專利名稱：用作堵漏材料的熱塑性纖維素纖維共混物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及堵漏材料，具體地講，涉及包含熱塑性材料和纖維素纖維共混物復(fù)合材料的堵漏材料。
背景技術(shù)：
鉆探流體，在石油工業(yè)中通常稱為鉆探泥漿，用于鉆井作業(yè)。鉆探流體，可以為水基、油基或合成基配制物，在井孔內(nèi)循環(huán)，將巖屑帶到地面，潤滑鉆探設(shè)備，并作為冷卻劑。 在鉆探流體或泥漿進(jìn)入多孔或裂隙結(jié)構(gòu)時，發(fā)生所謂的“漏失”，并且損失到鉆探作業(yè)，而不是返回到地面循環(huán)和再利用。漏失是顯著的工業(yè)問題。據(jù)估計(jì)，漏失單在美國就消耗工業(yè)約$800，000，000/年，漏失產(chǎn)品可達(dá)另外的$200，000，000/年。漏失可導(dǎo)致試井失敗，也可導(dǎo)致降低生產(chǎn)率?，F(xiàn)已用多種“堵漏材料”減少漏失水平。這些“堵漏材料”包括這些物質(zhì)，如粗纖維素纖維、細(xì)纖維素纖維、粗堅(jiān)果殼、合成石墨、纖維素衍生物、礦物纖維、細(xì)碳酸鈣(例如， Imm直徑)、中等大小的碳酸鈣(例如，2mm直徑)和粗碳酸鈣(例如，3mm直徑)。堵漏材料通常包括不同顆粒類型和大小，以針對不同大小的裂隙。如果材料的一部分為剛性但在壓力下可壓縮或可膨脹，該材料就可能經(jīng)自身模塑進(jìn)入裂隙，以幫助封漏。單獨(dú)纖維素纖維通常缺乏所需的剛性。為了補(bǔ)償較低剛性，可能需要用較大材料濃度以有效抑制漏失。由于纖維素的低密度，通常在作為堵漏材料減少運(yùn)輸、儲存和處理成本時，通常使纖維素纖維微?；?。纖維素材料在儲存期間可能經(jīng)受腐爛、霉和昆蟲(例如白蟻)降解。非彈性材料，如堵漏材料中使用的廢塑料和橡膠，一般沒有較佳堵塞裂紋和裂隙所需的膨脹/擴(kuò)展性質(zhì)。不同大小的彈性石墨碳(RGC)由于其彈性已用于堵漏組合物，但RGC可能昂貴。美國專利申請公布2006/0096759公開一種堵漏組合物，所述組合物的第一部分顆粒具有小于約20微米重均粒徑，第二部分顆粒具有約25微米至約400微米重均粒徑，第三部分顆粒具有約450微米至約1，500微米重均粒徑。美國專利4，422，948公開一種堵漏材料，所述堵漏材料包括柔性薄片、纖維和由碎紙、礦物棉和碳酸鈣制成的粒狀顆粒的混合物。美國專利7，229，492公開一種井水泥組合物，所述組合物包含水硬水泥、水和由粒狀廢材料(如聚乙烯、聚苯乙烯或聚丙烯)制成的非彈性堵漏材料顆粒。美國專利3，375，888公開一種三組分堵漏材料，所述堵漏材料包含堅(jiān)果殼、碎毛毯和漆再生纖維素。美國專利3，574，099公開用堅(jiān)果殼和石棉纖維作為堵漏材料的用途。
美國專利4，526，240公開使用一種堵漏材料的用途，所述堵漏材料含有包含纖維吸收劑和水溶脹親水聚合物吸收劑的親水吸收劑復(fù)合材料。壓實(shí)纖維材料，如分層織物或紙層壓材料，機(jī)械碎成松散的軟纖維塊(“絨毛”)，與溶脹性聚合物組合用于漏失控制。美國專利3，629，102公開用粗堅(jiān)果殼、細(xì)堅(jiān)果殼和糖甘蔗纖維的三組分混合物作為堵漏材料。美國專利4，579，668公開一種由廢濕式電池殼得到的雙組分堵漏材料。第一組分為柔性伸長形式的熱塑性聚合物，第二組分為具有1. 2-1. 4比重的粒狀熱固性塑料。美國專利5，826，669公開將彈性石墨材料用于防流體損失和潤滑用途。