[**]

Волокна, содержащие первое термопластическое соединение, температура размягчения которого составляет 120°С, и вулканизуемый полимер. Также обнаружены композиции, содержащие совокупность волокон; некоторые волокна состоят первого термопластического соединения, температура размягчения которого составляет до 120°С, и некоторые волокна, состоящие из вулканизуемого полимера. Коэффициент сжатия волокна составляет как минимум 2:1, а максимальный поперечный размер - до 60 мкм. Также описаны жидкие соединения, содержащие волокна, и способы контактирования с подземными формациями с использованием волокон.

(57) Реферат / Формула:

Волокна, содержащие первое термопластическое соединение, температура размягчения которого составляет 120°С, и вулканизуемый полимер. Также обнаружены композиции, содержащие совокупность волокон; некоторые волокна состоят первого термопластического соединения, температура размягчения которого составляет до 120°С, и некоторые волокна, состоящие из вулканизуемого полимера. Коэффициент сжатия волокна составляет как минимум 2:1, а максимальный поперечный размер - до 60 мкм. Также описаны жидкие соединения, содержащие волокна, и способы контактирования с подземными формациями с использованием волокон.

---

ВУЛКАНИЗИРУЕМОЕ ВОЛОКНО И СОЕДИНЕНИЯ, ЕГО СОДЕРЖАЩИЕ; СПОСОБ ОБРАБОТКИ ПОДЗЕМНЫХ
ФОРМАЦИЙ
Перекрестные ссылки к "родственной" заявке
Данный пункт формулы изобретения к заявке - преимущество временной патентной заявки США № 61/140360, зарегистрированной 23 декабря 2008 года, разглашение которой включено как неотъемлемая часть в полном объеме в этом документе.
Краткая информация
Известны различные многокомпонентные волокна. Примеры включают волокна, имеющие низкую температуру плавления или размягчения оболочки, которая покрывает сердцевину с более высокой температурой плавления. Многокомпонентные структуры могут быть полезны, например, для проклейки волокон, в которых оболочка в расплавленном или смягченном состоянии выступает в качестве связующего вещества для сердцевины.
В нефтяной и газовой промышленности добыча нефти и/или газа иногда увеличивалась за счет гидравлического разрыва пласта, при котором предполагается введение вязкой жидкости для гидравлического разрыва или пены под высоким давлением в подземные скважины для формирования разрывов. Когда формируется разрыв, зернистый шлам, называемый "наполнителем пласта" или "расклинивающим агентом", находящийся в жидкости или пене, вводится в трещину. После снижения
DM 80491
давления, расклинивающие агенты формируют барьер из расклинивающего агента, который предназначен для удержания разрывов в открытом состоянии, обеспечивая тем самым высокую проводимость канала в образовании.
Эффективности подхода к расклиниванию трещины гидравлического разрыва пласта может препятствовать нежелательный перенос расклинивающих агентов во время операций по очистке или во время работ по добыче из скважин. Перенос расклинивающих агентов, который также известен как обратный поток, может ограничивать поток в скважине, увеличивать внутреннее трение текучей среды и загрязнять добываемую жидкость, и, следовательно, является нежелательным.
Для решения проблемы обратного потока было использовано несколько различных подходов. Некоторые волокна были использованы в комбинации с расклинивающими агентами для контроля обратного потока и модификации формы расклинивающего агента, в том числе были исследованы коэффициенты сжатия и распределение частиц по размерам. Также были использованы расклинивающие агенты с покрытием из каучука. Предполагается, что расклинивающие агенты с покрытием из каучука прилипнут друг к другу в скважине и сформируют единую совокупность расклинивающих агентов. Были использованы различные типы покрытий из каучука, в том числе термореактивные смолы (например, эпоксидные или фенольные полимеры) и термопластичные эластомеры (например, акриловые полимеры). Недостаток расклинивающих агентов с покрытием из каучука для контроля обратного потока расклинивающих агентов - это возможная неполная вулканизация расклинивающих агентов, а также необходимая совместимость с
DM 80491
компонентами жидкости для гидравлического разрыва (например, прерывателями) вызывает противоречия.
Несмотря на достижения в области технологий контроля обратного потока, существует необходимость в дополнительном контроле обратного потока.
Краткое изложение
Настоящее описание обеспечивает, например, волокна и соединения, содержащие множество волокон. Волокна и соединения, которые содержат первое термопластическое соединение и вулканизуемый полимер, размягчаются при температуре до 120°С. Волокна и соединения, описанные здесь, могут быть полезны, например, для обеспечения контроля обратного потока в нефтяных и газовых скважинах и залежах.
В одном аспекте, настоящее описание обеспечивает волокно(а), состоящее из первого термопластического соединения, имеющего температуру размягчения до 120°С (в некоторых конструкциях до 110°С, 100°С, 95°С, 90°С, 85°С, 80°С, 75°С или 70°С или в диапазоне от 60°С до 80°С) и вулканизуемого полимера, первого термопластического соединения и вулканизуемого полимера, каждый из которых формирует часть волокна, где волокно имеет коэффициент сжатия как минимум 2:1, и где волокно имеет максимальный поперечный размер до 60 микрометров (в некоторых конструкциях, до 50, 40 или 30 микрометров, а в некоторых конструкциях - в диапазоне от 10 до 50 микрометров).
Примерные конструкции волокон, описанные в данном документе, включают конструкции, которые имеют сердцевину и наружную
DM 80491
поверхность, а также сердцевину, состоящую из первого термопластического соединения. В некоторых из этих конструкций, например, как минимум часть наружной поверхности вулканизуемого полимерного покрытия остается открытой. В некоторых конструкциях, например, волокно включает сердцевину, состоящую из первого термопластического соединения, и оболочку, состоящую из вулканизуемого полимера, окружающего сердцевину. В некоторых из этих конструкций оболочка дополнительно содержит вулканизирующее вещество.
В некоторых конструкциях волокно(а) согласно данному открытию состоят из сердцевины и оболочки, окружающей сердцевину, где сердцевина, состоящая из второго термопластического соединения, имеет точку плавления как минимум 140°С (в некоторых конструкциях, как минимум 150°С, а в некоторых конструкциях - в диапазоне от 140°С до 260°С), и где оболочка состоит из первого термопластического соединения, имеющего температуру размягчения не выше 120°С, и вулканизуемого полимера.
В другом аспекте настоящее описание обеспечивает соединение, состоящее из множества волокон согласно любой вышеуказанной конструкции.
В другом аспекте настоящее описание обеспечивает соединение, состоящее из множества волокон, включающих:
термопластические волокна, состоящие из первого термопластического соединения, имеющего температуру размягчения до 120°С (в некоторых конструкциях, до 110°С, 100°С, 95°С, 90°С, 85°С, 80°С,
DM 80491
75°С или 70°С или в диапазоне от 60°С до 80°С), где каждое термопластическое волокно по отдельности имеет коэффициент сжатия как минимум 2:1 и максимальный поперечный размер до 60 микрометров (в некоторых конструкциях до 50, 40 или 30 микрометров, а в некоторых конструкциях - в диапазоне от 10 до 50 микрометров); и
вулканизируемые волокна, состоящий из вулканизуемого полимера, где каждое вулканизируемое волокно по отдельности имеет коэффициент сжатия как минимум 2:1 и максимальный поперечный размер до 60 микрометров (в некоторых конструкциях, до 50, 40 или 30 микрометров, а в некоторых конструкциях - в диапазоне от 10 до 50 микрометров); термопластические волокна и вулканизируемые волокна формируют часть множества волокон.
В некоторых конструкциях соединений согласно данному открытию, каждое термопластическое волокно и каждое вулканизируемое волокно имеет сердцевину и оболочку, окружающую сердцевину, где каждая сердцевина состоит из второго термопластического соединения, температура плавления которого составляет как минимум 140°С (в некоторых конструкциях - как минимум 150°С, а в некоторых конструкциях - в диапазоне температур от 140°С до 260°С), где оболочка термопластического волокна состоит из первого термопластического соединения, а оболочка вулканизируемого волокна состоит из вулканизуемого полимера.
В некоторых конструкциях соединения, описанные в данном документе, состоят из жидкости, где диспергируется множество волокон. В некоторых из этих конструкций соединение далее состоит из расклинивающих агентов, диспергированных в жидкости.
DM 80491
В другом аспекте в настоящем описании приводится способ обработки подземных формаций, т.е. способ, состоящий из:
нагнетания в ствол скважины, пересекающий подземную формацию, композиции жидкости, описанной в настоящем документе, нагрева первого термопластического соединения как минимум до одной температуры выше температуры размягчения; и как минимум, частичной вулканизации полимерного покрытия. В некоторых конструкциях, нагрев первого термопластического соединения как минимум до одной температуры выше температуры размягчения и как минимум частичная вулканизация полимерного покрытия после введения композиции жидкости.
Волокна, описанные в настоящем документе, используются, например, для контроля миграции твердых веществ (например, контроля обратного потока расклинивающих агентов) в скважинах и залежах. Волокна также используются, и полезны, например, для поддержания распределения расклинивающих агентов во время введения и размещения в скважинах, а также обеспечения более равномерного распределения расклинивающих агентов в разломе(ах). Преимущества волокон включают также, в некоторых конструкциях, способность образовывать сетку на месте естественного залегания посредством автогенной склейки волокон, в дополнение к переплетению. Кроме того, волокна, описанные в настоящем документе, имеющие полимерный и/или вулканизируемый материал на внешней части волокна, менее абразивные по отношению к оборудованию, по сравнению, например, со стеклянными волокнами.
Краткое описание чертежей
DM 80491
Для более полного понимания особенностей и преимуществ настоящей информации, ссылки теперь имеют подробное описание вместе с сопроводительными рисунками, в которых:
ФИГ. IA-ID-ЭТО схематическое поперечное сечение четырех образцовых волокон, описанных в данном документе.
ФИГ. 2А, 2В и 2С - это схематическое поперечное сечение трех образцовых волокон, описанных в данном документе.
ФИГ. ЗА-ЗЕ - это схематические перспективные изображения различных волокон, описанных в данном документе.
