纳米颗粒增强型树脂包覆的压裂砂组合物制造技术

本发明专利技术提供了一种纳米颗粒‑树脂包覆的压裂砂组合物。纳米颗粒‑树脂包覆的压裂砂组合物包含硅砂、环氧树脂、甲醇、固化剂和纳米颗粒。纳米颗粒可为二氧化硅纳米颗粒、氧化铝纳米颗粒、氧化锌(ZnO)纳米颗粒或氧化钛(TiO

Nano particle reinforced resin coated fracturing sand composition

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】纳米颗粒增强型树脂包覆的压裂砂组合物
本公开主要涉及油气井的水力压裂。更具体而言，本公开的实施方案涉及水力压裂中所用的支撑剂。
技术介绍
水力压裂(也被称为“水致压裂”)用于通过使用材料来破坏(“压裂”)地层并释放诸如油和气之类的烃类，从而促进含烃地层中的生产。钻井后，可将诸如水或化学品之类的压裂液注入井中以达到足以使地层破裂的压力。压裂液可包含支撑剂，如砂(被称为“压裂砂”)或陶瓷珠，以使地层中产生的裂缝保持张开。压裂砂等支撑剂已用于水力压裂数十年。然而，由于压裂砂的易碎特性，现有的压裂砂限于压力相对较低的常规井。
技术实现思路
本公开的实施方案主要涉及用作水力压裂中的支撑剂的纳米颗粒和树脂压裂砂组合物。与常规的压裂砂产品相比，纳米颗粒和树脂压裂砂组合物具有提高的机械性能，并且可使用较少的包覆材料(即，较少的树脂)进行制造。纳米颗粒-树脂包覆的压裂砂可保持相对较高的裂缝导流能力，以在压力下完井。通过使用较少的包覆材料(如树脂)，纳米颗粒-树脂包覆的压裂砂可使得在压力下由此类包覆材料的变形所致的裂缝导流能力的降低最小化。在一个实施方案中，提供了纳米颗粒-树脂包覆的压裂砂。纳米颗粒-树脂包覆的压裂砂包含被交联环氧树脂和纳米颗粒基质至少部分包封的硅砂颗粒。基质包含通过交联树脂粘附的至少一种纳米颗粒。在一些实施方案中，硅砂颗粒被交联环氧树脂和纳米颗粒基质完全包封。在一些实施方案中，环氧树脂为双酚A环氧氯丙烷。在一些实施方案中，交联环氧树脂为用固化剂交联的环氧树脂聚合物。在一些实施方案中，固化剂为二亚乙基三胺。在一些实施方案中，至少一种纳米颗粒包括二氧化硅纳米颗粒。在另一个实施方案中，提供了用于形成水力压裂砂颗粒的组合物。该组合物包含硅砂、环氧树脂、用作环氧树脂的稀释剂的甲醇、固化剂和多个纳米颗粒。在一些实施方案中，固化剂为二亚乙基三胺。在一些实施方案中，硅砂的筛分粒度为20/40。在一些实施方案中，环氧树脂为双酚A环氧氯丙烷。在一些实施方案中，多个纳米颗粒为多个二氧化硅纳米颗粒，并且其平均直径可在10纳米(nm)至70nm的范围内。在一些实施方案中，多个纳米颗粒的浓度在总重量的4％重量百分率(w/w％)至约5w/w％的范围内。在另一个实施方案中，提供了制造用于形成水力压裂砂颗粒的组合物的方法。该方法包括用甲醇稀释环氧树脂，以形成经稀释的树脂，并将经稀释的树脂与多个纳米颗粒混合，以形成树脂-纳米颗粒混合物。该方法还包括将第一量的硅砂加热到至少300℉的温度，将树脂-纳米颗粒混合物添加到经加热的砂中，以形成树脂-纳米颗粒-砂混合物，并将固化剂和水的混合物添加到树脂-纳米颗粒-砂混合物中，以形成固化剂-砂-树脂-纳米颗粒混合物。该方法还包括使固化剂-砂-树脂-纳米颗粒混合物固化一段时间，以及通过添加第二量的硅砂对固化剂-砂-树脂-纳米颗粒混合物进行骤冷，以形成组合物。在一些实施方案中，固化剂和水的混合物包含体积比为1:1的固化剂:水。在一些实施方案中，所述一段时间为至少3分钟。在一些实施方案中，多个纳米颗粒的浓度在总重量的4％重量百分率(w/w％)至约5w/w％的范围内。在一些实施方案中，固化剂为二亚乙基三胺。在一些实施方案中，砂的筛分粒度为20/40。在一些实施方案中，环氧树脂为双酚A环氧氯丙烷。在一些实施方案中，多个纳米颗粒为多个二氧化硅纳米颗粒。在一些实施方案中，该方法包括将树脂-纳米颗粒混合物搅拌至少5分钟，然后将经稀释的树脂与多个纳米颗粒混合，以形成树脂-纳米颗粒混合物。