[发明专利]纤维聚集体

说明书

背景技术

各种纤维聚集体是已知的，包括那些用于诸如混凝土复合物、过滤和吸收等应用中的纤维聚集体。

在另一方面，各种多组分纤维是已知的。这些纤维中的一些的可用特性包括纤维粘结，其中(例如)低熔点或软化的外皮覆盖较高熔点的芯。外皮在熔化或软化时用作芯的粘结剂。

在另一方面，油气田操作员需要控制支撑剂回流。已使用若干不同的方法来解决此问题，包括使用树脂涂覆的(如，涂层可为诸如环氧树脂和酚醛塑料之类的热固性树脂以及诸如丙烯酸树脂之类的热塑性树脂)支撑剂。期望涂覆的支撑剂在井下彼此粘附在一起以在井下中形成一体化的支撑剂块。用于支撑剂回流控制中的经树脂涂覆的支撑剂的缺点在于支撑剂可能过早固化以及与水力压裂液(例如，断裂剂)的组分的相容性。

已将相对较短的纤维(参见，如美国专利No.5,330,005(Card等人)、5,501,275(Card等人)、和6,172,011(Card等人))应用于回流控制。此方法的缺点在于其控制回流的效率。已提出了其他方法，例如将短纤维添加到支撑剂上的树脂涂覆层中以及修改支撑剂的几何形状，该几何形状包括纵横比以及粒度分布。

因此需要额外的回流控制选项。

发明内容

在一个方面，本发明描述了包含有机聚合物纤维的纤维聚集体，其中所述聚集体中存在的纤维的至少50(在一些实施例中，至少55、60、65、70、75、80、805、90、95、96、97、98、99、或甚至100)体积％为有机聚合物纤维，其中所述有机聚合物纤维的平均长度的范围为2到20毫米(在一些实施例中，范围为2到10毫米)，其中所述有机聚合物纤维具有最高至100微米(在一些实施例中，最高至95、90、85、80、75、70、65、60、55、50、45、40、35、30、25、20、15、或甚至最高至10微米)的平均直径，并且构成所述聚集体固体体积的至少75％(在一些实施例中，至少80％、85％、90％、95％、97％、98％、99％、或甚至100％)，其中所述有机聚合物纤维数量的最高至至少80％(在一些实施例中，最高至至少85％、或甚至至少90％)在纤维交叉点处(即，纤维与纤维的接触点)的纤维之间具有不大于20°(在一些实施例中，不大于15°、或甚至小于10°)的锐夹角，其中所述聚集体具有的自由堆积密度为至少0.05g/cm³(在一些实施例中，在0.2g/cm³至小于1.2g/cm³、或甚至从0.2g/cm³至1g/cm³的范围内)，并且其中根据聚集体解离测试，所述聚集体的至少85(在一些实施例中，至少90、95、97、98、99、或甚至100)固体体积％进行解离以提供分散纤维。术语“固体体积”是指小于任何孔隙度(开放以及闭合孔隙度)的聚集体的体积。在一些实施例中，纤维聚集体包含将纤维固定在一起的粘结剂，而在其他实施例中，纤维聚集体不含粘结剂。

本文所述的纤维聚集体可用于(例如)井眼和贮存层的回流控制应用中。纤维聚集体也可用于在井眼的注射和设置期间为支撑剂分布的维护提供便利，以及有助于在裂缝中提供更加均匀的支撑剂分布。

本文所述的用于这些应用中的纤维聚集体的优点可包括提供相对方便的方法将纤维添加到井眼和贮存层中，所述方法降低或消除了纤维凝集，以及有利于或者说是有助于使纤维理想地分散到流体中。由于聚集体中的纤维形式比松散纤维相对更易于处理，使用本文所述的纤维聚集体也可提供一种用于测量和将纤维递送至所需位置的更精确的方式。

附图说明

为了更全面地理解本发明的特征和优点，现在请结合附图参考本发明的具体实施方式，并且其中：

图1A-1D为本文所述的四种示例性多组分纤维的示意性横截面图。

图2A-D为某些乙烯-甲基丙烯酸离聚物的弹性模量相对于温度曲线图。

图3-5为本文所述的示例性纤维聚集体的数字照片。

具体实施方式