Подробное описание
Волокна, в соответствии с данным описанием, включают ряд форм поперечного сечения. Волокна, описанные в данном документе, включают хотя бы одну форму поперечного сечения, выбранную из группы, состоящей из кругообразной, призматической, цилиндрической, дольчатой, прямоугольной, многоугольной или изогнутой формы. Волокна могут быть пустотелыми или не пустотелыми, они могут быть прямой или волнообразной формы. Различия в форме поперечного сечения предусматривают контроль площади активной поверхности, механических свойств, а также взаимодействия с жидкостью или другими компонентами. В некоторых модификациях волокно в соответствии с настоящим описанием имеет круглое поперечное сечение или прямоугольное поперечное сечение. Волокна, в большинстве случаев имеющие форму прямоугольного поперечного сечения, также известны как ленточные волокна. Волокна применяются, например, потому, что они
DM 80491
предоставляют большую площадь поверхности относительно объема, по которому они перемещаются.
В некоторых конструкциях волокна, которые применяются для настоящего описания, могут иметь один компонент (например, в конструкциях соединений, состоящих из множества волокон). В некоторых конструкциях волокна, описанные в данном документе, состоят из первого термопластического соединения и вулканизуемого полимера; первое термопластическое соединение и вулканизуемый полимер могут присутствовать в волокне в примеси, например, где два компонента смешиваются равномерно. В некоторых конструкциях волокна, описанные в данном документе, содержат первое термопластическое соединение, вулканизуемый полимер и дополнительно второе термопластическое соединение в отдельных участках волокна.
Примерные конструкции волокон, описанные в данном документе, включают конструкции с поперечным сечением, приведенные на ФИГ. 1A-1D и 2А-2С. Геометрия сердцевины-оболочки, приведенная на ФИГ. IB, 1С и 2А-2С, может быть полезна, например, из-за большой площади поверхности оболочки. В данной геометрии поверхность волокна обычно состоит из одного соединения. В некоторых конструкциях, где оболочка состоит из вулканизуемого полимера, преимущество может заключаться в большой вулканизируемой поверхности. Именно в рамках данного описания указывается геометрия сердцевины-оболочки, имеющей несколько оболочек, как показано, например, на ФИГ. 2В и 2С. Другие конфигурации, например, показанные на ФИГ. 1А и 1D обеспечивают модификации, которые можно выбрать в зависимости от предполагаемого применения. В модификациях клиновой формы (см., например, ФИГ. 1А)
DM 80491
и слоистой формы (см., например, ФИГ. ID), как правило, поверхность состоит более чем из одного соединения.
Согласно ФИГ. 1А, клиновое волокно 10 имеет круглое поперечное сечение 12, а первое термопластическое соединение, расположенное в участках 16а и 16Ь, имеет температуру размягчения до 120°С, а вулканизуемый полимер расположен на участках 14а и 14Ь. Другие участки волокна (18а и 18Ь) могут включать третий компонент (например, второе термопластическое соединение, температура плавления которого составляет как минимум 140°С), или могут по отдельности состоять из первого термопластического соединения или вулканизуемого полимера.
На ФИГ. 1В волокно имеет круглое поперечное сечение 22, оболочку 24 из вулканизуемого полимера и сердцевину 26 из первого термопластического соединеия, температура размягчения которого составляет 120°С. Также возможно, что сердцевина 26 содержит вулканизуемый полимер, а оболочка 24 - первое термопластическое соединение.
На ФИГ. 1С показано волокно 30, имеющее круглое поперечное сечение 32 и структуру сердцевина-оболочка с оболочкой 34 из вулканизуемого полимера и множества сердцевин 36 из первого термопластического соединения, температура размягчения которого составляет до 120°С. Также возможно, что множество ядер 36 содержит вулканизуемый полимер, а оболочка 34 содержит первое термопластическое соединение.
На ФИГ. 1D показано волокно 40, имеющее круглое поперечное сечение 42, с пятью слоистыми участками 44а, 44b, 44с, 44d, 44е, которые альтернативно состоят как минимум из первого термопластического
DM 80491
соединения, температура размягчения которого составляет до 120°С, и вулканизуемого полимера, описанного в данном документе. Дополнительно, хотя бы в один из слоев может быть включено второе термопластическое соединение.
Примерные поперечные сечения, показанные на ФИГ. 1A-1D, также могут применяться для соединений в соответствии с настоящим описанием, и содержать множество волокон, включая термопластические волокна и вулканизируемые волокна. Например, все термопластические волокна и вулканизируемые волокна могут содержать второе термопластическое соединение, температура плавления которого составляет как минимум 140°С. Для термопластического волокна первое и второе термопластическое соединение может располагаться в клиновой форме, соответствующей Фиг. 1А, конфигурации сердцевина-оболочка Фиг. 1В или 1С или альтернативной конфигурации Фиг. 1D. Для вулканизируемого волокна вулканизуемый полимер и второе термопластическое соединение могут располагаться в клиновой форме, соответствующей Фиг. 1А, конфигурации сердцевина-оболочка Фиг. 1В или 1С или альтернативной конфигурации Фиг. 1D.
Прочие примерные конструкции волокон, описанные в данном документе, включая конструкции, показанные на ФИГ. 2А, 2В и 2С. Согласно ФИГ. 2А, волокно 200 имеет круглое поперечное сечение 220, оболочку 290 из первого термопластического соединения, которое имеет температуру размягчения до 120°С, и вулканизуемого полимера, а также сердцевину 280 из второго термопластического соединения, температура плавления которого составляет не менее 140°С.
DM 80491
На ФИГ. 2В показано волокно 201, имеющее круглое поперечное сечение 221, сердцевину 280 из второго термопластического соединения, оболочку 260 из первого термопластического соединения, а также вторую оболочку 240 из вулканизуемого полимера. В данной конструкции вулканизуемый полимер находится во второй оболочке 240, которая окружает первое термопластическое соединение в оболочке 260.
На ФИГ. 2С показано волокно 300, имеющее структуру сердцевина-оболочка с круглым поперечным сечением 320, оболочку 360, состоящую из первого термопластического соединения, температура размягчения которого составляет до 120°С, вторую оболочку 340, состоящую из вулканизуемого полимера, и множество сердцевин 380, состоящих из второго термопластического соединения, температура плавления которого составляет как минимум 140°С.
На ФИГ. ЗА-ЗЕ показано перспективное изображение различных конструкций волокон в соответствии с настоящим описанием. На ФИГ. ЗА показано волокно 50, имеющее треугольное поперечное сечение 52. В показанной конструкции на одном участке присутствует первое термопластическое соединение 54, а вулканизуемый полимер 56 прилегает к первому термопластическому соединению 54.
На ФИГ. ЗВ показана конструкция волокна ленточной формы 70, которое обычно имеет прямоугольное поперечное сечение и волнообразную форму 72. В показанной конструкции первый слой 74 состоит из первого термопластического соединения, в то время как второй слой 76 состоит из вулканизуемого полимера.
DM 80491
На ФИГ. ЗС показано свернутое спиралью или извитое волокно 80, соответствующее настоящему описанию. Расстояние между витками, 86, может регулироваться в соответствии с требуемыми свойствами.
На ФИГ. 3D показано волокно 100, имеющее цилиндрическую форму, а также первый кольцевой компонент 102, второй кольцевой компонент 104; последний компонент определяется пустотелой сердцевиной 106. Первый и второй кольцевой компонент состоит из первого термопластического соединения и вулканизуемого полимера в любой комбинации. Второй кольцевой компонент 104 может состоять из второго термопластического соединения, а первый кольцевой компонент 102 - из первого термопластического соединения и вулканизуемого полимера. Для одного из кольцевых компонентов 102, 104 пустотелая сердцевина 106 дополнительно может быть частично или полностью заполнена присадкой (например, вулканизующим веществом или веществом для повышения клейкости).
На ФИГ. ЗЕ показано волокно с дольчатой структурой ПО, в примере показано пять долей 112 с наружной частью 114 и внутренней частью 116. Наружная часть 114 и внутренняя часть 116 состоят из первого термопластического соединения и вулканизуемого полимера в любой комбинации.
Коэффициент сжатия волокон, описанный в данном документе (например, волокна, состоящие из первого термопластического соединения, вулканизуемого полимера и, кроме того, второго термопластического соединения;
DM 80491
термопластические волокна; и вулканизируемые волокна, описанные в данном документе) может, например, составлять как минимум 3:1,4:1,5:1, 10:1,25:1,50:1,75:1, 100:1, 150:1,200:1,250:1,500:1, 1000:1, или более; или от 2:1 до 1000:1. Большие коэффициенты сжатия (например, имеющие коэффициент сжатия 10:1 или более) могут проще образовывать сетку, и больше жидкости сможет проходить сквозь блок расклинивающего агента, содержащий волокна (например, могут допустить высокую проводимость блока расклинивающего агента).
В некоторых конструкциях волокна, описанные в данном документе (например, конструкции с множественными компонентами) не плавятся при температуре как минимум в 110°С (в некоторых конструкциях вплоть до 120°С, 125°С, 150°С или даже до 160°С). "Неплавкие" волокна могут аутогенно соединяться (например, вещества без прибавления давления между волокнами) без значительного изменения структуры, например конфигурации сердцевина-оболочка. В неплавких волокнах обычно сохраняется пространственное отношение между первым термопластическим соединением, вулканизуемым полимером и, кроме того, вторым термопластическим соединением. Обычно многокомпонентные волокна (например, волокна с конфигурацией сердцевина-оболочка) переносят больший поток композиции оболочки во время аутогенного соединения, таким образом, конфигурация сердцевина-оболочка теряется, в то время, как композиция оболочки становится концентрированной при введениях в волокна, а композиция сердцевины подвергается воздействию в другом месте. То есть, как правило, многокомпонентные волокна - это плавкие волокна. Потеря структуры обычно приводит к потере функциональности волокна, обусловленной компонентом оболочки. В неплавких волокнах (например, волокна сердцевина-оболочка) тепло вызывает незначительный поток или
DM 80491
отсутствие потока композиции оболочки, так что функциональность оболочки сохраняется у преобладающего большинства многокомпонентных волокон.