美國專利申請公布2008/0113879公開用塑性顆粒(例如，聚丙烯)作為鉆探流體中的堵漏添加劑的用途。美國專利申請2009/0054269 Al公開用含纖維素纖維和填料的所謂的“復(fù)合顆粒” 作為堵漏材料的用途。纖維素纖維的實(shí)例包括來自樹和植物、甜菜、糖甘蔗、柑橘渣、馬鈴薯、谷物、花生殼、玉米穗軸、煙草莖、蘋果渣、天然草、棉和泥炭的纖維。填料的實(shí)例包括高嶺土、碳酸鈣、重晶石、二氧化鈦和磨細(xì)的熱固性聚合物層壓材料。例如，在含纖維素纖維和填料的“復(fù)合顆粒”中，纖維素纖維可以為紙纖維，填料可以為含紙或織物和蜜胺樹脂的磨細(xì)的層壓材料。需要減少井中漏失的改進(jìn)的、有效且經(jīng)濟(jì)的組合物及方法。發(fā)明詳述發(fā)明人發(fā)現(xiàn)一種減小鉆井中漏失的新方法。新方法用復(fù)合材料作為堵漏材料。該材料經(jīng)濟(jì)，且更快、更有效且在比一般大多數(shù)市售可得的堵漏材料更高的溫度密封裂隙和裂紋。在新方法中利用的復(fù)合材料包含熱塑性聚合物和纖維素纖維。重要的是聚合物和纖維組合成復(fù)合材料，而不只是簡單的混合物。“復(fù)合材料”為由具有顯著不同物理或化學(xué)性質(zhì)的二種或更多種組分材料制成的工程固相材料，其中所述組分在完成的固相結(jié)構(gòu)內(nèi)在宏觀水平保持分離和區(qū)分。復(fù)合材料也可任選包含另外的組分。優(yōu)選的實(shí)施方案包括纖維素纖維、熱塑性聚合物基質(zhì)、碳酸鈣和粘土的擠出共混物。碳酸鈣可提高材料的密度并增加剛性。復(fù)合材料也可任選包含油和其他共混(或粘合)劑，以改進(jìn)性能特征(例如，剛性、 溶脹和潤滑)或材料處理性質(zhì)。例如，通過擠出、磨細(xì)擠出材料和其他在本領(lǐng)域已知用于形成復(fù)合材料的技術(shù)，可使熱塑性纖維素-纖維共混物(TCB)復(fù)合材料制成粒料或不同大小的顆粒狀，以適合不同的裂隙大小(例如，1至5，000微米)。顆粒的楊氏模量優(yōu)選為 0.5 至 3. OGPa,更優(yōu)選顆粒包括具有 0. 5至 10. OGPa楊氏模量的顆粒的混合物，這給予混合物漸進(jìn)性變形能力，以適應(yīng)不同條件下裂隙的開放和關(guān)閉。優(yōu)選材料只與水、含水混合物、含水漿料或含水泥漿混合，隨即作為鉆探流體的一部分泵送入井孔中。在裂隙結(jié)構(gòu)中， 顆?？沙料隆⑽账⑶页叽缟吓蛎?，同時保持剛性。溶脹性質(zhì)(尤其來自纖維素纖維)幫助將顆粒鎖入裂隙結(jié)構(gòu)，并使裂隙密封而防止鉆探流體滲漏。一旦材料與水接觸，任選的油組分將浸出。浸出的油幫助減小材料摩擦，并使其適用于鉆探潤滑劑，甚至可代替更昂貴的潤滑劑材料，如玻璃珠。組合物可任選用具有不同熔融溫度的塑料制備，以適合多種不同的結(jié)構(gòu)。組合物具有超過簡單混合物性質(zhì)的優(yōu)良性質(zhì)(參見以下表3和4)。堵漏材料的粒度分布應(yīng)適應(yīng)具體結(jié)構(gòu)的性質(zhì)。使用復(fù)合材料允許操作者比單獨(dú)組分的混合物更容易地控制粒度分布，單獨(dú)組分混合物一般變化更大，除非在材料處理時采取特殊的操作(增加成本)。熱塑性聚合物形成基質(zhì)，以使其他組分結(jié)合到復(fù)合材料顆粒中。