在一些实施方案中，该方法包括将树脂-纳米颗粒-砂混合物搅拌至少5分钟，然后将固化剂和水的混合物添加到树脂-纳米颗粒-砂混合物中。在一些实施方案中，第二量的砂占总重量的至少5重量百分率(w/w％)。在另一个实施方案中，提供了一种水力压裂地下地层的方法。该方法包括将压裂液注入地下地层中。支撑剂组合物包含硅砂、环氧树脂、用作环氧树脂的稀释剂的甲醇、固化剂和多个纳米颗粒。在一些实施方案中，固化剂为二亚乙基三胺。在一些实施方案中，环氧树脂为双酚A环氧氯丙烷。在一些实施方案中，多个纳米颗粒为多个二氧化硅纳米颗粒。在一些实施方案中，多个纳米颗粒的浓度在总重量的4％重量百分率(w/w％)至约5w/w％的范围内。附图说明图1为根据本公开的实施方案的制造纳米颗粒-树脂包覆的压裂砂组合物的方法的流程图；以及图2为对根据本公开的实施方案的压裂砂、包覆有树脂的压裂砂和实施例纳米颗粒-树脂包覆的压裂砂组合物进行的压碎试验的结果的图。具体实施方式现在将参照附图更全面地描述本公开，附图示出了本公开的实施方案。然而，本公开可以许多不同的形式实施，并且不应该被解释为限于所示的实施方案。相反地，提供这些实施方案是为了使本公开全面且完整，并且将本公开的范围完全传达给本领域技术人员。本公开的实施方案包括用作水力压裂中的支撑剂的纳米颗粒-树脂包覆的压裂砂组合物。本实施方案的组合物包括纳米颗粒-树脂包覆的压裂砂，该纳米颗粒-树脂包覆的压裂砂包含被交联环氧树脂/纳米颗粒基质至少部分包封的硅砂颗粒。在一些实施方案中，硅砂颗粒可被交联环氧树脂/纳米颗粒基质完全包封。交联环氧树脂为用固化剂交联的环氧树脂聚合物。基质包含通过交联环氧树脂粘附的至少一种纳米颗粒。制备纳米颗粒-树脂包覆的压裂砂组合物的组合物包含硅砂、环氧树脂、甲醇、固化剂和多个纳米颗粒。在一些实施方案中，环氧树脂为双酚A(BPA)环氧氯丙烷。甲醇可用作环氧树脂的稀释剂。在一些实施方案中，固化剂为二亚乙基三胺、三亚乙基三胺或异佛尔酮二胺。在一些实施方案中，纳米颗粒可为二氧化硅纳米颗粒、氧化铝纳米颗粒、氧化锌(ZnO)纳米颗粒或氧化钛(TiO2)纳米颗粒。在一些实施方案中，纳米颗粒-树脂包覆的压裂砂组合物包含硅砂、双酚A环氧氯丙烷树脂、甲醇、二亚乙基三胺固化剂和多个二氧化硅纳米颗粒。纳米颗粒-树脂包覆的压裂砂组合物可用作水力压裂作业中的支撑剂。例如，可将水力压裂液注入地下地层中，从而使地层中产生裂缝。例如，水力压裂液可包含水和其他成分，如聚合物、交联剂、降滤失剂、防回流剂、表面活性剂、粘土稳定剂和破胶剂。在一些实施方案中，可以以注入水力压裂液(包括注入支撑剂)的方式将纳米颗粒-树脂包覆的压裂砂组合物作为支撑剂添加到水力压裂液中，以使得地层中的诱发型裂缝保持张开。在一些实施方案中，可将水力压裂液注入地下地层中，随后可注入具有纳米颗粒-树脂包覆的压裂砂组合物的处理液(例如，水)。纳米颗粒增强型树脂包覆的压裂砂组合物及制备在一些实施方案中，纳米颗粒-树脂包覆的压裂砂组合物包含砂、树脂、树脂稀释剂、固化剂和纳米颗粒，以生成被交联环氧树脂/纳米颗粒基质至少部分包封的多个砂颗粒。在一些实施方案中，例如，纳米颗粒-树脂包覆的压裂砂组合物包含砂、环氧树脂、甲醇、固化剂和纳米颗粒，以生成被交联环氧树脂/纳米颗粒基质至少部分包封的多个砂颗粒。在一些实施方案中，砂为20/40硅砂(即，筛分粒度级(sievecut)为20/40、使得砂颗粒的粒度范围为约420μm至本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纳米颗粒-树脂包覆的压裂砂，包含：/n硅砂颗粒，其被交联树脂和纳米颗粒基质至少部分包封，所述基质包含通过所述交联树脂粘附的至少一种纳米颗粒。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170209 US 62/456,968;20180117 US 15/873,1411.一种纳米颗粒-树脂包覆的压裂砂，包含：
硅砂颗粒，其被交联树脂和纳米颗粒基质至少部分包封，所述基质包含通过所述交联树脂粘附的至少一种纳米颗粒。


