地层体积与期望的处理的区域的高度和期望的渗透深度相关，并且渗透深度优选地为径向 地进入地层至少约30cm。请注意，由于固结液是通过穿孔注入的，因此处理的区域实际上来 自对齐的穿孔。
[0101] 在固结地层之前，根据一个优选的实施方案，通过注入酸性流体进行酸处理。如本 领域所熟知的，该酸处理通常包括若干个阶段，如酸预冲洗、一个或多个酸注入阶段和后置 冲洗（overflush) 〇
[0102] 在穿孔和固结后，最后的步骤为压裂步骤。虽然单独的树脂处理可能已足以防止 早期砂产生，但树脂降低了钻井孔周围的地层的渗透性。压裂处理的主要目的是将钻井孔 连接到地层，在该情况下避开任何损害，并充当允许烃产生的同时阻挡地层材料的滤器。与 裂缝相关的高表面积使其成为非常有效的滤器，例如，具有25cm高度的13. 7m的裂缝长度 具有368m2的表面积，相比之下，具有相同区域高度的砾石充填的裸井流动面积为3. 2m2。
[0103] 用于水力压裂地下地层的技术将为本领域普通技术人员已知，并且会涉及将压裂 液栗入钻孔中并栗出进入周围地层。流体压力在最小原位岩石应力以上，从而在地层中产 生或延伸裂缝。为了在释放流体压力之后保持在地层中形成的裂缝，压裂液携带支撑剂，所 述支撑剂的目的是防止裂缝在栗送完成后闭合。
[0104] 压裂液无具体限制，可以选自具体领域已知的压裂液。合适的压裂液描述于 例如WCLyons,GJPlisga，"StandardHandbookOfPetroleumAndNaturalGas Engineering"，GulfProfessionalPublishing(2005)。压裂液可以是，例如，与聚合物胶 凝的水、与聚合物胶凝的水包油乳液或与聚合物胶凝的油包水乳液。在一个优选的实施方 案中，压裂液包含显示的比例的以下成分：10001水、20kg氯化钾、0. 120kg乙酸钠、3. 6kg瓜 尔豆胶（水可溶性聚合物）、（根据需要）调节pH-值到9-11的氢氧化钠、0? 120kg硫代硫 酸钠和0. 180kg过硫酸铵，和任选地用于增强粘度的交联剂，如硼酸钠或硼酸钠与硼酸的 组合。
[0105] 此外，本发明涉及用于产生石油或天然气的方法，所述方法包括使用压裂液将涂 覆的支撑剂注入压裂的地层中，即，将含有涂覆的支撑剂的压裂液注入含有石油或天然气 的岩层中，和/或将其引入含有石油或天然气的岩层中的裂缝内。该方法无具体限制，可以 以具体领域中已知的方式实施。压裂液中的支撑剂的浓度可以是本领域已知的任意浓度， 并且通常会为约0. 5至约20镑的加入的支撑剂每加仑的洁净流体。
[0106] 压裂液可以含有加入的支撑剂助留剂，例如，纤维材料、涂覆在支撑剂上的可固化 树脂、薄片、可变形的颗粒或粘性支撑剂涂层，以将支撑剂颗粒保留在裂缝中并防止其穿过 钻井孔产生。浓度优选地为按支撑剂重量计约〇. 1 %至约5. 0 %的纤维，例如选自天然有机 纤维、合成有机纤维、玻璃纤维、碳纤维、陶瓷纤维、无机纤维、金属纤维及其混合物，与可固 化的树脂涂覆的支撑剂的组合是特别优选的。支撑剂助留剂旨在将支撑剂固体保持在裂缝 中，并且支撑剂和支撑剂助留剂防止在称为"返排"的过程中重新从井中产生地层颗粒。 实施例
[0107] 实施例1-聚脲涂覆方法
[0108] 制备根据本发明的聚脲型涂层的方法反映了使用水溶液中的催化剂来制备底部 聚脲，其具有具体的加入时间和顺序以及选定的温度，以产生适用作在高温井中存在的典 型的井下条件下抗损失的高温、高压支撑剂涂层的聚脲型涂层。使用该实施例中描述且在 表1中显示的循环，可以通过简单地增加总化学品的量，同时使用该比例，来增加涂层重 量。使用该方法制备了具有2. 1 %、3. 1 %和3. 7wt%的涂层的支撑剂。
[0109]表1
[0110]
[0111] 涂覆的砂的表征将通常包括树脂涂层重量（如通过强热失量（L0I)测试测量的， 占总重量的百分比）、抗破碎性、结合强度和TMA分析。例如，在3.lwt%涂层下测试的实施 例1的涂覆的支撑剂仅显示在TMA中的热膨胀（高达240°C)，从而表明其玻璃化转变温 度（Tg)约为240°C。当在250°F(121°C)下测试无侧限抗压强度（UCS)时，涂覆的支撑 剂显示350psi的结合强度和3. 1 %的10,OOOpsi的压溃破坏（crushfailure)。这些均为 希望的结果，因为高温井的涂层Tg最优选地在约200-265°C的范围内，并且在UCS测试中， 在lOOOpsi和250°F的压缩应力下24小时后显示至少20psi的结合强度，更优选地至少 lOOpsi，以及最优选地250-2000psi的结合强度。涂覆的支撑剂的颗粒间结合强度不仅在 UCS测试过程中应落入这些范围内，而且颗粒间强度应在多个加热-冷却循环后保持，以反 映保持的和持久的传导率。
[0112] 该材料的传导率测试是鼓舞人心的，因为其基本上等于现有的、市售级的酚醛树 脂涂覆的白砂的传导率，但无需加入通常与酚醛树脂涂层一起使用以促进结合强度的形成 但可能破坏压裂和/或破胶液相容性的活化剂或表面活性剂化合物。
