ИНКАПСУЛИРОВАННАЯ ДОБАВКА, СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИНКАПСУЛИРОВАННОЙ ДОБАВКИ И РАБОЧАЯ ЖИДКОСТЬ, ХАРАКТЕРИЗУЮЩАЯСЯ ПЕРЕМЕННОЙ ВЯЗКОСТЬЮ
ENCAPSULATED ADDITIVE, AN ENCAPSULATED ADDITIVE MANUFACTURING METHOD AND AN OPERATING FLUID CHARACTERIZED BY VARIABLE VISCOSITY

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к инкапсулированной добавке, которая уменьшает вязкость рабочей жидкости, способу изготовления такой инкапсулированной добавки и рабочей жидкости, которая характеризуется переменной вязкостью и в которой используют инкапсулированную добавку.
Уровень техники
В связи с озабоченностями в отношении обеспечения энергией в качестве нового источника энергии внимание привлек сланцевый газ (например, см. источник ИНПЛ 1). Сланцевым газом является природный газ, содержащийся в сланцевом пласте. Однако сланцевым газом является так называемый природный газ нетипичного происхождения, что делает затруднительным сбор сланцевого газа из земли.
В соответствии с этим, в качестве способа сбора сланцевого газа из земли внимание привлекла методика гидравлического разрыва пласта (например, см. источник ИНПЛ 2). Методика гидравлического разрыва пласта представляет собой способ искусственного разрыва коллекторской горной породы в окрестности скважины в результате приложения давления к рабочей жидкости для гидравлического разрыва пласта, которой заполняют внутреннее пространство скважины. Во время разрыва коллекторской горной породы возникают трещины (разрывы), что делает возможным сбор сланцевого газа через трещины.
Рабочая жидкость для гидравлического разрыва пласта содержит множество дисперсных веществ (расклинивающих наполнителей) для предотвращения блокирования трещин после разрыва коллекторской горной породы. Множество дисперсных веществ представляет собой частицы песка и тому подобное.
В случае возникновения трещин рабочая жидкость для гидравлического разрыва пласта, к которой было приложено давление, поступает в трещины, и, в соответствии с этим, в трещины также поступает и множество дисперсных веществ, содержащихся в рабочей жидкости для гидравлического разрыва пласта. В результате трещины сохраняются в том виде, как есть, даже при прекращении приложения давления к рабочей жидкости для гидравлического разрыва пласта.
Кроме того, рабочая жидкость для гидравлического разрыва пласта содержит добавку для уменьшения вязкости в целях сбора рабочей жидкости для гидравлического разрыва пласта после разрыва коллекторской горной породы.
Для обеспечения легкого поступления множества дисперсных веществ в трещины вязкость рабочей жидкости для гидравлического разрыва пласта в желательном варианте является высокой до разрыва коллекторской горной породы. Между тем, после поступления множества дисперсных веществ в трещины для облегчения сбора рабочей жидкости для гидравлического разрыва пласта, которой заполняют внутреннее пространство скважины, вязкость рабочей жидкости для гидравлического разрыва пласта в желательном варианте является низкой после разрыва коллекторской горной породы. Поэтому используют добавку для уменьшения вязкости (разжижитель), обладающую функцией уменьшения вязкости рабочей жидкости для гидравлического разрыва пласта (функцией уменьшения вязкости).
Что касается конфигурации добавки для уменьшения вязкости, то уже были сделаны конкретные предложения. Например, для проявления функции уменьшения вязкости в средней фазе использования рабочей жидкости для гидравлического разрыва пласта используют добавку для уменьшения вязкости (инкапсулированную добавку), обладающую капсульной структурой, (например, см. источник ИПЛ 1). В такой инкапсулированной добавке материал, обладающий функцией уменьшения вязкости, покрывают пленкой покрытия, которая разлагается при использовании реакции гидролиза. В качестве материала, разлагаемого при использовании реакции гидролиза, пленка покрытия содержит поли(2-алкилцианоакрилат) и тому подобное.
Перечень цитирования
Источники непатентной литературы
ИНПЛ 1: Ken Ihara, «The Impact of the Shale Gas», Analysis, 2010.5, Vol. 44, No. 3, pp. 15-38, Internet URL: http://oilgas-info.jogmec.go.jp/pdf/3/3574/201005#015a.pdf
ИНПЛ 2: Ken Ihara, «The History and Impact of the Hydrofracturing Technique», Analysis, 2011.5, Vol. 45, No. 3, pp. 17-30, Internet URL: http://oilgas-info.jogmec.go.jp/pdf/4/4370/201105#017a.pdf
Источники патентной литературы
ИПЛ 1: Международная публикация № WO 99/061747
Раскрытие сущности изобретения
Использование инкапсулированной добавки в качестве добавки для уменьшения вязкости без ограничения ее области применения методикой гидравлического разрыва пласта является чрезвычайно выгодным с точки зрения контролирования вязкости рабочей жидкости. Однако в случае использования инкапсулированной добавки желательным является достаточное уменьшение вязкости рабочей жидкости за короткий период времени в предполагаемых временных рамках, и поэтому все еще остается ресурс для улучшения, касающегося функции уменьшения вязкости инкапсулированной добавки.
Поэтому желательным является предложение инкапсулированной добавки, способа изготовления такой инкапсулированной добавки и рабочей жидкости, характеризующейся переменной вязкостью, которые делают возможным проявление превосходной функции уменьшения вязкости.
Как это обнаружили изобретатели в результате проведенных рассмотрений при концентрированном направлении мыслительных усилий на достижение описанной выше цели, в инкапсулированной добавке, которая включает центральную часть, содержащую материал для уменьшения вязкости, и внешнюю часть, содержащую множество дисперсных веществ, описанный выше вопрос разрешается в результате контролирования распределения множества дисперсных веществ во внешней части.
На основании описанных выше открытий и было сделано данное изобретение. Инкапсулированная добавка, соответствующая одному варианту осуществления изобретения, включает: центральную часть, содержащую материал для уменьшения вязкости, который уменьшает вязкость рабочей жидкости, используемой в методике гидравлического разрыва пласта; и внешнюю часть. Внешняя часть (1) покрывает поверхность центральной части, (2) содержит множество дисперсных веществ и удерживающий материал и (3) включает распределение множества дисперсных веществ, которое дает уровню содержания возможность продемонстрировать наличие одного или нескольких локальных максимумов в направлении в сторону от центральной части. Удерживающий материал удерживает множество дисперсных веществ и делает возможным постепенное высвобождение центральной части в рабочую жидкость.
Характеризующаяся переменной вязкостью рабочая жидкость, соответствующая одному варианту осуществления изобретения, включает текучее тело рабочей жидкости и одну или несколько инкапсулированных добавок. Одна или несколько инкапсулированных добавок включают центральную часть и внешнюю часть. Центральная часть содержит материал для уменьшения вязкости, который уменьшает вязкость. Внешняя часть (1) покрывает поверхность центральной части, (2) содержит множество первых дисперсных веществ и удерживающий материал и (3) включает распределение множества первых дисперсных веществ, которое дает уровню содержания возможность продемонстрировать наличие одного или нескольких локальных максимумов в направлении в сторону от центральной части. Удерживающий материал удерживает множество первых дисперсных веществ и делает возможным постепенное высвобождение центральной части.
Способ изготовления инкапсулированной добавки, соответствующей одному варианту осуществления изобретения, включает: получение раствора для покрытия, содержащего удерживающий материал; и формирование внешней части, которая (1) покрывает поверхность центральной части, (2) содержит множество дисперсных веществ и удерживающий материал и (3) включает распределение множества дисперсных веществ, которое дает уровню содержания возможность продемонстрировать наличие одного или нескольких локальных максимумов в направлении в сторону от центральной части, при этом центральная часть содержит материал для уменьшения вязкости, который уменьшает вязкость рабочей жидкости, используемой в методике гидравлического разрыва пласта, причем удерживающий материал удерживает множество дисперсных веществ и делает возможным постепенное высвобождение центральной части в рабочую жидкость, путем подачи множества дисперсных веществ на поверхность центральной части при неоднократных увеличении и уменьшении тем самым количества множества дисперсных веществ, подаваемых на поверхность центральной части, с одновременным нанесением раствора для покрытия на поверхность центральной части.
Еще один способ изготовления инкапсулированной добавки, соответствующей одному варианту осуществления изобретения, включает: получение первого раствора для покрытия и второго раствора для покрытия, при этом первый раствор для покрытия содержит удерживающий материал и имеет концентрацию множества дисперсных веществ, которая является первой концентрацией, причем второй раствор для покрытия содержит удерживающий материал и имеет концентрацию множества дисперсных веществ, которая является второй концентрацией, при этом вторая концентрация является более высокой, чем первая концентрация; и формирование внешней части, которая (1) покрывает поверхность центральной части, (2) содержит множество дисперсных веществ и удерживающий материал и (3) включает распределение множества дисперсных веществ, которое дает уровню содержания возможность продемонстрировать наличие одного или нескольких локальных максимумов в направлении в сторону от центральной части, при этом центральная часть содержит материал для уменьшения вязкости, который уменьшает вязкость рабочей жидкости, используемой в методике гидравлического разрыва пласта, причем удерживающий материал удерживает множество дисперсных веществ и делает возможным постепенное высвобождение центральной части в рабочую жидкость, путем поочередного нанесения на поверхность центральной части первого раствора для покрытия и второго раствора для покрытия один или несколько раз.
Еще один другой способ изготовления инкапсулированной добавки, соответствующей одному варианту осуществления изобретения, включает: получение раствора для покрытия, содержащего удерживающий материал; и формирование внешней части, которая (1) покрывает поверхность центральной части, (2) содержит множество дисперсных веществ и удерживающий материал и (3) включает распределение множества дисперсных веществ, которое дает уровню содержания возможность продемонстрировать наличие одного или нескольких локальных максимумов в направлении в сторону от центральной части, при этом центральная часть содержит материал для уменьшения вязкости, который уменьшает вязкость рабочей жидкости, используемой в методике гидравлического разрыва пласта, причем удерживающий материал удерживает множество дисперсных веществ и делает возможным постепенное высвобождение центральной части в рабочую жидкость, путем поочередного повторения на поверхности центральной части осуществления процесса нанесения раствора для покрытия и процесса прикрепления множества дисперсных веществ к нанесенному раствору для покрытия.
В данном случае термин «инкапсулированная добавка» используется в состоянии, содержащемся в рабочей жидкости (или рабочей жидкости, характеризующейся переменной вязкостью). В соответствии с этим, термин «материал для уменьшения вязкости», который содержится в центральной части, обозначает материал, обладающий функцией уменьшения вязкости рабочей жидкости, содержащей инкапсулированную добавку. Кроме того, выражение «удерживающий материал, который делает возможным постепенное высвобождение центральной части в рабочую жидкость», содержащийся во внешней части, обозначает материал, который способен постепенно высвобождать центральную часть (материал для уменьшения вязкости) в рабочую жидкость при использовании определенного типа явления в рабочей жидкости. Причина постепенного высвобождения центральной части, которое осуществляется внешней частью, заключается в проявлении описанной выше функции материала для уменьшения вязкости в результате обнажения центральной части по истечении определенного периода времени от начала использования инкапсулированной добавки, а не с исходного момента времени использования инкапсулированной добавки. Следует отметить, что на тип явления, использующегося для постепенного высвобождения центральной части, которое осуществляется внешней частью, конкретных ограничений не накладывают. Например, используемыми являются один или несколько типов явлений, включающих любого представителя, выбираемого из термического расширения, плавления, растрескивания, деформирования, расщепления, набухания, растворения, диспергирования в рабочую жидкость и тому подобного, что вызывается теплом, трением, давлением, вхождением в контакт с рабочей жидкостью и тому подобным.
Кроме того, выражение «уровню содержания множества дисперсных веществ (или множества первых дисперсных веществ) дается возможность продемонстрировать наличие одного или нескольких локальных максимумов в направлении в сторону от центральной части» представляет то, как множество дисперсных веществ распределено во внешней части. Иными словами, при рассмотрении изменения уровня содержания множества дисперсных веществ во внешней части в направлении от центральной части к внешней части (горизонтальная ось: позиция в направлении от центральной части к внешней части, вертикальная ось: уровень содержания множества дисперсных веществ во внешней части) обнаруживаются один или несколько локальных максимумов.
В соответствии с инкапсулированной добавкой варианта осуществления изобретения поверхность центральной части, содержащей материал для уменьшения вязкости, покрывают внешней частью, содержащей множество дисперсных веществ, и множество дисперсных веществ распределено в соответствии с представленным выше описанием изобретения во внешней части. Это делает возможным проявление превосходной функции уменьшения вязкости.
В соответствии с рабочей жидкостью, характеризующейся переменной вязкостью, варианта осуществления изобретения рабочая жидкость, характеризующаяся переменной вязкостью, включает одну или несколько инкапсулированных добавок. В такой инкапсулированной добавке поверхность центральной части, содержащей материал для уменьшения вязкости, покрыта внешней частью, содержащей множество первых дисперсных веществ, и множество первых дисперсных веществ распределено в соответствии с представленным выше описанием изобретения во внешней части. Это делает возможным проявление превосходной функции уменьшения вязкости, что делает возможным получение превосходного свойства изменения вязкости.
В соответствии со способом изготовления инкапсулированной добавки варианта осуществления изобретения внешнюю часть формируют в результате подачи множества дисперсных веществ на поверхность центральной части при неоднократных увеличении и уменьшении, тем самым, количества множества дисперсных веществ, подаваемых на поверхность центральной части, с одновременным нанесением раствора для покрытия на поверхность центральной части. В альтернативном варианте, внешнюю часть формируют путем поочередного нанесения на поверхность центральной части первого раствора для покрытия и второго раствора для покрытия один или несколько раз. Первый раствор для покрытия имеет концентрацию множества дисперсных веществ, которая является первой концентрацией. Второй раствор для покрытия имеет концентрацию множества дисперсных веществ, которая является второй концентрацией. Вторая концентрация является большей, чем первая концентрация. В альтернативном варианте, внешнюю часть формируют путем поочередного повторения на поверхности центральной части осуществления процесса нанесения раствора для покрытия и процесса прикрепления множества дисперсных веществ к нанесенному раствору для покрытия. Таким образом, возможным является изготовление инкапсулированной добавки, которая проявляет описанную выше превосходную функцию уменьшения вязкости.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 показано изображение в поперечном сечении конфигурации инкапсулированной добавки, соответствующей одному варианту осуществления изобретения;
на фиг. 2 - увеличенное изображение в поперечном сечении части внешней части, проиллюстрированной на фиг. 1;
на фиг. 3 - диаграмма, иллюстрирующая распределение множества дисперсных веществ во внешней части, проиллюстрированной на фиг. 2;
на фиг. 4 - изображение в поперечном сечении конфигурации инкапсулированной добавки (внешней части), соответствующей одному сравнительному примеру;
на фиг. 5 - диаграмма, иллюстрирующая распределение множества дисперсных веществ во внешней части, проиллюстрированной на фиг. 4;
на фиг. 6 - изображение в поперечном сечении конфигурации инкапсулированной добавки (внешней части), соответствующей одному первому примеру модифицирования;
на фиг. 7 - диаграмма, иллюстрирующая распределение множества дисперсных веществ во внешней части, проиллюстрированной на фиг. 6;
на фиг. 8 - изображение в поперечном сечении конфигурации инкапсулированной добавки (внешней части), соответствующей одному второму примеру модифицирования;
на фиг. 9 - диаграмма, иллюстрирующая распределение множества дисперсных веществ во внешней части, проиллюстрированной на фиг. 8;
на фиг. 10 - изображение в поперечном сечении конфигурации инкапсулированной добавки (внешней части), соответствующей одному третьему примеру модифицирования;
на фиг. 11 - диаграмма, иллюстрирующая распределение множества дисперсных веществ во внешней части, проиллюстрированной на фиг. 10;
на фиг. 12 - диаграмма, иллюстрирующая одну конфигурацию характеризующейся переменной вязкостью рабочей жидкости, соответствующей одному варианту осуществления;
на фиг. 13 - диаграмма, иллюстрирующая еще одну конфигурацию характеризующейся переменной вязкостью рабочей жидкости, соответствующей одному варианту осуществления.