Для проверки того, какие волокна являются неплавкими при определенной температуре, используется следующее испытание. Волокна обрезаются до длины 6 мм, разделяются и сворачиваются в плоский пучок взаимосвязанных волокон. Измеряется и записывается среднее значение большего поперечного размера (например, диаметр круглого поперечного сечения) двенадцати обрезанных и разделенных волокон. Пучки волокон нагреваются в обычной вентилируемой конвекционной печи в течение 5 минут при выбранной температуре испытания. Затем выбирается двадцать отдельных разделенных волокон и измеряется и записывается среднее значение их большего линейного размера поперечного сечения (например, диаметр). Волокна называются "неплавкими", если после нагрева измеряемый размер изменился менее, чем на 20%.
Как правило, волокна, описанные в данном документе, проявляют как минимум одно углеводородное или гидролитическое сопротивление (в некоторых конструкциях и то, и другое). В некоторых конструкциях при нагревании 5 весовых процентов смеси большей части волокон в деионизированной воде при 145°С в течение четырех часов в автоклаве менее 50% объема большей части волокон, как минимум один из них, растворяется или разрушается, и менее 50% объема первого термопластического соединения и вулканизуемого полимера, как минимум один из них, растворяется или разрушается. В частности, гидролитическое сопротивление определяется с помощью следующей процедуры. Полграмма волокна помещают во флакон емкостью 12 мл, содержащий 10 г деионизированной воды. Во флакон впрыскивают азот,
DM 80491
запечатывают резиновой мембраной и помещают в автоклав при температуре 145°С на 4 часа. Волокна затем рассматриваются под оптическим микроскопом при 100х увеличении. Считается, что испытание не пройдено, если как минимум 50 процентов объема волокон или как минимум 50 процентов объема первого термопластического соединения и вулканизуемого полимера растворились и/или разрушились, как это определено с помощью визуального осмотра под микроскопом.
В некоторых конструкциях при нагревании 2 весовых процентов смеси большей части волокон в керосине при температуре 145°С в течение 24 ч в азоте менее 50% объема большей части волокон, как минимум один из них, растворяется или разрушается, и менее 50% объема первого термопластического соединения и вулканизуемого полимера, как минимум один из них, растворяется или разрушается. В частности, гидролитическое сопротивление определяется с помощью следующей процедуры. Полграмма волокна помещают во флакон емкостью 25 мл, содержащий керосин (химически чистый, температура кипения 175-320°С, получен от Sigma-Aldrich, Милуоки, Висконсин) и нагретый до 145°С в течение 24 часов в азоте. Через 24 часа керосин охлаждается, а волокна осматриваются с помощью оптического микроскопа при 100х увеличении. Считается, что испытание не пройдено, если как минимум 50 процентов объема волокон или как минимум 50 процентов объема первого термопластического соединения и вулканизуемого полимера растворились и/или разрушились, как это определено с помощью визуального осмотра под микроскопом.
Конструкции волокон, описанные в данном документе (например, волокна, состоящие из первого термопластического соединения, вулканизуемого полимера и, кроме того, второго термопластического
DM 80491
соединения; термопластические волокна; а также вулканизируемые волокна, описанные в данном документе) включают конструкции, чья длина достигает до 20 мм, например, в диапазоне от 2 мм до 20 мм или от 2 мм до 10 мм.
Волокна в соответствии с настоящим описанием (например, волокна, состоящие из первого термопластического соединения, вулканизуемого полимера и, кроме того, второго термопластического соединения;
термопластические волокна и вулканизируемые волокна, описанные в данном документе) имеют максимальный поперечный размер до 60 (в некоторых конструкциях - до 50, 40 или 30) микрометров. Например, волокно может иметь круглое поперечное сечение со средним диаметром в диапазоне от 1 микрометра до 60 микрометров, от 10 микрометров до 50 микрометров или от 10 микрометров до 30 микрометров. В другом примере, волокно может иметь прямоугольное поперечное сечение со средней длиной (например, более большой размер поперечного сечения) в диапазоне от 1 микрометра до 0 микрометров, от 10 микрометров до 50 микрометров или от 10 микрометров до 30 микрометров.
Как правило, размеры волокон, используемых для конкретного применения (например, во множестве волокон), а также компоненты, составляющие волокна, являются подобными, хотя использование волокон с существенными различиями композиции и/или размеров также может быть полезно. В некоторых применениях, возможно, желательно будет использовать две или более различных групп волокон (например, по крайней мере, один другой полимер или смолистое вещество, один или несколько дополнительных полимеров, с различной средней длиной или иные различные конструкции), где одна группа предлагает определенные
DM 80491
преимущество в одном аспекте, а другая группа - некоторое преимущество в другом аспекте.
Волокна, описанные в данном документе, в целом могут быть произведены с помощью способов, известных в технике изготовления многокомпонентных (например, двухкомпонентных) волокон. Такие способы включают скручивание волокна (см., например, патент США. № 4406850 (Хиллз), 5458972 (Хаген), 5411693 (Вуст), 5618479 (Лиджтен) и 5989004 (Кук)).
Можно выбрать любой компонент волокон, включая первое термопластическое соединение, вулканизуемый полимер и, кроме того, второе термопластическое соединение, а также любые дополнительные полимеры, для обеспечения требуемых характеристик производительности.
Волокна и соединения в соответствии с настоящим описанием состоят из первого термопластического соединения, температура размягчения которого составляет до 120°С (в некоторых конструкциях до 110°С, 100°С, 95°С, 90°С, 85°С, 80°С, 75°С или 70°С или в диапазоне от 60°С до 80°С).
Для других конструкций волокон или множества волокон, описанных в данном документе, первое термопластическое соединение может быть единым термопластическим материалом, смесью термопластических материалов, или смесью хотя бы одного термопластического и хотя бы одного другого материала (например, не термопластического). Температура размягчения первого термопластического соединения, преимущественно, может быть выше температуры хранения волокна.
DM 80491
Желаемая температура размягчения может быть достигнута посредством выбора соответствующего отдельного термопластичного материала или сочетания двух или более термопластичных материалов. Например, если термопластичный материал размягчается при очень высокой температуре, данный процесс можно уменьшить посредством добавления второго термопластичного материала с более низкой температурой размягчения. Также термопластичный материал может совмещаться, например, с пластифицирующей добавкой для достижения требуемой температуры размягчения. В некоторых конструкциях, вулканизуемый полимер может добавляться к термопластичному материалу, и получившаяся смесь будет иметь температуру размягчения до 120°С (в некоторых конструкциях, до 110°С, 100°С, 95°С, 90°С, 85°С, 80°С, 75°С или 70°С или в диапазоне от 60°С до 80°С).
Примерные термопластичные материалы, которые были или могли быть модифицированы для получения температуры размягчения до 120°С (в некоторых конструкциях, до 110°С, 100°С, 95°С, 90°С, 85°С, 80°С, 75°С или 70°С или в диапазоне от 60°Сдо 80°С) включают, по крайней мере, один из (например, один или более из следующих компонентов в любой комбинации) сополимеров этилен-винилового спирта (например, с температурой размягчения от 156 до 191 °С, доступного для приобретения в компании EVALAmerica, Хьюстон, Техас под торговым обозначением "EVALG176B"), термопластичного полиуретана (например, доступного для приобретения в компании Huntsman, Хьюстон, Техас под торговым обозначением "IROGRANA80 Р4699") полиоксиметилена (например, доступного для приобретения в компанииТо1а1, Париж, Франция под торговым обозначением "CELCONFG40U() 1"), полипропилена (например, доступного для приобретения в компании Ticona, Флоренс, Кентукки под торговым обозначением "5571"),полиолефинов (например,
DM 80491
доступных для приобретения в компании ExxonMobil, Хьюстон, Техас под торговым обозначением "ЕХАСТ 8230"), сополимеров этилен-винил ацетата (например, доступных для приобретения в компании ATPlastics, Эдмонтон, Альберта, Канада), полиэстера (например, доступного для приобретения в компании Evonik, Парсипанны, Нью Джерси под торговым названием "DYNAPOL" или в компании EMS-Chemie AG, Reichenauerstrasse, Швейцария под торговым обозначением "GRILTEX"), полиамидов (например, доступных для приобретения в компании Arizona Chemical, Джексонвилль, Флорида под торговым названием "UNIREZ 2662" или доступных для приобретения в компании Е. I. Du Pontde Nemours, Вилмингтон, Делавэр под торговым обозначением "ELVAMIDE 8660"), фенокси (например, доступного для приобретения в компании Inchem, Rock Hill SC), винила (например, доступного для приобретения в компании Omnia Plastica, Arsizio, Италия) или акриловых полимеров (например, доступных для приобретения в компании Arkema, Париж, Франция под торговым обозначением "LOTADERAX 8900"). В некоторых конструкциях, первое термопластическое соединение состоит из сополимера частично нейтрализованной этил-метакриловой кислоты, которая доступна для приобретения в компании Е. I. Du Pontde Nemours & Company под торговыми обозначениями "SURLYN 8660", "SURLYN 1702", "SURLYN 1857" и "SURLYN9520").
В некоторых конструкциях первое термопластическое соединение состоит из смеси термопластичного полиуретана, приобретенного в компании Huntsman под торговым обозначением "IROGRANA80 Р4699", полиоксиметилена, приобретенного в компании Ticona под торговым обозначением "CELCONFG40U01" и полиолефина, приобретенного в компании Exxon Mobil Chemical под торговым обозначением "ЕХАСТ 8230".
DM 80491
В некоторых конструкциях, включая любые из конструкций волокон или множества волокон, которые описываются в данном документе, первый термопластичный материал имеет модуль менее чем 3x10 дин/см (3 х 10 Н/м ) при частоте, равной приблизительно 1 Гц при температуре более -60°С. В данных конструкциях обычно первое термопластичное соединение становится вязким при температуре более чем -60°С.
