專利名稱：可固化纖維和包含該纖維的組合物；處理地下地層的方法
可固化纖維和包含該纖維 的組合物；處理地下地層的方法相關(guān)申請的交叉引用本申請要求美國臨時專利申請No. 61/140360 (2008年12月23日提交)的權(quán)利， 該專利申請的公開內(nèi)容以引用方式全文并入本文。
背景技術(shù)：
已知有各種各樣的多部件纖維。例子包括具有覆蓋較高熔點(diǎn)“芯”的低溫熔化或軟化外皮的纖維。多部件結(jié)構(gòu)可用于(例如)纖維粘結(jié)，其中外皮(例如當(dāng)熔化或軟化時) 起到芯粘結(jié)劑作用。在石油和天然氣工業(yè)中，有時用液壓式壓裂能提高油和/或氣的生產(chǎn)，液壓式壓裂涉及將粘稠壓裂液或泡沫以高壓注入到地下井中以形成斷裂。隨著斷裂形成，流體或泡沫中的顆粒物質(zhì)(稱為“支撐藥劑”或“支撐劑”)的漿液被帶入該斷裂中。在壓力釋放時， 支撐劑形成聚集體(pack)，該塊體起到保持這些斷裂開放的作用，從而在地層中提供高度傳導(dǎo)性溝槽。在清理操作期間或在從油井中生產(chǎn)期間，液壓式壓裂_斷裂支撐方法的功效可能因非希望的支撐劑傳送而受阻礙。支撐劑傳送(也稱為回流)可能限制井筒內(nèi)的流動，增加流體摩擦，并且污染所產(chǎn)生的流體，因此是不可取的。已采用了若干不同方法來解決回流問題。已將某些纖維與支撐劑聯(lián)合使用以回流控制，并且已對修改支撐劑幾何形狀進(jìn)行了研究，包括縱橫比和粒度分布的修改。已使用了樹脂涂覆的支撐劑。樹脂涂覆的支撐劑預(yù)期會在井下彼此附著以形成一體化支撐劑塊。已使用了不同類型的樹脂涂層，包括熱固性樹脂(如環(huán)氧或酚醛樹脂)和熱塑性彈性體(如丙烯酸類樹脂)。樹脂涂覆的支撐劑用于支撐劑回流控制的缺點(diǎn)是支撐劑存在潛在過早固化，并且它們與水力壓裂液組分(如破碎劑)的所需相容性構(gòu)成挑戰(zhàn)。盡管回流控制技術(shù)有所進(jìn)步，但仍需要另外的回流控制選擇。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供(例如)纖維和包含多根纖維的組合物。纖維和組合物包含軟化溫度為最高至120°C的第一熱塑性組合物和可固化樹脂。本文所公開的纖維和組合物可用于 (例如)在油氣井筒和儲層中提供回流控制。在一個方面，本發(fā)明提供纖維，其包含軟化溫度最高至120°C (在一些實施例中， 最高至 1101、1001、951、901、851、801、751、或701，或者在 60°C到 80°C 的范圍內(nèi)) 的第一熱塑性組合物和可固化樹脂，該第一熱塑性組合物和該可固化樹脂各自形成該纖維的一部分，其中該纖維具有至少2 1的縱橫比，并且其中該纖維具有最多至60微米(在一些實施例中，最多至50微米、40微米、或30微米；在一些實施例中，在10微米至50微米的范圍內(nèi))的最大橫截面尺寸。本文所述纖維的示例性實施例包括那些具有芯和外表面的纖維，該芯包含第一熱塑性組合物。在這些實施例的一些中，例如，可固化樹脂在外表面的至少一部分上暴露。在一些實施例中，例如，纖維包括芯，其包含第一熱塑性組合物；和外皮，其包含圍繞該芯的可固化樹脂。在這些實施例的一些中，外皮還包含固化劑。在一些實施例中，根據(jù)本發(fā)明的纖維包含芯和圍繞該芯的外皮，其中該芯包含熔點(diǎn)至少140°C (在一些實施例中，至少150°C ；在一些實施例中，在140°C到260°C的范圍內(nèi)) 的第二熱塑性組合物，并且其中該外皮包含軟化點(diǎn)不大于120°C的第一熱塑性組合物和可固化樹脂。在另一方面，本發(fā)明提供一種組合物，其包含多根根據(jù)上述實施例中任一者的纖維。在另一方面，本發(fā)明提供一種包含多根纖維的組合物，所述纖維包括 熱塑性纖維，其包含軟化溫度最高至120°C (在一些實施例中，最高至110°C、 100 V、95°C、90 V、85°C、80°C、75°C、或70 V，或者在60 V到80°C的范圍內(nèi))的第一熱塑性組合物，其中每根熱塑性纖維獨(dú)立地具有至少2 1的縱橫比和最多至60微米(在一些實施例中，最多至50微米、40微米、或30微米；在一些實施例中，在10微米至50微米的范圍內(nèi))的最大橫截面尺寸；和可固化纖維，其包含可固化樹脂，其中每根可固化纖維獨(dú)立地具有至少2 1的縱橫比和最多至60微米(在一些實施例中，最多至50微米、40微米、或30微米；在一些實施例中，在10微米至50微米的范圍內(nèi))的最大橫截面尺寸，該熱塑性纖維和該可固化纖維各自形成該多根纖維的一部分。在根據(jù)本發(fā)明的組合物的一些實施例中，每根熱塑性纖維和每根可固化纖維具有芯和圍繞該芯的外皮，其中每個芯獨(dú)立地包含熔點(diǎn)為至少140°C (在一些實施例中，至少 150°C ；在一些實施例中，在140°C到260°C的范圍內(nèi))的第二熱塑性組合物，其中熱塑性纖維的外皮包含第一熱塑性組合物，并且其中可固化纖維的外皮包含可固化樹脂。在一些實施例中，本文所公開的該組合物還包含流體，其中該多根纖維分散于該流體中。在這些實施例的一些中，該組合物還包含分散于流體中的支撐劑。另一方面，本發(fā)明提供處理地下地層的方法，所述方法包括將本文所述流體組合物注入到貫穿地下地層的井筒內(nèi)；使所述第一熱塑性組合物暴露于高于所述軟化點(diǎn)的至少一個溫度；和至少部分地固化可固化樹脂。在一些實施例中，使第一熱塑性組合物暴露于高于軟化點(diǎn)的至少一個溫度和至少部分地固化可固化樹脂是在注入流體組合物之后進(jìn)行。本文所述纖維可用于(例如)控制井筒和貯存器中的固體遷移(如支撐劑回流控制)。所述纖維對于(例如)在注入和置入井筒過程中保持支撐劑分布以及提供在裂縫中更均勻的支撐劑分布也是有用且有利的。在一些實施例中，所述纖維的優(yōu)點(diǎn)還包括能夠通過自生粘結(jié)(除了纏結(jié)外)原位形成網(wǎng)絡(luò)。另外，本文所述的在纖維外部部分上具有聚合物型材料和/或可固化材料的纖維相比于(例如)玻璃纖維來說，對設(shè)備的磨損更小。


為了更全面地理解本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)結(jié)合附圖敘述本發(fā)明的具體實施方式
，其中圖1A-1D為本文所述的四種示例性纖維的示意性橫截面圖2k、圖2B和圖2C為本文所述的三種示例性纖維的示意性橫截面圖；和圖3A-3E為本文所述的各種纖維的示意透視圖。
具體實施方式
根據(jù)本發(fā)明的纖維包括多種橫截面形狀。本文所述的纖維包括那些具有至少一種選自以下的橫截面形狀的纖維圓形、棱柱形、圓柱形、突出形(Iobed)、矩形、多邊形或啞鈴形。這些纖維可以是中空或非中空的，并且它們可以是直的或具有起伏形狀。橫截面形狀的差異使得可以控制活性表面積、機(jī)械性能、以及與流體或其他部件的相互作用。在一些實施例中，根據(jù)本發(fā)明的纖維具有圓形橫截面或矩形橫截面。具有大致矩形橫截面形狀的纖維還通常稱為帶狀物。纖維十分有用，因為(例如)其相對于其所占據(jù)的空間而言提供較大表面積。在一些實施例中，可用于實施本發(fā)明的纖維可以具有單一組分(如在含有多根纖維的組合物的實施例中)。在本文所公開的包含第一熱塑性組合物和可固化樹脂的纖維的一些實施例中，第一熱塑性組合物和可固化樹脂可以以摻和物形式存在于纖維中，例如，其中兩個組分被均勻混合。在一些實施例中，本文所公開的纖維具有第一熱塑性組合物、可固化樹脂，和任選地具有在纖維的各個單獨(dú)區(qū)域中的第二熱塑性組合物。本文所述纖維的示例性實施例包括那些具有圖1A-1D和圖2A-2C所示橫截面的纖維。芯-皮構(gòu)型(如圖1B、1C和2A-2C所示)可能是有用的，例如，因為外皮表面積較大。 在這些構(gòu)型中，纖維表面通常由單種組合物制成。在其中外皮包含可固化樹脂的實施例中， 較大的可固化表面積可能是有利的。芯_皮構(gòu)型具有多個外皮(如在(例如)圖2B和2C 中所示)，這在本發(fā)明范圍之內(nèi)。