低温可固化支撑剂制造技术

本发明专利技术提供一种制造低温可固化支撑剂颗粒的方法。该方法包括：对颗粒进行加热；加入树脂，以用树脂包覆颗粒；将树脂部分固化；以及每100份颗粒加入0.1～2.0份表面活性剂。

Low temperature curable proppant

The present invention provides a method for producing a low temperature curable proppant particle. The method includes heating the particles, adding resins to cover the particles with resin, solidifying the resin portion, and adding 0.1 to 2 portions of surfactant per 100 particles.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】低温可固化支撑剂相关申请的交叉引用本申请要求2014年9月16日提交的美国临时专利申请第62/050,944号的优先权，其全部内容并入本文以供参考。
本专利技术涉及在较低温度下表现出提高的粘结性能的固化树脂包覆颗粒以及这些颗粒的制备方法。
技术介绍
在水力压裂的井眼方法中，在非常高的压力下将水基溶液泵入到含有石油或天然气的岩层中，以产生断裂。在该过程中，然后将通常作为水浆料、并常常悬浮在凝胶状聚合物溶液中的支撑剂泵入到井中。支撑剂颗粒通常是球形的砂子或陶瓷颗粒，填充产生的断裂中的空隙，使得当在断裂上释放液压时，岩石间的裂缝保持支撑开放。因此，支撑剂提高了由井制造天然气或石油的速率。常常使用合成树脂来包覆的支撑剂。树脂包覆的支撑剂可以是预固化或可固化的。用预固化树脂包覆的支撑剂，树脂涂层的主要功能是加强支撑剂，减少颗粒在岩层中的压力下破碎的倾向。可固化树脂涂层是部分固化的涂层，其仍具有在井中的温度和压力下软化、流动、粘结和固化的能力。由于可固化支撑剂颗粒在井的温度和压力条件下略微软化和流动，颗粒融合在一起，当其固化时，其形成固体融合多孔物质。这种融合多孔物质防止砂子和颗粒从断裂回流到井眼，这对于设备和断裂的完整性是不利的。标准的可固化树脂包覆的支撑剂在低至大约180～200°F的温度下表现良好。在更低的温度下，部分固化的树脂表现不出充分的形成可融合物质的粘结性能，因此，当从井释放压力时可以发生颗粒的回流。“活化剂”是有时与低温井结合使用以提高粘结性能的材料。活化剂是在已经放置支撑剂之后泵入到井中的液体，并且通常是溶剂(例如甲醇、乙醇、异丙醇加一些表面活性剂)的溶液。这些溶剂吸收到树脂颗粒中，并使树脂表面产生有助于粘结颗粒的一些粘着性。美国专利4,336,842公开了在水中使用包括醇加非离子型表面活性剂的活化剂。使用活化剂的缺点在于其在断裂过程中产生额外的步骤，其引入处理和泵送易燃材料的危险。市场上需要和期望消除井中的这些危险和额外的工艺步骤。美国专利第5,775,425、5,787,986、5,833,000、5,839,510、5,839,510、6,047,772和6,209,643号均涉及使用包覆在至少一部分颗粒上的增粘(tackifying)化合物，其引入到地层中以控制回流。增粘剂材料致使颗粒粘在一起。增粘材料通常是聚酰胺型热塑性材料，但也可以是聚酯、聚氨基甲酸酯、聚碳酸酯和天然树脂，比如虫胶。将这些增粘剂加入到处理流体中。美国专利第5,839,510、6,047,772和6,209,643号还涉及合成树脂与也被加入到处理流体中的增粘剂结合使用。该方法的缺点在于材料必须在井场处混合。