Волокна и соединения, в соответствии с настоящим описанием, в состав которых входит вулканизуемый полимер (т.е., термореактивная смола). Термин "вулканизируемый", который используется в данном документе, относится к уплотнению и затвердеванию полимеров благодаря ковалентной сетчатой структуре, обусловленной как минимум одной из химических добавок, электромагнитным излучением, (например, видимым, инфракрасным или ультрафиолетовым), излучением электромагнитного пучка или тепловым излучением. Полимерные покрытия включают материалы с низкомолекулярной массой, преполимеры, олигомеры и полимеры, например, материалы с молекулярной массой, которая варьируется от 500 до 5000 грамм на моль. Полезные полимерные покрытия включают жидкость и твердые вещества, например, обладающие температурой плавления как минимум в 50°С (в некоторых конструкциях как минимум при температуре 60°С, 70°С или 80°С, в некоторых конструкциях до 100°С, 110°С или 120°С). Примерные полимерные покрытия включают как минимум один из следующих материалов: эпоксидная смола (например, доступная для приобретения в компании Hexion Specialty Chemicals, Хьюстон, Техас под торговыми обозначениями "EPON 2004", "EPON 828" или "EPON 1004"), фенольный полимер (например, доступный для приобретения в компании Georgia Pacific, Атланта, Джорджия), акриловый полимер, изоцианат (например, доступный для приобретения в компании Bayer, Питтсбург,
DM 80491
Пенсильвания), фенокси (например, доступный для приобретения в компании Inchem Corp), винил, виниловые эфиры или силан (например, доступный для приобретения в компании Dow-Corning, Мидлэнд, Майами).
В некоторых конструкциях, включая любые из конструкций волокон или их множества волокон, которые описываются в данном документе, полимерным покрытием является эпоксидный полимер. Используемые эпоксидные полимеры обычно обладают, в среднем, как минимум двумя эпоксидными группами на молекулу. "Среднее" число эпоксидных групп на молекулу определяется как количество эпоксидных групп в материале, содержащем эпоксидные смолы, разделяемое на общее количество содержащихся эпоксидных молекул. В некоторых конструкциях волокон или множества волокон, которые описываются в данном документе, полимерным покрытием является твердый эпоксидный полимер.
Соответствующие эпоксидные полимеры включают диглицидиловый эфир Бисфенола А (например, доступный для приобретения в компании Hexion Specialty Chemicals под торговым обозначением "EPON 828", "EPON 1004" и "EPON100IF", а также доступный для приобретения в компании Dow Chemical Co., Мидлэнд под торговыми обозначениями "D.E.R. 332" и "D.E.R. 334"), диглицидиловый эфир Бисфенола F (например, доступный для приобретения в компании Huntsman Chemical, Вудлэндс, Техас под торговым обозначением "ARALDITE GY28 1"), цикло-алифатические эпоксидные смолы (например, диоксид винилциклогексен, 3, 4-эпоксициклогексен карбоксилат, 2,3,4-эпоксициклогексил), 5-5 спиро-3,4-эпоксидная смола) циклогексан-метадиоксан, (3,4-эпоксициклогексил) адипат и те, которые доступны для приобретения в компании Dow Chemical Со. под торговым
DM 80491
обозначением "ERL"); эпоксидированный полибутадиен; кремнийорганическая смола, имеющая эпоксидные функциональные свойства, а также огнезащитные эпоксидные полимеры (например, эпоксидный полимер бромированого бисфенола, доступный для приобретения в компании Chemical Со под торговым обозначением "D. Е. R. 542"), 1,4-бутанедиол диглицидиловый эфир (например, доступный для приобретения в компании Huntsman Chemical под торговым обозначением "ARALDITE RD-2"), диглицидиловые эфиры полиоксиалкиленгликоля, гидрогенизированного бисфенола А-эпихлорогидрин на основе эпоксидных полимеров (например, доступные для приобретения в компании Hexion Specialty Chemicals под торговым обозначением "EPONEX 1510"), полиглицидилового эфира фенолформальдегидного новолака (например, доступного для приобретения в компании Dow Chemical Со под торговыми обозначениями "D.E,N. 431" и "D.E.N. 438"), а также полимеров или сополимеров глицидил-метакрилата.
Конструкции волокон, описанные в данном документе, включают те, которые содержат вулканизирующее вещество. Термин "вулканизирующее вещество" относится к реактивным многофункциональным материалам, которые сополимеризуются вместе с полимерным покрытием (например, посредством добавления полимеризации) и компонентами, которые обеспечивают гомополимеризацию полимерного покрытия. Некоторые вулканизирующие вещества могут сополимеризироваться с полимерным покрытием, и вызывать их гомополимеризацию, в зависимости от температуры и других условий. В некоторых конструкциях вулканизирующее вещество имеется в наличии, например, с полимерным покрытием и/или первым термопластическим соединением, которые описываются в данном документе. В некоторых конструкциях первое
DM 80491
термопластическое соединение создается на основе, например, фотоинициатора или катализатора, который может обеспечить затвердевание полимерного покрытия. В некоторых конструкциях первое термопластическое соединение включает термопластик с такой функциональной группой (например, кислотная или основная функциональная группа), которая может способствовать реакции или приводить к гомополимеризации полимерного покрытия. В некоторых конструкциях первое термопластическое соединение включает полиуретан. В некоторых конструкциях первое термопластическое соединение включает сополимер этилен-метакриловой кислоты.
Примерные вулканизирующие вещества (например, для эпоксидной смолы) включают ароматические амины (например, 4,4' диаминодифенилметан или ароматический амин, доступный для приобретения, например, в компании Air Products, Аллентаун, Пенсильвания под торговым обозначением "АМ1С1ЖЕ 101"); алифатические амины (например, дизэтиллентриамин,
аминоэтилленпиперазин, или тетраэтиленпентамин); модифицированные алифатические амины (например, те, которые доступны для приобретения в компании Air Products под торговыми обозначениями "ANCAMINE ХТ" или "ANCAM1NE 1768"); циклоалифатическе амины (например, доступные для приобретения в компании Air Products под торговыми обозначениями "ANCAMINE 1618" или "ANCAMINE 1895"); модифицированные полиэфирные амины (например, доступные для приобретения в компании Huntsman Chemical, Вудлэндс, Техас под торговым обозначением "JEFFAMINE"); амидоамины (например, те, которые доступны для приобретения в компании Air Products под торговыми обозначениями "ANCAMIDE 220", "ANCAMIDE 260А" и "ANCAMIDE 400"); полиамиды (например, те, которые доступны для
DM 80491
приобретения в компании Air Products под торговыми обозначениями "ANCAMIDE 220", "ANCAMIDE 260А" и "ANCAMIDE 400"); третичные амины (например, те, которые доступны для приобретения в компании Air Products под торговыми обозначениями "ANC AMINE 1110" и "ANCAMINE K54"); дициандиамиды, замененные мочевины (например, те, которые доступны для приобретения в компании Air Products под торговыми обозначениями "AMICURE UR" и "AMICURE UR2T"); имидазолы, (например, те, которые доступны для приобретения в компании Shikoku Chemicals Corporation, Marugame, Kagawa, Япония под торговыми обозначениями "CUREZOL 2МА-ОК" и "CUREZOL 2PZ"); моноэтиламин фтористого бора, четвертичные соли, уретаны, ангидриды (например, малеиновые ангидриды и янтарные ангидриды); карбоновые кислоты, полисульфиды и меркаптаны (например, те, которые доступны для приобретения в компании Cognis Corporation, Monheim, Германия под торговым обозначением "CAPCURE WR-6"). В некоторых конструкциях вулканизирующим веществом является фотоинициатор. Примерные фотоинициаторы включают ароматические комплексные соли иодониума (например, гексафторфосфат диарил-иодониума, гексафлороантимонат диарил-иодониума, и другие вещества, описанные в США Пат. № 4,256,828 (Смит)); комплексные соли ароматического сульфония (например, гексафлороантимонат трифенил сульфония и другие вещества, описанные в США Пат. № 4,256,828 (Смит)); а также соли металлоцена (напрмер, (г|5-циелопентадиэнел)р]6-ксилены)Рс*8ЬР6 и другие вещества, описанные в США Пат. № 5,089,536 (Палаззотто). В некоторых конструкциях вулканизирующее вещество выбирается из группы, которая состоит из аминов, уретанов, мочевины, амидов, карбоновой кислот и имидазола. Вулканизирующее вещество может присутствовать в волокне (например, с вулканизуемым полимером или с первым термопластическим соединением), в пределах от 0.1 до 40 весовых
DM 80491
процентов от количества вулканизуемого полимера, в зависимости от выбранного вулканизирующего вещества (например, если это каталитическое или стохиометрическое вулканизирующее вещество).
В некоторых конструкциях (например, конструкции, в которых первое термопластическое соединение включает термопластик, являющийся вулканизирующим веществом) массовая доля вулканизирующего вещества может превышать массовую долю вулканизируемого полимера. Обычно, вулканизирующее вещество присутствует в достаточном количестве, что обеспечивает, что полимерное покрытие (включая любой термопластик, с которым он совмещается) достигает своей точки застывания (т.е., время или температура, при которой начинает образовываться пространственная полимерная сетка).
Полимерные покрытия, описанные в данном документе, обычно могут затвердевать с применением технологии, известной в данной области, включая электромагнитное излучение (например, визуальное, инфракрасное или ультрафиолетовое), излучения электромагнитного пучка или тепловое излучение или при комбинации всех выше перечисленных. В некоторых конструкциях, где фотоинициатор является вулканизирующим веществом для полимерного покрытия, волокно может подвергаться воздействию света и тепла (например, если волокно закачивается в подземную формацию).
В некоторых конструкциях полимерное покрытие в сочетании с любым вулканизирующим веществом и /или ускорителем реакции имеет температуру начала вулканизации до 120°С (в некоторых конструкциях -до 110°С, 100°С, 95°С, 90°С, 85°С, 80°С, 75°С или 70°С или в диапазоне от 60°С до 80°С).