其他構(gòu)型(例如，如圖IA和ID所示)提供可以根據(jù)預(yù)期應(yīng)用來選擇的選項。在分割餅-楔構(gòu)型(如見圖1A)和分層構(gòu)型(如見圖1D)中，表面通常由不止一種組合物制成。參見圖1A，餅-楔纖維10具有圓形橫截面12、位于區(qū)域16a和16b內(nèi)的軟化溫度為最高至120°C的第一熱塑性組合物、以及位于區(qū)域14a和14b內(nèi)的可固化樹脂。纖維中的其他區(qū)域(18a和18b)可以包含第三組分(如熔點(diǎn)至少140°C的第二熱塑性組合物)，或者可以獨(dú)立地包含第一熱塑性組合物或可固化樹脂。在圖IB中，纖維20具有圓形橫截面22、可固化樹脂的外皮24、以及軟化溫度為最高至120°C的第一熱塑性組合物的芯26。還可能的是，芯26包含可固化樹脂并且外皮24 包含第一熱塑性組合物。圖IC示出纖維30，其具有圓形橫截面32和芯-皮結(jié)構(gòu)，所述芯-皮結(jié)構(gòu)具有可固化樹脂的外皮34和軟化溫度為最高至120°C的第一熱塑性組合物的多個芯36。還可能的是，該多個芯36包含可固化樹脂并且外皮34包含第一熱塑性組合物。圖ID示出纖維40，其具有圓形橫截面42，該橫截面具有五個分層區(qū)域44a、44b、 44c、44d、44e，這些區(qū)域交替地包含至少本文所述的軟化溫度為最高至120°C的第一熱塑性組合物和可固化樹脂。任選地，第二熱塑性組合物可被包含在其中至少一層中。圖1A-1D中所示的示例性橫截面也可用于根據(jù)本發(fā)明的包含多根包括熱塑性纖維和可固化纖維的纖維的組合物。例如，熱塑性纖維和可固化纖維中的每一種都可以包含熔點(diǎn)至少為140°C的第二熱塑性組合物。對于熱塑性纖維，第一和第二熱塑性組合物可被布置成圖IA的餅-楔構(gòu)型、圖IB或IC的芯- 皮構(gòu)型或圖ID的交替構(gòu)型。對于可固化纖維， 可固化樹脂和第二熱塑性組合物可被布置成圖IA的餅-楔構(gòu)型、圖IB或IC的芯-皮構(gòu)型或圖ID的交替構(gòu)型。本文所述的纖維的其他示例性實施例包括圖2A、2B和2C所示的那些纖維。參見圖2A，纖維200具有圓形橫截面220、軟化溫度為最高至120°C的第一熱塑性組合物和可固化樹脂的外皮290、以及熔點(diǎn)至少為140°C的第二熱塑性組合物的芯280。圖2B示出纖維201，其具有圓形橫截面221、第二熱塑性組合物的芯280、第一熱塑性組合物的外皮260、以及可固化樹脂的第二外皮240。在該實施例中，可固化樹脂位于圍繞外皮260中第一熱塑性組合物的第二外皮240之內(nèi)。圖2C示出具有芯-皮結(jié)構(gòu)的纖維300，其具有圓形橫截面320、軟化溫度為最高至 120°C的第一熱塑性組合物的外皮360、可固化樹脂的第二外皮340、以及熔點(diǎn)至少為140°C 的第二熱塑性組合物的多個芯380。圖3A-3E示出根據(jù)本發(fā)明的纖維的各種實施例的透視圖。圖3A示出具有三角形橫截面52的纖維50。在圖示實施例中，第一熱塑性組合物54存在于一個區(qū)域內(nèi)，并且可固化樹脂56相鄰于第一熱塑性組合物54而設(shè)置。圖3B示出具有大致矩形的橫截面和起伏形狀72的條帶形實施例70。在圖示實施例中，第一層74包含第一熱塑性組合物，而第二層76包含可固化樹脂。圖3C示出根據(jù)本發(fā)明的盤繞或卷曲纖維80。線圈間的距離86可以根據(jù)所需性質(zhì)而調(diào)整。圖3D示出纖維100，其具有圓柱形狀，并且具有第一環(huán)狀部件102、第二環(huán)狀部件 104，后一部件界定中空芯106。第一和第二環(huán)狀部件以任一組合包含第一熱塑性組合物和可固化樹脂?；蛘撸诙h(huán)狀部件104可以包含第二熱塑性組合物，并且第一環(huán)狀部件102 可以包含第一熱塑性組合物和可固化樹脂。中空芯106可任選地部分或完全填充針對環(huán)狀部件102、104中的一個的添加劑(如固化劑或增粘劑)。圖3E示出具有突出形結(jié)構(gòu)110的纖維，該所示實例具有五個突出部112，所述突出部具有外部部分114和內(nèi)部部分116。外部部分114和內(nèi)部部分116以任一組合包含第一熱塑性組合物和可固化樹脂。本文所述纖維(例如，包含第一熱塑性組合物、可固化樹脂和任選地包含第二熱塑性組合物的纖維；熱塑性纖維；和本文所述可固化纖維)的縱橫比可以(例如)為至少 3 1、4 1、5 UlO 1、25 1、50 1、75 UlOO 1,150 1,200 1,250 1、 500 UlOOO 1或更大；或者在2 1到1000 1的范圍內(nèi)。較大縱橫比(如10 1
或更大的縱橫比)可以更容易容許形成網(wǎng)絡(luò)，并且可以容許更多流體通過包含纖維的支撐劑聚集體(即，可以容許支撐劑聚集體有較高傳導(dǎo)性)。在一些實施例中，本文所述纖維(例如，那些具有多個部件的纖維中的任一種)一直到至少110°C (在一些實施例中，一直到120°C、125°C、150°C或甚至一直到160°C )之前不熔化?！安蝗刍崩w維可以自生粘結(jié)(即，纖維間無需施加壓力就粘結(jié))，而卻沒有造成構(gòu)造(例如，芯-皮構(gòu)型)顯著損失。第一熱塑性組合物、可固化樹脂和任選地第二熱塑性組合物之間的空間關(guān)系通常在不熔化纖維中得到保持。通常，多部件纖維(如具有芯-皮構(gòu)型的纖維)在自生粘結(jié)過程中發(fā)生如此大量的外皮組合物流動，使得芯_皮結(jié)構(gòu)損失，因為外皮組合物集中于纖維連接處，而芯組合物則被暴露于別處。也就是說，通常多部件纖維是溶化纖維。這種結(jié)構(gòu)損失通常導(dǎo)致由外皮部件提供的纖維功能的損失。在非溶化纖維(如芯-皮纖維)中，熱量造成的外皮組合物的流動極少或沒有，從而外皮功能沿大部分多部件纖維得到保持。為測試?yán)w維在特定溫度下是否為不溶化，采用了以下測試。將纖維切成6mm長的段，分開并形成為平整的交錯纖維簇。測量了二十根被切割和分開的纖維的較大橫截面尺寸(如圓形橫截面的直徑)，并且記錄了中值。將纖維簇在常規(guī)排氣式對流烘箱中在選定測試溫度下加熱5分鐘。然后，選擇二十根單獨(dú)的分開的纖維，測量它們的較大橫截面尺寸 (如直徑)并記錄中值。如果加熱后所測量尺寸的變化小于20%，則該纖維稱為“不溶化”。

通常，本文所述纖維顯示具有耐烴性或耐水解性中的至少一種性質(zhì)(在一些實施例中同時具有該兩者)。在一些實施例中，當(dāng)所述多根纖維于去離子水中的5重量％混合物于高壓釜內(nèi)在145°C下加熱四個小時，小于50體積％的所述多根纖維發(fā)生溶解或崩解中的至少一種情況，并且小于50體積％的所述第一熱塑性組合物和可固化樹脂發(fā)生溶解或崩解中的至少一種情況。具體而言，使用以下程序來確定耐水解性。將0.5克纖維置于12ml 含有10克去離子水的小瓶中。給小瓶注入氮?dú)?，用橡膠隔膜密封并且在高壓釜中145°C下放置4小時。然后，將所述纖維用光學(xué)顯微鏡放大100倍進(jìn)行檢測。如果在顯微鏡下通過目測檢查確定至少50體積％的纖維或至少50體積％的第一熱塑性組合物和可固化樹脂溶解和/或崩解，則認(rèn)為纖維測試不通過。在一些實施例中，當(dāng)所述多根纖維于煤油中的2%重量體積比的混合物在氮?dú)庀?145°C加熱24個小時，小于50體積％的所述多根纖維發(fā)生溶解或崩解中的至少一種情況， 并且小于50體積％的所述第一熱塑性組合物和所述可固化樹脂發(fā)生溶解或崩解中的至少一種情況。具體而言，使用以下程序確定耐烴性。將0.5克的纖維置于25ml煤油(試劑級， 沸點(diǎn)175-320°C，得自Sigma-Aldrich(Milwaukee，WI))中并在氮?dú)庀录訜岬?45°C保持24 小時。24小時之后，將煤油冷卻，并用光學(xué)顯微鏡放大100倍來檢查纖維。如果在顯微鏡下通過目測檢查確定至少50體積％的纖維或至少50體積％的第一熱塑性組合物和可固化樹脂溶解和/或崩解，則認(rèn)為纖維測試不通過。