[发明专利]耐盐自‑悬浮支撑剂

说明书

技术领域

本发明属于压裂液用支撑剂领域，具体涉及一种耐盐自-悬浮支撑剂。

背景技术

在一般指定的美国专利申请9,297,244(7-US)和美国专利申请9,315,721(4-US)中，描述了一种自悬浮支撑剂，其支撑剂的基体颗粒携带有水凝胶-成形聚合物(hydrogel-forming polymer)涂层。其中进一步描述了，这些支撑剂的形成方式使得，当与水基压裂液接触，它们迅速溶胀以形成水凝胶的涂层，所述水凝胶涂层体积大足以显著提高这些支撑剂在井下(downhole)运输时的浮力，还具有耐久性足以保持支撑剂大部分完整，直到它们到达它们的最终使用位置。所有这些早期申请的内容通过引用全文并入本文。

众所周知钙和其它阳离子可以大幅地阻碍形成阴离子水凝胶-成形聚合物(anionic hydrogel-forming polymer)的溶胀能力。在本文下，“阴离子水凝胶-成形聚合物”应理解为这样的形成水凝胶的聚合物，即形成水凝胶的性能主要是由于具有羧酸基团侧基，但是也可能是由于如磺酸基、膦酸酯基(phosphonate)、硫酸基和磷酸(phosphate)基团等其它阴离子基团。当这种聚合物用于水力压裂应用中时，可能遇到特别麻烦的问题，因为用于压裂液的水源，以及井下(downhole)遇到的地下水，往往含有大量这些离子。

发明内容

相关申请交叉引用

本申请要求2016年5月17日提交的美国临时申请序列号62/337,547，标题为耐盐自-悬浮支撑剂的优先权和全部，以上全部披露通过引用全文并入本文。

根据本发明，本发明的发明人发现了兼具耐久性并且尤其耐受钙和其它阳离子对溶胀造成不利影响的自-悬浮支撑剂，该支撑剂可以通过以下方法制得：(1)选择阳离子淀粉作为水凝胶-成形聚合物，(2)化学改性所述阳离子淀粉、所述支撑剂基体颗粒或者两者以增强涂层附着力，(3)将所述阳离子淀粉与支撑剂基体颗粒混合且该淀粉为至少部分糊化的，从而形成离散的淀粉包被的基体颗粒(discrete starch-coated substrate particles)，并且然后(4)干燥所形成的淀粉包被的基体颗粒。

因此，本发明提供了一种兼具耐久性的并且特别能耐受钙和其它阳离子对溶胀造成不利影响的自-悬浮支撑剂，所述自-悬浮支撑剂含有支撑剂基体颗粒和涂布在所述支撑剂基体颗粒上的阳离子淀粉。

此外，本发明还提供了一种用于制备同时耐久的并且特别能耐受钙和其它阳离子对溶胀造成不利影响的自-悬浮支撑剂的方法，所述自-悬浮支撑剂含有支撑剂基体颗粒和涂布在所述支撑剂基体颗粒上的阳离子淀粉，该方法包括：化学改性所述阳离子淀粉、所述支撑剂基体颗粒或者两者以增强涂层附着力，将所述阳离子淀粉与支撑剂基体颗粒混合且该淀粉为至少部分糊化的，从而形成离散的淀粉包被的基体颗粒，并且然后干燥所形成的淀粉包被的基体颗粒。

此外，本发明还提供了一种含有含水载液和上述自-悬浮支撑剂的水基压裂液。

此外，本发明进一步提供了一种压裂地层的方法，包括将上述压裂液泵入所述地层中。

具体实施方式

支撑剂基体颗粒

如上所述，本发明的自-悬浮支撑剂为携带阳离子聚合物涂层的支撑剂的基体颗粒。

为实现这一目的，任何过去曾被用作或将会在未来被用作支撑剂的与来自地层的石油、天然气和/或液态天然气的采收有关的微粒固体都可以被用作本发明的自-悬浮支撑剂的支撑剂基体颗粒。就这一点而言，参见上述的早期提交的申请，其中确定了许多不同的可以用于此目的的微粒材料。这些材料可以具有低至约1.2g/cc以及高至约5g/cc甚至更高的密度，尽管绝大多数的密度范围将在约1.8g/cc和约5g/cc之间，例如约2.3至约3.5g/cc，约3.6至约4.6g/cc，以及约4.7g/cc以及更高。