[0113] 实施例2-具有B阶固化的聚脲
[0114] 实施例2的方法将延迟的b-阶固化能力引入到聚脲型涂层中。该涂层，很像实施 例1的涂层，是当其通过同时加入和反应来施加时形成的，其根据下表2中显示的顺序表 不。
[0115]
[0117] 与实施例1 一样，涂覆的砂的表征通常包括如L0I测定的树脂涂层重量、抗破碎 性、结合强度和我们观察涂覆的颗粒对升高的温度的反应的TMA分析。例如，在3. 55wt% L0I下测试的实施例2中制备的样品仅显示在TMA中的热膨胀（高达240°C)，但是显示 606psi的250°F(121°C)的UCS结合强度，具有13%的10,OOOpsi的压溃破坏（crush failure)。未测定该材料的传导率测试。
[0118] 在UCS测试的过程中的额外的反应性和固化行为的存在暗示了二次固化潜能（B 阶固化）的存在。
[0119] -旦本领域技术人员受到本发明的教导，在不背离本文公开的发明构思的前提 下，可以作出许多变化和修改。因此，本发明不受除所附权利要求的精神以外的限制。
【主权项】
1. 一种用于制备支撑剂的方法，所述支撑剂涂覆有聚脲型涂层，所述方法包括：通过 使支撑剂芯与反应混合物接触，在支撑剂芯固体上形成基本上无泡沫的聚脲型涂层的薄 膜，所述反应混合物包含：(a)异氰酸酯，（b)水和（c)促进聚脲形成的固化剂和/或催化 剂。2. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述水与所述异氰酸酯以足以形成反应性胺的 速率接触，所述反应性胺然后与另外的异氰酸酯反应以在支撑剂、砂或陶瓷上形成所述聚 脲。3. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述异氰酸酯包括异氰酸酯的聚合物或低聚物。4. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述催化剂包括双-二甲氨基乙基醚或双-吗啉 二乙醚。5. 根据权利要求1所述的方法，其中，由所述方法制备的所述聚脲型涂层显示来自UCS 测试的至少20psi的颗粒间结合强度。6. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述支撑剂芯固体包括砂或陶瓷。7. 用于在水力压裂的地下地层撑开裂缝的涂覆的支撑剂，其中所述支撑剂包括：(a) 支撑剂芯，和（b)通过使所述支撑剂芯与反应混合物接触而形成的基本上无泡沫的聚脲的 薄膜，所述反应混合物包含异氰酸酯、水和促进聚脲形成的固化剂。8. 根据权利要求7所述的支撑剂，其中，当水与所述异氰酸酯以足以形成反应性胺的 速率接触时，在所述支撑剂芯上已制成所述聚脲型涂层，所述反应性胺然后与另外的异氰 酸酯反应以在所述支撑剂芯的外表面上原位形成所述聚脲。9. 根据权利要求8所述的支撑剂，其中，所述异氰酸酯包括异氰酸酯的聚合物或低聚 物。10. 根据权利要求8所述的支撑剂，其中，所述催化剂包括双-二甲氨基乙基醚或 双-吗啉二乙醚。11. 根据权利要求8所述的支撑剂，其中，由所述方法制备的聚脲型涂层显示在UCS测 试中的至少20psi的颗粒间结合强度。12. 根据权利要求8所述的支撑剂，其中，所述支撑剂芯包括砂或陶瓷。13. 根据权利要求8所述的支撑剂，其显示为基本上无泡沫的玻璃状薄膜的形式。14. 根据权利要求8所述的支撑剂，其中，所述聚脲型涂层显示约20° -250°C范围内的 玻璃化转变温度。15. 根据权利要求8所述的支撑剂，其中，所述聚脲型涂层还包括选自用于本发明的 反应性胺组分的反应性胺，包括C1-C40胺封端的、含胺的或酰胺化合物，如单胺（例如，丁 胺）、酰胺（例如，脂肪酸酰胺、硬脂酰胺）、二胺、三胺、胺封端的二醇如胺封端的聚亚烷基 二醇。16. 根据权利要求8所述的支撑剂，其中，所述聚脲型涂层设置为聚氨酯涂覆的支撑剂 芯固体上的最外面的皮层。17. 根据权利要求8所述的支撑剂，其中，所述聚脲型涂层设置为酚醛树脂涂覆的支撑 剂芯固体上的最外面的皮层。
【专利摘要】用于油井和气井的水力压裂的支撑剂涂覆有聚脲型涂层。在一个优选的实施方案中，该聚脲型涂层是如下形成的：通过使聚合异氰酸酯与一定量的水和发泡催化剂在足以在支撑剂的外表面上原位生成反应性胺的速率和量下接触，所述反应性胺从而与未转化的聚合异氰酸酯反应以形成薄的聚脲型表面涂层，所述涂层基本上是固体的并且缺乏泡沫或显著的孔隙率。供选择地，聚脲型可以通过选择反应性胺化合物和异氰酸酯以形成涂覆的支撑剂来制备。涂覆的支撑剂保留原始芯固体的离散、自由流动的特性，但具有本发明的聚脲型涂层的有益效果。
【IPC分类】E21B43/26
【公开号】CN105229257
【申请号】CN201480025900
【发明人】A·L·麦克拉里, R·R·麦克丹尼尔, R·E·巴塞尔, S·莫纳斯蒂尔瑞欧迪斯
【申请人】优选技术有限责任公司
【公开日】2016年1月6日
【申请日】2014年4月4日
【公告号】CA2906974A1, US20140274819, WO2014146142A1