Осуществление изобретения
Ниже в настоящем документе варианты осуществления изобретения описываются подробно. Порядок описаний соответствует порядку, приведенному ниже. Однако подробности в отношении изобретения не ограничиваются вариантами осуществления, описанными ниже, и могут быть модифицированы там, где это будет уместно.
1. Инкапсулированная добавка
1-1. Конфигурация
1-2. Функция
1-3. Способ изготовления
1-4. Действия и эффекты
1-5. Примеры модифицирования
2. Применение инкапсулированной добавки (рабочей жидкости, характеризующейся переменной вязкостью)
2-1. Конфигурация
2-2. Функция
2-3. Действия и эффекты
1. Инкапсулированная добавка
Предлагается описание инкапсулированной добавки, соответствующей одному варианту осуществления изобретения.
Инкапсулированная добавка, описанная в данном случае, является добавкой для уменьшения вязкости, проявляющей функцию уменьшения вязкости в средней фазе использования рабочей жидкости, которая является функцией уменьшения вязкости рабочей жидкости, в результате использования в состоянии, содержащемся в рабочей жидкости. Инкапсулированная добавка, например, диспергирована в рабочей жидкости.
На область применения инкапсулированной добавки конкретных ограничений не накладывают, пока для области применения будет необходимо уменьшение вязкости рабочей жидкости в средней фазе ее использования по той или иной причине. Область применения инкапсулированной добавки в основном определяется предполагаемым вариантом использования описанной выше рабочей жидкости.
Говоря конкретно, инкапсулированную добавку используют, например, в методике гидравлического разрыва пласта. Рабочей жидкостью, используемой в методике гидравлического разрыва пласта, является так называемая рабочая жидкость для гидравлического разрыва пласта.
1-1. Конфигурация
Сначала предлагается описание конфигурации инкапсулированной добавки.
На фиг. 1 проиллюстрирована конфигурация в поперечном сечении инкапсулированной добавки, соответствующей одному варианту осуществления изобретения. Инкапсулированная добавка включает центральную часть 1 и внешнюю часть 2. Иными словами, инкапсулированная добавка обладает структурой (капсульной структурой), в которой основное тело (центральную часть 1), которое проявляет функцию уменьшения вязкости в существенной степени, обеспечивают внутри пустотелой структуры (внешней части 2).
Следует отметить, что направление D, указанное на фиг. 1, обозначает направление в сторону от центральной части 1, соответствующее направлению от центральной части 1 к внешней части 2 (или направлению толщины внешней части 2).
На форму инкапсулированной добавки конкретных ограничений не накладывают, и инкапсулированная добавка принимает, например, сферическую форму, пластинчатую форму, массивную форму и тому подобное. Например, на фиг. 1 проиллюстрирован случай, в котором инкапсулированная добавка принимает сферическую форму.
На размеры инкапсулированной добавки конкретных ограничений не накладывают. Например, в случае принятия инкапсулированной добавкой сферической формы средний размер частиц (среднеобъемный размер частиц) инкапсулированной добавки будет находиться в диапазоне от приблизительно 100 мкм до приблизительно 2000 мкм.
Центральная часть
Центральная часть 1 представляет собой так называемое ядро инкапсулированной добавки и содержит один или несколько типов материалов для уменьшения вязкости.
В соответствии с представленным выше описанием изобретения «материал для уменьшения вязкости» является материалом, обладающим функцией уменьшения вязкости, а говоря более конкретно, является материалом, который способен проявлять функцию уменьшения вязкости рабочей жидкости, содержащей инкапсулированную добавку. В соответствии с представленным ниже описанием изобретения во время использования инкапсулированной добавки внешняя часть 2 осуществляет постепенное высвобождение центральной части 1, и, тем самым, центральная часть 1 (материал для уменьшения вязкости) высвобождается в рабочую жидкость. В результате материал для уменьшения вязкости проявляет функцию уменьшения вязкости.
На принцип (техническую основу), исходя из которого материал для уменьшения вязкости уменьшает вязкость рабочей жидкости, конкретных ограничений не накладывают. Иными словами, материал для уменьшения вязкости может быть материалом, который химически уменьшает вязкость рабочей жидкости, (материалом для химического уменьшения вязкости), может быть материалом, который нехимически уменьшает вязкость рабочей жидкости, (материалом для нехимического уменьшения вязкости) или может представлять собой оба таких материала.
Выражение «химическое уменьшение вязкости рабочей жидкости» обозначает, что материал для уменьшения вязкости проявляет функцию уменьшения вязкости при использовании некоторого типа химической реакции между материалом для уменьшения вязкости и рабочей жидкостью. Термин «химическая реакция» включает один или несколько типов реакции, приводящей к образованию химически нового вещества, реакции, приводящей к химическому разложению существующего вещества, и тому подобное.
Следует отметить, что на вещество, которое вступает в реакцию с материалом для химического уменьшения вязкости, конкретных ограничений не накладывают, пока оно будет включать один или несколько типов любых компонентов, содержащихся в рабочей жидкости. Подробности о материале для химического уменьшения вязкости описываются далее.
Между тем, выражение «нехимическое уменьшение вязкости рабочей жидкости» обозначает, что материал для уменьшения вязкости проявляет функцию уменьшения вязкости без использования описанной выше химической реакции. Примеры материала для нехимического уменьшения вязкости включают один или несколько типов, выбираемых из растворителя для разбавления и тому подобного.
В случае рабочей жидкости, имеющей вид жидкости, и материала для уменьшения вязкости, имеющего вид растворителя для разбавления, рабочую жидкость и растворитель будут смешивать и, тем самым, рабочую жидкость будут разбавлять при использовании растворителя. Это приводит к уменьшению концентрации твердого содержимого в рабочей жидкости, что в результате приводит к уменьшению вязкости рабочей жидкости. В таком случае вязкость рабочей жидкости уменьшают без использования химической реакции, и поэтому растворитель для разбавления представляет собой один пример материала для нехимического уменьшения вязкости.
В частности, материал для уменьшения вязкости предпочтительно является материалом для химического уменьшения вязкости. Это обуславливается тем, что материал для химического уменьшения вязкости является значительно более эффективным в отношении уменьшения вязкости рабочей жидкости в сопоставлении с материалом для нехимического уменьшения вязкости. Это делает возможным достаточное уменьшение вязкости рабочей жидкости в течение короткого периода времени.
В соответствии с этим, в случае содержания рабочей жидкостью, имеющей вид жидкости, добавки для увеличения вязкости материал для уменьшения вязкости предпочтительно будет представлять собой один или несколько типов материалов, которые разлагают добавку для увеличения вязкости. Это обуславливается тем, что в рабочей жидкости, содержащей добавку для увеличения вязкости, вязкость рабочей жидкости увеличивается при использовании функции добавки для увеличения вязкости, и поэтому вязкость рабочей жидкости уменьшается при использовании химической реакции (реакции разложения добавки для увеличения вязкости) вследствие разложения части или всего количества добавки для увеличения вязкости под воздействием материала для уменьшения вязкости.
В данном случае материал для химического уменьшения вязкости описывается подробно. Последовательность из материалов для химического уменьшения вязкости, описанных в данном случае, соответствует описанным выше материалам, которые разлагают добавку для увеличения вязкости.
Конкретные примеры материала для химического уменьшения вязкости включают металлическую соль, оксид металла, оксид неметалла, неорганический оксид, неорганическую кислоту, соль неорганической кислоты, органическую перекись, органическую кислоту, галогенид металла, сульфид металла, фермент, ониевую соль и тому подобное.
Следует отметить, что на тип металлических элементов, содержащихся в качестве входящих в состав элементов в описанных выше конкретных примерах (металлическая соль и тому подобное) материала для химического уменьшения вязкости, конкретных ограничений не накладывают до тех пор, пока такие металлические элементы будут представлять собой один или несколько типов любых металлических элементов.
В частности, металлический элемент предпочтительно является любым представителем, выбираемым из щелочного металлического элемента и щелочноземельного металлического элемента. Это обуславливается тем, что материал для химического уменьшения вязкости является легко и постоянно доступным, и доступный материал для химического уменьшения вязкости легко обеспечивает уменьшение вязкости рабочей жидкости.
На тип щелочного металлического элемента конкретных ограничений не накладывают, и его примеры включают литий (Li), натрий (Na), калий (К), рубидий (Rb), цезий (Cs) и тому подобное. И на тип щелочноземельного металлического элемента конкретных ограничений не накладывают, и его примеры включают бериллий (Ве), магний (Mg), кальций (Са), стронций (Sr), барий (Ва) и тому подобное.
Кроме того, на тип ониевого иона, содержащегося в качестве входящего в состав элемента в описанных выше конкретных примерах (ониевая соль) материала для химического уменьшения вязкости, конкретных ограничений не накладывают до тех пор, пока он будет включать один или несколько типов любых ониевых ионов. Примеры ониевого иона включают аммониевый ион, фосфониевый ион, сульфониевый ион и тому подобное.
В частности, ониевый ион предпочтительно является аммониевым ионом. Это обуславливается тем, что материал для химического уменьшения вязкости является легко и постоянно доступным, и доступный материал для химического уменьшения вязкости легко обеспечивает уменьшение вязкости рабочей жидкости.
Металлическая соль является солью, которая содержит в качестве входящего в состав элемента металлический элемент. Металлическая соль может представлять собой реагент (соль) для любой кислоты и любого основного металлического соединения или может представлять собой реагент (соль) для любого основания и любого кислотного металлического соединения.
В частности, в соответствии с представленным выше описанием изобретения металлический элемент предпочтительно является любым представителем, выбираемым из щелочного металлического элемента и щелочноземельного металлического элемента, и поэтому металлическая соль предпочтительно является любым представителем, выбираемым из соли щелочного металла и соли щелочноземельного металла.
Конкретные примеры металлической соли включают металлическую соль перекиси, металлическую соль надсерной кислоты, металлическую соль надборной кислоты, металлическую соль хлорноватистой кислоты, металлическую соль бромноватистой кислоты, металлическую соль хлористой кислоты, металлическую соль хлорноватой кислоты, металлическую соль хлорной кислоты, металлическую соль бромноватой кислоты, металлическую соль иодноватой кислоты, металлическую соль серной кислоты, металлическую соль надугольной кислоты, металлическую соль угольной кислоты, металлическую соль уксусной кислоты, металлическую соль ацетилгидроперекиси, металлическую гидроксосоль, металлическую соль марганцевой кислоты, металлическую соль молибденовой кислоты, металлическую соль тиосерной кислоты, металлическую соль сернистой кислоты, ионную соль переходного металла и тому подобное.
Металлическая соль перекиси представляет собой, например, пероксид натрия, пероксид кальция, пероксид магния и тому подобное. Металлическая соль надсерной кислоты представляет собой, например, персульфат натрия, персульфат калия и тому подобное. Металлическая соль надборной кислоты представляет собой, например, перборат натрия и тому подобное. Металлическая соль хлорноватистой кислоты представляет собой, например, гипохлорит натрия, гипохлорит калия и тому подобное. Металлическая соль бромноватистой кислоты представляет собой, например, гипобромит натрия и тому подобное. Металлическая соль хлористой кислоты представляет собой, например, хлорит натрия, хлорит калия и тому подобное. Металлическая соль хлорноватой кислоты представляет собой, например, хлорат натрия, хлорат калия и тому подобное. Металлическая соль хлорной кислоты представляет собой, например, перхлорат натрия, перхлорат калия и тому подобное. Металлическая соль бромноватой кислоты представляет собой, например, бромат натрия, бромат калия и тому подобное. Металлическая соль иодноватой кислоты представляет собой, например, иодат натрия, иодат калия, иодат магния и тому подобное. Металлическая соль серной кислоты представляет собой, например, сульфат кальция и тому подобное. Металлическая соль надугольной кислоты представляет собой, например, перкарбонат натрия, перкарбонат калия и тому подобное. Металлическая соль угольной кислоты представляет собой, например, бикарбонат натрия, бикарбонат калия и тому подобное. Металлическая соль уксусной кислоты представляет собой, например, ацетат натрия, ацетат калия и тому подобное. Металлическая соль ацетилгидроперекиси представляет собой, например, ацетилгидропероксид натрия, ацетилгидропероксид калия и тому подобное. Металлическая гидроксосоль представляет собой, например, гидроксид натрия, гидроксид калия, гидроксид кальция и тому подобное. Металлическая соль марганцевой кислоты представляет собой, например, перманганат натрия, перманганат калия и тому подобное. Металлическая соль молибденовой кислоты представляет собой, например, молибдат натрия, молибдат лития, молибдат калия и тому подобное. Металлическая соль тиосерной кислоты представляет собой, например, тиосульфат натрия и тиосульфат калия. Металлическая соль сернистой кислоты представляет собой, например, сульфит натрия, сульфит калия и тому подобное. Ионная соль переходного металла представляет собой, например, первый сульфат трехвалентного железа, второй сульфат трехвалентного железа, циркониевую соль и тому подобное.
В частности, в соответствии с представленным выше описанием изобретения металлической солью предпочтительно является любой представитель, выбираемый из соли щелочного металла и соли щелочноземельного металла, и поэтому предпочтительным является любой представитель, выбираемый из персульфата натрия, персульфата калия и тому подобного.
Оксидом металла является оксид, который содержит в качестве входящего в состав элемента металлический элемент. В частности, в соответствии с представленным выше описанием изобретения металлическим элементом предпочтительно является любой представитель, выбираемый из щелочного металлического элемента и щелочноземельного металлического элемента, и поэтому оксид металла предпочтительно является любым представителем, выбираемым, например, из оксида щелочного металла и оксида щелочноземельного металла. Конкретные примеры оксида металла включают оксид кальция, оксид бария, диоксид титана, диоксид кремния, оксид алюминия и тому подобное.
Оксид неметалла является оксидом, который не содержит в качестве входящего в состав элемента металлического элемента, и представляет собой, например, диоксид хлора и тому подобное.
Неорганический оксид является оксидом, относящимся к неорганическому типу, который не содержит в качестве входящего в состав элемента металлического элемента, и представляет собой, например, перекись водорода и тому подобное.
Неорганическая кислота является кислотой, относящейся к неорганическому типу, которая не содержит в качестве входящего в состав элемента металлического элемента, и представляет собой, например, хлористоводородную кислоту, серную кислоту, фосфорную кислоту, борную кислоту и тому подобное.