本文所述纖維(例如，包含第一熱塑性組合物、可固化樹脂和任選地包含第二熱塑性組合物的纖維；熱塑性纖維；和本文所述的可固化纖維)的實施例包括那些長度最多至20mm(例如在2mm到20mm或2mm到IOmm的范圍內(nèi))的纖維。根據(jù)本發(fā)明的纖維(例如，包含第一熱塑性組合物、可固化樹脂和任選地包含第二熱塑性組合物的纖維；熱塑性纖維；和本文所述的可固化纖維)的最大橫截面尺寸為最多至60微米(在一些實施例中，最多至50微米、40微米或30微米)。例如，纖維可以具有圓形橫截面，其平均直徑在1微米到60微米、10微米到50微米、或10微米到30微米的范圍。又如，纖維可以具有矩形橫截面，其平均長度(即，較長的橫截面尺寸)在1微米到60 微米、10微米到50微米或10微米到30微米的范圍。通常，共同用于特定應(yīng)用的纖維(如在多根纖維中)的尺寸與構(gòu)成纖維的部件通常大致相同，然而使用在組成和/或尺寸上有更顯著區(qū)別的纖維也是有效的。在某些應(yīng)用中，可能有利的是使用兩組或者更多組不同的纖維(例如，至少一種不同的聚合物或樹脂、 一種或多種另外的聚合物、不同的平均長度、或在別的方面可以區(qū)別的構(gòu)造)，其中一組在一個方面提供某個(些)優(yōu)點(diǎn)，另一組在另一方面提供某個(些)優(yōu)點(diǎn)。本文所述纖維通 ?？捎帽绢I(lǐng)域已知的用于制備多部件(如雙部件)纖維的技術(shù)來制備。此類技術(shù)包括纖維紡絲(見如美國專利No. 4，406，850 (Hi lis)、 No. 5，458，972 (Hagen)、No· 5，411，693 (Wust)、No· 5，618，479 (Lijten)禾口 No. 5，989，004 (Cook))?？梢赃x擇纖維的各組分(包括第一熱塑性組合物、可固化樹脂和任選地第二熱塑性組合物及任何另外的聚合物)來提供理想的性能特性。根據(jù)本發(fā)明的纖維和組合物包含軟化溫度為最高至120°C (在一些實施例中，最高至 1101、1001、951、901、851、801、751或701或在601到801的范圍內(nèi))的第一熱塑性組合物。對于本文所公開的纖維或多根纖維的任何實施例，第一熱塑性組合物可以是單一熱塑性材料、熱塑性材料的共混物、或至少一種熱塑性材料和至少一種其他(即非熱塑性)材料的共混物。有利地，第一熱塑性組合物的軟化溫度可高于纖維的儲存溫度。所需的軟化溫度可以通過選擇適當(dāng)?shù)膯我粺崴苄圆牧匣蚪M合兩種或更多種熱塑性材料來實現(xiàn)。例如，如果熱塑性材料在過高溫度下軟化，則可通過加入具有較低軟化溫度的第二熱塑性材料來降低其軟化溫度。另外，熱塑性材料可以與(例如)增塑劑組合以實現(xiàn)所需的軟化溫度。在一些實施例中，可固化樹脂可以與熱塑性材料摻和，所得摻和物的軟化溫度為最高至 120°C (在一些實施例中，最高至 1101、1001、951、901、851、801、751或701或者在60°C到80°C的范圍內(nèi))。具有或可經(jīng)改性而具有最高至120°C (在一些實施例中，不大于110°C、100°C、 950C、90 V、85°C、80 V、75°C或70 V或在60 V到80°C的范圍內(nèi))的軟化溫度的示例性熱塑性材料包括以下至少一種(即，以任何組合包括以下中的一者或多者)乙烯-乙烯醇共聚物(如軟化溫度 156°C 到 191°C，以商品名 “EVAL G176B”得自 EVAL America (Houston，TX))、 熱塑性聚氨酯(如以商品名“ IR0GRAN A80 P4699”得自Huntsman (Houston, TX))、聚甲醛 (如以商品名“CELC0NFG40U01，，得自Ticona (Florence, KY))、聚丙烯(如以商品名“5571” 得自法國巴黎Total)、聚烯烴(如以商品名“EXACT 8230”得自ExxonMobil (Houston, TX))、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(如得自ATPlastics (加拿大的Alberta的Edmonton))、 聚酯(如以商品名“DYNAP0L”得自Evonik(Parsippany, NJ)或以商品名“Griltex”得自 EMS-Chemie AG(瑞士的 Reichenauerstrasse，))、聚酰胺(如以商品名 “UNIREZ 2662”得自 Arizona Chemical (Jacksonville, FL)或以商品名 “ELVAMIDE 8660” 得自 Ε· I. du Pont de Nemours (Wilmington，DE))、苯氧基樹脂(如得自 Inchem，Rock Hill SC)、乙烯樹月旨 (如聚氯乙烯，得自O(shè)mnia Plastica(意大利Arsizio))、或丙烯酸類樹脂(如以商品名 "L0TADERAX 8900”得自法國巴黎Arkema)。在一些實施例中，第一熱塑性組合物包含部分中和的乙烯-甲基丙烯酸共聚物，可(例如)以商品名‘‘SURLYN 8660","SURLYN 1702”、 ‘‘SURLYN 1857” 和 ‘‘SURLYN 9520” 從 E. I. Dupont de Nemours&Company 商購獲得。在一些實施例中，第一熱塑性組合物包含熱塑性聚氨酯(可以商品名“ IR0GRAN A80 P4699”購自 Huntsman)、聚甲醛(可以商品名“CELC0N RMOUOl”購自Ticona)以及聚烯烴(可以商品名 “EXACT8230” 購自 ExxonMobil Chemica)的混合物。在一些實施例中(包括本文所公開的纖維或多根纖維的任何實施例)，第一熱塑性材料的模量在約IHz的頻率且大于-60°C的溫度下小于3X106達(dá)因/cm2(3X105N/m2)。在這些實施例中，第一熱塑性組合物在大于-60°C的溫度下通常為發(fā)粘的。根據(jù)本發(fā)明的纖維和組合物包含可固化樹脂(即，熱固性樹脂)。本文所用的術(shù)語“可固化”是指通過由化學(xué)添加劑、電磁輻射(如可見光、紅外光或紫外光)、電子束輻射或加熱中的至少一種引起的共價交聯(lián)來使樹脂韌化或硬化?？晒袒瘶渲ǖ头肿恿康牟牧稀㈩A(yù)聚物、低聚物和聚合物，例如它們的分子量在500到5000克/摩爾范圍內(nèi)?？捎玫目晒袒瘶渲ㄒ后w和固體，例如，它們的熔點(diǎn)為至少50°C (在一些實施例中，至少60°C、 70°C、或80 V，在一些實施例中，最高至100°C、110°C、或120°C )。示例性可固化樹脂包括以下至少一種環(huán)氧樹脂(如以商品名“EPON 2004”、“EP0N 828”、或“ΕΡ0Ν 1004”得自Hexion Specialty Chemicals (Houston，TX))、酚醛樹脂(如得自 Georgia Pacific (Atlanta，GA))、 丙烯酸、異氰酸酯(如得自Bayer (Pittsburg，PA))、苯氧基樹脂(如得自Inchem Corp)、乙烯樹脂、乙烯基醚或硅烷(如得自Dow-Corning (Midland, MI))。在一些實施例中(包括本文所公開的纖維或多根纖維的任何實施例)，可固化樹脂為環(huán)氧樹脂?？捎玫沫h(huán)氧樹脂通常平均每個分子具有至少兩個環(huán)氧基團(tuán)。每個分子的“平均”環(huán)氧基團(tuán)數(shù)目定義為含環(huán)氧樹脂的材料中的環(huán)氧基團(tuán)數(shù)目除以存在的環(huán)氧分子總數(shù)。在本文所公開的纖維或多根纖維的一些實施例中，可固化樹脂為固態(tài)環(huán)氧樹脂。 