支撑剂制造技术

一种包含颗粒和置于所述颗粒上的聚酰胺-酰亚胺涂料的支撑剂。一种形成所述支撑剂的方法，包括提供颗粒、提供聚酰胺-酰亚胺涂料以及用聚酰胺-酰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储油层中开采。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储油层中开采。水力劈裂通过产生 从地下储油层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储油层中以引起地层劈裂。将支撑试剂(即支撑剂)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的钻井孔和地下储油层中显示出不足的热稳定性。作为高温应用的实例，全世界的某些钻井孔和地下储油层具有约375° F和540° F的温度。作为高压应用的实例，全世界的某些钻井孔和地下储油层具有超过12，OOOpsi或甚至14，OOOpsi的闭合应力。因此，包含涂层如环氧或酚类涂层的许多现存支撑剂当暴露于这种高温和高压时以不可控方式熔融、降解和/或切断颗粒。而且，许多现存支撑剂不包含改进从地下储油层中回收的石油燃料的质量的活性剂如微生物和催化剂。另外，许多现存支撑剂包含具有不足抗碾性的涂层。即，许多现存支撑剂包含含有缺陷如裂口或凹陷的非均匀涂层，该缺陷导致涂层早期断裂和/或破裂。因为涂层通常为支撑剂提供缓冲作用和在支撑剂周围均匀分配高压，涂层早期断裂和/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颗粒形式的杂质。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(即支撑剂允许石油燃料流动的程度)不足。即，许多现存支撑剂具有较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储油层中充分流动和开采。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，许多现存涂层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层，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。专利技术概述和有益.效果本专利技术提供用于水力劈裂地层的支撑剂。本专利技术还提供形成包含颗粒和置于所述颗粒上的聚酰胺-酰亚胺涂料的支撑剂的方法。所述方法包括提供颗粒、提供聚酰胺-酰亚胺涂料和用聚酰胺-酰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。·本专利技术支撑剂有利地改进了现存支撑剂的性能。支撑剂的性能归因于聚酰胺-酰亚胺涂层。另外，本专利技术支撑剂需要很少资源地有效形成。专利技术详沭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，用于水力劈裂限定地下储油层(例如钻井孔或储油层本身)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，支撑剂还可以用于在裂面中过滤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聚酰胺-酰亚胺涂料。如本文所用，术语“置于…上”包括聚酰胺-酰亚胺涂料置于颗粒周围，也包括聚酰胺-酰亚胺涂料部分和完全覆盖颗粒。聚酰胺-酰亚胺涂料以足够改变颗粒的性能，即足够形成能够有效用作支撑剂的其上具有聚酰胺-酰亚胺涂料的颗粒的程度置于颗粒上。因此，任何给定的支撑剂样品通常包括具有置于其上的聚酰胺-酰亚胺涂料的颗粒，并且聚酰胺-酰亚胺涂料通常置于各单个颗粒的足够大的表面积上，使得支撑剂样品可在水力劈裂期间和之后有效撑开地层中的裂面，过滤原油等。聚酰胺-酰亚胺涂料额外地在下文描述。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 u m,更通常210-841 u m的粒度。具有这种粒度的颗粒允许使用较少聚酰胺-酰亚胺涂料，允许聚酰胺-酰亚胺涂料以较低粘度施加在颗粒上，允许聚酰胺-酰亚胺涂层以与具有其他粒度的颗粒相比提高的均匀性和完整性置于所述颗粒上。尽管颗粒的形状不重要，但是与具有其他形状的颗粒相比，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I重量份的水分。含有大于I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匀聚酰胺-酰亚胺涂覆。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。应理解本文未列举的其他颗粒也可能适于本专利技术目的。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、Badger砂、Brady砂和Ottawa砂。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。对本专利技术而言适合作为颗粒的砂的具体实例为Arizona砂。Arizona砂由BASFCorporation, Florham Park, New Jersey市售。Arizona砂为源于先前存在的岩石的风化和腐蚀的天然颗粒。因此，该砂通常粗糙且大致为球形的。对本专利技术而言适合作为颗粒的砂的另一具体实例为 Ottawa 砂，由 U. S. Silica Company, Berkeley Springs, WV 市售。对本专利技术而言适合作为颗粒的砂的另一具体实例为Badger砂，由Badger Mining Corporation,Berlin, WI市售。对于本专利技术应用特别优选的砂为Ottawa和Badger砂。可使用各种尺寸的 Ottawa 和 Badger 砂，例如 30/50,20/40,40/70 和 140/70。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，合适的活性本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.07.21 US 61/366,2811.一种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酰胺-酰亚胺涂料。2.根据权利要求1的支撑剂，其中所述聚酰胺-酰亚胺涂料包含异氰酸酯和异氰酸酯反应性组分的反应产物。3.根据权利要求2的支撑剂，其中所述异氰酸酯反应性组分包含羧酸酐。4.根据权利要求3的支撑剂，其中所述羧酸酐为偏苯三酸酐。5.根据权利要求2的支撑剂，其中所述异氰酸酯反应性组分进一步定义为羧酸酐与胺的反应产物。6.根据权利要求2-5中任一项的支撑剂，其中所述异氰酸酯和所述异氰酸酯反应性组分在催化剂存在下反应而形成所述聚酰胺-酰亚胺涂料。7.根据权利要求6的支撑剂，其中所述催化剂为三乙胺。8.根据权利要求2-7中任一项的支撑剂，其中所述异氰酸酯包含聚合二苯基甲烷二异氰酸酯。9.根据上述权利要求中任一项的支撑剂，其中所述颗粒选自矿物、陶瓷、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。10.根据上述权利要求中任一项的支撑剂，其中所述聚酰胺-酰亚胺涂料以基于100重量份所述支撑剂为约O.1-约20重量％的量存在于所述支撑剂中。11.根据上述权利要求中任一项的支撑剂，其在大于100°C的温度下热稳定且具有的抗碎强度为15%或更少的小于筛尺寸35的最大细粒，如通过在具有1. 5英寸直径的测试圆筒中...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·M·坦圭，R·库马尔，
申请(专利权)人：巴斯夫欧洲公司，
类型：
国别省市：