Соль неорганической кислоты представляет собой реагент (соль) для любой неорганической кислоты, которая не содержит в качестве входящего в состав элемента металлического элемента, и основного металлического соединения. Конкретные примеры соли неорганической кислоты включают цеолит, фосфат натрия, фосфат калия, хлорид калия, борат натрия, борат калия, гидросульфат натрия, гидросульфат калия и тому подобное.
Органическая перекись является перекисью, относящейся к органическому типу, которая не содержит в качестве входящего в состав элемента металлического элемента. Конкретные примеры органической перекиси включают перекись карбамида, перекись карбамата, ацетилгидроперекись, пербензойную кислоту и тому подобное.
Органическая кислота является кислотой, относящейся к органическому типу, которая не содержит в качестве входящего в состав элемента металлического элемента. Конкретные примеры органической кислоты включают уксусную кислоту, пропионовую кислоту, лимонную кислоту, муравьиную кислоту, молочную кислоту, масляную кислоту, аскорбиновую кислоту, эриторбиновую кислоту, щавелевую кислоту, яблочную кислоту, фумаровую кислоту, бензойную кислоту, гидрохинон и тому подобное.
Галогенид металла является галогенидом, который в качестве входящего в состав элемента содержит металлический элемент. На тип галогена конкретных ограничений не накладывают; однако примеры галогена включают один или несколько типов, выбираемых из фтора (F), хлора (Cl), брома (Br), иода (I) и тому подобного. Конкретные примеры галогенида металла включают фторид натрия, фторид калия, фторид кальция и тому подобное.
Сульфид металла является сульфидом, который в качестве входящего в состав элемента содержит металлический элемент. Конкретные примеры сульфида металла включают сульфид цинка, сульфид молибдена, сульфид циркония и тому подобное.
Фермент представляет собой белковую молекулу, в которой связаны приблизительно от 150 до 500 аминокислот, и его конкретные примеры включают протеиназы, пептидазы и тому подобное.
Ониевая соль является солью, содержащей ониевый ион в качестве катиона (положительного иона), а говоря более конкретно, представляет собой реагент (соль) для любой кислоты и любого основного ониевого соединения. В частности, в соответствии с представленным выше описанием изобретения ониевый ион предпочтительно является аммониевым ионом, и поэтому ониевая соль предпочтительно является аммониевой солью.
Конкретные примеры ониевой соли включают персульфат аммония, сульфат аммония, бикарбонат аммония, ацетат аммония, молибдат аммония, фторид аммония и тому подобное. В частности, в соответствии с представленным выше описанием изобретения ониевая соль предпочтительно является аммониевой солью, и поэтому предпочтительными являются персульфат аммония и тому подобное.
Внешняя часть
Внешняя часть 2 представляет собой так называемую оболочку инкапсулированной добавки и покрывает поверхность центральной части 1. Внешняя часть 2 может иметь однослойную или многослойную конфигурацию.
На среднюю толщину внешней части 2 конкретных ограничений не накладывают; однако она, например, находится в диапазоне от приблизительно 40 мкм до приблизительно 100 мкм. Средняя толщина внешней части 2 демонстрирует возможность оказания воздействия, например, на скорость постепенного высвобождения и тому подобное для внешней части 2, описываемой далее.
В соответствии с представленным выше описанием изобретения для получения центральной части 1 внутри пустотелой структуры внешней части 2 внешняя часть 2 предпочтительно покрывает всю поверхность центральной части 1. Иными словами, предпочтительно центральная часть 1 не является обнаженной. Это обуславливается тем, что центральная часть 1 (материал для уменьшения вязкости) высвобождается в рабочую жидкость по истечении определенного периода времени (периода времени, необходимого для постепенного высвобождения центральной части 1, которое осуществляется внешней частью 2) от начала использования инкапсулированной добавки, что делает возможной преднамеренную и достаточную задержку временных рамок, когда материал для уменьшения вязкости проявляет функцию уменьшения вязкости в существенной степени. Причина этого соответствует приведенному ниже представлению.
Следует отметить, что ниже в настоящем документе для простоты объяснения период времени вплоть до истечения определенного периода времени от начала использования рабочей жидкости называется «предшествующим периодом использования», а период времени по истечении определенного периода времени называется «последующим периодом использования».
«Предшествующий период использования» в основном является периодом времени, в течение которого материалу для уменьшения вязкости затруднительно проявлять функцию уменьшения вязкости в существенной степени, поскольку центральная часть 1 (материал для уменьшения вязкости) покрыта внешней частью 2, и центральная часть 1 не является обнаженной. Между тем, «последующий период использования» в основном является периодом, в течение которого материал для уменьшения вязкости способен проявлять функцию уменьшения вязкости в существенной степени, поскольку центральная часть 1 (материал для уменьшения вязкости), которая покрыта внешней частью 2, высвобождается в рабочую жидкость вследствие постепенного высвобождения центральной части 1, которое осуществляется внешней частью 2.
В соответствии с представленным ниже описанием изобретения в случае использования рабочей жидкости, содержащей инкапсулированную добавку, желательно, чтобы вязкость не уменьшалась непосредственно от начала использования рабочей жидкости (предшествующий период использования), но чтобы вязкость рабочей жидкости уменьшалась впервые в момент времени по истечении определенного периода времени (последующий период использования) от начала использования рабочей жидкости. Это обуславливается, например, тем, что в случае использования рабочей жидкости, содержащей инкапсулированную добавку, в методике гидравлического разрыва пласта (рабочей жидкости для гидравлического разрыва пласта) будут требоваться сохранение вязкости рабочей жидкости в почти первоначальном состоянии в течение предшествующего периода использования и уменьшение вязкости рабочей жидкости в существенной степени в течение последующего периода использования в соответствии с представленным выше описанием изобретения. В результате в ходе использования единой (одного типа) рабочей жидкости в течение каждого периода использования, выбираемого из предшествующего периода использования и последующего периода использования, возможными являются использование преимуществ на основании характеристик относительно высокой вязкости рабочей жидкости в течение предшествующего периода использования и использование преимуществ на основании характеристик относительно низкой вязкости рабочей жидкости в течение последующего периода использования.
В случае покрытия внешней частью 2 не всей поверхности центральной части 1 часть центральной части 1 будет обнаженной от начала использования рабочей жидкости. В таком случае центральная часть 1 (материал для уменьшения вязкости) будет уже высвобождаться в рабочую жидкость с предшествующего периода использования, и поэтому материал для уменьшения вязкости непреднамеренно будет проявлять функцию уменьшения вязкости и в течение предшествующего периода использования. Это в результате приводит к уменьшению вязкости рабочей жидкости с предшествующего периода использования, что делает затруднительным использование преимуществ на основании характеристик высокой вязкости рабочей жидкости в течение предшествующего периода использования.
В противоположность этому, в случае покрытия внешней частью 2 всей поверхности центральной части 1 центральная часть 1 не является обнаженной в начале использования рабочей жидкости. В таком случае центральная часть 1 (материал для уменьшения вязкости) с еще меньшей вероятностью будет высвобождаться в рабочую жидкость в течение предшествующего периода использования, и поэтому материал для уменьшения вязкости с меньшей вероятностью будет проявлять функцию уменьшения вязкости в течение предшествующего периода использования. В результате вязкость рабочей жидкости выдерживается в почти первоначальном состоянии в течение предшествующего периода использования, что облегчает использование преимуществ на основании характеристик высокой вязкости рабочей жидкости в течение предшествующего периода использования.
В дополнение к этому, внешняя часть 2 осуществляет постепенное высвобождение центральной части 1 в зависимости от конкретного условия, и, в соответствии с этим, центральная часть 1 высвобождается в рабочую жидкость. Термин «конкретное условие» относится к одному или нескольким типам условий, включающих температуру, время и тому подобное. Основание (принцип), исходя из которого внешняя часть 2 осуществляет постепенное высвобождение центральной части 1, описывается далее. В данном случае вследствие высвобождения центральной части 1 (материала для уменьшения вязкости) в рабочую жидкость во время истечения периода, необходимого для постепенного высвобождения центральной части 1, которое осуществляется внешней частью 2, (предшествующий период использования) материал для уменьшения вязкости проявляет функцию уменьшения вязкости по истечении периода времени, необходимого для постепенного высвобождения центральной части 1, которое осуществляется внешней частью 2, (последующий период использования). Это в результате приводит к существенному уменьшению вязкости рабочей жидкости в течение последующего периода использования, что облегчает использование преимуществ на основании характеристик низкой вязкости рабочей жидкости в течение последующего периода использования.
В соответствии с этим, в случае покрытия внешней частью 2 всей поверхности центральной части 1 непрерывное использование одного типа рабочей жидкости, содержащей инкапсулированную добавку, будет делать возможным использование двух типов преимуществ на основании взаимно конфликтующих характеристик вязкости рабочей жидкости в течение предшествующего периода использования и последующего периода использования.
На фиг. 2 увеличена часть (участок 2Р) внешней части 2, проиллюстрированной на фиг. 1. Внешняя часть 2 включает множество дисперсных веществ 3 и удерживающий материал.
Удерживающий материал в основном играет роль удерживания множества дисперсных веществ 3. Вследствие сохранения удерживающим материалом диспергированного состояния множества дисперсных веществ 3 во внешней части 2 сохраняется распределение множества дисперсных веществ 3 во внешней части 2 в соответствии с представленным ниже описанием изобретения.
Следует отметить, что удерживающий материал обладает свойством, которое способно осуществлять постепенное высвобождение центральной части 1 в рабочую жидкость, содержащую инкапсулированную добавку. Выражение «удерживающий материал, который способен осуществлять постепенное высвобождение центральной части 1 в рабочую жидкость» обозначает материал, который способен постепенно высвобождать центральную часть 1 (материал для уменьшения вязкости) в рабочую жидкость при использовании определенного типа явления в рабочей жидкости, как это упоминалось выше. Причина постепенного высвобождения центральной части 1, которое осуществляется удерживающим материалом, заключается в проявлении описанной выше функции материала для уменьшения вязкости в результате обнажения центральной части 1 в некоторой степени по истечении определенного периода времени от начала использования инкапсулированной добавки, а не от момента времени начала использования инкапсулированной добавки.
Следует отметить, что на тип явления, используемого для постепенного высвобождения центральной части 1 удерживающим материалом, конкретных ограничений не накладывают. Однако он, например, включает один или несколько типов любых изменений состояний вследствие воздействия любых внешних источников. Термин «любые внешние источники» относится, например, к теплу, трению, давлению, вхождению в контакт с рабочей жидкостью (например, водой и тому подобным) и тому подобному. Термин «любые изменения состояний» относится к термическому расширению, плавлению, растрескиванию, деформированию, расщеплению, набуханию, растворению, диспергированию в рабочую жидкость и тому подобному.
Удерживающие материалы включают, например, один или несколько типов материалов, которые способны осуществлять постепенное высвобождение центральной части 1. Материал, который способен осуществлять постепенное высвобождение центральной части 1, представляет собой, например, полимерное соединение. Примеры полимерного соединения включают полиуретан, сложный полиэфир, полиакрилат, поливиниловый спирт, полистирол, полибутадиен, целлюлозу, желатин, изоцианатный аддукт полиола, винилиденхлорид-метилакрилатный сополимер, стирол-бутадиеновый сополимер и тому подобное. Помимо вышеизложенного удерживающий материал также может представлять собой, например, воск, обезвоженное масло и тому подобное.
Множество дисперсных веществ 3 представляет собой так называемые наполнители и содержит, например, один или несколько типов, выбираемых из неорганического материала и тому подобного. Причина того, почему внешняя часть 2 включает множество дисперсных веществ 3, заключается в подавлении агрегирования частиц в ходе гранулирования вследствие улучшения эффекта гранулирования во время изготовления инкапсулированной добавки (формирования внешней части 2). Примеры неорганического материала включают диоксид титана, диоксид кремния, тальк, слюду, глину, бентонит, оксид алюминия, цеолит и тому подобное. В частности, предпочтительными являются диоксид кремния, тальк и бентонит, а более предпочтительным является тальк. Это обуславливается агрегированием частиц друг с другом в ходе гранулирования с меньшей вероятностью. Множество дисперсных веществ 3, например, предпочтительно диспергируется во внешней части 2.
На форму множества дисперсных веществ 3 конкретных ограничений не накладывают; однако она включает один или несколько типов, выбираемых из сферических, пластинчатых, массивных, игольчатых, волокнистых, неопределенных форм и тому подобного. На фиг. 2 проиллюстрирован случай демонстрации множеством дисперсных веществ 3, например, сферических форм.
На средний размер частиц (среднеобъемный размер частиц) для множества дисперсных веществ 3 конкретных ограничений не накладывают; однако он предпочтительно является меньшим, чем толщина внешней части 2 с точки зрения эффекта гранулирования. Говоря конкретно, например, в случае нахождения средней толщины внешней части 2 в диапазоне от приблизительно 40 мкм до приблизительно 100 мкм среднеобъемный размер частиц для множества дисперсных веществ 3 предпочтительно будет ориентировочно находиться в диапазоне от приблизительно 0,1 мкм до приблизительно 20 мкм.
На уровень содержания множества дисперсных веществ 3 во внешней части 2 конкретных ограничений не накладывают; однако предпочтительно он не является избыточно большим. Говоря конкретно, уровень содержания множества дисперсных веществ 3 во внешней части 2, например, находится в диапазоне от приблизительно 10% (масс.) до приблизительно 40% (масс.), а предпочтительно, в диапазоне от приблизительно 15% (масс.) до приблизительно 30% (масс.). Это обуславливается тем, что в случае избыточно большого уровня содержания множества дисперсных веществ 3 будет существовать возможность оказания неблагоприятного воздействия на скорость постепенного высвобождения и тому подобное для внешней части 2.
Распределение множества дисперсных веществ во внешней части
В данном случае внимание концентрируется на распределении множества дисперсных веществ 3 во внешней части 2. Множество дисперсных веществ 3 распределено так, чтобы отображалось конкретное условие, описываемое ниже.
На фиг. 3 проиллюстрировано распределение множества дисперсных веществ 3 во внешней части 2, проиллюстрированной на фиг. 2, то есть то, как множество дисперсных веществ 3 распределено во внешней части 2. На фиг. 3 горизонтальная ось обозначает позицию Р во внешней части 2 в направлении D, а вертикальная ось обозначает уровень содержания С множества дисперсных веществ 3 во внешней части 2. Иными словами, на горизонтальной оси крайняя левая позиция Р соответствует позиции на межфазной поверхности между центральной частью 1 и внешней частью 2, а крайняя правая позиция Р соответствует позиции на самой внешней поверхности инкапсулированной добавки (внешней части 2).
Как это проиллюстрировано на фиг. 3, в случае рассмотрения того, как изменяется уровень содержания С множества дисперсных веществ 3 во внешней части 2 в направлении D, будут обнаруживаться один или несколько локальных максимумов М. Иными словами, множество дисперсных веществ 3 распределено таким образом, что уровню содержания С множества дисперсных веществ 3 дается возможность продемонстрировать наличие одного или нескольких локальных максимумов М в направлении толщины D (позиция Р).
Именно вследствие включения внешней частью 2 областей 2А, характеризующихся большим уровнем содержания, и областей 2В, характеризующихся маленьким уровнем содержания, как это проиллюстрировано на фиг. 2, множество дисперсных веществ 3 распределено таким образом, что удовлетворяется описанное выше условие. Область 2А, характеризующаяся большим уровнем содержания, является областью, характеризующейся относительно большим уровнем содержания С множества дисперсных веществ 3, а область 2В, характеризующаяся маленьким уровнем содержания, является областью, характеризующейся относительно маленьким уровнем содержания С множества дисперсных веществ 3. Области 2А, характеризующиеся большим уровнем содержания, и области 2В, характеризующиеся маленьким уровнем содержания, располагаются поочередно в направлении D толщины.
