[发明专利]用于水力压裂的具有耐盐水性的自悬浮支撑剂

说明书

本发明涉及一种支撑剂，其涂有：‑至少一种水溶性和/或水溶胀性聚合物；和‑包含至少一种掩蔽剂的至少一种组合物；该掩蔽剂在水溶性和/或水溶胀性聚合物的层中，和/或在另一层中。本发明还涉及该支撑剂用于水力压裂的用途，尤其是当该水力压裂液包含比例等于或大于0.1wt％的二价阳离子时。

技术领域

本申请涉及提供用于水力压裂的改进的自悬浮支撑剂，其是耐盐水的。

背景技术

在从井获取油和/或气的过程中，经常需要借助水力压裂来刺激烃的流动。术语“压裂”是指将流体泵入井中，直到压力增大到足以压裂含有包埋材料的地下地质地层的水平的方法。这种方法得到裂缝和破裂，其使下面的层碎裂，以将烃产物以显著更高的速率送至井筒。但是，除非保持压力，否则新形成的开口会关闭。为了打开通道并保持它，可以将支撑剂与压裂液一起注入，以产生需要的支撑来保持该开口。由于形成了裂缝，支撑剂在浆料中输送，其中经过释放水压，支撑剂形成用来保持裂缝张开的填充物或支撑物。

典型的压裂液含有约1-6磅支撑剂/美国加仑压裂液(ppa)，但是可以高达10ppa。最常见类型的支撑剂是石英砂(未加工的或涂有树脂的)和人造(工程的)陶瓷材料的颗粒。

必需用于地层中的支撑剂取决于许多因素。支撑剂必须应对高压、高温和流体尤其是水(淡水和盐水)、油和气。理想的支撑剂坚固，耐压碎，耐腐蚀，具有低密度，和易于以低成本获得。最符合这些所需特性的产品是石英砂、涂有树脂的砂(RCS)和陶瓷支撑剂。石英砂是最常用的支撑剂，因为它每磅比RCS和陶瓷支撑剂廉价得多。

已经研发了自悬浮支撑剂(US20140060832)来使颗粒更深入裂缝，进一步增大生产能力。简单来说，这些支撑剂是涂有可水合聚合物的砂粒。当该聚合物水解时，它降低支撑剂颗粒的总体密度，并且变成自悬浮支撑剂。接着，该自悬浮支撑剂能够更深地流入裂缝，而不会沉析。

解决的技术问题

但是，这些自悬浮支撑剂用于淡水应用，而不用于包含二价阳离子的盐水溶液。在少量二价阳离子的存在下，聚合物不能适当地展开，并且自悬浮支撑剂的性能严重减损。在文献(SPE 174867-MS,2015)中，钙容许限记录为625ppm(按CaCO₃计)，镁容许记录为790ppm(按CaCO₃计)。为使自悬浮支撑剂在这种盐水中发挥作用，二价阳离子必须从溶液中掩蔽，而不在井中产生任何额外的问题。

可以向压裂液中添加掩蔽剂，但是它导致不溶的沉淀物形成，这可能会堵塞裂缝。

所以，需要提供改进的自悬浮支撑剂，其能够用于包含二价阳离子的盐水溶液。

本发明的一个目的是提供改性的自悬浮支撑剂，其能够用于包含二价阳离子的盐水溶液。

本发明的另一个目的是提供用于制备这些改性的支撑剂的方法。

其他目的将出现在本申请下面的说明书中。

发明内容

为了改进对二价阳离子的耐受性和避免之前提到的问题，申请人在支撑剂涂料中引入掩蔽剂。

本发明的目标是自悬浮支撑剂，其在至少一个涂层中包含至少一种掩蔽剂。

在本发明中，自悬浮支撑剂是由至少一层水溶性和/或水溶胀性聚合物覆盖的支撑剂。

所以，本发明的第一目标是支撑剂，其涂有：

-至少一种水溶性和/或水溶胀性聚合物；和

-包含至少一种掩蔽剂的至少一种组合物；

该掩蔽剂在水溶性和/或水溶胀性聚合物的层中，和/或在另一层中。

所以，获得的支撑剂是自悬浮支撑剂。有利地，这种自悬浮支撑剂是耐盐水的。