，使用6英寸长的细丝金属来"搅拌"支撑剂，6英寸长的细丝金属悬置于 盘上方，并且置为与盘中的支撑剂接触。与从硅晶片涂层厚度测量所确定的时间相比，涂层 沉积时间加倍，以解决在一侧上粗略地涂布支撑剂、使它们翻转、并且然后涂布另一侧。带 有三种金属中的各种的大约lOOnm和大约500nm的涂层被沉积在各类型的支撑剂上。
[0092] 在涂布过程之后，支撑剂视觉地且通过光学显微镜来检查。结果指出了具有大约 lOOnm的较薄涂层的支撑剂具有大致不均匀的涂层，而带有大约500nm的较厚涂层的支撑 剂具有均匀的涂层。
[0093]示例2 在商标名CARBOLite20/40 和HydroProp40/80 下由CARBOCeramics，Inc. (Houston，Texas)市售的常规低密度陶瓷支撑剂使用带有"B"平搅拌器（beater)和加热罩（heating mantle)的行星台混合器来以导电聚合物的薄层涂布。对于各个涂布运行使用大约500g的 支撑剂。制备了按支撑剂重量的〇. 1%和〇. 4%的涂层，如以下的表1中所示： 表I
在各种情况中，支撑剂在烘箱中加热至150到200°C的温度，并且添加到钢混合碗 (bowl)。助粘剂（如氣丙基二乙氧基硅烷、氣基功能親合剂和缩水甘油基氧基丙基二甲氧 基硅烷、功能性有机硅烷耦合剂）添加到加热的支撑剂，以增强无机基底与有机聚合物之 间的连结。混合碗设在外部加热罩中，以允许在加入添加剂时将热保持在系统中。"B"平搅 拌器沿混合碗的壁表面的侧部在圆形轨道上在大约280rpm的中等速度下行进，同时混合 碗停留就位，从而允许在短时间中完全混合。典型的分批计划在以下的表II中示出： 表II-陶瓷h的涂布计划
另外，使用带有如上文所描述的"B"平搅拌器和加热罩的行星混合器来将PEDOT:PSS加至石碳酸甲醛（Novolac)涂层中，制成了 0. 1%和0. 4%涂层。对于各个涂布运行，使用 了大约500g的支撑剂。对于按重量的0. 1%到0. 4%的支撑剂涂布，大约42g和167g的 PED0T:PSS分别加入至500g的支撑剂，其中在有和没有如上文所叙述的助粘剂的情况下， 20g的石碳酸甲醛（Novolac)树脂与六胺（基于石碳酸甲醛（Novolac)树脂的13%六胺） 交联。典型的分批计划在以下的表III中示出： 表III-以石碳酸甲醛树脂在陶瓷h的涂布计划
在涂布过程之后，涂布的支撑剂样品视觉地且通过光学显微镜来检查。
[0094]示例3 根据示例1和2制备的各种支撑剂样品以及未涂布的支撑剂样品的导电性使用图8中 所示的测试设备来测量。如图8中所示，测试系统200包括绝缘氮化硼模具202,其具有0. 5 英寸的内部直径和1. 〇英寸的外部直径，设置在钢模具206中的开孔204中，其中开孔204 具有1. 〇英寸的内部直径。具有〇. 5英寸的外部直径的上钢柱塞208和下钢柱塞210分别 插入绝缘氮化硼模具202的上端212和下端214中，使得室216形成在上柱塞208的前端 218、下柱塞210的前端220与氮化硼套筒202的内壁222之间。上柱塞208从绝缘氮化硼 模具202除去，并且支撑剂载入室216中，直到支撑剂床224达到下柱塞210的前端220上 方大约1到2cm的高度。上柱塞208然后重新安装在绝缘氮化硼模具202中，直到上柱塞 208的前端218接合支撑剂224。铜线226连接到上柱塞208以及电源228和伏特计230中 的每一个的一个电极上。第二铜线连接到下柱塞210以及电源228和伏特计230中的每一 个的另一个电极上。电流源可为本领域的普通技术人员公知的任何适合的DC电流源，如， 在DC电流源模式下的Keithley237高压源测量单元，并且伏特计可为本领域的普通技术 人员公知的任何适合的伏特计，如，Fluke175TrueRMS万用表，对于某些样品，其可在DC mV模式下使用，并且对于较高电阻的样品，其可在欧姆计模式下使用。
