂包且妨碍石油燃料从地下蓄水池中充分流动和开采。而且，许多现存支撑剂与在80°C下粘度低于约3，OOOcps的低粘度载液不相容。低粘度载液通常在高于高粘度载液的压力下泵入钻井孔中以确保地层的适当劈裂。结果，许多现存涂料当暴露于高压时在机械上不合格，即切断颗粒，或与低粘度载液化学反应和降解。最后，许多现存支撑剂经由不经济的涂覆方法涂覆且因此导致增加的生产成本。 即，许多现存支撑剂要求多层涂料，其导致费时且昂贵的涂覆方法。由于现存支撑剂的不相适应，仍然有机会提供改进的支撑剂。专利技术概沭和有益效果本专利技术提供用于水力劈裂地层的支撑剂。支撑剂包含颗粒和置于所述颗粒上的涂料，通常为聚碳二亚胺涂料。本专利技术还提供形成包含颗粒和置于所述颗粒上的聚碳二亚胺涂料的支撑剂的方法。本方法包括提供颗粒、提供聚碳二亚胺涂料和用聚碳二亚胺涂料涂覆所述颗粒的步骤。还提供水力劈裂地层的方法。有利地，本专利技术支撑剂改进了存在的支撑剂的性能。支撑剂的性能归因于聚碳二亚胺涂料。另外，本专利技术支撑剂需要很少资源地有效形成。附图说明当结合所附附图考虑时，通过参考以下详细说明，本专利技术的其它优点将显而易见， 同时变得更好理解，其中图1为阐述单体异氰酸酯(LUPRANATE M)和聚合异氰酸酯 (LUPRANATE M20)的各种混合物的化学组成的图。专利技术详述本专利技术包括支撑剂，形成或制备支撑剂的方法，水力劈裂地层的方法和过滤流体的方法。支撑剂通常与载液结合使用，用于水力劈裂定义为地下蓄水池(例如钻井孔或蓄水池本身)的地层。这里，在水力劈裂之后，支撑剂撑开地层中的裂面。在一个实施方案中， 支撑剂还可以用于过滤裂面中未精制的石油燃料如原油以改进精炼厂的原料质量。然而， 应理解本专利技术支撑剂还可以具有水力劈裂和原油过滤之外的应用，包括但不限于水过滤和人工草皮(artificial turf)。支撑剂包含颗粒和置于所述颗粒上的涂料。涂料在下文另外描述。尽管颗粒可以为任何尺寸，但是颗粒通常具有10-100目，更通常20-70目的粒度分布，使用美国筛系(United States Sieve Series)根据标准测量尺寸的技术测量。即，颗粒通常具有 149-2，000 μ m,更通常210-841 μ m的粒度。具有这种粒度的颗粒使得使用较少涂料，使得涂料以较低粘度施加在颗粒上，使得涂料以与具有其它粒度的颗粒相比提高的均勻性和完整性置于所述颗粒上。尽管颗粒的形状不重要，但是与具有其它形状的颗粒相比，具有球形的颗粒通常使水力劈裂组合物的粘度增加较小，如在下文更详细地陈述。水力劈裂组合物为包含载液和支撑剂的混合物。通常，颗粒为圆形或近似球形。颗粒通常含有基于100重量份颗粒为小于1重量份的水分。含有大于1重量份水分的颗粒通常干扰测量尺寸的技术并妨碍颗粒的均勻涂覆。适于本专利技术目的的颗粒包括在水力劈裂、水过滤或人工草皮制备过程中使用的任何已知的颗粒。合适颗粒的非限制性实例包括矿物、陶瓷如烧结陶瓷颗粒、砂、坚果壳、砂砾、矿山尾矿、煤灰、岩石、熔炉渣、硅藻土、压碎的木炭、云母、锯屑、木片、树脂颗粒、聚合物颗粒及其组合。砂是优选的颗粒，并且当应用于该技术时，砂通常指的是劈裂的砂。合适的砂的实例包括但不限于Arizona砂、Wisconsin砂、Brady砂和Ottawa砂。应理解本文未列举的其它颗粒也可能适于本专利技术目的。基于成本和实用性，对于不需要过滤的应用来说，无机材料如砂和烧结陶瓷颗粒通常是有利的。适合作为本专利技术颗粒的砂的具体实例为Arizona砂。Arizona砂由BASF Corporation of Florham Park, New Jersey TfJ*。 Arizona ￠1; !^"%!!]" 5 白勺胃^"白勺M 化和腐蚀的天然颗粒。该砂通常粗糙且大致为球形的。适于本专利技术目的的其它砂为Ottawa 砂，由U. S. Silica Company of Berkeley Springs，WV市售。应用于本专利技术的特别优选的 Arizona砂为尺寸20/40 Arizona砂，特别优选的Ottawa砂为尺寸40/700ttawa砂。合适的烧结陶瓷颗粒的具体实例包括但不限于氧化铝、硅石、铝土矿及其组合。烧结陶瓷颗粒还可以包括类似粘土的粘合剂。活性剂也可以包含在颗粒中。对于本专利技术，合适的活性剂包括但不限于有机化合物、微生物和催化剂。微生物的具体实例包括但不限于厌氧微生物、需氧微生物及其组合。 适于本专利技术目的的微生物由LUCA Technologies of Golden, Colorado市售。合适催化剂的具体实例包括流化床催化裂化催化剂、加氢处理催化剂及其组合。通常选择流化床催化裂化催化剂用于要求由原油制备的石油气和/或汽油的应用。通常选择加氢处理催化剂用于要求由原油制备的汽油和/煤油的应用。还应理解本文未陈述的其它催化剂，有机或无机的也可能适于本专利技术目的。对于要求过滤的应用，这种另外的活性剂通常是有利的。作为一个实例，砂和烧结陶瓷颗粒通常用作支撑或撑开定义为地下蓄水层的地层中的裂面的颗粒，并且作为活性剂，微生物和催化剂通常用于从原油本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．用于水力劈裂地层的支撑剂，所述支撑剂包含：Ａ．颗粒；和Ｂ．置于所述颗粒上的聚碳二亚胺涂料。

【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：C·M·坦圭，
申请(专利权)人：巴斯夫欧洲公司，
类型：发明
国别省市：DE