美国专利第7,032,667号也使用聚酰胺、聚酯、聚氨基甲酸酯、聚碳酸酯和天然树脂。在该情形中，将增粘剂树脂在井场处包覆在树脂包覆的支撑剂上，而不是混合在流体中。但其仍是在井场处包覆。美国专利第7,484,564号涉及使用延时增粘组合物。该组合物利用水溶性延时酸释放活化剂和通过暴露于酸释放活化剂活化的增粘剂组合物的组合。该混合物可以包覆在支撑剂颗粒上，并在水中活化。美国专利第7,490,667号公开了使用水溶性外部涂层连同微粒增强剂，所述微粒增强剂包含在外部涂层中和/或部分包含在内部涂层中。水溶性涂层设计成在井条件下溶解，颗粒之间的接触点除外，其中水溶性聚合物较不宜于溶解，并且微颗粒就地保留，将支撑剂颗粒间隔开。通过这一设计，颗粒之间的孔隙空间增加，传导性增加。美国专利第7,595,280和8,584,754号公开了涂有与表面活性剂缔合的增粘剂的延时增粘剂颗粒，其中表面活性剂暂时“关闭”增粘剂的粘着性。一经洗涤，表面活性剂被除去，并且粘着性开启。该专利声称减轻与在粘性状态下泵送的增粘支撑剂相关的设备清理问题。美国专利第8,579,028号公开了稳定的增粘颗粒，其中首先将颗粒用增粘剂包覆，然后使包覆的颗粒与水合性分配剂接触，以形成能够储存一段时间的包覆颗粒。合适的增粘剂包括宽范围的化学性质。单独在支撑剂上的表面活性剂涂层也是已知的。支撑剂用表面活性剂包覆，以改变支撑剂相对于水或烃的可湿性。其通常以低的水平(即，基于支撑剂0.005～0.1wt％)使用，例如，参见共同审查中的美国专利申请公开第US2015/0203744Al号，其相关部分并入本文以供参考。然而，表面活性剂不用于改善可固化支撑剂的增粘性能。鉴于以上情形，我专利技术出新的支撑剂颗粒。本专利技术的支撑剂颗粒不需要在井场处加入增粘剂或易燃活性剂。本专利技术的支撑剂还表现出优异的抗破碎性。
技术实现思路
根据本专利技术，该方法包括(a)在颗粒上包覆树脂聚合物，(b)将树脂部分固化，以及(c)加入表面活性剂型材料。在此，表面活性剂型材料与树脂涂层相互作用，并且在水性条件和压力下增强包覆颗粒的树脂的天然粘着性，从而对于较低温度井来说，减少或消除对在井场处加入“活化剂”的需求。比如酚醛树脂或环氧树脂的可固化树脂具有一定量的天然粘着性。随着这些聚合物的分子量增加，(如在聚合物的部分固化中)，聚合物的粘着性降低。已经发现，比提高支撑剂的润湿特性所使用的更高水平的表面活性剂可以在涂层用水润湿时大大增强部分固化的树脂的天然粘着性，而当不进行润湿时包覆的支撑剂颗粒在室温下是干燥且自由流动的。尽管不拘泥于理论，但是感觉到表面活性剂的疏水端对树脂涂层具有一些溶剂化作用，从而其有助于使颗粒表面轻微软化，同时亲水部分提供一些表面润滑性，其有助于防止经处理的颗粒粘在一起。在此注意到，本申请中定义的特定浓度下的表面活性剂不会使支撑剂颗粒湿润。附图说明下文参考以下附图和/或图像对根据本专利技术的实施方式进行说明。在提供附图处，其将是本专利技术各种实施方式简化部分的图示，并且仅出于说明的目的而提供。图1描述显示根据本专利技术的包覆颗粒的实施方式的局部剖视图。图2是用于解释从地层回收烃的方法的概念视图。具体实施方式本专利技术的颗粒(核心颗粒)的实例可包括基本上任何可用于支撑剂或砾石过滤层的可包覆颗粒，其包括但不限于砂子、陶瓷、玻璃球、研磨胡桃壳、椰子壳、樱桃核碎片、其复合材料颗粒、有机聚合物颗粒等。本专利技术的树脂的实例包括但不限于酚醛树脂、呋喃树脂、环氧树脂及其组合。树脂也可以是酚、呋喃和甲醛的缩合物，比如美国专利第4,694,905号中所述的树脂，其相关部分并入本文以供参考。本专利技术中适合的树脂的实例是可固化的。所谓的压敏粘合剂有时在本专利技术中并不适合。