[0095] 电流源通电，并且然后确定带有室216中的支撑剂床224的测试系统200的电阻。 支撑剂224的电阻然后以万用表作为压力的函数来测量，使用上柱塞108和下柱塞110均 作为电极，并且将压力施加至支撑剂床224。具体而言，R=V/I-带有柱塞（plunger)接触的 系统的电阻从以室216中的支撑剂床224测得的值减去，并且电阻率P=R*A/t，其中A是由 支撑剂床224占据的面积，并且t为上柱塞108与下柱塞110之间的支撑剂床224的厚度。
[0096] 结果如下： 没有添加任何导电材料的基底支撑剂的电气测量在样品上在100V的DC下进行，样品 为蜡中的50%的体积百分比的支撑剂，其压到标称为1英寸直径和大约2_厚的盘中。使用 这些值来计算电阻率，并且使用对于纯蜡的测得电阻率，更低的值通过描绘log(电阻率） 对体积分数支撑剂来推定（extrapolate)，并且推定至一者的体积部分： CarboProp 40/70 : 2 x 1012欧姆?厘米CarboProp 20/40 :0? 6 x 1012欧姆?厘米 CarboHydroProp :1. 8 x 1012欧姆?厘米 CarboEconoProp :9 x 1012欧姆?厘米 应当注意的是，以上测得的样品的电阻率是非常高的，并且不适于本发明中的检测。
[0097] 进行根据示例1制备的带有100nm和500nm的厚度的铝的涂层的基底支撑剂的 电气测量，并且进行带有或没有氨基硅烷的带有〇. 1%或〇. 4%的聚（3, 4-乙撑二氧噻吩） (PED0T)的涂层的基底支撑剂的电气测量。结果在以下的表IV和图9中示出。
[0098]表IV
如可从图9中看到的那样，导电率方面的最佳结果以具有500nm厚的铝的涂层的CarboLite (CL)20/40 和HydroProp (HP)40/80 获得。
[0099] 进行带有根据示例1制备的500nm厚度的铝的涂层带有此类基底支撑剂的变化百 分比的基底支撑剂的混合物的电气测量。结果在以下的表V和VI和图10-11中示出。
[0100] 表V示出了带有500nm的铝的涂层的CarboLite20/40的混合物和未添加导电材 料的CarboLite20/40的混合物的数据。对于表V中所示的各个样品，3g的样品材料置于 〇. 5英寸的模具中，以提供0. 196平方英寸的面积。用于各次测试的施加电流为5mA，并且 测试在室温下进行。
[0101]表V
表VI示出了带有500nm的错涂层的HydroProp40/80和未加入导电材料的HydroProp40/80的混合物的数据。对于表VI中所示的各个样品，3g的样品材料置于0. 5英寸的模具 中，以提供〇. 196平方英寸的面积。用于各次测试的施加电流为5mA，并且测试在室温下进 行。
[0102]表VI
如可从表V和VI以及图10-11中看到那样，不管涂布或未涂布的支撑剂的相对量，支 撑剂填充体的电阻率趋于随增大的闭合压力而减小。另外，当未涂布的支撑剂的相对量增 大且涂布的支撑剂的相对量减小时，支撑剂填充体的电阻率急剧地增大。最后，最低的电阻 率以100%的铝涂布的支撑剂实现。涂布和未涂布的支撑剂的混合物不会导致小于100%的 铝涂布的支撑剂的电阻率测量结果。