熱塑性聚合物可以為在本領(lǐng)域已知的任何不同的熱塑性材料，新鮮或循環(huán)、普通或工程聚合物，包括例如丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、丙烯腈(AN)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、尼龍6、尼龍66、聚碳酸酯(PC)、聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酰亞胺(PEI)、低密度聚乙烯(LDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)、聚酰亞胺(PI)、聚苯醚(PPO)、聚苯硫醚(PPS)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚砜(PSO)、聚醚砜(PES)、聚氯乙烯(PVC)、淀粉基塑料、聚乳酸(PLA)塑料、聚3-羥基丁酸酯 (PHB)、聚酰胺11 (PA 11)、生物衍生聚乙烯及任何以上材料相互或與其他聚合物的混合物。 熱塑性材料的一個功能是提供纖維素纖維和其他添加劑所用的基質(zhì)材料。出于經(jīng)濟(jì)和環(huán)境考慮，通常優(yōu)選使用循環(huán)材料，如廢的基于HDPE的車用機(jī)油容器。在制備復(fù)合材料前，通常優(yōu)選熱塑性材料為粉末、粒料或顆粒狀。如果還不是這種形式，可用在本領(lǐng)域已知的標(biāo)準(zhǔn)聚合物研磨機(jī)磨細(xì)這些循環(huán)聚合物。根據(jù)將堵漏材料用于其中的結(jié)構(gòu)的性質(zhì)，通常優(yōu)選利用 “普通”塑料(熔融溫度低于200°C )和“工程塑料”(熔融溫度約250-27(TC )兩者的混合物，以擴(kuò)展材料的可用溫度范圍。在利用多于一種聚合物時，它們可作為熔融物混合，或者可被共擠出。熱塑性材料可占全部堵漏材料約10%至約90%質(zhì)量。 堵漏材料的纖維素纖維部分可包括任何纖維素材料，包括例如來自軟木(例如， 南方松)、硬木(例如，槭樹)、竹、藤、稻草、麥秸、稻殼、甘蔗渣、棉桿、黃麻、大麻、亞麻、洋麻、乳草、草和香蕉樹的纖維或顆粒。纖維為組合物提供剛性、強(qiáng)度、硬挺度和溶脹性質(zhì)。材料應(yīng)為顆粒、薄片或刨花形式。纖維素纖維可占全部堵漏材料約10%至約80%質(zhì)量。堵漏材料也可包含牡蠣殼、其他碳酸鈣形式、云母、滑石、陶瓷、其他礦物和一種或多種以上材料相互或與其他組分的混合物。這些添加劑可為組合物提供額外的強(qiáng)度和硬挺度，或給予其他有用性質(zhì)。一種這樣有用的性質(zhì)是增加材料的密度，以便組合物更容易地在水中沉降。碳酸鈣為用于這些用途的優(yōu)選添加劑。碳酸鈣可得自很多源。經(jīng)濟(jì)的碳酸鈣來源是來自糖廠或煉糖廠的沉淀碳酸鈣(PCC)。糖源的PCC，一般被稱為石灰殘?jiān)蛱妓猁}漿，為得自甜菜或蔗汁經(jīng)浸灰及隨后的碳酸化進(jìn)行純化的無機(jī)沉淀。糖源的PCC —般具有淺灰色粉狀外觀。它們?nèi)菀赘骄鄢蓤F(tuán)塊。PCC作為糖工業(yè)副產(chǎn)物大量產(chǎn)生，通常PCC作為填料用于礫石礦、廢堆等，在某些情況下，已用于有過度粘土狀結(jié)構(gòu)土壤的調(diào)整或提高土壤 pH。PCC粒徑一般為10-3000微米，雖然大小不關(guān)鍵。碳酸鈣或其他礦物添加劑可占全部堵漏材料約0%至約30%質(zhì)量。堵漏材料的任選組分是例如具有高吸水性和溶脹能力的粘土或淀粉。