Таким образом, области 2А, характеризующиеся большим уровнем содержания, и области 2В, характеризующиеся маленьким уровнем содержания, располагаются поочередно в направлении D, и уровень содержания С множества дисперсных веществ 3 в области 2А, характеризующейся большим уровнем содержания, и уровень содержания С множества дисперсных веществ 3 в области 2В, характеризующейся маленьким уровнем содержания, отличаются друг от друга. Поэтому в случае рассмотрения изменения уровня содержания С множества дисперсных веществ 3 в направлении D будут обнаруживаться один или несколько локальных максимумов М, как это проиллюстрировано на фиг. 3.
На количество областей 2А, характеризующихся большим уровнем содержания, включенных во внешнюю часть 2, конкретных ограничений не накладывают до тех пор, пока оно будет составлять один или несколько. В случае количества областей 2А, характеризующихся большим уровнем содержания, составляющего два и более, на уровень содержания С (СА) в каждой из двух и более областей 2А, характеризующихся большим уровнем содержания, конкретных ограничений не накладывают. Иными словами, уровень содержания СА в каждой из двух и более областей 2А, характеризующихся большим уровнем содержания, может быть идентичным в сопоставлении с другими или может быть отличным в сопоставлении с другими. Само собой разумеется, что уровни содержания СА в некоторых из двух и более областей 2А, характеризующихся большим уровнем содержания, могут быть идентичными друг другу.
Кроме того, на толщину ТА области 2А, характеризующейся большим уровнем содержания, то есть диапазон, в котором присутствует одна область 2А, характеризующаяся большим уровнем содержания, в направлении D толщины, конкретных ограничений не накладывают. В случае количества областей 2А, характеризующихся большим уровнем содержания, составляющего два и более, толщина ТА каждой из двух и более областей 2А, характеризующихся большим уровнем содержания, может быть идентичной в сопоставлении с другими или может быть отличной в сопоставлении с другими. Само собой разумеется, что толщины ТА некоторых из двух и более областей 2А, характеризующихся большим уровнем содержания, могут быть идентичными друг другу.
Представленное выше описание изобретения, касающееся количества и толщин ТА областей 2А, характеризующихся большим уровнем содержания, при обращении к фиг. 2 и 3, подобным образом может быть применимо к областям 2А, характеризующимся большим уровнем содержания, проиллюстрированным на фиг. 6-11, описываемых далее.
На количество областей 2В, характеризующихся маленьким уровнем содержания, включенных во внешнюю часть 2, конкретных ограничений не накладывают до тех пор, пока оно будет составлять один или несколько. В случае количества областей 2В, характеризующихся маленьким уровнем содержания, составляющего два и более, на уровень содержания С (СВ) в каждой из двух и более областей 2В, характеризующихся маленьким уровнем содержания, конкретных ограничений не накладывают. Иными словами, уровень содержания СВ в каждой из двух и более областей 2В, характеризующихся маленьким уровнем содержания, может быть идентичным в сопоставлении с другими или может быть отличным в сопоставлении с другими. Само собой разумеется, что уровни содержания СВ в некоторых из двух и более областей 2В, характеризующихся маленьким уровнем содержания, могут быть идентичными друг другу.
Кроме того, на толщину ТВ области 2В, характеризующейся маленьким уровнем содержания, то есть диапазон, в котором присутствует одна область 2В, характеризующаяся маленьким уровнем содержания, в направлении D толщины, конкретных ограничений не накладывают. В случае количества областей 2В, характеризующихся маленьким уровнем содержания, составляющего два и более, толщина ТВ каждой из двух и более областей 2В, характеризующихся маленьким уровнем содержания, может быть идентичной в сопоставлении с другими или может быть отличной в сопоставлении с другими. Само собой разумеется, что толщины ТВ некоторых из двух и более областей 2В, характеризующихся маленьким уровнем содержания, могут быть идентичными друг другу.
Представленное выше описание изобретения, касающееся количества и толщин Т2 областей 2В, характеризующихся маленьким уровнем содержания, при обращении к фиг. 2 и 3, подобным образом может быть применимо к областям 2В, характеризующимся маленьким уровнем содержания, проиллюстрированным на фиг. 6-11, описываемых далее.
На фиг. 2 проиллюстрирован, например, случай равенства количества областей 2А, характеризующихся большим уровнем содержания, четырем и равенства количества областей 2В, характеризующихся маленьким уровнем содержания, пяти. В данном случае уровень содержания СА в каждой из четырех областей 2А, характеризующихся большим уровнем содержания, например, является идентичным в сопоставлении с другими. В связи с этим, на фиг. 3 проиллюстрирован, например, случай равенства количества локальных максимумов М четырем. Количество локальных максимумов М определяют в зависимости от количества областей 2А, характеризующихся большим уровнем содержания.
Именно вследствие легкости контролирования размера частиц (толщины внешней части 2) инкапсулированной добавки в ходе изготовления инкапсулированной добавки множество дисперсных веществ 3 распределено во внешней части 2 таким образом, что удовлетворяется описанное выше конкретное условие. В результате, даже в случае покрытия центральной части 1 (материала для уменьшения вязкости) внешней частью 2 материал для уменьшения вязкости легко будет проявлять функцию уменьшения вязкости при демонстрации превосходных стабильности и воспроизводимости. В дополнение к этому, период времени, в течение которого материал для уменьшения вязкости проявляет функцию уменьшения вязкости, с легкостью контролируется таким образом, что такая функция достигается в предполагаемых временных рамках. Дополнительные подробности в отношении данных получаемых преимуществ описываются далее.
В данном случае на значение уровня содержания СА множества дисперсных веществ 3 в области 2А, характеризующейся большим уровнем содержания, и значение уровня содержания СВ множества дисперсных веществ 3 в области 2В, характеризующейся маленьким уровнем содержания, конкретных ограничений не накладывают до тех пор, пока будет удовлетворяться соотношение СА > СВ.
Говоря конкретно, область 2В, характеризующаяся маленьким уровнем содержания, может содержать множество дисперсных веществ 3 или может не содержать множество дисперсных веществ 3. Иными словами, в случае содержания областью 2В, характеризующейся маленьким уровнем содержания, множества дисперсных веществ 3 на значение уровня содержания СВ конкретных ограничений не накладывают до тех пор, пока значение уровня содержания СВ будет меньшим, чем значение уровня содержания СА. Между тем, в случае несодержания областью 2В, характеризующейся маленьким уровнем содержания, множества дисперсных веществ значение уровня содержания СВ станет равным 0.
В частности, область 2В, характеризующаяся маленьким уровнем содержания, предпочтительно не содержит множества дисперсных веществ 3. Это обуславливается достижением более сильных эффектов вследствие достаточно большого увеличения различия между уровнями содержания СА и СВ. На каждой из фиг. 2 и 3 проиллюстрирован, например, случай несодержания каждой из четырех областей 2В, характеризующихся маленьким уровнем содержания, множества дисперсных веществ 3.
В соответствии с представленным выше описанием изобретения области 2А, характеризующиеся большим уровнем содержания, и области 2В, характеризующиеся маленьким уровнем содержания, располагаются поочередно в направлении D; однако на порядок расположения областей 2А, характеризующихся большим уровнем содержания, и областей 2В, характеризующихся маленьким уровнем содержания, конкретных ограничений не накладывают. Поэтому во внешней части 2 область 2А, характеризующаяся большим уровнем содержания, или область 2В, характеризующаяся маленьким уровнем содержания, может быть расположена в позиции, наиболее приближенной к центральной части 1 (на самой внутренней стороне). Кроме того, во внешней части 2 область 2А, характеризующаяся большим уровнем содержания, или область 2В, характеризующаяся маленьким уровнем содержания, может быть расположена в позиции, наиболее удаленной от центральной части 1 (на самой внешней стороне). На каждой из фиг. 2 и 3 проиллюстрирован, например, случай расположения области 2В, характеризующейся маленьким уровнем содержания, в позиции, наиболее приближенной к центральной части 1, и расположения области 2В, характеризующейся маленьким уровнем содержания, в позиции, наиболее удаленной от центральной части 2.
В частности, область 2В, характеризующаяся маленьким уровнем содержания, предпочтительно располагается в позиции, наиболее приближенной к центральной части 1. Это обуславливается достижением более сильных эффектов вследствие более прочного покрытия (инкапсулирования) центральной части 1 внешней частью 2 (удерживающим материалом) благодаря более высокой плотности заполнения удерживающим материалом (полимерным соединением) в области 2В, характеризующейся маленьким уровнем содержания, в сопоставлении с тем, что имеет место для области 2А, характеризующейся большим уровнем содержания. В данном случае области 2В, характеризующиеся маленьким уровнем содержания, и области 2А, характеризующиеся большим уровнем содержания, располагаются в данном порядке от стороны, приближенной к центральной части 1.
Кроме того, область 2В, характеризующаяся маленьким уровнем содержания, предпочтительно располагается в позиции, наиболее удаленной от центральной части 1. Это обуславливается достижением более сильных эффектов вследствие агрегирования частиц в ходе гранулирования в технологическом процессе изготовления инкапсулированной добавки с меньшей вероятностью. В данном случае области 2В, характеризующиеся большим уровнем содержания, и области 2А, характеризующиеся маленьким уровнем содержания, располагаются в данном порядке от стороны, удаленной от центральной части 1.
При учете всех данных соображений более предпочтительными являются расположение области 2В, характеризующейся маленьким уровнем содержания, в позиции, наиболее приближенной к центральной части 1, и расположение области 2В, характеризующейся маленьким уровнем содержания, в позиции, наиболее удаленной от центральной части 1, как это проиллюстрировано на фиг. 2 и 3.
Следует отметить, что на фиг. 2 и 3 примыкающие область 2А, характеризующаяся большим уровнем содержания, и область 2В, характеризующаяся маленьким уровнем содержания, разделены с помощью прямой воображаемой линии (штрихпунктирной линии) в качестве граничной линии для упрощения иллюстративного представления. В соответствии с этим, уровень содержания С резко изменяется при переходе от позиции до к позиции после описанной выше граничной линии.
Однако на форму воображаемой линии, использующейся для разделения примыкающих области 2А, характеризующейся большим уровнем содержания, и области 2В, характеризующейся маленьким уровнем содержания, конкретных ограничений не накладывают. В дополнение к описанной выше прямой линии воображаемая линия может быть, например, искривленной линией, многоугольной линией, взаимосвязывающей множество прямых линий или комбинацией из двух и более типов данных линий.
Кроме того, уровень содержания С может последовательно изменяться в окрестности граничной линии между примыкающими областью 2А, характеризующейся большим уровнем содержания, и областью 2В, характеризующейся маленьким уровнем содержания. Иными словами, уровень содержания С может постепенно увеличиваться от области 2В, характеризующейся маленьким уровнем содержания, до области 2А, характеризующейся большим уровнем содержания, и уровень содержания С может постепенно уменьшаться от области 2А, характеризующейся большим уровнем содержания, до области 2В, характеризующейся маленьким уровнем содержания.
Другие материалы
Следует отметить, что внешняя часть 2 может, кроме того, включать один или несколько типов других материалов.
Другие материалы представляют собой, например, широкий спектр дополнительных добавок. Такая дополнительная добавка, например, является пленкообразующей вспомогательной добавкой, которая стабилизирует пленкообразование смолы. В альтернативном варианте дополнительная добавка является препятствующей слипанию добавкой, обладающей функцией подавления агрегирования инкапсулированных добавок друг с другом (функцией препятствования слипанию).
1-2. Функция
Инкапсулированная добавка исполняет свою функцию в соответствии с приведенным ниже представлением в результате использования в состоянии включения в рабочую жидкость.
В течение предшествующего периода использования центральная часть 1 (материал для уменьшения вязкости) покрыта внешней частью 2. В таком случае вследствие невысвобождения материала для уменьшения вязкости в рабочую жидкость материал для уменьшения вязкости все еще неспособен проявлять функцию уменьшения вязкости. В результате вязкость рабочей жидкости сохраняется в почти первоначальном состоянии (состоянии в момент времени начала использования рабочей жидкости).
В течение последующего периода использования при осуществлении внешней частью 2 постепенного высвобождения центральной части 1 центральная часть 1 (материал для уменьшения вязкости) высвобождается в рабочую жидкость. В результате материал для уменьшения вязкости проявляет функцию уменьшения вязкости, что приводит к уменьшению вязкости рабочей жидкости.
Следует отметить, что устойчивый период времени для предшествующего периода использования, то есть период, в течение которого вязкость рабочей жидкости сохраняется в почти первоначальном состоянии, определяют, например, в зависимости от одного или нескольких типов условий, включающих продолжительность использования рабочей жидкости, температуру и тому подобное в соответствии с представленным выше описанием изобретения. Это обуславливается оказанием данными условиями воздействия на скорость постепенного высвобождения и тому подобное для внешней части 2 в рабочей жидкости.
Например, в случае растворения внешней части 2 с течением времени в рабочей жидкости для внешней части 2 будет затруднительным достаточное растворение при короткой продолжительности использования рабочей жидкости, но для внешней части 2 достаточное растворение будет легким при длительной продолжительности использования рабочей жидкости. Кроме того, в случае, например, изменения характеристик растворения внешней части 2 в зависимости от температуры рабочей жидкости, например, для внешней части 2 будет затруднительным достаточное растворение при низкой температуре рабочей жидкости, но для внешней части 2 достаточное растворение будет легким при увеличении температуры рабочей жидкости.
1-3. Способ изготовления
Описанную выше инкапсулированную добавку, например, изготавливают с помощью следующих методик.
Следует отметить, что конфигурация инкапсулированной добавки (материалов для формирования последовательности из входящих в состав частей) уже описывалась подробно, и поэтому соответствующие описания ниже в настоящем документе опускаются там, где это будет уместно. Кроме того, ниже в настоящем документе предлагается описание случая, в котором, например, формируется внешняя часть 2, проиллюстрированная на фиг. 2 и 3.
Сначала получают центральную часть 1, содержащую материал для уменьшения вязкости, раствор для покрытия, используемый для формирования внешней части 2, и множество дисперсных веществ 3.
При получении раствора для покрытия, например, смешивают удерживающий материал и растворитель и тому подобное, а после этого смесь, например, перемешивают. Тем самым, удерживающий материал растворяют или диспергируют при использовании растворителя, что приводит к получению раствора для покрытия, содержащего удерживающий материал. На тип растворителя конкретных ограничений не накладывают; однако растворитель включает один или несколько типов, выбираемых из воды, спирта и тому подобного. Следует отметить, что уровень содержания удерживающего материала в растворе для покрытия может быть задан равным любому уровню содержания, и уровень содержания удерживающего материала может быть задан в зависимости от способа нанесения покрытия.
Далее раствор для покрытия наносят на поверхность центральной части 1, а после этого раствор для покрытия высушивают, что приводит к формированию внешней части 2.