DM 80491
Примерное второе термопластическое соединение, которое имеет температуру плавления как минимум в 140°С (в некоторых конструкциях как минимум 150°С; в некоторых модификациях - в диапазоне от 160°С до 220°С), используемое для применения некоторых конструкций, описанных в данном документе, включая, как минимум (т.е., включая одну или более из любых комбинаций) сополимер этилен-винилового спирта (например, доступный для приобретения в компании EVAL America, Хьюстон, Техас под торговым обозначением "EVAL G176B"); полиамид (например, доступный для приобретения в компании Е. I. du Pont de Nemours под торговым обозначением "ELYAMIDE" или доступный для приобретения в компании BASF North America, Флорхэм Парк, Нью Джерси под торговым обозначением "ULTRAMID"), полиоксиметилэтилен (например, доступный для приобретения в компании Ticona под торговым обозначением "CELCON"), полипропилен (например, доступный для приобретения в компании Total), полиэстер (например, доступный для приобретения в компании Evonik под торговым обозначением "DYNAPOL" или доступный для приобретения в компании EMS-Chemie AG под торговым обозначением "GRILTEX"), полиуретан (например, доступный для приобретения в компании Huntsman под торговым обозначением "IROGRAN"), полисульфон, полиимид, полиэфирэфииркетон или поликарбонат. Как описывается выше, для первых термопластических соединений, смеси термопластиков и/или других компонентов могут использоваться для создания вторых термопластических соединений. Например, если внутренний слой термопластика размягчается при чрезмерно низких температурах, он может быть модифицирован посредством добавления второго полимера с более высокой температурой размягчения.
DM 80491
В некоторых конструкциях второе термопластическое соединение присутствует в диапазоне от 5 до 40 весовых процентов относительно общей массы волокна.
Волокна, включая волокна с первым термопластическим соединением и, кроме того, со вторым термопластическим соединением, которые описываются в данном документе, может составлять как минимум 30, 40, 50,60, 70 или как минимум 98 (в некоторых конструкциях - в диапазоне от 30 до 60) весовых процентов термопластика (например, включая первое термопластическое соединение и, кроме того, второе термопластическое соединение и любой другой термопластик) на основе общей массы соответствующего волокна. В некоторых конструкциях волокна, описанные в данном документе, могут, например, составлять от 5 до 85 (в некоторых конструкциях - от 5 до 40, от 40 до 70 или от 60 до 70) весовых процентов термопластического соединения, имеющего температуру размягчения до 120°С (в некоторых конструкциях до 110°С, 100°С, 95°С, 90°С, 85°С, 80°С, 75°С или 70°С или в диапазоне от 60°С до 80°С) на основе общей массы соответствующего волокна.
В некоторых конструкциях (например, конструкциях с первым термопластическим соединением и, кроме того, со вторым термопластическим соединением) волокна в соответствии с данным описанием содержат вулканизуемый полимер, составляющий от 20 до 60 весовых процентов, на основе общей массы соответствующего волокна.
В некоторых конструкциях волокон, которые описываются в данном документе, включая конструкции, в состав которых входит второе термопластическое соединение, имеющее температуру размягчения до 120°С (в некоторых конструкциях до 110°С, 100°С, 95°С, 90°С, 85°С, 80°С,
DM 80491
75°С или 70°С или в диапазоне от 60°С до 80°С), а вулканизуемый полимер, может, например, в целом, составлять 25 (в некоторых конструкциях как минимум 30, 40, 50, 60, 70, 75, 80, 90, 95 или 98) весовых процентов соответствующего волокна.
В некоторых конструкциях соединений в соответствии с данным описанием термопластичные волокна, описанные в данном документе, могут, например, составлять как минимум 30,40, 50, 60, 70 или даже 98 ((в некоторых конструкциях количество варьируется от 30 до 60) весовых процентов термопластика, имеющего температуру размягчения до 120°С (в некоторых конструкциях не более 110°С, 100°С, 95°С, 90°С, 85°С, 80°С, 75°С или 70°С или в диапазоне от 60°С до 80°С) на основе общей массы термопластичного волокна.
Вулканизируемые волокна, описанные в данном документе, могут, например, иметь вулканизуемый полимер, который присутствует в диапазоне от 20 до 60 весовых процентов, на основе общей массы термопластичного волокна.
Кроме того, волокна, описанные в данном документе, могут также состоять из других компонентов (например, присадки и/или материалы для формирования покрытий) для достижения требуемых свойств, таких как соответствующая транспортировка, пригодность для обработки, прочность и дисперсность, а также для улучшения производительности при диспергировании в жидкость. Примерные присадки и материалы для покрытия включают антиоксиданты, красители (например, краски и пигменты), наполнители (например, технический углерод, глину и диоксид кремния), а также материалы для поверхностного нанесения (например, воск, поверхностно-активные вещества, полимерные
DM 80491
дисперсные агенты, тальк, эрукамид, камедь и вещества для контроля потока) для улучшения транспортировки.
Сурфактанты можно использовать для улучшения дисперсности волокон, которые описываются в данном документе, например, в соединениях (например, в составе жидкости) в соответствии с данным описанием. Применяемые сурфактанты (также известные как эмульгирующие вещества) включают анионные, катионные, амфютеритовые и неионные сурфактанты. Применяемые анионные сурфактанты включают сульфаты и сульфонаты алкиларилэфира, сульфаты и сульфонаты алкиларилполиэфира (например, сульфаты и сульфонаты алкиларилполи (этилена оксида), предпочтительно те, которые имеют 4-этиленоксидные повторяющиеся звенья, включая сульфонаты полиэфира алкиларила натрия, известные по торговым обозначением "TRITON Х200", доступные для приобретения в компании Rohm and Haas, Фидъладельфия, Пенсильвания), сульфаты и сульфонаты алкила (например, лаурилсульфат натрия, лаурилсульфат аммония, триэтаноламинлаурилсульфат, и натрий гексадецил сульфат), сульфаты и сульфонаты алкиларила (например, додецилсульфат натрия и додецилсульфонат натрия), сульфаты и сульфонаты алкилэфира (например, этерифицированный лаурилсульфат аммония) и сульфаты и сульфонаты алкилполиэфира (например, сульфаты и сульфонаты алкилполи(этилена оксида, предпочтительно те, которые имеют 4-этиленоксидные звенья). Применяемые неионные сурфактанты включают этоксилированный олеоиловый спирт и эфир октилфенила полиоксиэтилена. Применяемые катионные сурфактанты включают смеси алкила диметилбензила хлоридов аммония, в которых алифатическая цепь имеет от 10 до 18 атомов углерода. Также применяются амфотеритовые сурфактанты, которые включают сульфобетаины,
N-алкиламинопропионовые кислоты, и N-алкинбетаины. Сурфактанты
DM 80491
могут также добавляться к волокнам, которые описываются в данном документе, например, в количестве, достаточном для нанесения одного слоя покрытия на поверхность волокон для обеспечения самопроизвольного смачивания. Применяемое количество сурфактантов может варьироваться, например, от 0.05 до 3 весовых процентов на основе общей массы соответствующего волокна.
Полимерные диспергирующие вещества также могут использоваться, например, для стимуляции дисперсии волокон, которые описываются в данном документе, в выбранной среде, и при требуемых условиях применения (например, уровне рН и температуре). Примерные полимерные диспергирующие вещества включают соли (например, аммоний, натрий, литий и калий) полиакриловых кислот с молекулярной массой более 5000, карбоксидные модифицированные полиакриламиды (доступные для приобретения под торговым обозначением "CYANAMER А-370" в компании Cytec Industries, Вест Патерсон, Нью Джерси), сополимеры акриловой кислоты и диметиламиноэтилметакрилат, полимерные четвертичные амины (доступные для приобретения под торговым обозначением "GAFQUAT 755" в компании ISP Corp., Вэйн, Нью Джерси) и четвертичные амины, замененные целлюлозным полимером (доступные для приобретения под торговым обозначением "Ж-400" в компании Dow Chemical Company, Мидлэнд, Майами), целлюлозные полимеры, карбоксидные модифицированные целлюлозные полимеры (доступные для приобретения под торговым обозначением "NATROSOL CMC Type 7L" в компании Hercules, Вилмингтон, Делавэр) и поливиниловым спиртом. Полимерные диспергирующие вещества также могут добавляться к волокнам, которые описываются в данном документе, например, в количестве, достаточном, для нанесения одного слоя покрытия на поверхность волокон для обеспечения
DM 80491
самопроизвольного смачивания. Применяемое количество сурфактантов может варьироваться, например, от 0.05 до 5 % по массе, на основе общей массы соответствующего волокна.
Примеры антиоксидантов включают несвязанные карболовые кислоты (доступные для приобретения под торговым обозначением "IRGANOX" в компании Ciba Specialty Chemical, Базель, Швейцария). Обычно, антиоксиданты используются в пределах от 0.1 до 1.5 по массе, на основе общей массы соответствующего волокна для сохранения полезных свойств во время экструзии и в течение срока эксплуатации изделия.
В некоторых модификациях, соединения, в соответствии с данным описанием, содержат жидкость, которая имеет множество волокон, описываемых в данном документе, диспргированных в жидкость. Соединения могут быть водными, безводными (например, состоять из углеводорода или спирта) или сочетанием описанных выше веществ, а также могут дополнительно содержать один или более сурфактант (например, те сурфактанты, которые описаны выше), модификаторы вязкости (например, гелеобразующий агент или разжижители геля), газы (например, азот, двуокись кремния, воздух и природный газ), буферные растворы или соли.
Уровень рН соединения может быть сбалансирован для соответствия волокнам, которые описываются в данном документе.
В некоторых конструкциях соединения, в соответствии с данным описанием, содержат расклинивающие агенты (например, диспергированные в жидкость). Термин "расклинивающий агент", который используется в данном документе, включает материал,
DM 80491
используемый для расклинивания трещин, который вводится в образование, как часть операции по гидравлическому разрыву пласта, а также микрочастицы для контроля проявления песка, которые вводятся в скважину/формацию как часть операции контроля проявления песка, такого как гравийная набивка или гидроразрыв с установкой сетчатого фильтра. Примерные расклинивающие агенты, известные в определенной технологии, которая включает изготовление песка (например, пески Ottawa, Brady или Colorado, часто называемые белыми или бурыми песками с различными соотношениями), песка с покрытием смолой, спеченного боксита, керамического материала (т.е. стекло, кристаллическая керамика, стеклянная керамика или сочетания нескольких из них), термопластик, органические материалы (например, земляной или дробленный ракушечник, мелкий ракушечник и обработанная древесина), и глина. Песочные расклинивающие агенты доступны для приобретения, например, в компаниях Badger Mining Corp., Берлин, Висконсин; Borden Chemical, Колумбус, Огайо и Fairmont Minerals, Чардон, Огайо. Термопластичные расклинивающие агенты доступны для приобретения, например, в компаниях Dow Chemical Company, Мидлэнд, Майами и BJ Services, Хьюстон, Техас. Глиняные расклинивающие агенты доступны для приобретения, например, в компаниях CarboCeramics, Ирвинг, Техас и Saint-Gobain, Courbevoie, Франция. Керамические расклинивающие агенты на основе спеченного боксита доступны для приобретения, например, в компаниях Borovichi Refractories, Боровичи, Россия; ЗМ Company, Сент-Пол, Миннесота; CarboCeramics; и Saint Gobain. Полые стеклянные шарики и полосы расклинивающих агентов доступны для приобретения, например, в компаниях Diversified Industries, Сидней, Британская Колумбия, Канада и ЗМ Company.