一個實(shí)例是粒狀吸收劑，如漂白土(Fullers Earth)或蒙脫土(Montmoril lonite)，具有33微米的平均粒徑,平均孔徑30-70納米，Oil-Dri Corporation of America銷售。此任選組分可占全部堵漏材料約0%至約10%質(zhì)量。另一種任選的組分為油，用于增強(qiáng)潤滑性，如用過的食油、用過或殘余車用機(jī)油， 或者其他用過或殘余車用流體。油的優(yōu)選源為在用過車用機(jī)油容器中的殘油，尤其在那些相同容器用作熱塑性聚合物源處。任選油組分可占全部堵漏材料約0%至約12%質(zhì)量。另外的任選組分為選自硬脂酸、有機(jī)鈦酸鹽(例如Ken-React LICA 09)、馬來酸化乙烯、馬來酸酐、苯乙烯/乙烯-丁二烯/苯乙烯三嵌段共聚物(SEBS)、乙烯/丙烯/ 二烯三元共聚物(EPDM)、乙烯/辛烯共聚物(EOR)、乙烯/丙烯酸甲酯共聚物(EMA)、乙烯/丙烯酸丁酯/甲基丙烯酸甘油醚酯共聚物(EBA-GMA)、SUrlyn離子交聯(lián)聚合物、馬來酸化乙烯 /丙烯彈性體(EPR-g-MAs)、滑石、彈性石墨碳、熱穩(wěn)定劑和其他添加劑的添加劑。此任選添加劑可占全部堵漏材料約0%至約12%質(zhì)量。新的堵漏材料不只為數(shù)種組分的混合物。進(jìn)一步地，它們是組分的復(fù)合材料(除了復(fù)合材料外，也可存在簡單混合物，雖然優(yōu)選只使用復(fù)合材料)?？赏ㄟ^其他在本領(lǐng)域已知用于制備復(fù)合材料的技術(shù)制備該復(fù)合材料。一種這樣的方法為熔融混合，例如使用相互嚙合型逆向/同向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機(jī)。配制物中的材料經(jīng)計(jì)量并以合適溫度送到擠出機(jī)。 擠出物優(yōu)選在冷水浴或在空氣中淬火，然后可被微粒化或研磨成合適大小的顆粒。另一種技術(shù)是用高速動力混合機(jī)(例如,LEX Technologies,Brampton,Ontario,Canada制造并由 EcoLEX, Inc of Burlington，Ontario提供的混合機(jī))制備共混物，隨后研磨得到所需的粒徑。組合了普通和工程聚合物(例如，HDPE/PET)兩者的共混物可通過新的二步混合方法制備。第一擠出在較高溫度(即，使工程聚合物熔融的溫度)進(jìn)行，以得到具有組合的普通(例如，HDPE)和工程聚合物(例如，PET、尼龍)的基質(zhì)。第二擠出在較低溫度(即，使普通聚合物熔融而不使工程聚合物熔融的溫度)進(jìn)行，在此點(diǎn)，也將纖維素纖維加入到共混物，避免纖維熱降解或使熱降解最大限度地減小。例如，在第一步驟期間，循環(huán)HDPE、循環(huán) PET和任何添加劑通過在約250-270°C擠出混合。在第二步驟，在第二擠出在約160-180°C 將纖維素纖維加入到HDPE-PET添加劑混合物。在第二較冷擠出期間，PET保持固態(tài)。使擠出物在冷水浴中淬火，或經(jīng)空氣冷卻，然后經(jīng)微?；瞥闪！Ｐ碌亩侣┎牧峡膳c在本領(lǐng)域已知的其他添加劑一起用于形成油基、水基或合成油基鉆探流體，或者可與其他井流體(如水泥、隔離流體、完井流體和油井維修流體)使用，。 其他添加劑的實(shí)例包括例如增粘劑、濾液減少劑、增重劑和水泥。新的堵漏材料優(yōu)選以 2ppb (磅/桶)和 50ppb之間的濃度水平用于流體中(注2磅/桶 5. 7g/L，50磅/桶 ^ 143g/L)。