[发明专利]耐磨损支撑剂复合物及其组成物质

说明书

本发明公开了在支撑剂表面上具有保护剂的水力压裂和砾石填充支撑剂复合物，以及保护剂和支撑剂的组成物质。表面保护剂在运输和输送过程中特别是气动转移过程中减少由于磨蚀和撞击引起的来自支撑剂的粉尘/细粒的产生。

交叉引用

本申请基于2016年11月3日提交的美国专利申请号15/342,826并要求其优先权，其通过引用并入本文。

技术领域

本发明总体上涉及一种支撑剂复合物，更特别地但非限制性地，本发明涉及一种用于水力压裂的耐磨损支撑剂复合物。

背景技术

水力压裂在油气(oil and gas)生产中通常用来获得夹在不能渗透的地质构造中的碳。该过程涉及向井筒中注入高度加压的流体，其通常含有水或另一种载体、化学品和支撑剂，这会导致下面的岩石破裂。然后流体中的支撑剂留在岩石的裂缝中，并保持裂缝敞开，从而容许下面的碳氢化合物流经裂缝进入井筒中进行收集。

当前在水力压裂中通常使用支撑剂(例如石英砂、涂覆树脂的砂、陶瓷，以及用来制造陶瓷的材料，例如铝矾土)来增加从地下地层的油气生产。但是，所有这些支撑剂在将它们泵入井中进行压裂之前在运输和处理时都容易产生粉尘/细粒。例如，当石英砂用于压裂时，在运输至压裂施工现场过程中会在石英颗粒中发生磨损和撞击，并在石英颗粒与容器壁之间发生磨损和撞击。该磨损和撞击在转移和卸载材料时大大增加。在装箱、皮带传送、共混器加载、从多重喷砂机操作释放、从托管架释放、从开放填充端口(open fillport)喷射粉尘以及其它处理操作过程中会产生粉尘/细粒，具有潜在的负面健康影响和环境影响。特别地，气动卸载会产生高水平的粉尘/细粒(dust/fines)。

粉尘/细粒是可悬浮于空气中的微小粒状物质。这种粒状物质会天然产生，还可以是人为的。本发明涉及通过在运输、水力压裂和其它应用中使用耐磨损支撑剂限制粉尘/细粒的产生。可吸入颗粒对于与粉尘/细粒接触的工作人员和其它人员的健康和安全是一个特别顾虑。这些空气颗粒由于其深深渗透进入肺泡的能力而具有潜在的危害。特别地，已经显示长期或过量接触可吸入结晶二氧化硅(例如石英)会引起尘肺症，通常称作硅肺。

在粉尘/细粒类别中，可吸入颗粒是足够小从而会进入肺泡的那些，并且通常包括直径为10微米(micrometer)(或者微米(micron))或更小的颗粒。随着颗粒尺寸降至低于10微米，颗粒吸附在肺泡中的可能性增加。尽管本发明可成功抑制直径为10微米或更小的粉尘/细粒(包括直径为2.5微米或更小的细粒)，但是本发明还可抑制其它悬浮的粒状物质，其尺寸可以更大或者是亚微米。随着更深入地理解可吸入悬浮颗粒的医学影响和环境影响，本发明会继续用来在水力压裂和其它应用中抑制粉尘/细粒，因为那些方面在将来的实践和管理中可被理解。

至于目前的管理环境，美国职业安全和健康协会(Occupational Safety andHealth Administration(OSHA))是美国劳工部(U.S.Department of Labor)的一个机构，授权其通过设立和执行工作场所标准来确保安全和健康的工作条件。OSHA在29CFR1910.1000中确立许多化学物质的可容许暴露极限(PEL)。OSHA目前关于可吸入二氧化硅粉尘在一般工业中的PEL在以下内容找到：29CFR 1910.1000表Z-3和OSHA Technical Manual(OTM)第II部分：第1章附录J，“结晶二氧化硅的样品计算(Sample Calculations forCrystalline Silica)”，包括以下公式，来自附录J的III.K.2部分的方程6：

PEL(mg/m³)＝(10mg/m³)/(2+％可吸入石英)