合適的環(huán)氧樹脂包括雙酚A的二縮水甘油醚(如以 商品名“EPON 828”、“EP0N 1004”和 "EPON 1001F” 得自 Hexion Specialty Chemicals 的那些，和以商品名 ‘‘D. E. R. 332” 禾口 "D.E. R. 334”得自Dow Chemical Co. (Midland, MI)的那些)、雙酚F的二縮水甘油醚(如以商品名"ARALDITE GY281 ” 得自 Huntsman Chemical (The Woodlands，TX))、脂環(huán)族環(huán)氧樹脂(如二氧化乙烯基環(huán)己烯、3，4_環(huán)氧環(huán)己基甲基-3，4-環(huán)氧環(huán)己烯羧酸酯、2-(3， 4-環(huán)氧環(huán)己基-5，5-螺-3，4-環(huán)氧)環(huán)己烷-間二噁烷、雙(3，4-環(huán)氧環(huán)己基)己二酸酯、以及以商品名“ERL”得自Dow Chemical Co.的那些)；環(huán)氧化聚丁二烯；含有環(huán)氧官能團(tuán)的有機(jī)硅樹脂、阻燃環(huán)氧樹脂(如以商品名“D.E.R. 542”得自Dow Chemical Co.的溴化處理的雙酚型環(huán)氧樹脂)、1，4_ 丁二醇二縮水甘油醚(如以商品名“ARALDITE RD-2” 得自Huntsman Chemical)、聚氧亞烷基二醇的二縮水甘油醚、基于氫化雙酚A-環(huán)氧氯丙烷的環(huán)氧樹脂(如以商品名“ΕΡ0ΝΕΧ 1510”得自Hexion Specialty Chemicals)、酚醛樹脂(phenolformaldehyde novolak)的聚縮水甘油醚(如以商品名“D. E. N. 431”和 “D.E.N.438”得自Dow Chemical Co.)和甲基丙烯酸縮水甘油酯聚合物或共聚物。本文所述纖維的實施例包括那些含有固化劑的實施例。術(shù)語“固化劑”既指與可固化樹脂共聚合(如通過加成聚合)的反應(yīng)性多官能材料，也指引起可固化樹脂的均聚的組分。取決于溫度和其他條件，某些固化劑既可與可固化樹脂共聚合，又可引起可固化樹脂的均聚。在一些實施例中，固化劑與(例如)本文所述的可固化樹脂和/或第一熱塑性組合物一起存在。在一些實施例中，第一熱塑性組合物包含固化劑。在這些實施例的一些中， 第一熱塑性組合物用例如能固化可固化樹脂的光引發(fā)劑或催化劑來配制。在一些實施例中，第一熱塑性組合物包括具有能與可固化樹脂反應(yīng)或引起可固化樹脂均聚的官能團(tuán)(如酸性或堿性官能團(tuán))的熱塑性材料。在這些實施例的一些中，第一熱塑性組合物包括聚氨酯。在這些實施例的其他一些中，第一熱塑性組合物包括乙烯甲基丙烯酸共聚物。示例性固化劑(如用于環(huán)氧樹脂)包括芳族胺(如4，4' _亞甲基雙苯胺或芳族胺，例如以商品名“ AMICURE 101”得自Air Products (Al lentown, PA))；脂族胺(如二乙烯三胺、氨乙基哌嗪或四亞乙基戊胺)；經(jīng)修飾的脂族胺(如以商品名“ANCAMINE XT”或 “ANCAMINE1768”得自Air Products的那些)；脂環(huán)族胺(如以商品名“ANCAMINE1618，，或 "ANCAMINE 1895”得自Air Products的那些)；經(jīng)修飾的聚醚胺(如以商品名“JEFFAMINE，， 得自 Huntsman Chemical (The Woodlands, TX)的那些)；酰氨基胺(如以商品名"ANCAMIDE 506”、“ANCAMIDE 2386”或“ANCAMIDE 2426”得自 Air Products 的那些)；聚酰胺(如以商品名 “ANCAMIDE 220”、“ANCAMIDE 260A” 禾口“ANCAMIDE 400” 得自 Air Products 的那些)； 叔胺(如以商品名“ANCAMINE 1110”和“ANCAMINE K54”得自Air Products的那些)；雙氰胺；經(jīng)取代的脲(如以商品名"AMICURE UR，，和“AMICUREUR2T”得自Air Products的那些)；咪唑(如以商品名 “CUREZ0L2MA-0K” 和 “CUREZOL 2PZ” 得自 Shikoku Chemicals Corporation (日本的Kagawa的Marugame)的那些)；三氟化硼一乙胺；季膦鹽；氨基甲酸乙酯、酸酐(如馬來酸酐和琥珀酸酐)；羧酸；聚硫化物；和硫醇(如以商品名“CAPCURE WR-6” 得自Cognis Corporation(德國的Monheim)的那些)。在一些實施例中，固化劑為光引發(fā)齊IJ。示例性光引發(fā)劑包括芳族鉚鐺絡(luò)合物鹽(如六氟磷酸二芳基碘鐺、六氟銻酸二芳基碘鐺和美國專利No. 4，256，828 (S mith)中描述的其他那些)；芳族锍絡(luò)合物鹽(如六氟銻酸三苯基锍和美國專利No. 4，256，828 (Smith)中描述的其他那些)；和茂金屬鹽(如(η 5_環(huán)戊二烯基)η6- 二甲苯)Fe+SbF6-和美國專利No. 5，089，536 (Palazzotto)中描述的其他茂金屬鹽。在一些實施例中，固化劑選自胺、氨基甲酸乙酯、脲、酰胺、羧酸和咪唑。取決于所選固化劑(例如它是催化固化劑還是化學(xué)計量固化劑)，固化劑可基于可固化樹脂的量計以0.1重量％到40重量％的范圍存在于纖維(如，具有可固化樹脂或具有第一熱塑性組合物)中。在一些實施例中(如其中第一熱塑性組合物包括作為固化劑的熱塑性材料的實施例)，固化劑的重量可以超出可固化樹脂的重量。一般來講，固化劑按足以使可固化樹脂 (包括其組合的任何熱塑性材料)達(dá)到其膠凝點(diǎn)(即，交聯(lián)的三維網(wǎng)絡(luò)開始形成的時間或溫度)的量存在。本文所述的可固化樹脂可以使用本領(lǐng)域已知技術(shù)來固化，包括通過電磁輻射(如可見光、紅外光或紫外光)、電子束輻射、加熱或它們的組合來固化。在其中光引發(fā)劑是可固化樹脂的固化劑的一些實施例中，可將纖維暴露于光，然后暴露于熱量(如，當(dāng)把纖維注入地下地層中時)。在一些實施例中，與任何固化劑(curative)和/或加速劑組合的可固化樹脂的固化起始溫度為最高至120°C (在一些實施例中，最高至110°C、10(TC、95°C、9(rC、85°C、 80°C、75°C或70°C或在60°C到80°C的范圍內(nèi))?？捎糜趯嵤┍景l(fā)明的某些實施例的熔點(diǎn)為至少140°C (在一些實施例中為至少 150°C ；在一些實施例中處于160°C到220°C的范圍內(nèi))的示例性第二熱塑性組合物包括以下至少一種(即，以任何組合包括以下中的一者或多者)乙烯-乙烯醇共聚物(如以商品名 “EVALG176B” 得自 EVAL America (Houston, TX))、聚酰胺(如以商品名 “ELVAMIDE” 得自 E.I.du Pont de Nemours 或以商品名 “ULTRAMID” 得自 BASF North America (Florham Park，NJ))、聚甲醛(如以商品名“CELC0N”得自Ticona)、聚丙烯(如得自Total)、聚酯(如以商品名“DYNAP0L”得自Evonik或以商品名“GRILTEX”得自EMS-Chemie AG)、聚氨酯(如以商品名“IR0GRAN”得自Huntsman)、聚砜、聚酰亞胺、聚醚醚酮或聚碳酸酯。如上針對第一熱塑性組合物所述，可使用熱塑性材料和/或其他組分的共混物來制備第二熱塑性組合物。例如，如果芯熱塑性材料流在過低的溫度下流動，可以通過添加具有更高流動溫度的第二聚合物來改性。在一些實施例中，第二熱塑性組合物基于纖維總重量計以5重量％到40 重量％的范圍存在。本文所述的纖維(包括含有第一熱塑性組合物和任選地含有第二熱塑性組合物的纖維)可以(例如)基于各自纖維總重量計，包含至少30重量％、40重量％、50重量％、 60重量％、70重量％或至少98重量％ (在一些實施例中在30重量％到60重量％的范圍內(nèi))的熱塑性材料(如包括第一熱塑性組合物、任選地第二熱塑性組合物、以及任何其他熱塑性材料)。在一些實施例中，本文所述纖維可以(例如)基于各自纖維總重量計，包含5 重量％到85重量％范圍內(nèi)(在一些實施例中，5重量％到40重量％、40重量％到70重量％ 或60重量％到70重量％)的的軟化溫度為最高至120°C (在一些實施例中，最高至110°C、 100 V、95°C、90 V、85°C、80 V、75°C或70 V或在60 V到80°C的范圍內(nèi))的第一熱塑性組合物。