В данном случае в технологическом процессе нанесения раствора для покрытия на поверхность центральной части 1 подают множество дисперсных веществ 3 таким образом, что неоднократно увеличивают и уменьшают количество дисперсных веществ 3, подаваемых на поверхность центральной части 1. Иными словами, при подаче множества дисперсных веществ 3 поочередно повторяют состояние относительного увеличения подаваемого количества и состояние относительного уменьшения подаваемого количества. До тех пор, пока будут повторять увеличение и уменьшение подаваемого количества множества дисперсных веществ 3, на подаваемое количество множества дисперсных веществ 3 в момент времени увеличения подаваемого количества конкретных ограничений не накладывают, и на подаваемое количество множества дисперсных веществ 3 в момент времени уменьшения подаваемого количества конкретных ограничений не накладывают. В частности, в момент времени уменьшения подаваемого количества подаваемое количество множества дисперсных веществ 3 может быть задано равным нулю или большим, чем ноль.
В данном случае, например, подаваемое количество множества дисперсных веществ 3 в момент времени уменьшения подаваемого количества задают равным нулю для обеспечения достижения значением уровня содержания СВ нуля, поскольку область 2В, характеризующаяся маленьким уровнем содержания, не содержит множества дисперсных веществ 3 в соответствии с представленным выше описанием изобретения. Иными словами, в технологическом процессе нанесения раствора для покрытия на поверхность центральной части 1, например, множество дисперсных веществ 3 подают с перерывами.
Возможным является задание количества раз подачи множества дисперсных веществ 3 равным любому количеству раз в зависимости от количества областей 2А, характеризующихся большим уровнем содержания, включенных во внешнюю часть 2. Иными словами, количество раз подачи множества дисперсных веществ 3 может составлять только один или два и более. Кроме того, возможным является задание временных рамок подачи множества дисперсных веществ 3 соответствующими любым временным рамкам в зависимости от порядка расположения областей 2А, характеризующихся большим уровнем содержания, и областей 2В, характеризующихся маленьким уровнем содержания, во внешней части 2. То есть множество дисперсных веществ 3 может быть подано от начала технологического процесса нанесения раствора для покрытия, или множество дисперсных веществ 3 может быть подано по ходу технологического процесса нанесения раствора для покрытия.
Таким образом формируют внешнюю часть 2, которая включает области 2А, характеризующиеся большим уровнем содержания, и области 2В, характеризующиеся маленьким уровнем содержания. Иными словами, в случае формирования внешней части 2 области 2А, характеризующиеся большим уровнем содержания, будут формироваться в технологическом процессе, в котором подают множество дисперсных веществ 3, а области 2В, характеризующиеся маленьким уровнем содержания, будут формироваться в технологическом процессе, в котором множество дисперсных веществ 3 не подают.
На такой способ формирования внешней части 2 конкретных ограничений не накладывают. Говоря конкретно, способ нанесения раствора для покрытия на поверхность центральной части 1 включает один или несколько типов, выбираемых из любых способов, например, способа нанесения покрытия, способа распыления и тому подобного.
Кроме того, на оборудование, используемое для формирования внешней части 2, конкретных ограничений не накладывают. Говоря конкретно, оборудование включает, например, один или несколько типов, выбираемых из высокоскоростного смесителя, оборудования для сухого распыления, оборудования для нанесения покрытия с гранулированием в псевдоожиженном слое и тому подобного. В частности, оборудование для нанесения покрытия с гранулированием в псевдоожиженном слое предпочтительно является оборудованием для нанесения покрытия в псевдоожиженном слое при катящемся движении, оборудованием для нанесения покрытия в псевдоожиженном слое при колебательном движении, оборудованием для нанесения покрытия с гранулированием в псевдоожиженном слое, относящимся к типу Вюрстера, и тому подобным. Например, оборудование для нанесения покрытия с гранулированием в псевдоожиженном слое при катящемся движении является оборудованием, которое обеспечивает нанесение двух типов растворов для покрытия на поверхность центральной части 1 с помощью распылительного сопла при одновременном псевдоожижении центральной части 1, подвергающейся нанесению покрытия по спирали на вращающейся пластине во внутреннем пространстве цилиндрического псевдоожиженного слоя при катящемся движении. В данном случае воздушный поток перетекает из нижней части в верхнюю часть во внутреннем пространстве псевдоожиженного слоя при катящемся движении, и, тем самым, центральная часть 1 перекатывается снизу вверх, что создает для центральной части 1 продольное перемещение. В дополнение к этому, центральная часть 1 вращается в результате вращения вращающейся пластины, что создает для центральной части 1 горизонтальное перемещение. Тем самым, центральная часть 1 подвергается псевдоожижению по спирали.
Следует отметить, что подробное описание в отношении оборудования для нанесения покрытия с гранулированием в псевдоожиженном слое, относящегося к типу Вюрстера, например, соответствует приведенному ниже представлению. При использовании способа Вюрстера внутри трубы, расположенной в середине оборудования для нанесения покрытия с гранулированием в псевдоожиженном слое, относящегося к типу Вюрстера, формируют поток газообразного носителя, перемещающийся снизу вверх внутри трубы. Поэтому центральная часть 1, которую вводят в трубу, переносится снизу вверх при использовании потока газообразного носителя против действия силы тяжести. При прохождении центральной части 1, переносимой снизу вверх, через одно или несколько распылительных сопел раствор для покрытия распыляется на поверхность центральной части 1 из распылительных сопел по варианту параллельного течения. Центральная часть 1, на которой имеется распыленный раствор для покрытия, падает на дно вдоль поверхности стенки внутри трубы и после этого собирается на дне для переноса еще раз снизу вверх внутри трубы. Таким образом, раствор для покрытия распыляется на поверхность центральной части 1 еще раз. В результате повторения такого технологического процесса распыления раствор для покрытия неоднократно распыляется на поверхность центральной части 1. Следует отметить, что в случае распыления раствора для покрытия на поверхность центральной части 1 из распылительного сопла раствор для покрытия, например, будет распыляться в направлении внутреннего пространства трубы от дна. Распылительное сопло, например, может быть выступающим в направлении внутреннего пространства трубы от дна. Кроме того, в случае подачи множества дисперсных веществ 3 с перерывами множество дисперсных веществ 3, например, может вводиться в трубу с перерывами.
При использовании принципа нанесения покрытия оборудования для нанесения покрытия с гранулированием в псевдоожиженном слое получают следующие преимущества. Во-первых, на поверхность центральной части 1 наносят равномерное покрытие, что обеспечивает формирование внешней части 2 таким образом, что добиваются получения однородной толщины. Во-вторых, легко и точно подстраивают нанесенное количество покрытия и поэтому строго контролируют толщину внешней части 2. В-третьих, в соответствии со строгим контролированием толщины внешней части 2 также строго контролируют и размеры (средний размер частиц и тому подобное) инкапсулированной добавки.
Таким образом, внутри пустотелой структуры (внешней части 2) получают материал для уменьшения вязкости (центральную часть 1), что обеспечивает завершение получения инкапсулированной добавки.
1-4. Действия и эффекты
В соответствии с инкапсулированной добавкой варианта осуществления изобретения поверхность центральной части 1, содержащей материал для уменьшения вязкости, покрывают внешней частью 2, содержащей множество дисперсных веществ 3, как это проиллюстрировано на фиг. 1-3. Во внешней части 2 множество дисперсных веществ 3 распределено таким образом, что уровню содержания С дается возможность продемонстрировать наличие одного или нескольких локальных максимумов М в направлении D. В результате по причинам, представленным ниже, возможным является проявление превосходной функции уменьшения вязкости.
На фиг. 4 проиллюстрирована конфигурация поперечного сечения инкапсулированной добавки (внешней части 2), соответствующей одному сравнительному примеру, что соответствует фиг. 2. На фиг. 5 проиллюстрировано распределение множества дисперсных веществ 3 во внешней части 2, проиллюстрированной на фиг. 4, что соответствует фиг. 3.
В инкапсулированной добавке сравнительного примера, как это проиллюстрировано на фиг. 4, множество дисперсных веществ 3 диспергировано почти равномерно во внешней части 2, и, таким образом, такая инкапсулированная добавка обладает конфигурацией, подобной конфигурации инкапсулированной добавки варианта осуществления изобретения при том исключении, что ее внешняя часть 2 не включает области 2А, характеризующейся большим уровнем содержания, и области 2В, характеризующейся маленьким уровнем содержания. В данном случае вследствие почти равномерного распределения множества дисперсных веществ 3 во внешней части 2 уровень содержания С (СС) множества дисперсных веществ 3 становится почти постоянным при отсутствии зависимости от позиции Р, как это проиллюстрировано на фиг. 5. В результате даже при рассмотрении изменения уровня содержания С множества дисперсных веществ 3 в направлении D один или несколько локальных максимумов М не обнаруживаются. Однако, как это предполагается, совокупное количество множества дисперсных веществ 3, содержащихся во внешней части 2, в том, что касается инкапсулированной добавки сравнительного примера (фиг. 4 и 5), является подобным совокупному количеству множества дисперсных веществ 3, содержащихся во внешней части 2, в том, что касается инкапсулированной добавки варианта осуществления изобретения (фиг. 2 и 3).
В инкапсулированной добавке сравнительного примера множество дисперсных веществ 3 не распределено, поэтому уровню содержания С множества дисперсных веществ 3 дается возможность продемонстрировать наличие одного или нескольких локальных максимумов М в направлении D. В данном случае вследствие появления затруднений с контролированием размера частиц инкапсулированной добавки в технологическом процессе изготовления инкапсулированной добавки размер частиц инкапсулированной добавки легко увеличивается. В результате внешней части 2 затруднительно осуществлять постепенное высвобождение центральной части 1, и, в соответствии с этим, центральной части 1 (материалу для уменьшения вязкости) фундаментальным образом затруднительно проявлять функцию уменьшения вязкости. В альтернативном варианте, даже в случае наличия у центральной части 1 (материала для уменьшения вязкости) способности проявлять функцию уменьшения вязкости будет затруднительно контролировать период времени, в течение которого материал для уменьшения вязкости проявляет функцию уменьшения вязкости при достижении такой функции в предполагаемых временных рамках. Поэтому центральной части 1 (материалу для уменьшения вязкости) затруднительно проявлять превосходную функцию уменьшения вязкости.
В противоположность этому, в инкапсулированной добавке варианта осуществления изобретения множество дисперсных веществ 3 распределено таким образом, что уровню содержания С множества дисперсных веществ 3 дается возможность продемонстрировать наличие одного или нескольких локальных максимумов М в направлении D. В данном случае вследствие легкого контролирования размера частиц инкапсулированной добавки в технологическом процессе изготовления инкапсулированной добавки размеру частиц инкапсулированной добавки затруднительно увеличиваться. В результате внешняя часть 2 легко осуществляет постепенное высвобождение центральной части 1, и, в соответствии с этим, центральная часть 1 (материал для уменьшения вязкости) легко проявляет функцию уменьшения вязкости при демонстрации стабильности и воспроизводимости. В дополнение к этому, период времени, в течение которого материал для уменьшения вязкости проявляет функцию уменьшения вязкости, легко контролируют достижение такой функции в предполагаемых временных рамках. Поэтому центральная часть 1 (материал для уменьшения вязкости) способно проявлять превосходную функцию уменьшения вязкости.
В частности, в инкапсулированной добавке варианта осуществления изобретения в случае использования рабочей жидкости для методики гидравлического разрыва пласта и содержания рабочей жидкостью добавки для увеличения вязкости при включении в центральную часть 1 материала, которое разлагает добавку для увеличения вязкости, добавка для увеличения вязкости будет разлагаться в средней фазе использования рабочей жидкости, что в результате приводит к уменьшению вязкости рабочей жидкости. Следовательно, по причинам, подобным причинам в описанном выше случае, где центральная часть 1 включает материал для уменьшения вязкости, возможным является проявление превосходной функции уменьшения вязкости.
В случае включения во внешнюю часть 2 областей 2А, характеризующихся большим уровнем содержания, и областей 2В, характеризующихся маленьким уровнем содержания, и поочередного расположения областей 2А, характеризующихся большим уровнем содержания, и областей 2В, характеризующихся маленьким уровнем содержания, в направлении D возможным является контролирование распределения множества дисперсных веществ 3 таким образом, что уровню содержания С множества дисперсных веществ 3 дается возможность продемонстрировать наличие одного или нескольких локальных максимумов М в направлении D.
В случае включения в область 2А, характеризующуюся большим уровнем содержания, множества дисперсных веществ 3 при одновременном невключении в область 2В, характеризующуюся маленьким уровнем содержания, множества дисперсных веществ станет достаточно большим различие между уровнем содержания СА множества дисперсных веществ 3 в области 2А, характеризующейся большим уровнем содержания, и уровнем содержания СВ множества дисперсных веществ 3 в области 2В, характеризующейся маленьким уровнем содержания, что делает возможным достижение более сильных эффектов.
Во внешней части 2 в случае расположения области 2В, характеризующейся маленьким уровнем содержания, в позиции, наиболее приближенной к центральной части 1, центральная часть 1 будет более прочно покрыта (инкапсулирована) внешней частью 2 (удерживающим материалом), что делает возможным достижение более сильных эффектов. Кроме того, во внешней части 2 в случае расположения области 2В, характеризующейся маленьким уровнем содержания, в позиции, наиболее удаленной от центральной части 1, частицы в ходе гранулирования будут агрегироваться друг с другом в технологическом процессе изготовления инкапсулированной добавки с меньшей вероятностью, что делает возможным достижение более сильных эффектов.
В случае содержания внешней частью 2 полимерного соединения, которое удерживает множество дисперсных веществ 3, полимерное соединение будет сохранять диспергированное состояние множества дисперсных веществ 3 во внешней части 2. Это делает возможным сохранение распределения множества дисперсных веществ 3 во внешней части 2.
Помимо вышеизложенного, в соответствии со способом изготовления инкапсулированной добавки варианта осуществления изобретения внешнюю часть 2 формируют в результате подачи множества дисперсных веществ 3 путем повторения увеличения и уменьшения количества множества дисперсных веществ 3, подаваемых на поверхность центральной части 1, при одновременном нанесении раствора для покрытия, содержащего удерживающий материал, на поверхность центральной части 1. В результате во внешней части 2 множество дисперсных веществ 3 распределено таким образом, что уровню содержания С дается возможность продемонстрировать наличие одного или нескольких локальных максимумов М в направлении D, что делает возможным изготовление инкапсулированной добавки, которая проявляет превосходную функцию уменьшения вязкости, описанную выше.
В частности, в случае подачи множества дисперсных веществ 3 с перерывами будут формироваться область 2А, характеризующаяся большим уровнем содержания, которая включает множество дисперсных веществ 3, и область 2В, характеризующаяся маленьким уровнем содержания, которая не включает множества дисперсных веществ 3. Поэтому в соответствии с представленным выше описанием изобретения становится достаточно большим различие между уровнем содержания СА множества дисперсных веществ 3 в области 2А, характеризующейся большим уровнем содержания, и уровнем содержания СВ множества дисперсных веществ 3 в области 2В, характеризующейся маленьким уровнем содержания, что делает возможным достижение более сильных эффектов.
1-5. Примеры модифицирования
Что касается конфигурации инкапсулированной добавки, соответствующей варианту осуществления изобретения, то могут быть предложены различные примеры модифицирования.