不合适的压敏粘合剂的实例可以包括丙烯酸聚合物；丙烯酸酯聚合物；丙烯酸衍生物聚合物；丙烯酸均聚物；丙烯酸酯均聚物(比如聚(丙烯酸甲酯)、聚(丙烯酸丁酯)和聚(丙烯酸2-乙基己酯))；丙烯酸酯共聚物；甲基丙烯酸衍生物的聚合物；甲基丙烯酸均聚物；甲基丙烯酸酯均聚物(比如聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚(甲基丙烯酸丁酯)和聚(甲基丙烯酸2-乙基己酯))；丙烯酰胺甲基-丙烷磺酸盐聚合物；丙烯酰胺-甲基-丙烷磺酸盐衍生物的聚合物；丙烯酰胺-甲基-丙烷磺酸盐共聚物；和丙烯酸/丙烯酰胺-甲基-丙烷磺酸盐共聚物。当树脂是酚醛树脂时，树脂可以是酚醛清漆(novolac)或可溶酚醛树脂(resole)，或其组合。酚醛树脂可以由甲醛与酚的反应制备。酚可以是纯酚或取代酚，比如双酚A、甲酚、二甲苯酚、甲苯基酸混料本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造低温可固化支撑剂颗粒的方法，所述方法包括：对颗粒进行加热；加入树脂，以用所述树脂包覆所述颗粒；将所述树脂部分固化；以及每100份所述颗粒加入0.1～2.0份表面活性剂；并且其中所述支撑剂颗粒在室温下具有干燥自由流动特性。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.09.16 US 62/050,9441.一种制造低温可固化支撑剂颗粒的方法，所述方法包括：对颗粒进行加热；加入树脂，以用所述树脂包覆所述颗粒；将所述树脂部分固化；以及每100份所述颗粒加入0.1～2.0份表面活性剂；并且其中所述支撑剂颗粒在室温下具有干燥自由流动特性。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述颗粒由选自砂子、陶瓷、玻璃球、研磨胡桃壳、椰子壳、樱桃核碎片、其复合材料、和有机聚合物的组分制成。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述颗粒由砂子制成。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述树脂选自酚醛树脂、呋喃树脂、环氧树脂及其组合。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述树脂是酚醛清漆树脂，其中在用所述树脂包覆所述颗粒之后，加入固化剂。6.根据权利要求5所述的方法，其中所述固化剂是六亚甲基四胺。7.根据权利要求5所述的方法，其中基于100份的酚醛树脂，以2份至20份的量加入六亚甲基四胺。8.根据权利要求1所述的方法，其中所述表面活性剂是非离子型或离子型表面活性剂。9.根据权利要求1所述的方法，其中每100份颗粒加入大于0.1份且小于或等于2.0份的表面活性剂。10.根据权利要求1所述的方法，其中在加入所述树脂之后并且在将所述树脂固化或部分固化之前，加入所述表面活性剂。11.根据权利要求1所述的方法，其中在将所述树脂固化或部分固化之后，加入所述表面活性剂。12.根据权利要求1所述的方法，其还包括在加入所述表面活性剂之前，用两层树脂包覆所述颗粒。13.根据权利要求1所述的方法，其还包括用两层树脂包覆所述颗粒，其中在所述树脂的第二涂层之前加入所述表面活性剂。14.根据权利要求1所述的方法，其中将所述表面活性剂直接加入到所述树脂中。15.一种使用支撑剂颗粒的方法，所述方法包括：提供...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·J·拉波尔特，
申请(专利权)人：酚醛树脂公司，
类型：发明
国别省市：美国,US