1.一种自悬浮支撑剂,其包括涂覆有亲co2涂层的支撑剂颗粒,其中所述亲co2涂层是轻度交联的并且具有约束co2分子的物理结构。
2.根据权利要求1所述的自悬浮支撑剂,其中当co2分子被约束在所述物理结构内时,所述自悬浮支撑剂在体积上从非溶胀状态膨胀到溶胀状态。
3.根据权利要求2所述的自悬浮支撑剂,其中所述亲co2涂层的所述物理结构从所述非溶胀状态到所述溶胀状态在体积上膨胀了至少20%。
4.根据权利要求2或3所述的自悬浮支撑剂,其中所述亲co2涂层的所述物理结构从所述非溶胀状态到所述溶胀状态在体积上膨胀了至少100%。
5.根据权利要求2到4中任一项所述的自悬浮支撑剂,其中所述亲co2涂层的所述物理结构从所述非溶胀状态到所述溶胀状态在体积上膨胀了至少300%。
6.根据前述权利要求中任一项所述的自悬浮支撑剂,其中所述支撑剂颗粒具有粗糙表面,所述粗糙表面的算术平均粗糙度(ra)大于或等于1纳米(nm)。
7.根据前述权利要求中任一项所述的自悬浮支撑剂,其中所述亲co2涂层包括亲co2材料,所述亲co2材料选自多糖乙酸酯、聚乙二醇、部分氟化的含氧聚合物、氧化聚合物、交联含氧聚苯乙烯、聚乙酸乙烯酯以及这些材料中的任何材料的组合。
8.根据前述权利要求中任一项所述的自悬浮支撑剂,其中所述支撑剂颗粒是选自由以下组成的组的材料的颗粒:氧化物、硅酸盐、砂、陶瓷、树脂、塑料、矿物、玻璃、级配砂、经过处理的砂、树脂涂覆砂、其它树脂涂覆颗粒、铝土矿、烧结铝土矿、玻璃颗粒、玻璃珠以及其组合。
9.根据前述权利要求中任一项所述的自悬浮支撑剂,其中当将所述自悬浮支撑剂添加到水基流体中时,所述亲co2涂层不会从所述支撑剂颗粒中解离。
10.一种水力压裂液,其包括:
包括co2的流体,以及
悬浮在所述流体中的自悬浮支撑剂,所述自悬浮支撑剂包括涂覆有亲co2涂层的支撑剂颗粒,其中所述亲co2涂层是轻度交联的并且具有约束co2分子的物理结构。
11.根据权利要求10所述的水力压裂液,其中所述流体包括液体co2、超临界co2、临界co2、次临界co2或其组合。
12.根据权利要求10或11中任一项所述的水力压裂液,其中所述流体进一步包括n2。
13.根据权利要求10到12中任一项所述的水力压裂液,其中所述亲co2涂层的所述物理结构包括受约束的co2分子,所述受约束的co2分子使所述自悬浮支撑剂在体积上膨胀到溶胀状态。
14.根据权利要求13所述的水力压裂液,其中所述亲co2涂层的所述物理结构从非溶胀状态到所述溶胀状态在体积上膨胀了至少20%。
15.根据权利要求13或14所述的水力压裂液,其中所述亲co2涂层的所述物理结构从所述非溶胀状态到所述溶胀状态在体积上膨胀了至少100%。
16.根据权利要求13到15中任一项所述的水力压裂液,其中所述亲co2涂层的所述物理结构从所述非溶胀状态到所述溶胀状态在体积上膨胀了至少300%。
17.根据权利要求10到16中任一项所述的水力压裂液,其中所述溶胀状态下的所述自悬浮支撑剂的密度是所述流体的所述密度的25%到200%。
18.根据权利要求10到17中任一项所述的水力压裂液,其中所述溶胀状态下的所述自悬浮支撑剂的密度小于或等于所述流体的所述密度的200%。
19.根据权利要求10到18中任一项所述的水力压裂液,其中所述支撑剂颗粒具有粗糙表面,所述粗糙表面的算术平均粗糙度(ra)大于或等于1nm。