在一些實施例中(如在包含第一熱塑性組合物和任選地包含第二熱塑性組合物的實施例中)，根據(jù)本發(fā)明的纖維基于纖維總重量計具有以20重量％到60重量％的范圍存在的可固化樹脂。 在本文所述纖維的一些實施例中(包括含有第二熱塑性組合物的實施例)，軟化溫度為最高至120°C (在一些實施例中，最高至110°C、100°C、95°C、9(rC、85°C、8(rC、75°C 或70°C或在60°C到80°C的范圍內(nèi))的熱塑性材料和可固化樹脂合在一起可以(例如)占各自纖維的至少25重量％ (在一些實施例中，至少30重量％、40重量％、50重量％、60重量％、70重量％、75重量％、80重量％、90重量％、95重量％或98重量％ )。在根據(jù)本發(fā)明的組合物的一些實施例中，本文所述熱塑性纖維可以(例如)各基于各自熱塑性纖維總重量計包含至少30重量％、40重量％、50重量％、60重量％、70重量％或甚至至少98重量％ (在一些實施例中，在30重量％到60重量％的范圍內(nèi))的熱塑性材料(例如包括第一熱塑性組合物、任選地第二熱塑性組合物、和任何其他熱塑性材料)。本文所述熱塑性纖維可以(例如)基于各自熱塑性纖維總重量計包含5重量％到85 重量％范圍(在一些實施例中，5重量％到40重量％、40重量％到70重量％或60重量％ 到70重量％)的軟化溫度為最高至120°C (在一些實施例中，不大于110°C、100°C、95°C、 901、851、801、751或701或在601到801的范圍內(nèi))的熱塑性材料。本文所述可固化纖維可以(例如)基于各自可固化纖維總重量計具有以20重量％到60重量％的范圍存在的可固化樹脂。任選地，本文所述纖維還可以包含其他組分(如添加劑和/或涂層)來賦予理想性質(zhì)(例如處理性、可加工性、穩(wěn)定性和分散性)并且改善分散于流體中時的性能。示例性添加劑和涂層材料包括抗氧化劑、著色劑(如染料和顏料)、填料(如炭黑、粘土和二氧化硅)和表面施加材料(如蠟、表面活性劑、聚合物型分散劑、滑石、芥酸酰胺、樹膠和流控劑) 以改善處理。表面活性劑可以用于提高本文所述纖維在(例如)根據(jù)本發(fā)明的組合物(如包括流體)中的分散性。可用的表面活性劑(也稱為乳化劑)包括陰離子型、陽離子型、兩性型和非離子型表面活性劑?？捎玫年庪x子型表面活性劑包括烷基芳基醚硫酸鹽和磺酸鹽、 烷基芳基聚醚硫酸鹽和磺酸鹽(如烷基芳基聚(環(huán)氧乙烷)硫酸鹽和磺酸鹽，優(yōu)選具有最多至約4個乙烯氧基重復(fù)單元的那些，包括烷基芳基聚醚磺酸鈉，例如已知得自Rohm and Haas (Philadelphia, PA)的商品名為“TRIT0NX200”的那些)、烷基硫酸鹽和磺酸鹽(如月桂基硫酸鈉、月桂基硫酸銨、月桂基硫酸三乙醇胺和十六烷基硫酸鈉)、烷芳基硫酸鹽和磺酸鹽(如十二烷基苯硫酸鈉和十二烷基苯磺酸鈉)、烷基醚硫酸鹽和磺酸鹽(如月桂醚硫酸銨)和烷基聚醚硫酸鹽和磺酸鹽(如烷基聚(環(huán)氧乙烷)硫酸鹽和磺酸鹽，優(yōu)選具有最多至約4個乙烯氧基單元的那些)?？捎玫姆请x子型表面活性劑包括乙氧基化油醇(oleoyl alcohol)和聚氧乙烯辛基苯醚?？捎玫年栯x子型表面活性劑包括烷基二甲基芐基氯化銨的混合物，其中烷基鏈具有10到18個碳原子。兩性型表面活性劑也可使用，包括磺基甜菜堿、N-烷基氨基丙酸和N-烷基甜菜堿?？梢詫⒈砻婊钚詣┘拥奖疚乃_的纖維，例如， 加入量平均應(yīng)足以在纖維表面上形成單層涂層以引起自發(fā)潤濕。表面活性劑的可用量可以 (例如)基于該纖維總重量計在0. 05重量％到3重量％的范圍內(nèi)。
還可以使用聚合物型分散劑，例如，用于促進(jìn)本文所述纖維在所選介質(zhì)中和在所需的應(yīng)用條件下(如PH和溫度)的分散。示例性聚合物型分散劑包括平均分子量大于5000 的聚丙烯酸的鹽(例如，銨鹽、鈉鹽、鋰鹽和鉀鹽)，羧基改性的聚丙烯酰胺(可例如以商品名"CYANAMER A 370” 購 自 Cytec Industries (West Paterson，NJ))，丙烯酸和甲基丙烯酸二甲氨基乙酯的共聚物、聚合季胺(例如，季銨化的聚乙烯吡咯烷酮共聚物(可例如以商品名“GAFQUAT 755”購自ISPCorp. (Wayne, NJ))和季胺取代的纖維素(可例如以商品名 “JR-400”購自Dow Chemical Company (Midland, MI))、纖維素、羧基改性的纖維素(例如， 羧甲基纖維素鈉(可例如以商品名“NATR0S0L CMC型7L”購自Hercules (Wilmington，DE)) 和聚乙烯醇?？梢詫⒕酆衔镄头稚┘拥奖疚乃_的纖維，例如，加入量平均應(yīng)足以在纖維表面上形成單層涂層以引起自發(fā)潤濕。聚合物型分散劑的可用量可以(例如)基于該纖維總重量計在0. 05重量％到5重量％的范圍內(nèi)。 抗氧化劑的例子包括受阻酚(可例如以商品名“ IRGAN0X”購自瑞士巴塞爾的Ciba Specialty Chemical) 0通常，使用基于纖維總重量計0. 1重量％到1. 5重量％范圍的抗氧化劑來在擠出期間和制品壽命時間內(nèi)保持可用性質(zhì)。在一些實施例中，根據(jù)本發(fā)明的組合物包含流體，該流體中分散著多根本文所公開的纖維。該組合物可以為水性的、非水性的(如包含烴類或醇)或它們的組合，并且可以任選地包含一種或多種表面活性劑(如上文所列出的那些表面活性劑)、粘度調(diào)節(jié)劑(如膠凝劑和破碎劑)、氣體(如氮、二氧化碳、空氣和天然氣)、緩沖液或鹽類。組合物的PH可以進(jìn)行調(diào)節(jié)以與本文所公開的纖維相容。在一些實施例中，根據(jù)本發(fā)明的組合物包含支撐劑(如分散于流體中)。本文所用的術(shù)語“支撐劑”包括可引入到地層中作為水力壓裂處理的一部分的壓裂支撐劑材料，以及可引入到井筒/地層中作為砂石控制處理(例如礫石聚集體或壓裂聚集體)的一部分的砂石控制顆粒。示例性的本領(lǐng)域中已知的支撐劑包括由砂石(例如，Ottawa, Brady或Colorado砂石，往往稱作具有各種比例的白色和棕色砂石)、帶樹脂涂層的砂石、 燒結(jié)礬土、陶瓷(即，玻璃、晶體陶瓷、玻璃陶瓷以及它們的組合)、熱塑性材料、有機(jī)材料 (如，磨碎或壓碎的堅果殼、種殼、水果核和處理過的木材)和粘土制成的那些支撐劑。砂石支撐劑例如可得自 Badger Mining Corp. (Berlin，WI) ；Borden Chemical (Columbus, OH)；和 Fairmont Minerals (Chardon, OH)。熱塑性支撐劑可得自例如 Dow ChemicalCompany (Midland, MI)；和 BJ Services (Houston, TX)。粘土基支撐劑可得自例如 CarboCeramics (Irving, TX)；和 Saint-Gobain (法國 Courbevoie)。燒結(jié)的鞏土陶瓷支撐劑可得自例如 Borovichi Refractories (俄羅斯 Borovichi) ；3M 公司(St. Paul, MN) ；CarboCeramics ；和Saint Gobain0玻璃泡和小珠支撐劑可得自例如Diversified Industries (加拿大的 British Columbia 的 Sidney)和 3M 公司。可用的支撐劑具有(例如)在100微米至3000微米范圍內(nèi)的粒度(即約140目至約5目(ANSI))(在一些實施例中，在1000微米至3000微米、1000微米至2000微米、1000 微米至1700微米(即約18目至約12目)、850微米至1700微米(即約20目至約12目)、 850微米至1200微米(即約20目至約16目)、600微米至1200微米(即約30目至約16 目)、425微米至850微米(即約40至約20目)或300微米至600微米(即約50目至約 30目)的范圍內(nèi))。在本文所公開的處理地下地層的方法的一些實施例中，該方法包括將包含多根本文所公開的纖維(如包含第一熱塑性組合物、可固化樹脂和任選地包含第二熱塑性組合物的多根纖維)的組合物注入貫穿地下地層的井筒中。