Говоря конкретно, до тех пор, пока множество дисперсных веществ 3 будет распределено таким образом, что уровню содержания С множества дисперсных веществ дается возможность продемонстрировать наличие одного или нескольких локальных максимумов М во внешней части 2 (в направлении D), конфигурация внешней части 2 не будет ограничиваться каждой из конфигураций, проиллюстрированных на фиг. 2 и 3, и внешняя часть 2 может обладать любой другой конфигурацией. В таком случае также возможным является получение подобных эффектов.
Первый пример модифицирования
На фиг. 6 проиллюстрирована конфигурация поперечного сечения инкапсулированной добавки (внешней части 2), соответствующей одному первому примеру модифицирования, что соответствует фиг. 2. На фиг. 7 проиллюстрировано распределение множества дисперсных веществ 3 во внешней части 2, проиллюстрированной на фиг. 6, что соответствует фиг. 3.
В случае невключения в область 2В, характеризующуюся маленьким уровнем содержания, множества дисперсных веществ 3 области 2А, характеризующиеся большим уровнем содержания, и области 2В, характеризующиеся маленьким уровнем содержания, могут быть расположены поочередно в данном порядке от стороны, приближенной к центральной части 1 во внешней части 2, как это проиллюстрировано на фиг. 6 и 7. В данном случае область 2А, характеризующаяся большим уровнем содержания, располагается в позиции, наиболее приближенной к центральной части 1. Следует отметить, что область 2А, характеризующаяся большим уровнем содержания, или область 2В, характеризующаяся маленьким уровнем содержания, может быть расположена в позиции, наиболее удаленной от центральной части 1. На каждой из фиг. 6 и 7 проиллюстрирован, например, случай расположения области 2А, характеризующейся большим уровнем содержания, в позиции, наиболее удаленной от центральной части 1.
Конфигурация инкапсулированной добавки первого примера модифицирования, отличного от представленного выше описания изобретения, является подобной конфигурации (фиг. 2 и 3) инкапсулированной добавки, соответствующей варианту осуществления изобретения. Кроме того, инкапсулированную добавку, которая включает внешнюю часть 2, проиллюстрированную на фиг. 6 и 7, изготавливают при использовании методик, подобных методикам изготовления инкапсулированной добавки, проиллюстрированной на фиг. 2 и 3, при том исключении, что порядок формирования области 2А, характеризующейся большим уровнем содержания, и области 2В, характеризующейся маленьким уровнем содержания, является отличным.
Второй пример модифицирования
На фиг. 8 проиллюстрирована конфигурация поперечного сечения инкапсулированной добавки (внешней части 2), соответствующей одному второму примеру модифицирования, что соответствует фиг. 2. На фиг. 9 проиллюстрировано распределение множества дисперсных веществ 3 во внешней части 2, проиллюстрированной на фиг. 8, что соответствует фиг. 3.
Область 2В, характеризующаяся маленьким уровнем содержания, может включать множество дисперсных веществ 3. Однако в соответствии с представленным выше описанием изобретения уровень содержания СВ множества дисперсных веществ 3 в области 2В, характеризующейся маленьким уровнем содержания, задают меньшим, чем уровень содержания СА множества дисперсных веществ 3 в области 2А, характеризующейся большим уровнем содержания.
В данном случае области 2В, характеризующиеся маленьким уровнем содержания, и области 2А, характеризующиеся большим уровнем содержания, могут быть расположены поочередно в данном порядке от стороны, приближенной к центральной части 1 во внешней части 2, как это проиллюстрировано на фиг. 8 и 9. В таком случае область 2В, характеризующаяся маленьким уровнем содержания, располагается в позиции, наиболее приближенной к центральной части 1. Следует отметить, что область 2А, характеризующаяся большим уровнем содержания, или область 2В, характеризующаяся маленьким уровнем содержания, может быть расположена в позиции, наиболее удаленной от центральной части 1. На каждой из фиг. 8 и 9 проиллюстрирован, например, случай расположения области 2В, характеризующейся маленьким уровнем содержания, в позиции, наиболее удаленной от центральной части.
Конфигурация инкапсулированной добавки второго примера модифицирования, отличного от представленного выше описания изобретения, является подобной конфигурации (фиг. 2 и 3) инкапсулированной добавки, соответствующей варианту осуществления изобретения. Кроме того, инкапсулированную добавку, проиллюстрированную на фиг. 8 и 9, изготавливают с помощью методик, подобных методикам изготовления инкапсулированной добавки, проиллюстрированной на фиг. 2 и 3, при том исключении, что область 2В, характеризующуюся маленьким уровнем содержания, формируют включающей множество дисперсных веществ 3.
Третий пример модифицирования
На фиг. 10 проиллюстрирована конфигурация поперечного сечения инкапсулированной добавки (внешней части 2), соответствующей одному третьему примеру модифицирования, что соответствует фиг. 8. На фиг. 11 проиллюстрировано распределение множества дисперсных веществ 3 во внешней части 2, проиллюстрированной на фиг. 10, что соответствует фиг. 9.
В случае включения в область 2В, характеризующуюся маленьким уровнем содержания, множества дисперсных веществ 3 области 2А, характеризующиеся большим уровнем содержания, и области 2В, характеризующиеся маленьким уровнем содержания, могут быть расположены поочередно в данном порядке от стороны, приближенной к центральной части 1 во внешней части 2, как это проиллюстрировано на фиг. 10 и 11. В данном случае область 2А, характеризующаяся большим уровнем содержания, располагается в позиции, наиболее приближенной к центральной части 1. Следует отметить, что область 2А, характеризующаяся большим уровнем содержания, или область 2В, характеризующаяся маленьким уровнем содержания, может быть расположена в позиции, наиболее удаленной от центральной части 1. На каждой из фиг. 10 и 11 проиллюстрирован, например, случай расположения области 2А, характеризующейся большим уровнем содержания, в позиции, наиболее удаленной от центральной части 1.
Конфигурация инкапсулированной добавки третьего примера модифицирования, отличного от представленного выше описания изобретения, является подобной конфигурации (фиг. 2 и 3) инкапсулированной добавки, соответствующей варианту осуществления изобретения. Кроме того, инкапсулированную добавку, проиллюстрированную на фиг. 10 и 11, изготавливают с помощью методик, подобных методикам изготовления инкапсулированной добавки, проиллюстрированной на фиг. 8 и 9, при том исключении, что порядок формирования области 2А, характеризующейся большим уровнем содержания, и области 2В, характеризующейся маленьким уровнем содержания, является отличным.
Четвертый пример модифицирования
В данном случае конфигурация внешней части 2 не проиллюстрирована конкретно; однако такая конфигурация может представлять собой любую комбинацию из двух и более типов, выбираемых из последовательности конфигураций внешней части 2, проиллюстрированной на фиг. 2, 3 и 6-11. В рамках одного примера двух типов комбинации в случае включения во внешнюю часть 2 двух и более областей 2В, характеризующихся маленьким уровнем содержания, некоторые из областей 2В, характеризующихся маленьким уровнем содержания, будут включать множество дисперсных веществ 3, но другие области 2В, характеризующиеся маленьким уровнем содержания, могут и не включать множества дисперсных веществ 3.
Кроме того, в том, что касается способа изготовления инкапсулированной добавки, соответствующей варианту осуществления изобретения, могут быть предложены различные примеры модифицирования.
Говоря конкретно, до тех пор, пока внешняя часть 2 будет способна формироваться таким образом, что внешняя часть 2 включает область 2А, характеризующуюся большим уровнем содержания, и область 2В, характеризующуюся маленьким уровнем содержания, способу формирования внешней части 2 дается возможность быть измененным на любой способ. В таком случае также возможным является и получение подобных эффектов.
Пятый пример модифицирования
Как это проиллюстрировано на фиг. 8 и 10, для обеспечения включения в область 2В, характеризующуюся маленьким уровнем содержания, множества дисперсных веществ 3 подаваемое количество множества дисперсных веществ 3 в момент времени уменьшения подаваемого количества может быть сделано большим, чем ноль в целях получения уровня содержания СВ, большего, чем ноль. В данном случае множество дисперсных веществ 3 подают последовательно при неоднократном увеличении и уменьшении подаваемого количества. Следует отметить, что на подаваемое количество множества дисперсных веществ 3 в момент времени уменьшения подаваемого количества конкретных ограничений не накладывают до тех пор, пока оно будет меньшим, чем подаваемое количество множества дисперсных веществ 3 в момент времени увеличения подаваемого количества.
Способ изготовления инкапсулированной добавки одного пятого примера модифицирования, отличного от представленного выше описания изобретения, является подобным способу изготовления инкапсулированной добавки, соответствующей варианту осуществления изобретения.
Шестой пример модифицирования
Для формирования внешней части 2, которая включает область 2А, характеризующуюся большим уровнем содержания, и область 2В, характеризующуюся маленьким уровнем содержания, вместо использования одного типа раствора для покрытия и подачи множества дисперсных веществ 3 могут быть использованы два типа растворов для получения покрытий.
Говоря конкретно, в случае формирования внешней части 2 при использовании двух типов растворов для получения покрытий будут получать первый раствор для покрытия и второй раствор для покрытия. Первый раствор для покрытия содержит удерживающий материал, и концентрация множества дисперсных веществ в первом растворе для покрытия является первой концентрацией. Второй раствор для покрытия содержит удерживающий материал, и концентрация множества дисперсных веществ во втором растворе для покрытия является второй концентрацией, которая является большей, чем вышеупомянутая первая концентрация. На первую концентрацию конкретных ограничений не накладывают до тех пор, пока она будет относительно меньшей, чем вторая концентрация, а на вторую концентрацию конкретных ограничений не накладывают до тех пор, пока она будет относительно большей, чем первая концентрация.
В частности, первая концентрация может составлять ноль вследствие несодержания первым раствором для покрытия множества дисперсных веществ 3 или может быть большей, чем ноль вследствие содержания первым раствором для покрытия множества дисперсных веществ 3. Говоря конкретно, в случае задания уровня содержания СВ равным нулю, как это проиллюстрировано на фиг. 2 и 6, будут получать такую конфигурацию, что второй раствор для покрытия содержит множество дисперсных веществ 3 в то время, как первый раствор для покрытия не содержит множества дисперсных веществ 3. В противоположность этому, в случае уровня содержания СВ, сделанного большим, чем ноль, как это проиллюстрировано на фиг. 8 и 10, будут получать такую конфигурацию, что каждый раствор, выбираемый из первого раствора для покрытия и второго раствора для покрытия, содержит множество дисперсных веществ 3. Само собой разумеется, что в отличие от описанного выше первого раствора для покрытия второй раствор для покрытия содержит множество дисперсных веществ 3 для получения второй концентрации, большей, чем первая концентрация.
После этого первый раствор для покрытия и второй раствор для покрытия поочередно наносят на поверхность центральной части 1. Говоря более конкретно, поочередно повторяют технологический процесс высушивания первого раствора для покрытия после нанесения первого раствора для покрытия и технологический процесс высушивания второго раствора для покрытия после нанесения второго раствора для покрытия. Частота нанесения первого раствора для покрытия может соответствовать только одному разу или двум и более раз. Подобным образом, частота нанесения второго раствора для покрытия может соответствовать только одному разу или двум и более раз. Само собой разумеется, что как это проиллюстрировано на фиг. 2 и 8, в случае расположения области 2В, характеризующейся маленьким уровнем содержания, в позиции, наиболее приближенной к центральной части 1, на поверхность центральной части 1 первым будут наносить первый раствор для покрытия. В противоположность этому, как это проиллюстрировано на фиг. 6 и 10, в случае расположения области 2А, характеризующейся большим уровнем содержания, в позиции, наиболее приближенной к центральной части 1, на поверхность центральной части 1 первым будут наносить второй раствор для покрытия. В результате формируется область 2А, характеризующаяся маленьким уровнем содержания, в ходе технологического процесса нанесения покрытия при использовании первого раствора для покрытия, и формируется область 2В, характеризующаяся большим уровнем содержания, в ходе технологического процесса нанесения покрытия при использовании второго раствора для покрытия, что приводит к формированию внешней части 2, которая включает область 2А, характеризующуюся большим уровнем содержания, и область 2В, характеризующуюся маленьким уровнем содержания.
Способ изготовления инкапсулированной добавки одного шестого примера модифицирования, отличного от представленного выше описания изобретения, является подобным способу изготовления инкапсулированной добавки, соответствующей варианту осуществления изобретения. В частности, до тех пор, пока будет обеспечено несодержание первым раствором для покрытия множества дисперсных веществ 3, будут формироваться область 2А, характеризующаяся большим уровнем содержания, которая включает множество дисперсных веществ 3, и область 2В, характеризующаяся маленьким уровнем содержания, которая не включает множества дисперсных веществ 3. Поэтому в соответствии с представленным выше описанием изобретения становится достаточно большим различие между уровнем содержания СА множества дисперсных веществ 3 в области 2А, характеризующейся большим уровнем содержания, и уровнем содержания СВ множества дисперсных веществ 3 в области 2В, характеризующейся маленьким уровнем содержания, что делает возможным достижение более сильных эффектов.
Седьмой пример модифицирования
Для формирования внешней части 2, которая включает область 2А, характеризующуюся большим уровнем содержания, и область 2В, характеризующуюся маленьким уровнем содержания, вместо подачи множества дисперсных веществ 3 при одновременном нанесении раствора для покрытия могут быть повторены технологический процесс нанесения раствора для покрытия и технологический процесс подачи множества дисперсных веществ 3.
Говоря конкретно, при использовании методик, подобных методикам в способе изготовления инкапсулированной добавки, соответствующей варианту осуществления изобретения, получают раствор для покрытия, содержащий удерживающий материал. После этого на поверхности центральной части 1 поочередно повторяют технологический процесс нанесения раствора для покрытия и технологический процесс прикрепления множества дисперсных веществ 3 к нанесенному раствору для получения покрытия. Говоря более конкретно, более чем один раз повторяют технологический процесс нанесения раствора для покрытия и прикрепления множества дисперсных веществ 3 на нанесенный раствор для покрытия, а после этого высушивания раствора для покрытия с прикрепленным множеством дисперсных веществ 3. Частота нанесения раствора для покрытия может соответствовать только одному разу или двум и более раз. Подобным образом, частота прикрепления множества дисперсных веществ 3 к раствору для покрытия может соответствовать только одному разу или двум и более раз. Следует отметить, что конечным технологическим процессом может быть технологический процесс нанесения раствора для покрытия или может быть технологический процесс прикрепления множества дисперсных веществ 3 к раствору для получения покрытия.
По такому варианту множество дисперсных веществ 3 диспергируются в части нанесенного раствора для покрытия, и множество дисперсных веществ 3 удерживается при использовании удерживающего материала, и, таким образом, поочередно формируются области 2В, характеризующиеся маленьким уровнем содержания, и области 2А, характеризующиеся большим уровнем содержания, как это проиллюстрировано на фиг. 2. Это в результате приводит к формированию внешней части 2, которая включает область 2В, характеризующуюся маленьким уровнем содержания, и область 2А, характеризующуюся большим уровнем содержания.
Способ изготовления инкапсулированной добавки одного седьмого примера модифицирования, отличного от представленного выше описания изобретения, является подобным способу изготовления инкапсулированной добавки, соответствующей варианту осуществления изобретения. В данном случае формируются область 2А, характеризующаяся большим уровнем содержания, которая включает множество дисперсных веществ 3, и область 2В, характеризующаяся маленьким уровнем содержания, которая не включает множества дисперсных веществ 3. Поэтому в соответствии с представленным выше описанием изобретения становится достаточно большим различие между уровнем содержания СА множества дисперсных веществ 3 в области 2А, характеризующейся большим уровнем содержания, и уровнем содержания СВ множества дисперсных веществ 3 в области 2В, характеризующейся маленьким уровнем содержания, что делает возможным достижение более сильных эффектов.