DM 80491
Применяемые расклинивающие агенты имеют размеры, которые варьируются от 100 микрометров до 3000 микрометров (т.е. приблизительно, от 140 меш до 5 меш (ANSI)) (в некоторых конструкциях в диапазоне от 1000 микрометров до 3000 микрометров, от 1000 микрометров до 2000 микрометров, от 1000 микрометров до 1700 микрометров (т.е. приблизительно от 20 меш до 12 меш), от 850 микрометров до 1700 микрометров (т.е. приблизительно от 20 меш до 12 меш), от 850 микрометров до 1200 микрометров (т.е. приблизительно от 20 меш до 16 меш), от 600 микрометров до 1200 микрометров (т.е. приблизительно от 30 меш до 16 меш), от 425 микрометров до 850 микрометров (т.е. приблизительно 40 меш до 20 меш) или от 300 микрометров до 600 микрометров (т.е. приблизительно 50 меш до 30 меш)).
В некоторых модификациях способов обработки подземных формаций, описанных в данном документе, способ подразумевает ввод в скважину на месте вскрытия пласта подземной формации соединения, содержащего множество волокон (т.е. множество волокон, составляющих первое термопластическое соединение, вулканизуемый полимер и, кроме того, второе термопластическое соединение).
В некоторых модификациях способов обработки подземных образований, описанных в данном документе, способ подразумевает ввод в скважину на месте вскрытия пласта подземной формации соединения, содержащего множество волокон, множество волокон, состоящих из термопластичных волокон и вулканизируемых волокон, описанных в данном документе.
В некоторых модификациях способов обработки подземных образований, описанных в данном документе, способ подразумевает создание сети
DM 80491
множества волокон. Сеть может быть образована, например, посредством нагрева первого термопластического соединения как минимум до одной температуры выше температуры размягчения. Выше температуры размягчения, например, при температуре подземной формации, первое термопластическое соединение станет вязким (т.е. должно иметь модуль
6 2 5 2
менее 3x10 дин/см (3x10 Н/м ) при частоте приблизительно 1 Гц), и волокна могут приклеиваться друг к другу, чтобы образовать сеть. В некоторых конструкциях, первое термопластическое соединение предположительно должно становиться вязким при определенной температуре нисходящей скважины (например, статистическая температура забойной скважины (BHST)). Вязкая сетка может быть создана почти моментально, когда волокна достигнут требуемого положения в формации, обеспечивая возможность быстрого контроля распространения твердых частиц (например, контроль работ по освоению скважины).
В некоторых способах обработки подземных формаций, описанных в данном документе, вулканизуемый полимер может вулканизироваться частично. Частичная вулканизация может возникнуть, если как минимум 50 (в некоторых конструкциях как минимум 60, 70, 75, 80, 90, 95 или 97) процентов реактивных функциональных групп в вулканизуемом полимере вступили в реакцию. Без рассмотрения теории, предполагается, что, поскольку полимерные покрытия затвердевают и создают прочность, она может быть укреплена любой вязкой сеткой, образованной между волокнами. В некоторых конструкциях, термопластик, который присутствует вместе с полимерным покрытием, может уплотнить вулканизированный расклинивающий агент или гравийную набивку. Набивка, следовательно, может быть устойчивой к циклическим
DM 80491
напряжениям, которые могут проявляться от частых остановок и повторных запусков скважин.
В некоторых модификациях волокон и методологий, описанных в данном документе, температура начала вулканизации вулканизуемого полимера приблизительно равна температуре размягчения первого термопластического соединения (например, в пределах 20,15, 10 или 5°С). В некоторых из этих конструкций первое термопластическое соединение включает вулканизирующее вещество для вулканизуемого полимера, которое может иметь преимущества для предотвращения затвердевания полимеров до того, как они заняли требуемое положение в подземной формации.
В некоторых модификациях методологий, описанных в данном документе, в котором множество волокон составляет второе термопластическое соединение, которое обладает температурой плавления, выше температуры подземной формации. Например, температура плавления может быть на уровне как минимум 10, 15, 20, 25, 50, 75 или как минимум 100°С выше температуры формации.
В некоторых модификациях методологий обработки подземных формаций, описанных в данном документе, волокна поставляются в скважину как сухие волокна.
Способы обработки подземных формаций в соответствии с описаниями в данном документе могут применяться, например, для уменьшения распространения твердых частиц в подземных формациях. Применение способов, описанных в данном документе, включая гидравлический разрыв пласта, гравийную набивку и точный контроль (например, мелкие
DM 80491
частицы или разрушенные частицы из поверхности подземных больших камней). В некоторых модификациях методологий обработки подземных формаций, описанных в данном документе, выполняется ввод веществ при высоком давлении, достаточном для расклинивания, по крайней мере, одной трещины формации. В некоторых модификациях введенный состав содержит кислоту, (например, хлористоводородную кислоту). В некоторых модификациях способ предполагает контакт состава с трещиной. В некоторых из этих модификаций способ предполагает дальнейшее расположение расклинивающего материала в трещине. Способы, описанные в данном документе, включают введение составов, которые содержат множество волокон, описываемых в данном документе в течение гидроразрыва формации или после.
Способы в соответствии с настоящим описанием могут использоваться в вертикальных скважинах, отклоненных скважинах, наклоненных скважинах или горизонтальных скважинах, а также могут применяться для маслоотстойников или газовых скважин, а также при их совмещении.
Обычно, если способы, описанные в данном документе, используются в процессе гидроразрыва пласта с расклинивающим агентом, множество волокон в соответствии с настоящим описанием, предотвращает обратный поток расклинивающего агента в течение очистки или эксплуатации скважины. Контроль обратного потока может оцениваться в лаборатории, например, с использованием камеры обратного потока для содержания барьера из расклинивающего агента с впусками и выпусками, обеспечивающими обратный поток; системы циркуляции для перекачивания жидкости через набивку расклинивающим агентом и гидравлического пресса для обеспечения однонаправленного напряжения, вызывающего смыкания трещины на набивке расклинивающим агентом.
DM 80491
Жидкость (например, вода) может закачиваться с напорной стороны ячейки при увеличенной скорости потока до тех пор, пока на выходе не будет наблюдаться исходящий поток барьера из расклинивающего агента. В некоторых конструкциях оценка выполняется с учетом следующих спецификаций. Ячейка обратного потока имеет прямоугольную форму рабочей площади размером 5.25 дюймов на 5.25 дюймов (13.3 см на 13.3 см) для удержания 400 г твердого вещества (напр., песчаного расклинивающего агента и волокна, открытого таким образом). После введения в залежь твердого вещества в верхней части устанавливается квадратный шток. На выпускной стороне ячейки имеется выпускное отверстие диаметром 10 мм. Затем ячейка обратного потока помещается в гидравлический пресс и применяется напряжение, вызывающее смыкание трещины, в 4000 фунтов/кв. дюйм (27.6 МПа). Ячейка обратного потока выдерживается при температуре 90°С и поток воды постоянно увеличивается от нуля при скорости 4 литра/минуту до разрушения барьера из расклинивающего агента. В некоторых конструкциях совокупность волокон, открытых таким образом, обеспечивает неожиданно высокую скорость потока при разрушении (напр., как минимум 6, 8, 10 или 12 литров в минуту).
Выбранные конструкции для открытия
В первой конструкции данное открытие обеспечивает волокно составляющее:
первое термопластическое соединение, имеющее температуру размягчения до 120°С и вулканизуемый полимер;
DM 80491
первое термопластическое соединение и вулканизуемый полимер формируют часть волокна, в которой волокно имеет коэффициент сжатия как минимум 2:1 и в которой волокно имеет максимальный поперечный размер до 60 микрометров.
Во второй конструкции данное открытие обеспечивает волокно согласно первой конструкции, в которой волокно составляет как минимум сердцевину и наружную поверхность, причем сердцевину составляет первое термопластическое соединение, а вулканизуемый полимер нанесен на, как минимум, часть наружной поверхности.
В третьей конструкции данное открытие обеспечивает волокно согласно конструкциям 1 и 2, в которых волокно составляет сердцевину, состоящую из первого термопластического соединения, и оболочку, состоящую из вулканизуемого полимера, окружающего сердцевину.
В четвертой конструкции данное открытие обеспечивает волокно согласно конструкции 1, состоящее из сердцевины и оболочки, окружающей сердцевину, в которой сердцевина состоит из второго термопластического соединения, имеющего точку плавления как минимум в 140°С, и в которой оболочка состоит из первого термопластического соединения, имеющего температуру размягчения до 120°С, и вулканизуемого полимера.
В пятой конструкции данное открытие обеспечивает волокно согласно конструкции 4, в которой второе термопластическое соединение состоит из, как минимум, одного из сополимеров этилен-винилового спирта, полиамида, полиоксиметилена, полипропилена, полиэстера,
DM 80491
полиуретана, полисульфона, полиимида, полиэфирэфиркетона или поликарбоната.
В шестой конструкции данное открытие обеспечивает волокно согласно любой из конструкций от 3 до 5, в которых оболочка далее состоит из вулканизирующего вещества.
В седьмой конструкции данное открытие обеспечивает волокно согласно любой предыдущей конструкции, состоящей, как минимум, из 30 процентов по весу из термопластика, на основе общего веса волокна.