在本發(fā)明中用作堵漏材料的復(fù)合材料可為特定目的制備。或者，可通過粉碎或研磨含合適組分的復(fù)合材料來制備，且這些復(fù)合材料可最初已為不同目的制備，例如建筑材料，如木-聚合物復(fù)合材料、碎料板、纖維板和其他類型工程木。為此，可使用廢物(例如， 鋸末或碎屑)，或者可在本發(fā)明中循環(huán)使用的舊材料，而不是將其廢棄。本發(fā)明的堵漏材料可任選與在本領(lǐng)域已知的其他堵漏材料組合，例如，纖維素纖維、碳酸鈣、粒狀生膠顆粒、石墨、熱固性材料、熱塑性材料或粘土。材料可進(jìn)行預(yù)處理以抑制差別粘著、滲漏或兩者。優(yōu)選將約2. Oppb (磅/桶)至約6. Oppb濃 縮物加入到整個鉆探流體系統(tǒng)。在鉆探通過特定地質(zhì)區(qū)域時可泵送約5. Oppb 至約15. Oppb濃度清掃物(Swe印s)，以抑制滲漏，?？筛鶕?jù)需要調(diào)節(jié)清掃物的濃度和體積。 如果發(fā)生滲漏，可作出或調(diào)節(jié)每小時加入量。如果發(fā)生漏失，材料可以較高速率加入，直至損失停止，例如 20-35ppb (注意:2ppb ^ 5. 7g/L ；6ppb ^ 17. 2g/L 等)。例如，用于水基鉆探流體的含水流體可選自淡水、海水、鹽水、水溶性有機(jī)化合物及以上的混合物。
形成油基或合成基流體的天然或合成油可選自例如柴油、礦物油、聚烯烴、聚二有機(jī)硅氧烷、酯基油及以上的混合物。發(fā)明實(shí)施方式實(shí)施例1.熱塑性纖維素_纖維共混物1制備熱塑性纖維素_纖維共混物1 (TCBl)使用循環(huán)、薄膜級、低密度聚乙烯(38% 質(zhì)量)、20 目木松纖維(來自 American Wood Fiber Company，Madison，WI)) (40%質(zhì)量)、 具有約20微米平均直徑的沉淀碳酸鈣(Domino Sugar Corp.，Chalmette, LA) (20%質(zhì)量)和 2%質(zhì)量共混劑(馬來酸化聚乙烯，PE-g-MA, G-2608, Eastman Chemical Company, Kingsport，TN)。用以 50rpm 操作的逆向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機(jī) CTSE-V/MARKII (C. W. Brabender Instruments Inc.，South Gackensack，NJ, USA)進(jìn)行混合，沿著擠出機(jī)桶長度溫度分布為 140、160、170和170°C。擠出物在冷水浴中淬火，然后制成顆粒狀。實(shí)施例2.熱塑性纖維素_纖維共混物2用循環(huán)高密度聚乙烯制備熱塑性纖維素-纖維共混物2(TCB2)，循環(huán)高密度聚乙烯來自用過的車用機(jī)油容器，具有約6% (聚合物質(zhì)量)殘余車用機(jī)油。具有殘油的HDPE 占全部混合物約43%質(zhì)量，并與20目木松纖維(來自American Wood Fiber Company) (45%質(zhì)量)、具有20微米平均直徑的沉淀碳酸鈣(10%質(zhì)量)和2%質(zhì)量共混劑(馬來酸化聚乙烯，PE-g-MA, G-2608)混合?；旌系牟牧贤ㄟ^Micro_27擠出機(jī)混合，擠出機(jī)來自 American Leistritz Extruder Corporation (Somerville，NJ，USA)，沿進(jìn)料區(qū)域至Ij模的擠出機(jī)筒長度的溫度分布為 130-160-160-170-180-180-180-180-180-180-180°C，螺桿旋轉(zhuǎn)速度為lOOrpm。