在本文所公開的方法的一些實施例中，該方法包括將包含多根纖維的組合物注入貫穿地下地層的井筒中，所述多根纖維包括本文所公開的熱塑性纖維和可固化纖維。在本文所公開的處理地下地層的方法的一些實施例中，該方法包括形成所述多根纖維的網(wǎng)絡(luò)。該網(wǎng)絡(luò)可以 (例如)通過使第一熱塑性組合物暴露于高于軟化溫度的至少一個溫度來形成。高于軟化溫度時(例如，處于地下地層的溫度下)，第一熱塑性組合物將變得發(fā)粘(即在頻率為約IHz時模量為小于3 X IO6達(dá)因/cm2 (3 X 105N/m2))，并且該纖維可以彼此附著以形成網(wǎng)絡(luò)。在一些實施例中，第一熱塑性組合物被設(shè)計成在特定井下溫度(如井底靜溫(BHST))下發(fā)粘。發(fā)粘網(wǎng)絡(luò)可以在纖維達(dá)到其在地層中所需位置的幾乎同一時間形成，從而提供快速控制固體遷移(如回流控制)的可能性。在本文所公開的處理地下地層的方法中，可固化樹脂至少部分地固化。當(dāng)(例如)可固化樹脂中至少50% (在一些實施例中，至少60%、70%、75%、80%、90%、95%或 97%)的反應(yīng)性官能團(tuán)被反應(yīng)時，可發(fā)生至少部分固化。不想受理論的約束，但據(jù)信隨著可固化樹脂固化并且發(fā)展其強(qiáng)度，它將會增強(qiáng)在纖維間形成的任何發(fā)粘網(wǎng)絡(luò)。在一些實施例中，與固化的樹脂一起存在的熱塑性材料可韌化固結(jié)的支撐劑或礫石聚集體。因此，該聚集體可抵抗環(huán)狀應(yīng)力，這種應(yīng)力可能由鉆井頻繁停車和再啟動所引起。在本文所公開的纖維和方法的一些實施例中，可固化樹脂的固化起始溫度與第一熱塑性組合物的軟化溫度大約相同(如相差在20°C、15°C、1(TC或5°C以內(nèi))。在這些實施例的一些中，第一熱塑性組合物包含用于可固化樹脂的固化劑，其可有利地用于(例如)防止樹脂在被放入地下地層內(nèi)所需位置以前固化。在本文所公開方法的一些其中多根纖維包含第二熱塑性組合物的實施例中，該第二熱塑性組合物的熔點(diǎn)比地下地層中的溫度高。例如，該熔點(diǎn)可以為比地層中溫度高至少 10°C、15°C、20°C、25°C、50°C、75°C或至少 IOO0C0在本文所公開的處理地下地層的方法的一些實施例中，纖維是作為干燥纖維來向井筒中供應(yīng)。根據(jù)本發(fā)明的處理地下地層的方法可以用于(例如)減少地下地層中固體的遷移。本文所公開的方法的應(yīng)用包括壓裂、礫石填充和細(xì)屑控制(如從地下巖石表面上剝落或侵蝕的細(xì)屑)。在本文所公開的處理地下地層的方法的一些實施例中，注入是在高得足以在地層中打開至少一個裂縫的壓力來進(jìn)行。在一些實施例中，注入的組合物包含酸(如鹽酸)。在一些實施例中，該方法還包括使該裂縫接觸該組合物。在這些實施例的一些中，該方法還包括將支撐劑放在裂縫中。本文所公開的方法包括在壓裂地層期間或壓裂之后注入包含多根本文所公開纖維的組合物。 根據(jù)本發(fā)明的方法可用于垂直井、斜井、斜直井或橫井，并且可用于油井、氣井、以及它們的組合。通常，當(dāng)在壓裂操作中與支撐劑一起使用本文所述方法時，根據(jù)本發(fā)明的多根纖維在清理操作期間或在生產(chǎn)期間可防止支撐劑的回流?；亓骺刂瓶梢栽趯嶒炇抑欣缡褂靡韵陆M件來評估，所述組件包括回流池，其用于容納支撐劑聚集體，具有入口和出口以讓流體流動；循環(huán)系統(tǒng)，其用于將流體泵送通過支撐劑聚集體；和液壓機(jī)，其用于向支撐劑聚集體上提供單軸閉合應(yīng)力。可以從該池上游側(cè)以不斷增大的流速泵送流體(如水)，直到觀察到該支撐劑聚集體的一部分流入出口為止。在一些實施例中，按以下說明來進(jìn)行評估?；亓鞒貫榫匦误w，其具有用于容納400克固體(如砂石支撐劑加本文所公開的纖維)的5. 25 英寸X5. 25英寸(13.3cmX13.3cm)工作區(qū)。在將固體引入該矩形體后，在該固體頂部上插裝方形活塞。在該池的上游側(cè)上，有三個13mm的入口以便水流入。在該池的卸料側(cè)上， 有IOmm的出口。然后，將回流池放在液壓機(jī)中，施加4000psi(27.6MPa)的閉合應(yīng)力。將回流池保持于90°C的溫度下，并且從零以4升/分鐘的速率連續(xù)地增加水流，直到支撐劑聚集體失效。在一些實施例中，多根本文所公開的纖維在失效時提供出人意料的高流速(如至少6升/分鐘、8升/分鐘、10升/分鐘或12升/分鐘)。本發(fā)明的精選實施例在第一實施例中，本發(fā)明提供一種纖維，該纖維包含第一熱塑性組合物，其軟化溫度最高至120°C ；和可固化樹脂該第一熱塑性組合物和該可固化樹脂各自構(gòu)成纖維的一部分，其中該纖維的縱橫比為至少2 1，并且其中該纖維的最大橫截面尺寸為最多至60微米。在第二實施例中，本發(fā)明提供根據(jù)第一實施例的纖維，其中該纖維至少包含芯和外表面，其中該芯包含第一熱塑性組合物，并且其中該可固化樹脂暴露在外表面的至少一部分上。在第三實施例中，本發(fā)明提供根據(jù)實施例1或2的纖維，其中該纖維包含芯，其包含第一熱塑性組合物；和外皮，其包含圍繞該芯的可固化樹脂。在第四實施例中，本發(fā)明提供根據(jù)實施例1的纖維，其包含芯和圍繞該芯的外皮， 其中該芯包含熔點(diǎn)為至少140°C的第二熱塑性組合物，并且其中該外皮包含軟化溫度為最高至120°C的該第一熱塑性組合物和該可固化樹脂。在第五實施例中，本發(fā)明提供根據(jù)實施例4的纖維，其中該第二熱塑性組合物包含以下物質(zhì)中的至少一種乙烯-乙烯醇共聚物、聚酰胺、聚甲醛、聚丙烯、聚酯、聚氨酯、聚砜、聚酰亞胺、聚醚醚酮或聚碳酸酯。在第六實施例中，本發(fā)明提供根據(jù)實施例3到5中任一項的纖維，其中該外皮還包含固化劑。在第七實施例中，本發(fā)明提供根據(jù)任何前述實施例的纖維，其基于該纖維總重量計包含至少30重量％的熱塑性材料。在第八實施例中，本發(fā)明提供根據(jù)任何前述實施例的纖維，其中該可固化樹脂基于該纖維總重量計以20重量％到60重量％的范圍存在。在第九實施例中，本發(fā)明提供根據(jù)任何前述實施例的纖維，其中該第一熱塑性組合物和該可固化樹脂合在一起占該纖維的至少25重量％。在第十實施例中，本發(fā)明提供根據(jù)任何前述實施例的纖維，其中該軟化溫度不大于 100°C。

在第十一實施例中，本發(fā)明提供根據(jù)任何前述實施例的纖維，其中該第一熱塑性組合物包含以下至少一種乙烯-乙烯醇共聚物、至少部分中和的乙烯-甲基丙烯酸或乙烯_丙烯酸共聚物、聚氨酯、聚甲醛、聚丙烯、聚烯烴、乙烯_醋酸乙烯酯共聚物、聚酯、聚酰胺、苯氧基樹脂、乙烯樹脂或丙烯酸。在第十二實施例中，本發(fā)明提供根據(jù)任何前述實施例的纖維，其中該可固化樹脂包括以下物質(zhì)中的至少一種環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、丙烯酸類樹脂、異氰酸酯樹脂、苯氧基樹月旨、乙烯樹脂、乙烯基醚樹脂、或硅烷樹脂。在第十三實施例中，本發(fā)明提供根據(jù)第十二實施例的纖維，其中該可固化樹脂包括固態(tài)環(huán)氧樹脂。在第十四實施例中，本發(fā)明提供根據(jù)任何前述實施例的纖維，其中該第一熱塑性組合物包含固化劑。在第十五實施例中，本發(fā)明提供根據(jù)任何前述實施例的纖維，其中該縱橫比為至少 10 1。在第十六實施例中，本發(fā)明提供根據(jù)任何前述實施例的纖維，其中該第一熱塑性組合物的軟化溫度與該可固化樹脂的固化起始溫度相差在20°C以內(nèi)。在第十七實施例中，本發(fā)明提供根據(jù)任何前述實施例的纖維，其中該纖維還包含至少一種表面施加的表面活性劑或聚合物型分散劑。在第十八實施例中，本發(fā)明提供一種包含多根根據(jù)任何前述實施例的纖維的組合物。