2.根据权利要求1所述的纳米颗粒-树脂包覆的压裂砂，其中所述硅砂颗粒被交联环氧树脂和纳米颗粒基质完全包封。


3.根据前述权利要求中任一项所述的纳米颗粒-树脂包覆的压裂砂，其中所述树脂包括环氧树脂。


4.根据权利要求3所述的纳米颗粒-树脂包覆的压裂砂，其中所述环氧树脂包括双酚A环氧氯丙烷。


5.根据前述权利要求中任一项所述的纳米颗粒-树脂包覆的压裂砂，其中所述交联环氧树脂为用固化剂交联的环氧树脂聚合物。


6.根据权利要求5所述的纳米颗粒-树脂包覆的压裂砂，其中所述固化剂包括二亚乙基三胺。


7.根据前述权利要求中任一项所述的纳米颗粒-树脂包覆的压裂砂，其中所述至少一种纳米颗粒包括二氧化硅纳米颗粒。


8.一种用于形成水力压裂砂颗粒的组合物，包含：
硅砂；
树脂；
树脂用稀释剂；
固化剂；和
多个纳米颗粒。


9.根据权利要求8所述的组合物，其中所述固化剂包括二亚乙基三胺。


10.根据权利要求8或9所述的组合物，其中所述硅砂的筛分粒度为20/40。


11.根据权利要求8、9或10所述的组合物，其中所述树脂包括环氧树脂。


12.根据权利要求11所述的组合物，其中所述环氧树脂包括双酚A环氧氯丙烷。


13.根据权利要求8、9、10、11或12所述的组合物，其中所述多个纳米颗粒包括多个二氧化硅纳米颗粒。


14.根据权利要求13所述的组合物，其中所述多个二氧化硅纳米颗粒的平均直径在10纳米(nm)至70nm的范围内。


15.根据权利要求8、9、10、11、12、13或14所述的组合物，其中所述多个纳米颗粒的浓度在总重量的4％重量百分率(w/w％)至约5w/w％的范围内。


16.根据权利要求8、9、10、11、12、13、14或15所述的组合物，其中所述稀释剂包括甲醇。


17.一种制造用于形成水力压裂砂颗粒的组合物的方法，所述方法包括：
用稀释剂稀释树脂，以形成经稀释的树脂；
将所述经稀释的树脂与多个纳米颗粒混合，以形成树脂-纳米颗粒混合物；
将第一量的硅砂加热到至少300℉的温度；
将所述树脂-纳米颗粒混合物添加到经加热的砂中，以形成树脂-纳米颗粒-砂混合物；
将固化剂和水的混合物添加到所述树脂-纳米颗粒-砂混合物中，以形成固化剂-砂-树脂-纳米...

【专利技术属性】
技术研发人员：李文刚，J·黄，
申请(专利权)人：沙特阿拉伯石油公司，
类型：发明
国别省市：沙特阿拉伯;SA