擠出物在冷水浴中淬火，然后制成顆粒狀。實(shí)施例3.熱塑性纖維素_纖維共混物3制備熱塑性纖維素-纖維共混物3 (TCB3)使用混合的循環(huán)高密度聚乙烯(25%質(zhì)量，混合物包含等量分步熔融高密度聚乙烯和箱狀(crate)高密度聚乙烯，但不含殘油)、8 目木松纖維(來自 American Wood Fiber Company,Madison,WI) (50%質(zhì)量)、碳酸鈣(23% 質(zhì)量)和2%質(zhì)量共混劑(馬來酸化聚乙烯，PE-g-MA，G-2608)?；旌系牟牧贤ㄟ^Micro_27 擠出機(jī)混合，溫度分布為 130-150-160-170-180-180-180-180-180-180-180°C，螺桿旋轉(zhuǎn)速度為lOOrpm。擠出物在空氣中冷卻，然后制成顆粒狀。實(shí)施例4.熱塑性纖維素_纖維共混物4制備熱塑性纖維素-纖維共混物4(TCB4)使用混合的循環(huán)聚乙烯(25%質(zhì)量，聚合物混合物包含兩份分步熔融高密度聚乙烯、一份線性低密度聚乙烯和一份箱狀高密度聚乙烯，沒有殘油)、南方松木刨花(來自木刨床)(50%質(zhì)量)和碳酸鈣(25%質(zhì)量)。材料通過串聯(lián)放置的兩個Bausano MD72和Bausano MD90逆向旋轉(zhuǎn)平行雙螺桿擠出機(jī)混合。聚合物和碳酸鈣用MD90在180°C和70RPM螺桿速度熔融共混，木纖維用MD72從這一側(cè)向熔融物的下游加入。擠出物在空氣中冷卻，然后制成顆粒狀。實(shí)施例5.熱塑性纖維素_纖維共混物5在二步擠出過程中從循環(huán)PET、循環(huán)HDPE、木纖維和其他添加劑制備熱塑性纖維素-纖維共混物5 (TCB5)。第一擠出在高溫進(jìn)行，以產(chǎn)生HDPE/PET基質(zhì)，第二擠出將木纖維加到共混物，同時避免纖維熱降解。對于第一擠出，使HDPE、PET和E-GMA (粘合劑)翻滾混合，然后熔融共混，然后在Micro 27同向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機(jī)中擠出。沿著擠出機(jī)桶長度的擠出溫度分布為130、160、190、250、270、270、270、260、260和250°C，高得足以使PET 熔融。螺桿的旋轉(zhuǎn)速度固定在150rpm。擠出股由制粒機(jī)拉伸，并在冷水浴中冷卻，隨后微?；?。HDPE/PET比固定在75/25 (w/w)。E-GMA粘合劑的填充水平基于HDPE和PET總重量為1.0%質(zhì)量。在第二擠出中，由第一擠出制成的粒料與干燥木粉熔融共混，然后用相同 Micro27 擠出機(jī)擠出，溫度分布為 130、150、160、170、180、180、170、170、160 和 160°C (即， 用于HDPE/木復(fù)合材料的典型溫度分布)。木粉通過以IOOrpm操作的側(cè)進(jìn)料機(jī)在下游進(jìn)料。擠出機(jī)螺桿自身速度設(shè)定在150rpm。木粉與聚合物基質(zhì)比為40/60 (w/w)。馬來酸化聚乙烯(PE-g-MA，G-2608，纖維和聚合物總重量的)在第二擠出期間加入，以幫助將木纖維粘合到聚合物基質(zhì)。擠出的材料在水浴中冷卻，然后切成粒料。 實(shí)施例6-10. TCBl至TCB5機(jī)械性能的表征.