В восьмой конструкции данное открытие обеспечивает волокно согласно любой предыдущей конструкции, в которой вулканизуемый полимер наличествует в диапазоне от 20 до 60 процентов по весу, на основе общего веса волокна.
В девятой конструкции данное открытие обеспечивает волокно согласно любой предыдущей конструкции, в которой первое термопластическое соединение и вулканизуемый полимер вместе составляют как минимум 25 процентов веса волокна.
В десятой конструкции данное открытие обеспечивает волокно согласно любой предыдущей конструкции, в которой температура размягчения составляет не более 100°С.
В одиннадцатой конструкции данное открытие обеспечивает волокно согласно любой предыдущей конструкции, в которой первое термопластическое соединение состоит как минимум из одного сополимера этилен-винилового спирта и, как минимум, частично
DM 80491
нейтрализованной этилен-метакриловой кислоты или сополимера этилен-акриловой кислоты, полиуретана, полиоксиметилена, полипропилена, полиолефина, сополимера этилен-винилового спирта, полиэстера, полиамида, фенокси, винила или акрилового полимера.
В двенадцатой конструкции данное открытие обеспечивает волокно согласно любой предыдущей конструкции, в которой полимерное покрытие состоит как минимум из одного из эпоксидов, фенольного полимера, акрилового полимера, изоцианата, фенокси, винила, винилового эфира или кремневодорода.
В тринадцатой конструкции данное открытие обеспечивает волокно согласно двенадцатой конструкции, в которой вулканизуемый полимер состоит из твердого эпоксидного полимера.
В четырнадцатой конструкции данное открытие обеспечивает волокно согласно любой предыдущей конструкции, в которой первое термопластическое соединение состоит из вулканизирующего вещества.
В пятнадцатой конструкции данное открытие обеспечивает волокно согласно любой предыдущей конструкции, в которой коэффициент сжатия составляет как минимум 10:1.
В шестнадцатой конструкции данное открытие обеспечивает волокно согласно любой предыдущей конструкции, в которой температура размягчения первого термопластического соединения находится в пределах 20°С температуры начала вулканизации вулканизуемого полимера.
DM 80491
В семнадцатой конструкции данное открытие обеспечивает волокно согласно любой предыдущей конструкции, в которой волокно далее состоит как минимум из одного поверхностно применяемого сурфактанта или полимерного диспергирующего вещества.
В восемнадцатой конструкции данное открытие обеспечивает соединение, составляющее большую часть волокон согласно любой предыдущей конструкции.
В девятнадцатой конструкции данное открытие обеспечивает соединение, составляющее большую часть волокон, состоящих из: термопластических волокон, состоящих из первого термопластического соединения, имеющего температуру размягчения до 120°С, в которых каждое термопластическое волокно по отдельности имеет коэффициент сжатия как минимум 2:1 и максимальный поперечный размер до 60 микрометров; и полимерных покрытий, состоящих из полимерного покрытия, в котором каждое вулканизируемое волокно по отдельности имеет коэффициент сжатия 2:1 и максимальный поперечный размер до 60 микрометров; термопластические волокна и вулканизируемые волокна по отдельности формируют часть большей части волокон.
В двадцатой конструкции данное открытие обеспечивает соединение согласно конструкции 19, в которой температура размягчения первого термопластического соединения находится в пределах 20°С температуры начала вулканизации вулканизуемого полимера.
В двадцать первой конструкции данное открытие обеспечивает соединение согласно конструкции 19 или 20, в которой каждое термопластическое волокно и каждое вулканизируемое волокно имеет
DM 80491
сердцевину и оболочку, окружающую сердцевину, где каждая сердцевина по отдельности состоит из второго термопластического соединения, имеющего точку плавления как минимум в 140°С, и где оболочка вулканизируемого волокна состоит из вулканизуемого полимера.
В двадцать второй конструкции данное открытие обеспечивает соединение согласно любой из конструкций от 19 до 21, в которой каждые вулканизируемые волокна состоят из вулканизуемого полимера в диапазоне от 20 до 60 процентов по весу, на основе общего веса соответствующего вулканизируемого полимера.
В двадцать третьей конструкции данное открытие обеспечивает соединение согласно любой из конструкций от 19 до 22, в которой первое термопластическое соединение включает вулканизирующий агент.
В двадцать четвертой конструкции данное открытие обеспечивает соединение согласно любой из конструкций от 19 до 23, в которой как минимум некоторые из волокон состоят как минимум из одного поверхностно применяемого сурфактанта или полимерного диспергирующего вещества.
В двадцать пятой конструкции данное открытие обеспечивает соединение согласно любой из конструкций от 18 до 24, в которой при нагревании 5 весовых процентов смеси большей части волокон в деионизированной воде при температуре 145°С в течение четырех часов в автоклаве менее 50% процентов объема большей части волокон, как минимум один из них, растворяется или разрушается, и менее 50% объема первого термопластического соединения и вулканизуемого полимера, как минимум один из них, растворяется или разрушается.
DM 80491
В двадцать шестой конструкции данное открытие обеспечивает соединение согласно любой из конструкций от 18 до 25, в которой при нагревании 2 весовых процентов к объему смеси большей части волокон в керосине при 145°С в течение 24 часов в азоте, менее 50% объема большей части волокон, минимум один из них, растворяется или разрушается, и менее 50% объема первого термопластического соединения и вулканизуемого полимера, как минимум один из них, растворяется или разрушается.
В двадцать седьмой конструкции данное открытие обеспечивает соединение согласно любой из конструкций от 18 до 26, далее состоящей из жидкости, где большая часть волокон диспергируется в жидкости.
В двадцать восьмой конструкции данное открытие обеспечивает соединение согласно конструкции 27, в которой соединение далее состоит из расклинивающих агентов, диспергированных в жидкости.
В двадцать девятой конструкции данное открытие обеспечивает способ обработки подземной формации; способ состоит из:
нагнетания в ствол скважины, пересекающий подземную формацию, соединения согласно конструкции 27 или 28;
нагрева первого термопластического соединения как минимум до одной температуры выше температуры размягчения; и
как минимум, частичной вулканизации вулканизуемого полимера.
DM 80491
В тридцатой конструкции данное открытие обеспечивает способ согласно конструкции 29, далее формирующий сеть из большей части волокон.
Преимущества и модификации данного открытия далее иллюстрируются следующими примерами, однако определенные материалы и количества, указанные в этих примерах, а также другие условия и подробная информация, не должны толковаться для неправильного ограничения данного изобретения. Все части и процентное содержание указаны по весу, если не указано другое.
ПРИМЕРЫ
Испытание для определения температуры размягчения
Температура размягчения первых термопластических соединений для Примеров 1-3 была определена с использованием реометра с контролируемой нагрузкой (Модель AR2000, производство ТА Instruments, Ньюкасл, Делавэр) согласно следующей процедуре.
Материалы, обсуждаемые в Примерах 1-3, были помещены между двумя 20-миллиметровыми параллельными пластинами реометра и сжаты до промежутка в 2 мм, что обеспечило полное покрытие пластин. Затем была применена синусоидальная частота в 1 Гц при 1% натяжения в диапазоне температур 80-200°С. Сила сопротивления расплавленного каучука синусоидальному натяжению была пропорциональна его модулю, который был зарегистрирован датчиком и отображен в графическом формате. С помощью программного обеспечения реометра модуль был математически разделен на две части: одна часть, которая находилась в
DM 80491
фазе с примененным натяжением (модуль расщепления - поведение, подобное поведению твердого вещества), и другая часть, которая не находилась в фазе с примененным натяжением (модуль вязкости -поведение, подобное поведению жидкости). Температура, при которой оба модуля были идентичны, (температура перехода) была определена как точка размягчения, поскольку она представляет температуру, выше которой каучук начинает вести себя преимущественно как жидкость.
Пример 1
Термопластик (60 грамм), полученный от Evonik, Парсипанны, Нью Джерси под торговым обозначением " DYNAPOL X 1158", 23 грамма эпоксидного полимера, полученного от Hexion Specialty Chemicals, Хьюстон, Техас под торговым обозначением " EPON 828", 15 грамм эпоксидного полимера, полученного от Hexion Specialty Chemicals под торговым обозначением " EPON 1004" и 2 грамма (р|5-циклопентадиэнил)р|6-ксилена)Ре+8ЬР6" (полученного от ЗМ Company, Мэйплвуд, Миннесота, однако более не имеющегося в наличии) смешали и подвергли экструзии с использованием двухшнекового экструдера при температуре в 120°С. Данная смесь была нанесена с помощью экструзии на полиэфирную пленку, очищенную от кремнийорганических соединений. Часть образца пленки была подвергнута ультрафиолетовому облучению с помощью автоматического конвейера от Fusion UV Systems, Inc., Гайтерсбург, Мэриленд, оборудованного лампой от Fusion UV Systems под торговым обозначением "Н". Конвейер работал на скорости приблизительно 10 футов в минуту. Другая часть образца воздействию не подвергалась. Лист пленки, подвергнутой воздействию, был помещен между параллельными пластинами реометра и испытан с применением испытания для
DM 80491
определения температуры размягчения, описанного выше. Минимальное значение модуля эластичности, которое наблюдалось, составило примерно 95°С. Приближенно к данной температуре, полагают, что начинается вулканизация, которая приводит к увеличению модулей. Следовательно, не наблюдалась температура перехода, а температура размягчения составила 95°С.