2. Область применения инкапсулированной добавки (рабочей жидкости, характеризующейся переменной вязкостью)
Далее предлагается описание области применения описанной выше инкапсулированной добавки.
В соответствии представленным выше описанием изобретения на область применения инкапсулированной добавки конкретных ограничений не накладывают до тех пор, пока для такой области применения требуется уменьшение вязкости рабочей жидкости, содержащей инкапсулированную добавку, в средней фазе использования рабочей жидкости.
В данном случае рабочую жидкость, вязкость которой уменьшают при использовании инкапсулированной добавки, называют «рабочей жидкостью, характеризующейся переменной вязкостью». «Рабочая жидкость, характеризующаяся переменной вязкостью» является рабочей жидкостью, характеризующейся вязкостью, которая способна обеспечить достаточное уменьшение вязкости в средней фазе ее использования для достижения конкретной цели. Рабочую жидкость, характеризующуюся переменной вязкостью, изготавливают при использовании вышеупомянутого способа изготовления инкапсулированной добавки.
Выражение «достаточное уменьшение вязкости» обозначает то, что вязкость в достаточной степени уменьшается до степени, которая делает возможным получение преимуществ на основании относительно высокой вязкости рабочей жидкости (преимуществ, произведенных из высокой вязкости), используемых в течение предшествующего периода использования (до уменьшения вязкости рабочей жидкости), а также до степени, которая делает возможным получение преимуществ на основании относительно низкой вязкости рабочей жидкости (преимуществ, произведенных из низкой вязкости), используемых в течение последующего периода использования (после уменьшения вязкости рабочей жидкости). В результате в течение перехода от предшествующего периода использования к последующему периоду использования это делает возможным использование двух типов преимуществ на основании взаимно конфликтующих характеристик вязкости рабочей жидкости, то есть преимуществ, произведенных из высокой вязкости, и преимуществ, произведенных из низкой вязкости, при одновременном непрерывном использовании единой (одного типа) рабочей жидкости.
2-1. Конфигурация
На фиг. 12 проиллюстрирована конфигурация характеризующейся переменной вязкостью рабочей жидкости, соответствующей одному варианту осуществления изобретения. Рабочая жидкость, характеризующаяся переменной вязкостью, включает текучее тело рабочей жидкости 11 и одну или несколько инкапсулированных добавок 12.
Текучее тело рабочей жидкости
Текучее тело рабочей жидкости 11 представляет собой основной компонент рабочей жидкости, характеризующейся переменной вязкостью, и в текучем теле рабочей жидкости 11 диспергируют или растворяют инкапсулированную добавку 12 и другие материалы, описываемые далее. Один пример текучего тела рабочей жидкости 11 включает жидкость. Это обуславливается легким диспергированием инкапсулированной добавки 12 в текучем теле рабочей жидкости 11 и легким сохранением диспергированного состояния инкапсулированной добавки 12. Жидкость содержит, например, один или несколько типов, выбираемых из воды, органического растворителя и тому подобного. Следует отметить, что в случае, например, использования рабочей жидкости, характеризующейся переменной вязкостью, в методике гидравлического разрыва пласта (рабочей жидкости для гидравлического разрыва пласта) описанная выше жидкость будет содержать воду.
Инкапсулированная добавка
Инкапсулированная добавка 13 обладает конфигурацией, подобной конфигурации описанной выше инкапсулированной добавки, соответствующей варианту осуществления изобретения. Иными словами, инкапсулированная добавка 12 включает центральную часть 1, содержащую материал для уменьшения вязкости, и внешнюю часть 2, содержащую множество дисперсных веществ 3, как это проиллюстрировано на фиг. 1. Множество дисперсных веществ 3, описываемых в данном случае, представляет собой первые дисперсные вещества в характеризующейся переменной вязкостью рабочей жидкости, соответствующей варианту осуществления изобретения, и, таким образом, они отличаются по концепции от множества дисперсных веществ 13 (вторых дисперсных веществ), описываемых далее.
Например, в случае использования рабочей жидкости, характеризующейся переменной вязкостью, в методике гидравлического разрыва пласта (рабочей жидкости для гидравлического разрыва пласта) инкапсулированная добавка 12, которая исполняет функцию добавки для уменьшения вязкости, будет называться разжижителем. Следует отметить, что в некоторых случаях разжижителем может быть назван материал для уменьшения вязкости, который проявляет функцию уменьшения вязкости в существенной степени в инкапсулированной добавке 12.
Предпочтительно инкапсулированную добавку 12 диспергируют в текучем теле рабочей жидкости 11. Это обуславливается легким равномерным уменьшением вязкости рабочей жидкости, характеризующейся переменной вязкостью. Следует отметить, что на уровень содержания инкапсулированной добавки 12 в текучем теле рабочей жидкости 11 конкретных ограничений не накладывают. Возможным является задание уровня содержания инкапсулированной добавки 12 равным любому уровню содержания в зависимости от условий, таких как, например, вязкость рабочей жидкости, характеризующейся переменной вязкостью, в течение последующего периода использования.
Другие материалы
Следует отметить, что рабочая жидкость, характеризующаяся переменной вязкостью, может, кроме того, включать один или несколько типов других материалов. На фиг. 13 проиллюстрирована еще одна конфигурация рабочей жидкости, характеризующейся переменной вязкостью, что соответствует фиг. 12.
Множество дисперсных веществ
Другие материалы представляют собой, например, один или несколько типов множества дисперсных веществ 13. Множество дисперсных веществ 13, описываемых в данном случае, представляет собой вторые дисперсные вещества в характеризующейся переменной вязкостью рабочей жидкости, соответствующей варианту осуществления изобретения, и, таким образом, они отличаются по концепции от множества дисперсных веществ 3 (первых дисперсных веществ), описанных выше. Говоря более конкретно, множество дисперсных веществ 3 удерживается при использовании удерживающего материала во внешней части 2. В противоположность этому, множество дисперсных веществ 13 не удерживается при использовании удерживающего материала и диспергируется в текучем теле рабочей жидкости 11.
Множество дисперсных веществ 13 содержит, например, один или несколько типов, выбираемых из песка и тому подобного, и песок и тому подобное могут быть покрыты одним или несколькими типами полимерных соединений. На тип песка конкретных ограничений не накладывают до тех пор, пока это будет фрагмент горной породы, фрагмент минерала и тому подобное. На тип полимерного соединения конкретных ограничений не накладывают до тех пор, пока будет возможным достаточное покрытие им поверхностей песка и тому подобного. Количество типов полимерного соединения может составлять только один или несколько.
Предпочтительно множество дисперсных веществ 13 диспергируют в текучем теле рабочей жидкости 11. Это обуславливается более легким исполнением множеством дисперсных веществ 13 своих основных ролей в сопоставлении со случаем сохранения множества дисперсных веществ 13 в состоянии агрегирования, седиментации и тому подобного.
Следует отметить, что на уровень содержания множества дисперсных веществ 13 в текучем теле рабочей жидкости 11 конкретных ограничений не накладывают; однако его определяют в зависимости, например, от роли (функции), области применения, назначения и тому подобного для рабочей жидкости, характеризующейся переменной вязкостью. Кроме того, на роль множества дисперсных веществ 13 конкретных ограничений не накладывают; однако ее определяют в зависимости, например, от области применения, назначения и тому подобного для рабочей жидкости, характеризующейся переменной вязкостью, как и в случае уровня содержания, описанного выше.
Например, в случае использования рабочей жидкости, характеризующейся переменной вязкостью, в методике гидравлического разрыва пласта (рабочей жидкости для гидравлического разрыва пласта) множество дисперсных веществ 13 будут использовать в качестве так называемых расклинивающих наполнителей. В соответствии с представленным выше описанием изобретения расклинивающий наполнитель используют для предотвращения блокирования трещин, возникающих в ходе разрушения коллектора. В данном случае предпочтительными являются диспергирование множества дисперсных веществ 13 в текучем теле рабочей жидкости 11 и сохранение такого диспергированного состояния множества дисперсных веществ 13. Это обуславливается улучшением характеристик транспортирования множества дисперсных веществ 13 в течение использования рабочей жидкости, характеризующейся переменной вязкостью. В результате в случае поступления рабочей жидкости, характеризующейся переменной вязкостью, в трещины множество дисперсных веществ 13 будет поступать в трещины совместно с текучим телом рабочей жидкости 11 с большей вероятностью. Кроме того, количество множества дисперсных веществ 13, которые поступают в каждую из трещин, варьируется с меньшей вероятностью.
Следует отметить, что множество дисперсных веществ 13 не ограничивается расклинивающим наполнителем. В случае использования рабочей жидкости, характеризующейся переменной вязкостью, для любой области применения, отличной от методики гидравлического разрыва пласта, (рабочей жидкости для гидравлического разрыва пласта) множество дисперсных веществ 13 может быть использовано для цели, которая отличается от расклинивающего наполнителя.
Добавка для увеличения вязкости
Кроме того, другие материалы представляют собой, например, один или несколько типов добавки для увеличения вязкости 14. Добавка для увеличения вязкости 14 используется для увеличения вязкости рабочей жидкости, характеризующейся переменной вязкостью, в течение предшествующего периода использования и включает, например, один или несколько типов, выбираемых из гелеобразователей, сшивателей и тому подобного. Гелеобразователь включает, например, один или несколько типов, выбираемых из гуаровой камеди, карбоксиметилцеллюлозы и тому подобного. Сшиватель включает, например, один или несколько типов, выбираемых из борной кислоты, циркониевого комплекса и тому подобного. В случае содержания, например, рабочей жидкостью, характеризующейся переменной вязкостью, гелеобразователя рабочая жидкость, характеризующаяся переменной вязкостью, будет подвергаться гелеобразованию. Следует отметить, что на уровень содержания добавки для увеличения вязкости 14 в текучем теле рабочей жидкости 11 конкретных ограничений не накладывают. Возможным является задание уровня содержания добавки для увеличения вязкости 14 равным любому уровню содержания в зависимости от условий, таких как, например, вязкость рабочей жидкости, характеризующейся переменной вязкостью, в течение предшествующего периода использования и тому подобное. Добавка для увеличения вязкости может быть либо растворена, либо диспергирована в текучем теле рабочей жидкости 11 или может быть как растворена, так и диспергирована в текучем теле рабочей жидкости 11.
В случае несодержания рабочей жидкостью, характеризующейся переменной вязкостью, добавки для увеличения вязкости 14 вязкость рабочей жидкости, характеризующейся переменной вязкостью, в течение предшествующего периода использования будут определять в существенной степени на основании вязкости самого текучего тела рабочей жидкости 11. В данном случае предпочтительной является достаточно высокая вязкость рабочей жидкости, характеризующейся переменной вязкостью, в течение предшествующего периода использования для сохранения диспергированного состояния инкапсулированной добавки 12 и тому подобного в текучем теле рабочей жидкости 11. Поэтому в случае недостаточно высокой вязкости рабочей жидкости, характеризующейся переменной вязкостью, в течение предшествующего периода использования вязкость рабочей жидкости, характеризующейся переменной вязкостью, в течение предшествующего периода использования предпочтительно будут увеличивать при использовании добавки для увеличения вязкости 14. Это обуславливается прохождением агрегирования, седиментации и тому подобного для инкапсулированной добавки 12 и тому подобного в текучем теле рабочей жидкости 11 с меньшей вероятностью, и, таким образом, диспергированное состояние инкапсулированной добавки 12 и тому подобного сохраняется в текучем теле рабочей жидкости 11 с большей вероятностью.
Дополнительная добавка
Кроме того, другие материалы представляют собой один или несколько типов, выбираемых из широкого спектра дополнительных добавок. Примеры дополнительной добавки включают понизитель трения, поверхностно-активное вещество, регулятор значения рН, ингибитор коррозии, биоцид, стабилизатор железа и тому подобное.
Понизитель трения главным образом контролирует текучесть множества дисперсных веществ 13 в рабочей жидкости, характеризующейся переменной вязкостью. Понизитель трения включает, например, один или несколько типов, выбираемых из полиакриламида и тому подобного.
Поверхностно-активное вещество в основном контролирует диспергируемость, текучесть и тому подобное у материала для уменьшения вязкости. Поверхностно-активное вещество включает, например, один или несколько типов, выбираемых из активной добавки на спиртовой основе и тому подобного.
Регулятор значения рН в основном подстраивает значение рН рабочей жидкости, характеризующейся переменной вязкостью. Регулятор значения рН включает, например, один или несколько типов, выбираемых из карбоната калия и тому подобного.
Ингибитор коррозии в основном предотвращает коррозию устройства, прибора и тому подобного, что вводят в контакт с рабочей жидкостью, характеризующейся переменной вязкостью, в течение использования рабочей жидкости, характеризующейся переменной вязкостью. Ингибитор коррозии включает, например, один или несколько типов, выбираемых из формальдегида, изопропилового спирта и тому подобного. Следует отметить, что устройство, прибор и тому подобное, что вступает в контакт с рабочей жидкостью, характеризующейся переменной вязкостью, представляют собой, например, трубопровод и тому подобное, что используется для транспортирования рабочей жидкости, характеризующейся переменной вязкостью.
Биоцид в основном подавляет увеличение количества микроорганизмов, примешанных к рабочей жидкости, характеризующейся переменной вязкостью. Биоцид включает, например, один или несколько типов, выбираемых из глутаральдегида, водной перекиси водорода и тому подобного.
Стабилизатор железа в основном предотвращает седиментацию оксида металла, который может быть отнесен к железу. Стабилизатор железа включает, например, один или несколько типов, выбираемых из уксусной кислоты, лимонной кислоты, аскорбиновой кислоты, этиленгликоля и тому подобного.
2-2. Функция
Рабочая жидкость, характеризующаяся переменной вязкостью, включает инкапсулированную добавку 12, обладающую конфигурацией, подобной конфигурации описанной выше инкапсулированной добавки, соответствующей варианту осуществления изобретения. Поэтому в ходе использования рабочей жидкости, характеризующейся переменной вязкостью, вязкость рабочей жидкости, характеризующейся переменной вязкостью, уменьшают при использовании инкапсулированной добавки 13.
Говоря конкретно, в течение предшествующего периода использования материалу для уменьшения вязкости все еще затруднительно проявлять функцию уменьшения вязкости, и, таким образом, вязкость рабочей жидкости, характеризующейся переменной вязкостью, сохраняется в первоначальном состоянии. Между тем, в течение последующего периода использования материал для уменьшения вязкости проявляет функцию уменьшения вязкости, что в результате приводит к уменьшению вязкости рабочей жидкости, характеризующейся переменной вязкостью.
2-3. Действия и эффекты
В соответствии с рабочей жидкостью, характеризующейся переменной вязкостью, варианта осуществления изобретения рабочая жидкость, характеризующаяся переменной вязкостью, включает одну или несколько инкапсулированных добавок 12, и инкапсулированная добавка 12 обладает конфигурацией, подобной конфигурации описанной выше инкапсулированной добавки, соответствующей варианту осуществления изобретения. В данном случае в соответствии с представленным выше описанием изобретения инкапсулированная добавка 12 проявляет превосходную функцию уменьшения вязкости в ходе использования рабочей жидкости, характеризующейся переменной вязкостью, несмотря на использование одного типа рабочей жидкости, характеризующейся переменной вязкостью, и поэтому вязкость рабочей жидкости, характеризующейся переменной вязкостью, в достаточной степени уменьшается за короткий период времени. Это делает возможным достижение превосходных характеристик изменения вязкости при использовании функции уменьшения вязкости инкапсулированной добавки 12.