將如上所述制備的TCBl至TCB5每種兩個40克各樣品在170°C壓模成兩個4英寸X6英寸X0. 2英寸試件，由此切割試樣，以測試復(fù)合材料的性能。使用Instron 5582 Testing Machine (Instron Co. , Grove City，PA，USA)，根據(jù) ASTM D790-03 檢測復(fù)合材料樣品的彎曲性能。懸臂梁式?jīng)_擊試驗(yàn)使用Tinius 92T沖擊試驗(yàn)機(jī)(Testing Machine Company，Horsham, PA)。根據(jù)ASTM D256，所有樣品在一個縱向側(cè)邊的中點(diǎn)切口。在用 INSTRON 5582機(jī)和數(shù)字卡尺通過壓縮前和壓縮后測量樣品厚度檢測20%壓縮后材料回彈情況。結(jié)果顯示于表1中。表 1
共混物基礎(chǔ)聚合物密度楊氏模彎曲強(qiáng)沖擊強(qiáng)度 20%壓縮后回彈率
類型(g/cm3) 量(GPa)度(MPa) (KJ/m2) (%)
"TCBI 循環(huán) LDPEL20L99 2h0\ ^5319^9
TCB2 循 不 HDPE 1.071.68 20.06 2.8320.6
TCB3 循環(huán)混合 1.251.45 14.15 2.7323.3
HDPE
TCB4 循環(huán)混合 1.131.39 29.80 3.0521.8
HDPE
TCB5 循環(huán)1.152.80 60.0 2.8035.0
HDPE/PET__實(shí)施例11-15.粒度分布使用USA標(biāo)準(zhǔn)8目篩，用工業(yè)制粒機(jī)將擠出的TCB3和TCB4材料制粒。然后用USA 標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)篩網(wǎng)和Ro-Tap搖動器將材料過篩。組合多個篩網(wǎng)，較小篩號篩在頂上。每次過篩 200g樣品。過篩后，收集各篩上保留的材料，并用分析天平稱重精確到0.01克。粒度分布 (PSD)用測量的重量數(shù)據(jù)測定。TCB3和TCB4的PSD列于表2中。表權(quán)利要求
1.一種減少地下結(jié)構(gòu)中流體漏失的方法，所述方法包括使地下結(jié)構(gòu)與流體和堵漏材料的混合物接觸，其中所述堵漏材料包括復(fù)合材料顆粒，其中所述復(fù)合材料顆粒包含熱塑性聚合物和纖維素纖維，其中所述熱塑性聚合物為堵漏材料的約10%至約90%質(zhì)量，其中所述纖維素纖維為堵漏材料的約10%至約80%質(zhì)量，且其中所述熱塑性聚合物為使其他組分結(jié)合至復(fù)合材料顆粒中的基質(zhì)。
2.權(quán)利要求1的方法，其中所述熱塑性聚合物包括一種或多種選自丙烯腈丁二烯苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈、聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、尼龍6、尼龍66、聚碳酸酯、聚對苯二甲酸丁二酯、聚對苯二甲酸乙二酯、聚醚醚酮、聚醚酰亞胺、低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、聚酰亞胺、聚苯醚、聚苯硫醚、聚丙烯、聚苯乙烯、聚砜、聚醚砜、聚氯乙烯、淀粉基聚合物、聚乳酸、聚-3-羥基丁酸酯、聚酰胺11和生物衍生聚乙烯的聚合物。