20.根据权利要求10到19中任一项所述的水力压裂液,其中所述亲co2涂层包括亲co2材料,所述亲co2材料选自多糖乙酸酯、聚乙二醇、部分氟化的含氧聚合物、氧化聚合物、交联含氧聚苯乙烯、聚乙酸乙烯酯以及这些材料中的任何材料的组合。
21.根据权利要求10到20中任一项所述的水力压裂液,其中所述支撑剂颗粒是选自由以下组成的组的材料的颗粒:氧化物、硅酸盐、砂、陶瓷、树脂、塑料、矿物、玻璃、级配砂、经过处理的砂、树脂涂覆砂、其它树脂涂覆颗粒、铝土矿、烧结铝土矿、玻璃颗粒、玻璃珠以及其组合。
22.根据权利要求10到21中任一项所述的水力压裂液,其中当将所述自悬浮支撑剂添加到水基流体中时,所述亲co2涂层不会从所述支撑剂颗粒中解离。
23.一种用于产生自悬浮支撑剂颗粒的方法,所述方法包括:
用亲co2材料的可聚合前体材料涂覆支撑剂颗粒以形成经过涂覆的支撑剂颗粒;以及
使所述可聚合前体材料聚合以将所述经过涂覆的支撑剂颗粒转变成涂覆有所述亲co2材料的亲co2涂层的自悬浮支撑剂颗粒,所述亲co2涂层是轻度交联的并且具有约束co2分子的物理结构。
24.根据权利要求23所述的方法,其中涂覆所述支撑剂颗粒包括在流化床工艺中使所述可聚合前体材料与所述支撑剂颗粒接触。
25.根据权利要求23到24中任一项所述的方法,其进一步包括在用所述亲co2材料的所述可聚合前体材料涂覆所述支撑剂颗粒之前,用粘合促进剂涂覆所述支撑剂颗粒。
26.根据权利要求23到25中任一项所述的方法,其进一步包括在所述涂覆步骤之前使所述支撑剂颗粒粗糙化。
27.根据权利要求26所述的方法,其中使所述支撑剂颗粒粗糙化产生具有粗糙表面的支撑剂颗粒,所述粗糙表面的算术平均粗糙度(ra)大于或等于1nm。
28.根据权利要求23到27中任一项所述的方法,其中使所述可聚合前体材料聚合包括在足以使至少一部分所述可聚合前体材料交联的聚合温度和聚合时间下加热所述经过涂覆的支撑剂颗粒。
29.根据权利要求23到28中任一项所述的方法,其中使所述可聚合前体材料聚合包括在足以使至少一部分所述可聚合前体材料交联的条件下将所述经过涂覆的支撑剂颗粒暴露于紫外(uv)光下。
30.根据权利要求23到29中任一项所述的方法,其中所述亲co2材料选自多糖乙酸酯、聚乙二醇、部分氟化的含氧聚合物、氧化聚合物、交联含氧聚苯乙烯、聚乙酸乙烯酯以及这些材料中的任何材料的组合。
31.根据权利要求23到30中任一项所述的方法,其中所述支撑剂颗粒是选自由以下组成的组的材料的颗粒:氧化物、硅酸盐、砂、陶瓷、树脂、塑料、矿物、玻璃、级配砂、经过处理的砂、树脂涂覆砂、其它树脂涂覆颗粒、铝土矿、烧结铝土矿、玻璃颗粒、玻璃珠以及其组合。
32.根据权利要求23到31中任一项所述的方法,其中当将所述自悬浮支撑剂颗粒添加到水基流体中时,所述亲co2涂层不会从所述支撑剂颗粒中解离。
33.一种处理地层的方法,所述方法包括:
使地层与根据权利要求23到32中任一项所述的水力压裂液接触,以及
用所述水力压裂液延伸所述地层中的至少一个地下裂缝。
34.根据权利要求33所述的方法,其中接触所述地层包括将所述水力压裂液泵送到所述地层中。
35.根据权利要求33或34所述的方法,其中接触所述地层包括:
钻入所述地层;以及
将所述水力压裂液注入所述地层中的所述至少一个地下裂缝中。
36.根据权利要求33到35中任一项所述的方法,其中所述地层包括岩层。
37.根据权利要求33到36中任一项所述的方法,其中所述地层包括页岩。