在第十九實施例中，本發(fā)明提供一種包含多根纖維的組合物，所述纖維包括熱塑性纖維，其包含軟化溫度為最高至120°C的第一熱塑性組合物，其中每根熱塑性纖維獨(dú)立地具有至少2 1的縱橫比和最多至60微米的最大橫截面尺寸；和可固化纖維，其包含可固化樹脂，其中每根可固化纖維獨(dú)立地具有至少2 1的縱橫比和最多至60微米的最大橫截面尺寸，該熱塑性纖維和該可固化纖維各自構(gòu)成該多根纖維的一部分。在第二十實施例中，本發(fā)明提供根據(jù)實施例19的組合物，其中該第一熱塑性組合物的軟化溫度與該可固化樹脂的固化起始溫度相差在20°C以內(nèi)。在第二十一實施例中，本發(fā)明提供根據(jù)實施例19或20的組合物，其中每根熱塑性纖維和每根可固化纖維具有芯和圍繞該芯的外皮，其中每個芯獨(dú)立地包含熔點(diǎn)為至少 140°C的第二熱塑性組合物，其中該熱塑性纖維的外皮包含該第一熱塑性組合物，并且其中該可固化纖維的外皮包含該可固化樹脂。在第二十二實施例中，本發(fā)明提供根據(jù)實施例19到21中任一項的組合物，其中所述可固化纖維各基于各自可固化纖維總重量計包含20重量％到60重量％范圍內(nèi)的該可固化樹脂。在第二十三實施例中，本發(fā)明提供根據(jù)實施例19到22中任一項的組合物，其中該第一熱塑性組合物包含固化劑。在第二十四實施例中，本發(fā)明提供根據(jù)實施例19到23中任一項的組合物，其中所述纖維中的至少一些包含至少一種表面施加的表面活性劑或聚合物型分散劑。在第二十五實施例中，本發(fā)明提供根據(jù)實施例18到24中任一項的組合物，其中當(dāng)該多根纖維在去離子水中的5重量％混合物在高壓釜中145°C下加熱四個小時時，小于50 體積％的該多根纖維發(fā)生溶解或崩解中的至少一種情況，并且小于50體積％的該第一熱塑性組合物和該可固化樹脂發(fā)生溶解或崩解中的至少一種情況。在第二十六實施例中，本發(fā)明提供根據(jù)實施例18到25中任一項的組合物，其中當(dāng)該多根纖維在煤油中的2%重量體積比混合物在145°C氮?dú)庀录訜?4個小時時，小于50體積％的該多根纖維發(fā)生溶解或崩解中的至少一種情況，并且小于50體積％的該第一熱塑性組合物和該可固化樹脂發(fā)生溶解或崩解中的至少一種情況。在第二十七實施例中，本發(fā)明提供根據(jù)實施例18到26中任一項的組合物，該組合物還包含流體，其中該多根纖維分散于該流體中。在第二十八實施例中，本發(fā)明提供根據(jù)實施例27的組合物，其中該組合物還包含分散于該流體中的支撐劑。在第二十九實施例中，本發(fā)明提供一種處理地下地層的方法，該方法包括將根據(jù)實施例27或28的組合物注入貫穿地下地層的井筒；使該第一熱塑性組合物暴露于高于該軟化溫度的至少一個溫度；和至少部分地固化該可固化樹脂。在第三十實施例中，本發(fā)明提供根據(jù)實施例29的方法，其還包括由該多根纖維形成網(wǎng)絡(luò)。以下實例進(jìn)一步說明了本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和實施例，但是這些實例中所提到的具體材料及其量以及其他條件和細(xì)節(jié)均不應(yīng)被解釋為對本發(fā)明的不當(dāng)限制。除非另外指明，否則所有的份數(shù)和百分?jǐn)?shù)均以重量計。鍾軟化溫度測試實例1至3的第一熱塑性組合物的軟化溫度是使用應(yīng)力控制流變儀(AR2000型， TA Instruments (New Castle, DE)制造)根據(jù)以下程序來測定。將實例1至3所論述的材料放置在流變儀的兩個20mm的平行板之間并且壓至2mm 的間隙，確保完全覆蓋這些板。然后在80-200°C的溫度范圍內(nèi)以應(yīng)變施加IHz正弦頻率。熔化樹脂對正弦應(yīng)變的阻力與其模量成比例，該模量通過變換器記錄并以圖表格式顯示。使用流變儀軟件，將該模量在數(shù)學(xué)上分為兩部分與所施加的應(yīng)變同相的一個部分(彈性模量一類固體行為)和與所施加的應(yīng)變不同相的另一部分(粘稠模量一類液體行為)。 兩種模量相同時的溫度(跨越溫度)定義為軟化點(diǎn)，因為軟化點(diǎn)表示在該溫度點(diǎn)以上樹脂行為開始主要像液體。實例1將熱塑性材料(60克)(可以商品名 “DYNAPOL X 1158”購自 Evonik (Parsippany, NJ)), 23克環(huán)氧樹脂(可以商品名“ΕΡ0Ν 828”購自Hexion Specialty Chemicals (Houston, TX))、15 克環(huán)氧樹脂(可以商品名"ΕΡ0Ν 1004” 購自 Hexion Specialty Chemicals)和 2 克(η5-環(huán)戊二烯基)η 6_ 二甲苯)Fe+SbF^ (購自 3Μ 公司 (Maplewood, MN)，但不再可以得到)混合，并使用雙螺桿擠出機(jī)以120°C的溫度擠出。將這個混合物擠出涂布到硅樹脂剝離聚酯膜上。使用裝備有以商品名“H”購自Fusion UV Systems 的燈泡的傳送機(jī)系統(tǒng)(得自 Fusion UV Systems, Inc. (Gaithersburg, MD))將膜樣品的一部分暴露于紫外光。該傳送機(jī)以大約10英尺/分鐘進(jìn)行操作。膜樣品的另一部分保持不暴露。將一片暴露的膜放置于流變儀的平行板之間，并且用上述軟化溫度測試法來進(jìn)行測試。所觀測的彈性模量最小值是在約95°C處。在該溫度附近，據(jù)信固化開始，這導(dǎo)致模量增加。因此，未觀測到跨越溫度，軟化溫度估計為95°C。實例2由尼龍 6(可以商品名 “ULTRAMID B27B01” 購自 BASF North America(Florham Park,NJ))的芯和乙烯-甲基丙烯酸離聚物(可以商品名“SURLYN 8660”購自Ε. I. Dupont de Nemours&Company(Wilmington, DE))的外皮制成的皮-芯型雙部件纖維是如美國專利 No. 4, 406, 850 (Hills)的實例中所述制得(該專利的公開內(nèi)容以引用方式并入本文)，例外是有以下修改。(a)將模具加熱到240°C的溫度。(b)擠出模具有16個孔，設(shè)置為兩排，每排8孔，其中孔間距為12. 7mm(0. 50英寸)，正方形排列(square pitch)，并且模具橫向長度為152. 4mm(6. O英寸)。(c)孔徑為1. 02mm(0. 040英寸)，并且長度與直徑之比為4. O。 (d)外皮的每孔每分鐘以克計的相對擠出率為0.24，芯為0.25。(e)纖維向下傳送58厘米的距離到保持于25°C的驟冷水浴中，其中纖維在水中浸泡最少0. 3秒后通過壓縮空氣干燥，然后纏繞在芯上。(f)紡絲速度通過牽引輥調(diào)整到250米/分鐘。將含有24. 58克環(huán)氧樹脂(可以商品名“EPI-REZ 3540”購自Hexion Specialty Chemicals)、10. 24 克環(huán)氧樹脂(可以商品名 “EPI-REZ 3510” 購自 Hexion Specialty Chemicals)、2. 98 克聚胺固化劑(可以商品名 “ANCAMINE 2441”購自 Air Products and Chemicals (Allentown, PA))和37. 21克去離子水的溶液進(jìn)行混合，用浸涂法涂布到纖維上，并在60°C下烘箱干燥。使各個纖維保持分離，直到它們干燥。然后，將被涂布的纖維切成6-10mm長并進(jìn)行測試。該纖維具有51 %雙組分纖維和49%環(huán)氧樹脂涂層的質(zhì)量比。該涂層完全圍繞該纖維，并且厚度均勻。用上述軟化溫度測試法通過在流變儀的平行板之間放置約1. 5克樹脂粒子測得乙烯-甲基丙烯酸離聚物“SURLYN 8660”的軟化溫度為90°C。在如上所述的回流池中，將切出的纖維的一部分與砂石(可以商品名“BADGER FRAC HYDRAULIC FRACTURING SAND”購自 Badger Mining Corp. (Berlin，WI)，20/40 等級) 以0.86重量％砂石比例進(jìn)行混合。