Пример 2
Двухкомпонентное волокно с оболочкой из второго компонента, с сердцевиной из нейлона 6 (полученное под торговым обозначением "ULTRAMID В27 В01" от BASF North America, Флорхэм Парк, Нью Джерси) и оболочкой из иономера этилен-метакриловой кислоты (полученной от Е. I. duPont de Nemours & Company, Вилмингтон, Делавэр под торговым обозначением "SURLYN 8660") было произведено, как описывается в примерах США Обр. № 4,406,850 (Хиллз) (описание которых приводится здесь в качестве справки), за исключением следующих модификаций, (а) Матрица была нагрета до температуры в 240°С. (Ь) Экструзионная матрица имела шестнадцать отверстий, расположенных в виде двух рядов по восемь отверстий в каждом, и расстояние между отверстиями составляло 12.7 мм (0.50 дюйма), с перпендикулярным уклоном, и поперечная длина матрицы составляла 152.4 мм (6.0 дюймов), (с) Диаметр отверстия был 1.02 мм (0.040 дюйма), а соотношение длины к диаметру составляло 4.0. (d) Относительные степени вытяжки в граммах на отверстие в минуту для оболочки составляли 0.24, а для сердцевины - 0.25. (е) Волокна транспортировались по направлению вниз на расстоянии в 58 сантиметров к ванне для охлаждения, заполненной водой при 25°С, где волокна погружались в
DM 80491
воду как минимум на 0.3 секунды перед высушиванием сжатым воздухом и наматывались на сердцевину,
(f) Скорость вращения была отрегулирована с помощью тянущего валика до 250 метров/минуту.
Раствор, содержащий 24.58 грамм эпоксидного полимера, полученный от Hexion Specialty Chemicals под торговым обозначением "EPI-REZ 3540", 10.24 грамм эпоксидного полимера, полученного от Hexion Specialty Chemicals под торговым обозанчением "EPI-REZ 3510", 2.98 грамм вулканизирующего вещества полиамина, полученного от Air Products and Chemicals, Аллентаун, Пенсильвания под торговым обозначением "ANCAMINE 2441" и 37.21 грамма деионизированной воды смешали и нанесли на волокно путем нанесения покрытия способом погружения и высушили в сушильной печи при температуре 60°С. Отдельные волокна выдерживались отдельно до тех пор, пока они не высохли. Затем волокна с покрытием были разрезаны на отрезки длиной 6-10 мм и испытаны. Волокно имело массовое соотношение в 51% двухкомпонентного волокна и 49% покрытия из эпоксидного полимера. Покрытие полностью окружало волокно и имело равномерную толщину. Температура размягчения в 90°С была измерена для иономера этилен-метакриловой кислоты "SURLYN 8660" с помощью испытания для определения температуры размягчения, описанного выше, путем помещения примерно 1.5 грамм частиц каучука между параллельными пластинами реометра.
Часть отрезанных волокон смешали с песком, полученным от Badger Mining Corp., Берлин, Висконсин под торговым обозначением "ПЕСОК ДЛЯ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО РАЗРЫВА ПЛАСТА BADGER FRAC", марки 20/40, при 0.86 весовых процентах песка в ячейке обратного потока,
DM 80491
как описано выше. Композицию нагревали до 105°С в течение четырех часов перед подачей потока воды. Композиция выдержала скорость потока выше 12 литров в минуту. Визуальная проверка композиция показала, что песок был связан волокнами.
Пример 3
Двухкомпонентное волокно с оболочкой из второго компонента, сделанное из сердцевины двух полипропиленов в смеси 50/50, полипропилены получены от Total, Джерсей Сити, Нью Джерси под торговым обозначением "ТОТАЬ 3960" и "ТОТАЬ 5571". Оболочка была сделана из эпоксидного полимера, полученного от Hexion Specialty Chemicals под торговым обозначением "EPON 1004", термопалстического полиуретана, полученного от Huntsman, Вудлэндс, Техас под торговым обозначением "IROGRAN А80 Р4699", полиоксиметилена, полученного от Ticona, Морристаун, Теннесси под торговым обозначением "CELCON FG40U01" и полиолефина, полученного от ExxonMobil Chemical, Хьюстон, Техас под торговым обозначением "ЕХАСТ 8230" в соотношении 35/20/20/25 соответственно.
Двухкомпонентное волокно с оболочкой из второго компонента было сделано, как описывается в Примере 1 США Пат. № 4,406,850 (Хиллз) (описание которых приводится здесь в качестве справки), за исключением следующих модификаций, (а) Матрица была нагрета до температуры в 175°С. (Ь) Экструзионная матрица имела шестнадцать отверстий, расположенных в виде двух рядов по восемь отверстий в каждом, и расстояние между отверстиями составляло 12.7 мм (0.50 дюйма) с перпендикулярным уклоном, и поперечная длина матрицы составляла 152.4 мм (6.0 дюймов), (с) Диаметр отверстия был 0.38 мм (0.015 дюйма), а
DM 80491
соотношение длины к диаметру составляло 4.0. (d) Относительные степени вытяжки в граммах на отверстие в минуту оболочки и сердцевины составляли 0.24 и 0.25 соответственно, (е) Волокна были закалены воздухом и намотаны на сердцевину, (f) Скорость вращения была отрегулирована с помощью тянущего валика до 200 метров/минуту. Полученное двухкомпонентное волокно с оболочкой из второго компонента имело 40 микрон в диаметре. Температура размягчения была измерена для примерно 1.5 грамм смеси термопластика в оболочке и составила 75°С.
Прогнозируемые модификации и изменения данного изобретения будут очевидны для тех, кто имеет опыт в данной области, без отступления от содержания и смысла данного изобретения. Данное изобретение не должно быть ограничено конструкциями, которые указаны в данном приложении в качестве иллюстрации.
DM 80491
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Волокно, состоящее из:
первого термопластического соединения, имеющего температуру размягчения до 120°С, и вулканизуемого полимера;
и первое термопластическое соединение, и вулканизуемый полимер формируют часть волокна, в которой волокно имеет коэффициент сжатия как минимум 2:1, и где волокно имеет максимальный поперечный размер до 60 микрометров.
2. Волокно по пункту 1, где волокно состоит из:
как минимум из сердцевины и наружной оболочки, где сердцевина состоит из первого термопластического соединения, а вулканизуемый полимер нанесен как минимум на часть наружной оболочки; или из сердцевины, состоящей из первого термопластического соединения, и оболочки, состоящей из вулканизуемого полимера, окружающего сердцевину.
3. Волокно по пункту 1, состоящее из сердцевины и оболочки, окружающей сердцевину, где сердцевина состоит из второго термопластического соединения, имеющего точку плавления как минимум в 140°С, и где оболочка состоит из первого термопластического соединения, имеющего температуру размягчения до 120°С, и вулканизуемого полимера.
4. Волокно по пункту 3, где второе термопластическое соединение состоит как минимум из одного из сополимеров этилен-винилового спирта, полиамида, полиоксиметилена, полипропилена,
DM 80491
полиэстера, полиуретана, полисульфона, полиимида, полиэфирэфиркетона или поликарбоната.
5. Соединение, содержащее множество волокон согласно любому предыдущему пункту.
6. Соединение, содержащее множество волокон, состоящих из: термопластических волокон, состоящих из первого термопластического соединения, имеющего температуру размягчения до 120°С, где каждое термопластическое волокно по отдельности имеет коэффициент сжатия как минимум 2:1 и максимальный поперечный размер до 60 микрометров; и вулканизируемых волокон, состоящих из вулканизуемого полимера, где каждое вулканизируемое волокно по отдельности формирует часть множества волокон.
7. Соединение по пункту 6, где каждое термопластическое волокно и каждое вулканизируемое волокно имеет сердцевину и оболочку, окружающую сердцевину, где каждая сердцевина по отдельности состоит из второго термопластического соединения, имеющего точку плавления как минимум в 140°С, где оболочка термопластического волокна состоит из первого термопластического соединения, и где оболочка вулканизируемого волокна состоит из вулканизуемого полимера.
8. Соединение по любому из пунктов от 5 до 7, где как минимум некоторые волокна составляют как минимум один поверхностно применяемый сурфактант или полимерное диспергирующее вещество.
DM 80491
9. Соединение по любому из пунктов от 5 до 8, обладающее далее как минимум одним из следующих свойств:
где при нагревании 5 весовых процентов смеси большей части волокон в деионизированной воде при 145°С в течение четырех часов в автоклаве менее 50% объема множества волокон, как минимум один из них, растворяется или разрушается, и менее 50% объема первого термопластического соединения и вулканизуемого полимера, как минимум один из них, растворяется или разрушается; или
где при нагревании 2 весовых процентов смеси множества волокон в керосине при 145°С в течение 24 часов в азоте менее 50% объема множества волокон, как минимум один из них, растворяется или разрушается, и менее 50% объема первого термопластического соединения и вулканизуемого полимера, как минимум один из них, растворяется или разрушается.
10. Волокно или соединение по любому предыдущему пункту, где температура размягчения первого термопластического соединения находится в пределах 20°С температуры начала вулканизации вулканизуемого полимера.
11. Волокно или соединение по любому предыдущему пункту, где первое термопластическое соединение состоит как минимум из одного сополимера этилен-винилового спирта и как минимум частично нейтрализованной этилен-метакриловой кислоты или сополимера этилен-акриловой кислоты, полиуретана, полиоксиметилена, полипропилена, полиолефина, сополимера этилен-винилового ацетата, полиэстера, полиамида, фенокси, винила или акрилового полимера.
DM 80491
12. Волокно или соединение по любому предыдущему пункту, где вулканизуемый полимер состоит как минимум из одного эпоксидного полимера, фенольного полимера, акрилового полимера, изоцианата, фенокси, винила, винилового эфира или силана.
13. Волокно или соединение по пункту 12, где вулканизуемый полимер состоит из твердого эпоксидного полимера.
14. Волокно или соединение по любому предыдущему пункту, где первое термопластическое соединении состоит из вулканизирующего вещества.
15. Соединение согласно любому из пунктов от 5 до 9 или любому из пунктов от 10 до 15, в качестве зависимых от любого из пунктов от 5 до 9, далее состоящее из жидкости, где множество волокон диспергируется в жидкости, и где соединение факультативно дополнительно содержит расклинивающие агенты, диспергированные в жидкости.
16. Способ обработки подземной формации; способ состоит из:
нагнетания в ствол скважины, пересекающий подземную формацию, соединения по пункту 15;
нагрева первого термопластического соединения как минимум до одной температуры выше температуры размягчения; и
как минимум, частичной вулканизации вулканизуемого полимера.
DM 80491
ФИГ. 1А ФИГ. IB
ФИГ. 1С ФИГ. ID
ФИГ. 2С
DM 80491 58
ФИГ. зв
ФИГ. зс
DM 80491
3/3
ФИГ. 3D
ФИГ. ЗЕ
DM 80491