3.權(quán)利要求1的方法，其中所述纖維素纖維包括一種或多種選自軟木、硬木、竹、藤、 稻草、麥秸、稻殼、甘蔗渣、棉桿、黃麻、大麻、亞麻、洋麻、乳草、草和香蕉樹的纖維、顆?；虮∑?。
4.權(quán)利要求1的方法，其中所述堵漏材料還包含一種或多種選自牡蠣殼、其他碳酸鈣源、云母、滑石和陶瓷的礦物。
5.權(quán)利要求1的方法，其中所述堵漏材料還包含一種或多種選自粘土、蛋白質(zhì)和淀粉的吸水組分。
6.權(quán)利要求1的方法，其中所述堵漏材料還包含一種或多種選自食油、車用機(jī)油和其他車用流體的新或已用過油。
7.權(quán)利要求1的方法，其中所述堵漏材料還包含一種或多種選自硬脂酸、有機(jī)鈦酸鹽、 馬來酸化乙烯、馬來酸酐、苯乙烯/乙烯/ 丁烯/苯乙烯嵌段共聚物、乙烯/丙烯/ 二烯共聚物、乙烯/辛烯共聚物、乙烯/丙烯酸甲酯共聚物、乙烯/丙烯酸丁酯/甲基丙烯酸甘油醚酯共聚物、聚(乙烯-co-甲基丙烯酸)、馬來酸化乙烯/丙烯彈性體和滑石的粘合劑。
8.權(quán)利要求1的方法，其中所述堵漏材料包含磨細(xì)的工程木-聚合物復(fù)合材料，且其中所述磨細(xì)的工程木-聚合物復(fù)合材料提供一些或全部熱塑性聚合物，且其中所述磨細(xì)的工程木_聚合物復(fù)合材料提供一些或全部纖維素纖維。
9.權(quán)利要求1的方法，其中所述堵漏材料包括含殘余車用機(jī)油或其他車用流體的車用機(jī)油或其他車用流體的磨細(xì)的、循環(huán)聚合物容器，其中所述磨細(xì)的容器提供一些或全部熱塑性聚合物，且其中所述堵漏材料還包含來自磨細(xì)容器的殘油或其他車用流體。
10.權(quán)利要求1的方法，其中選擇所述堵漏材料的粒度分布，以針對地下結(jié)構(gòu)的裂紋大小和裂隙性質(zhì)使漏失減少達(dá)到最優(yōu)化。
11.權(quán)利要求1的方法，其中所述流體包括水基鉆探泥漿。
12.權(quán)利要求1的方法，其中所述流體包括油基鉆探泥漿。
13.權(quán)利要求1的方法，其中所述流體包括合成基鉆探泥漿。
14.權(quán)利要求1的方法，其中所述流體包括選自水泥、隔離流體、完井流體和油井維修流體的材料。
15.權(quán)利要求1的方法，其中所述熱塑性聚合物包括高密度聚乙烯或低密度聚乙烯或兩者，其中所述纖維素纖維包括松木刨花或松木鋸末，其中所述堵漏材料還包含約5%至約 30%質(zhì)量碳酸鈣，且其中所述堵漏材料還包含約0. 5%至約2%質(zhì)量馬來酸化聚乙烯。
16.權(quán)利要求1的方法，其中所述熱塑性聚合物包括高密度聚乙烯和聚對苯二甲酸乙二酯，其中所述纖維素纖維包括松木刨花或松木鋸末，其中所述堵漏材料還包含約5%至約 30%質(zhì)量碳酸鈣，其中所述堵漏材料還包含約0. 5%至約2%質(zhì)量馬來酸化聚乙烯，且其中所述堵漏材料還包含約0. 5%至約質(zhì)量乙烯-甲基丙烯酸甘油醚酯共聚物。
全文摘要
本發(fā)明公開一種用復(fù)合材料作為堵漏材料以減少鉆井中漏失的方法。所述復(fù)合材料包含熱塑性聚合物和纖維素纖維。所述復(fù)合材料可任選包含其他組分，如碳酸鈣、粘土、油和其他共混劑。
文檔編號C09K8/50GK102216415SQ200980141323
公開日2011年10月12日 申請日期2009年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月12日
發(fā)明者吳清林 申請人:路易斯安那州大學(xué)及農(nóng)業(yè)和機(jī)械學(xué)院管理委員會