Вследствие использования рабочей жидкости, характеризующейся переменной вязкостью, в особенности в методике гидравлического разрыва пласта (рабочей жидкости для гидравлического разрыва пласта) в случае содержания рабочей жидкостью, характеризующейся переменной вязкостью, множества дисперсных веществ 13 будут получены следующие далее эффекты.
Во-первых, в течение предшествующего периода использования вязкость рабочей жидкости, характеризующейся переменной вязкостью, сохраняется в первоначальном состоянии, и, таким образом, в рабочей жидкости, характеризующейся переменной вязкостью, сохраняется диспергированное состояние множества дисперсных веществ 13. Поэтому в результате приложения к рабочей жидкости, характеризующейся переменной вязкостью, давления возможным является обеспечение достаточного поступления множества дисперсных веществ 13 в трещины, возникающие в ходе разрушения коллектора при использовании относительно высокой вязкости рабочей жидкости, характеризующейся переменной вязкостью.
Во-вторых, в течение последующего периода использования вязкость рабочей жидкости, характеризующейся переменной вязкостью, в достаточной степени уменьшается, что в результате приводит к получению улучшенной текучести рабочей жидкости, характеризующейся переменной вязкостью. Поэтому в результате осуществления всасывания и тому подобного для рабочей жидкости, характеризующейся переменной вязкостью, возможным является сбор использованной рабочей жидкости, характеризующейся переменной вязкостью, за короткий период времени при использовании относительно низкой вязкости рабочей жидкости, характеризующейся переменной вязкостью.
В-третьих, только единая (один тип) рабочая жидкость, характеризующаяся переменной вязкостью, должна быть использована для обеспечения достаточного поступления множества дисперсных веществ 13 в трещины в течение предшествующего периода использования и сбора использованной рабочей жидкости, характеризующейся переменной вязкостью, за короткий период времени в течение последующего периода использования в соответствии с представленным выше описанием изобретения. Это делает возможным легкое и стабильное использование двух типов преимуществ на основании взаимно конфликтующих характеристик вязкости рабочей жидкости.
Любые другие действия и эффекты, касающиеся рабочей жидкости, характеризующейся переменной вязкостью, являются подобными действиям и эффектам инкапсулированной добавки, соответствующей варианту осуществления изобретения.
Рабочие примеры
Ниже в настоящем документе предлагается описание рабочих примеров изобретения. Порядок описаний соответствует приведенному ниже представлению. Однако варианты осуществления изобретения не ограничиваются вариантами осуществления, описанными в данном случае.
1. Изготовление инкапсулированной добавки
2. Оценка инкапсулированной добавки
1. Изготовление инкапсулированной добавки
Экспериментальный пример 1
Сначала при использовании следующих методик изготавливали инкапсулированную добавку, которая включает внешнюю часть 2, проиллюстрированную на фиг. 1-3.
В первую очередь, получали раствор для покрытия в результате смешивания удерживающего материала (стирол-бутадиенового латекса (латекса SB)) и растворителя (смеси из этанола и воды при массовом соотношении 50 на 50), а после этого перемешивания смеси. В данном случае уровень содержания удерживающего материала в растворе для покрытия задавали равным 20% (масс.).
Далее формировали внешнюю часть 2 в результате нанесения (распыления) раствора для покрытия на поверхность центральной части 1 (материал для уменьшения вязкости: персульфат аммония, среднеобъемный размер частиц = 430 мкм) в 500 граммов при использовании оборудования для нанесения покрытия в псевдоожиженном слое при катящемся движении (относящегося к типу LABO и доступного в компании Freund Corporation) и после этого высушивания нанесенного раствора для покрытия. В данном случае формируемое количество внешней части 2 подстраивали для обеспечения достижения массовым соотношением между центральной частью 1 и совокупной массой 70%. Кроме того, в технологическом процессе нанесения раствора для покрытия множество дисперсных веществ 3 (тальк, среднеобъемный размер частиц = 4 мкм) в 100 граммов с перерывами раздельно вводили в оборудование пять раз.
Таким образом формировали области 2А, характеризующиеся большим уровнем содержания, которые включали множество дисперсных веществ 3, и области 2В, характеризующиеся маленьким уровнем содержания, которые не включали множества дисперсных веществ 3, и поэтому поверхность центральной части 1 покрывали внешней частью 2, которая включала описанные выше области 2А, характеризующиеся большим уровнем содержания, и области 2В, характеризующиеся маленьким уровнем содержания. В данном случае в результате подстраивания временных рамок введения множества дисперсных веществ 3 в оборудование область 2В, характеризующуюся маленьким уровнем содержания, располагали в позиции, наиболее приближенной к центральной части 1, а область 2В, характеризующуюся маленьким уровнем содержания, располагали в позиции, наиболее удаленной от центральной части 1. Такая методика приводила к завершению получения инкапсулированной добавки (среднеобъемный размер частиц = 660 мкм).
Экспериментальный пример 2
Инкапсулированную добавку (среднеобъемный размер частиц = 520 мкм) изготавливали при использовании методик, подобных методикам из экспериментального примера 1, при том исключении, что вместо персульфата аммония в качестве материала для уменьшения вязкости использовали персульфат калия (среднеобъемный размер частиц = 330 мкм).
Экспериментальный пример 3
Для сравнения реализовали методики, подобные методикам из экспериментального примера 1, при том исключении, что внешнюю часть 2 не формировали. Таким образом изготавливали неинкапсулированную добавку при использовании центральной части 1 (материал для уменьшения вязкости: персульфат аммония, среднеобъемный размер частиц = 430 мкм) в том виде, как есть.
Экспериментальный пример 4
Для сравнения изготавливали инкапсулированную добавку (среднеобъемный размер частиц = 990 мкм) при использовании методик, подобных методикам из экспериментального примера 1, при том исключении, что формировали внешнюю часть 2, проиллюстрированную на фиг. 4 и 5. В данном случае вместо введения множества дисперсных веществ 3 в оборудование в технологическом процессе нанесения раствора для покрытия раствор для покрытия, содержащий множество дисперсных веществ 3, получали предварительно, а после этого при использовании такого раствора для покрытия формировали внешнюю часть 2. Следует отметить, что наносимое количество раствора для покрытия, использующегося в данном случае, и уровень содержания множества дисперсных веществ 3 в растворе для покрытия были подобными наносимому количеству раствора для покрытия, использующегося в экспериментальном примере 1, и количеству множества дисперсных веществ 3, которые вводили в оборудование в экспериментальном примере 1. Следует отметить, что причина того, почему среднеобъемный размер частиц инкапсулированной добавки в экспериментальном примере 4 стал большим, чем среднеобъемный размер частиц инкапсулированной добавки в экспериментальном примере 1 несмотря на использование одного и того же количества раствора для покрытия в экспериментальных примерах 1 и 4, заключалась в том, что изготавливали инкапсулированную добавку, обладающую многоядерной структурой, вследствие агрегирования частиц друг с другом в ходе гранулирования в технологическом процессе формирования внешней части 2 в экспериментальном примере 4. Вследствие формирования из множества инкапсулированных добавок по существу инкапсулированной добавки, обладающей многоядерной структурой, последняя включала множество центральных частей 1 (материалов для уменьшения вязкости).
2. Оценка инкапсулированной добавки
В результате рассмотрения эксплуатационных характеристик описанной выше инкапсулированной добавки и тому подобного получали результат, указанный в таблице 1. В данном случае для оценки функции уменьшения вязкости (эффекта уменьшения вязкости) у инкапсулированной добавки и тому подобного по упрощенному варианту рассматривали изменение вязкости раствора гуара, содержащего инкапсулированную добавку и тому подобное.
При рассмотрении изменения вязкости раствора гуара, в первую очередь, порошкообразный гуар (доступный в компании SIGMA) в 12,56 грамма растворяли в воде, подвергнутой ионообменной обработке, в 1300 граммов, что вводили в химический стакан в результате добавления порошкообразного гуара в 12,56 грамма маленьким количеством за раз при одновременном перемешивании воды, подвергнутой ионообменной обработке, при использовании двигателя. Поскольку порошкообразный гуар растворялся с меньшей вероятностью, в случае присутствия в воде, подвергнутой ионообменной обработке, массы нерастворенного порошкообразного гуара массу нерастворенного порошкообразного гуара растворяли в результате дробления массы порошкообразного гуара при использовании шпателя. По такому варианту порошкообразный гуар растворяли и поэтому получали раствор гуар. Далее к раствору гуара добавляли борную кислоту в 0,985 грамма, а после этого раствор гуара перемешивали (продолжительность времени перемешивания = четыре часа и более). Следует отметить, что в случае присутствия в растворе гуара массы нерастворенного гуара массу нерастворенного гуара растворяли в результате дробления массы гуара при использовании шпателя. Впоследствии раствор гуара в 160 граммов собирали в полиэтиленовой бутылке.
Далее раствор гуара предварительно нагревали (температура нагревания = 80 градусов по Цельсию, продолжительность времени нагревания = 30 минут), а после этого раствор гуара оставляли в состоянии покоя в том виде, как есть, (продолжительность оставления в состоянии покоя = 30 минут). Впоследствии измеряли вязкость (мПа⋅сек) раствора гуара при использовании прибора для измерения вязкости (вискозиметра с конусом и пластинкой TVE-22H, доступного в компании Toki Sangyo Co., Ltd.). В данном случае использовали диапазон измерения Н, скорость вращения 2,5 об./мин и температуру 25 градусов по Цельсию. Впоследствии в раствор гуара вводили инкапсулированную добавку и тому подобное в 0,05 грамма и после этого раствор гуара перемешивали.
Затем измеряли вязкость (мПа⋅сек) раствора гуара в результате отбора части раствора гуара каждые 15 минут после хранения раствора гуара в термостате (mini-jet oven MO-921, что доступно в компании TOYAMA SANGYO CO., LTD., температура = 80 градусов по Цельсию). В данном случае измерение вязкости повторяли вплоть до достижения времени хранения раствора гуара в 360 часов.
В заключение, на основании результатов измерения вязкости раствора гуара оценивали эффект уменьшения вязкости у инкапсулированной добавки и тому подобного и получали результат, представленный в таблице 1. В данном случае вариант, когда вязкость уменьшалась на 90% и более по отношению к первоначальному значению (вязкости в начале хранения раствора гуара) в течение двух часов по истечении двух часов и более от начала хранения раствора гуара, определяли как «хороший», а вариант, отличный от представленного выше варианта, определяли как «неудовлетворительный».
Таблица 1
Экспериментальные примеры
Центральная часть
Внешняя часть
Эффект уменьшения вязкости
Материал для уменьшения вязкости
Удерживающий материал
Дисперсное вещество
Распределение
1
Персульфат аммония
Латекс SB
Тальк
Присутствие локальных максимумов
Хороший
2
Персульфат калия
Латекс SB
Тальк
Присутствие локальных максимумов
Хороший
3
Персульфат аммония
-
-
-
Неудовлетворительный
4
Персульфат аммония
Латекс SB
Тальк
Отсутствие локальных максимумов
Неудовлетворительный
В случае, когда не формировали внешнюю часть 2 (экспериментальный пример 3), вязкость уменьшалась на 90% и более в течение получаса от начала хранения раствора гуара. Как указывает данный результат, вследствие непокрытия центральной части 1 (материала для уменьшения вязкости) внешней частью 2 материал для уменьшения вязкости проявляло эффект уменьшения вязкости непосредственно после начала хранения раствора гуара.
В случае, когда формировали внешнюю часть 2; однако множество дисперсных веществ 3 распределяли таким образом, что уровень содержания С во внешней части 2 (в направлении D) становился почти постоянным (экспериментальный пример 4), вязкость не уменьшалась в течение одного часа от начала хранения раствора гуара. Однако вязкость уменьшалась на 90% и более в течение получаса по истечении одного часа. Как это считается, такой результат получали вследствие одновременного обнажения множества центральных частей 1 (материалов для уменьшения вязкости) при разделении множества инкапсулированных добавок вследствие распада инкапсулированной добавки, обладающей многоядерной структурой. В данном случае вследствие проявления материалом для уменьшения вязкости эффекта уменьшения вязкости в большей степени, чем это необходимо за короткий период времени в результате одновременного обнажения множества центральных частей 1 затруднительно преднамеренно задержать период времени, в течение которого материал для уменьшения вязкости проявляет эффект уменьшения вязкости.
В противоположность этому, в случае, когда формировали внешнюю часть 2 и распределяли множество дисперсных веществ 3 по такому варианту, когда уровню содержания С давалась возможность продемонстрировать наличие множества локальных максимумов М во внешней части 2 (в направлении D) (экспериментальные примеры 1 и 2), вязкость не уменьшалась в течение трех с половиной часов от начала хранения раствора гуара. В дополнение к этому, вязкость уменьшалась на 90% в течение двух часов по истечении трех с половиной часов. Как демонстрирует данный результат, вследствие покрытия центральной части 1 (материала для уменьшения вязкости) внешней частью 2 и получения надлежащего распределения множества дисперсных веществ 3 во внешней части 2 возможной являлась преднамеренная задержка периода времени, в течение которого материал для уменьшения вязкости проявляет эффект уменьшения вязкости, и вязкость раствора гуара уменьшалась в достаточной степени за короткий период времени.
На основании данных результатов у инкапсулированной добавки, в которой поверхность центральной части 1, содержащей материал для уменьшения вязкости, была покрыта внешней частью 2, содержащей множество дисперсных веществ 3, и множество дисперсных веществ 3 было распределено таким образом, что уровню содержания С давалась возможность продемонстрировать наличие одного или нескольких локальных максимумов М во внешней части 2 (в направлении D), проявлялся превосходный эффект уменьшения вязкости.
Изобретение к настоящему моменту было описано при обращении к вариантам осуществления и рабочим примерам; однако изобретение не ограничивается аспектами, описанными в вариантах осуществления и рабочих примерах, и могут быть сделаны различные модифицирования.
Говоря конкретно, область применения инкапсулированной добавки и рабочей жидкости, характеризующейся переменной вязкостью, не ограничивается методикой гидравлического разрыва пласта (рабочей жидкостью для гидравлического разрыва пласта), и они могут быть использованы для любой области применения, отличной от области применения при гидравлическом разрыве пласта. Также и в таком случае вязкость уменьшается в достаточной степени за короткий период времени в ходе использования характеризующейся переменной вязкостью рабочей жидкости, содержащей инкапсулированную добавку, что делает возможным достижение широкого спектра эффектов в зависимости от области применения.
Данная заявка претендует на приоритет на основании японской патентной заявки № 2015-152588, поданной 31 июля 2015 года в японское патентное ведомство, содержание которой во всей своей полноте посредством ссылки включается в данную заявку.
Как это должно быть понятно для специалистов в соответствующей области техники, в зависимости от проектных требований и других факторов могут иметь место различные модифицирования, комбинирования, субкомбинирования и изменения в той степени, в которой они попадают в объем прилагающейся формулы изобретения или ее эквивалентов.