[0103] 当用作支撑剂时，本文中所描述的颗粒可以以与常规支撑剂相同的方式来处理。 例如，颗粒可在袋中或散装形式连同在压裂处理中使用的其它材料一起运输至井地点。常 规设备和技术可用来将颗粒置于构造中作为支撑剂。例如，颗粒与压裂流体混合，压裂流体 然后注入构造中的裂缝中。
[0104] 在压裂地下构造的示例性方法中，水力流体以足以在其中打开裂缝的速率和压力 注入构造中，并且包含如本文中所描述的从浆制备的且具有如本文中所描述的一个或多个 性质的烧结的大致圆形和球形的颗粒的流体被注入裂缝中，以支撑在打开状态下的裂缝。
[0105] 以上描述和实施例旨在说明本发明，而不是由此限制本发明。将理解的是，可在本 发明中做出各种改型，而不脱离其精神和范围。
【主权项】
1. 一种支撑剂填充体，包括： 多个烧结的大致圆形和球形的颗粒，各个所述颗粒均包括具有至少500nm的厚度的电 气地导电的材料的大致均匀的涂层。2. 根据权利要求1所述的支撑剂填充体，其中，所述电气地导电的材料包括选自由铝、 铜和镍构成的集合的金属。3. 根据权利要求1所述的支撑剂，其中，所述支撑剂填充体具有小于0. 5欧姆?厘米的 电阻率。4. 一种压裂地下构造以及检测、定位和特征化在压裂中使用的支撑剂的方法，包括： 以足以在其中打开裂缝的速率和压力来将水力流体注入延伸到所述地下构造中的井 孔中； 将含有电气地导电的烧结的大致圆形和球形的颗粒的流体注入到所述裂缝中； 电气地激励所述裂缝处或附近的土地；以及 测量在表面处或相邻井孔中的电和磁场响应的三维（x、y和z)分量。5. 根据权利要求4所述的方法，其中，所述方法还包括： 在打开所述裂缝之前电气地激励在所述裂缝处或附近的土地；以及 将打开所述裂缝之前的电和磁场响应的三维分量与打开所述裂缝且将接触电气地导 电的烧结的大致圆形和球形的颗粒的流体注入所述裂缝中之后的电和磁场响应相比较来 确定支撑剂位置。6. 根据权利要求4所述的方法，其中，测得的电和磁场响应的三维分量以选自由基于 电磁的麦克斯韦方程的反演算法和电磁全息成像构成的集合的成像方法来分析，以确定支 撑剂填充体位置。7. 根据权利要求4所述的方法，其中，选自高斯、方形和时域构成的集合的电磁波形用 作输入信号，以生成三维电场和磁场响应。8. 根据权利要求7所述的方法，其中，执行求解用于电和磁场的电磁的麦克斯韦方程 的数值模拟，以确定最佳输入波形和在现场应用中使用的记录几何形状，其中所述数值模 拟为基于从地球物理记录和地质信息确定的土地模型。
【专利摘要】电气地导电的烧结的大致圆形和球形的颗粒以及用于从含有矾土的原材料生产此类电气地导电的烧结的大致圆形和球形的颗粒的方法。用于在水力压裂操作中使用此类电气地导电的烧结的大致圆形和球形的颗粒的方法。本发明的实施例通常涉及地质构造的水力压裂，并且更具体而言，涉及用于检测、定位和特征化在气体、石油或地热储备的水力压裂刺激中使用的电气地导电的支撑剂的电磁(EM)方法。
【IPC分类】E21B43/267
【公开号】CN105229258
【申请号】CN201480012506
【发明人】C.坎南, L.巴特尔, T.帕利施, D.阿尔德里奇
【申请人】卡博陶粒有限公司, 仙迪亚公司
【公开日】2016年1月6日
【申请日】2014年1月3日
【公告号】CA2896770A1, EP2941532A1, US8931553, US20140190686, US20150184065, WO2014107608A1