[发明专利]由穿孔膜形成的陶瓷颗粒

说明书

相关申请信息

本申请要求享有2013年11月19日提交的美国临时申请No.61/905943的优先权，其整体被结合于此。

技术领域

本公开所涉及的领域总体上为通过从穿孔膜喷射浆液产生来自于浆液体的分离颗粒而形成的支撑剂颗粒，以及所述颗粒的使用方法和形成所述颗粒的浆液的组分。

背景技术

本部分的描述仅仅提供与本公开相关的背景信息并且不构成现有技术。

水力压裂是一种向井下泵送高速和高压液体并且使其进入地下地层，使得在所述井周围的岩石中形成裂缝的一种工艺过程。在泵送完足够量的液体使得所述裂缝足够宽之后，被称作“支撑剂”的固体颗粒被加入到所述液体中。在完成泵送之后，所述井被打开用于生产烃。在所述压裂处理后，来自所述井的流体的开采速率和生产服务都显著提高。自从该工艺过程最开始在1949年取得专利权以来在水力压裂工艺过程中已经取得了巨大的发展。参见US2013/0025862，其公开的内容通过引用被整体结合于此。

首次被用于井的水力压裂的支撑剂材料为硅砂。随着井变得越来越深，硅砂有时被发现强度不足或者具有其它特性。在深井中，地层的应力可能导致所述硅砂被压碎并且在提高井的开采速率上不太有效。

合成支撑剂材料被研发出来，用于提供较高强度的支撑剂。合成烧结支撑剂的其中一个类型为烧结矾土。近些年，多种陶瓷原材料被用于制作烧结陶瓷支撑剂，包括包含氧化铝和黏土矿物的矾土，例如高岭土。然而，仍然存在研发和提供具有选取的用于布置在地下地层裂缝中的具有提高的耐受应力性和分布特性的合成支撑剂的持续需求，后面公开的内容至少部分地满足了这些需求。

发明内容

本部分内容提供对本公开的总体概述，并且不是对其完整范围或者其所有特征必要的全面公开。

在本公开的第一方面，提供一种方法，其包括提供包含陶瓷形成原材料的含水浆液，使所述浆液流过穿孔膜以形成浆液体，在集料斗中接收所述浆液体，并且使所述浆液体干燥以形成颗粒。在某些情况下，当所述浆液流过所述穿孔膜时被施加能量。

本公开的另一方面，方法包括提供包含陶瓷形成原材料的含水浆液，所述浆液进一步包括反应剂和分散剂，使所述浆液流过穿孔膜同时向所述浆液施加能量以形成浆液体，使所述浆液体通过腔室体中的雾，其中，所述雾包括与所述浆液体中的反应剂发生反应的凝固剂，接着在集料斗中收集所述浆液体，并且干燥或者采用其它方法使所述浆液体固化以形成颗粒。

本公开的另一方面包括通过将压裂流体在高于地层的压裂应力的压力下泵送到井眼中并且向所述压裂流体添加支撑剂颗粒、接着运送所述支撑剂颗粒和所述流体进入所述井眼而对被井眼穿过的地下地层进行水力压裂的方法。所述支撑剂颗粒可通过提供包含陶瓷形成原材料的含水浆液，使所述浆液流过穿孔膜以形成浆液体，在集料斗中接收所述浆液体，并且干燥所述浆液体以形成所述支撑剂颗粒而制备。

本公开的再一个方面提供一种系统，其具有用于供送包含颗粒形成原材料浆液的罐，用于从含水浆液形成浆液体的穿孔膜，与所述穿孔膜相邻设置的雾化腔室，以及与所述雾化腔室相邻设置的集料斗，其中，所述罐与穿孔膜流体连接。

某些可以适用于本公开的含水浆液包括包含小于百分之八十的氧化铝的矾土材料，可选配的流变改性剂，以及可选配的反应剂和分散剂，其中，所述分散剂可以是至少部分地影响浆液体形状和/或尺寸的表面活性剂。在某些情况下，所述含水浆液可具有至少一种影响所述浆液的流变特性的组分，例如作为举例的凹凸棒石。在某些方面，所述含水浆液包括大约大于或等于46％重量百分比的氧化铝、大约小于或等于18％重量百分比的二氧化硅和大约小于或等于10％重量百分比的锆土或衍生出的氧化锆。所述陶瓷浆液还可以包含玻璃，粉煤灰和苏打粉中的至少一种。所述浆液还可以包括石墨涂覆铁微粒，石墨涂覆磁粉，多聚糖，或者任何其它适用的材料。

在本公开的某些方面，所述穿孔膜可以是基本上平坦的表面，其不包括用于排放浆液体的喷嘴。在某些其它方面，所述集料斗是无浴洗的容器，或所述料斗不包括用于处理所述浆液体的浴缸。同样，除了干燥之外，还可以使用烧结过程来形成所述颗粒。

附图说明

下文中将参照附图对本公开的特定实施例进行描述，其中相同的参考标记数字代表相同的部件。然而，应该理解的是所述附图描绘了这里描述的多个实施方式并且并不是要限制这里描述的多种技术的范围，并且：

图1描绘出根据本公开的一个方面的浆液体形成设备的横截面视图；