在開始水流前，將聚集體加熱到105°C保持四小時。該聚集體阻擋高于12升/分鐘的流速。對聚集體的目測檢查表明砂石與纖維成網(wǎng)絡(luò)。實例3皮-芯型雙部件纖維是由兩種聚丙烯(50/50混合物)的芯制成，所述聚丙烯可以商品名 “TOTAL 3960” 和“TOTAL 5571” 購自 Total (Jersey City，NJ)。外皮是由環(huán)氧樹脂(可以商品名“ΕΡ0Ν 1004”購自Hexion Specialty Chemicals)、熱塑性聚氨酯(可以商品名 “IR0GRANA80 P4699” 購自 Huntsman (The Woodlands, TX))、聚甲酸(可以商品名 "CELCON FG40U01，，購自 Ticona(Morristown，TN))和聚烯烴(可以商品名"EXACT 8230，，購自 ExxonMobil Chemical (Houston, TX))以分別 35/20/20/25 的比率制成。皮 / 芯型纖維是如美國專利No. 4，406，850 (Hills)的實例1所述制備(該專利的公開內(nèi)容以引用方式并入本文)，例外的是以下修改。(a)將模具加熱到175°C的溫度。(b)擠出模具有16個孔， 設(shè)置為兩排，每排8孔，其中孔間距為12. 7mm(0. 50英寸)，正方形排列(square pitch)，并且模具橫向長度為152. 4mm (6. 0英寸)。(c)孔徑為0. 38mm (0. 015英寸)，并且長度與直徑之比為4. 0。(d)外皮和芯的每孔每分鐘以克計的相對擠出率分別為0. 24和0. 25。(e)纖維被空氣驟冷，并纏繞在芯上。(f)紡絲速度通過牽引輥調(diào)整到200米/分鐘。所得芯-皮纖維的直徑為40微米。測量了外皮中約1.5克熱塑性材料共混物的軟化溫度，發(fā)現(xiàn)其為 75 °C。 在不偏離本發(fā)明的范圍和精神的前提下，本發(fā)明的可預(yù)知的修改和更改對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員將顯而易見。本發(fā)明不應(yīng)受限于本專利申請中為了說明目的而示出的實施例。
權(quán)利要求
1.一種纖維，其包含第一熱塑性組合物，該第一熱塑性組合物的軟化溫度為最高至120°c ；和可固化樹脂所述第一熱塑性組合物和所述可固化樹脂各自構(gòu)成所述纖維的一部分，其中所述纖維的縱橫比為至少2 1，并且其中所述纖維的最大橫截面尺寸為最多至60微米。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維，其中所述纖維包含至少芯和外表面，其中所述芯包含所述第一熱塑性組合物，并且其中所述可固化樹脂暴露在所述外表面的至少一部分上；或芯，其包含所述第一熱塑性組合物，以及外皮，其包含圍繞所述芯的所述可固化樹脂。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維，其包含芯和圍繞所述芯的外皮，其中所述芯包含熔點(diǎn)為至少140°C的第二熱塑性組合物，并且其中所述外皮包含軟化溫度為最高至120°C的所述第一熱塑性組合物和包含所述可固化樹脂。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的纖維，其中所述第二熱塑性組合物包含以下物質(zhì)中的至少一種乙烯-乙烯醇共聚物、聚酰胺、聚甲醛、聚丙烯、聚酯、聚氨酯、聚砜、聚酰亞胺、聚醚醚酮或聚碳酸酯。
5.一種組合物，其包含多根根據(jù)任何前述權(quán)利要求所述的纖維。
6.一種包含多根纖維的組合物，所述纖維包含熱塑性纖維，其包含軟化溫度為最高至120°C的第一熱塑性組合物，其中每根熱塑性纖維獨(dú)立地具有至少2 1的縱橫比和最多至60微米的最大橫截面尺寸；和可固化纖維，其包含可固化樹脂，其中每根可固化纖維獨(dú)立地具有至少2 1的縱橫比和最多至60微米的最大橫截面尺寸，所述熱塑性纖維和所述可固化纖維各自構(gòu)成所述多根纖維的一部分。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的組合物，其中每根熱塑性纖維和每根可固化纖維具有芯和圍繞所述芯的外皮，其中每個芯獨(dú)立地包含熔點(diǎn)為至少140°C的第二熱塑性組合物，其中所述熱塑性纖維的外皮包含所述第一熱塑性組合物，并且其中所述可固化纖維的外皮包含所述可固化樹脂。
8.根據(jù)權(quán)利要求5至7中任一項所述的組合物，其中所述纖維中的至少一些包含至少一種表面施加的表面活性劑或聚合物型分散劑。
9.根據(jù)權(quán)利要求5至8中任一項所述的組合物，其還具有以下特征中的至少一種其中當(dāng)所述多根纖維在去離子水中的5重量％混合物在高壓釜中145°C下加熱四個小時時，小于50體積％的所述多根纖維發(fā)生溶解或崩解中的至少一種情況，并且小于50體積％的所述第一熱塑性組合物和所述可固化樹脂發(fā)生溶解或崩解中的至少一種情況；或其中當(dāng)所述多根纖維在煤油中的2%重量體積比的混合物在氮?dú)庀?45°C加熱24個小時時，小于50體積％的所述多根纖維發(fā)生溶解或崩解中的至少一種情況，并且小于50體積％的所述第一熱塑性組合物和所述可固化樹脂發(fā)生溶解或崩解中的至少一種情況。
10.根據(jù)任何前述權(quán)利要求所述的纖維或組合物，其中所述第一熱塑性組合物的軟化溫度與所述可固化樹脂的固化起始溫度相差在20°C以內(nèi)。
11.根據(jù)任何前述權(quán)利要求所述的纖維或組合物，其中所述第一熱塑性組合物包含以下物質(zhì)中的至少一種乙烯_乙烯醇共聚物、至少部分中和的乙烯_甲基丙烯酸或乙烯_丙烯酸共聚物、聚氨酯、聚甲醛、聚丙烯、聚烯烴、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、聚酯、聚酰胺、苯氧基、乙烯基或丙烯酸類樹脂。
12.根據(jù)任何前述權(quán)利要求所述的纖維或組合物，其中所述可固化樹脂包括以下物質(zhì)中的至少一種環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、丙烯酸類樹脂、異氰酸酯樹脂、苯氧基樹脂、乙烯樹脂、 乙烯基醚樹脂或硅烷樹脂。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的纖維或組合物，其中所述可固化樹脂包括固體環(huán)氧樹脂。
14.根據(jù)任何前述權(quán)利要求所述的纖維或組合物，其中所述第一熱塑性組合物包含固化劑。
15.根據(jù)權(quán)利要求5至9中任一項或從屬于權(quán)利要求5至9中任一項的權(quán)利要求10至 15中任一項所述的組合物，其還包含流體，其中所述多根纖維分散于所述流體中，并且其中所述組合物任選地還包含分散于所述流體中的支撐劑。
16.一種處理地下地層的方法，所述方法包括將根據(jù)權(quán)利要求15所述的組合物注入到貫穿所述地下地層的井筒中；使所述第一熱塑性組合物暴露于高于所述軟化溫度的至少一個溫度；和至少部分地固化所述可固化樹脂。
全文摘要
本發(fā)明公開了纖維，其包含軟化溫度為最高至120℃的第一熱塑性組合物和包含可固化樹脂。本發(fā)明還公開了包含多根纖維的組合物，其中所述纖維中的一些包含軟化溫度為最高至120℃的第一熱塑性組合物并且所述纖維中的一些包含可固化樹脂。所述纖維具有至少2∶1的縱橫比和最多至60微米的最大橫截面尺寸。還公開了含有所述纖維的流體組合物和使用所述纖維接觸地下地層的方法。
文檔編號D01F8/04GK102348838SQ200980156876
公開日2012年2月8日 申請日期2009年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月23日
發(fā)明者伊格內(nèi)修斯·A·卡多馬, 克萊頓·A·喬治, 吳永康, 詹姆斯·G·卡爾森, 邁克爾·D·克蘭德爾, 邁克爾·R·貝里甘 申請人:3M創(chuàng)新有限公司