BR112016010888B1 - Propante para uso em fraturamento hidráulico, processo para preparar o propante e método para reduzir a geração de poeira associada com operações de fraturamento hidráulico - Google Patents

Propante para uso em fraturamento hidráulico, processo para preparar o propante e método para reduzir a geração de poeira associada com operações de fraturamento hidráulico Download PDF

Info

Publication number
BR112016010888B1
BR112016010888B1 BR112016010888-4A BR112016010888A BR112016010888B1 BR 112016010888 B1 BR112016010888 B1 BR 112016010888B1 BR 112016010888 A BR112016010888 A BR 112016010888A BR 112016010888 B1 BR112016010888 B1 BR 112016010888B1
Authority
BR
Brazil
Prior art keywords
weight
propant
proppant
sand
percent
Prior art date
Application number
BR112016010888-4A
Other languages
English (en)
Other versions
BR112016010888A2 (pt
Inventor
Bruce D. Hook
Juan Carlos Medina
Daniele Santos
Theodore Tysak
William A. Cynecki
Andrea C. Keenan
Paulo Martins
Original Assignee
Rohm And Haas Company
Dow Global Technologies Llc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rohm And Haas Company, Dow Global Technologies Llc filed Critical Rohm And Haas Company
Publication of BR112016010888A2 publication Critical patent/BR112016010888A2/pt
Publication of BR112016010888B1 publication Critical patent/BR112016010888B1/pt

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K8/00Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
    • C09K8/60Compositions for stimulating production by acting on the underground formation
    • C09K8/80Compositions for reinforcing fractures, e.g. compositions of proppants used to keep the fractures open
    • C09K8/805Coated proppants
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K8/00Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
    • C09K8/60Compositions for stimulating production by acting on the underground formation
    • C09K8/92Compositions for stimulating production by acting on the underground formation characterised by their form or by the form of their components, e.g. encapsulated material
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/25Methods for stimulating production
    • E21B43/26Methods for stimulating production by forming crevices or fractures
    • E21B43/267Methods for stimulating production by forming crevices or fractures reinforcing fractures by propping

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Paints Or Removers (AREA)
  • Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Surface Treatment Of Optical Elements (AREA)

Abstract

PROPANTES COM CONTROLE DE POEIRA MELHORADO. São fornecidos propantes para utilização em operações de fraturamento hidráulico. Os propantes compreendem partículas tendo revestimentos dispostos no mesmos conforme descrito aqui. Os propantes apresentam reduzida geração de poeira, por exemplo, durante o transbordo, transporte e/ou descarregamento do propante em um poço e/ou pontos de transbordo de transporte intermediários.

Description

Referência Cruzada a Pedidos Relacionados
[001] Este pedido reivindica prioridade para o pedido provisório US de número de série 61/904.619, depositado em 15 de novembro de 2013, e do pedido provisório US de número de série 62/021.350, depositado em 7 de julho de 2014, cada um dos quais é aqui incorporado como referência em suas totalidades.
Campo
[002] Esta invenção refere-se geralmente aos propantes para uso em operações de fraturamento hidráulico. Mais especificamente, a invenção refere-se aos propantes revestidos com um polímero conforme descrito aqui e métodos para preparação e uso dos mesmos. Os propantes revestidos fornecem controle de poeira melhorado.
Fundamentos
[003] Fraturamento hidráulico é um termo que é aplicado a uma variedade de métodos utilizados para estimular a produção de fluidos (por exemplo, petróleo, gás natural, salmouras, etc.) de formações subterrâneas. No fraturamento hidráulico, um fluido de fraturamento é injetado em um poço e contra a face da formação a uma taxa de fluxo e pressão pelo menos suficiente para superar a pressão de sobrecarga e para iniciar e/ou estender um fraturamento na formação. O fluido de fraturamento normalmente carrega um propante (por exemplo, areia, bauxita, grânulos de vidro de malha 20-40, etc.) em uma fratura que mantém a formação de fechar de volta sobre si mesmo quando a pressão é liberada. As fraturas cheias com propante fornecem canais permeáveis através dos quais os fluidos de formação podem fluir para o poço e posteriormente serem retirados.
[004] Ao preparar, transportar, e/ou manipular propante para uso em fraturamento hidráulico, grandes quantidades de poeira, como pó de sílica e outra poeira propante, podem ser criadas pelo movimento dos propantes. Esta poeira pode produzir efeitos potencialmente prejudiciais, como danificar o equipamento no sítio de fraturamento hidráulico.
[005] Soluções alternativas que minimizam a poeira durante a manipulação, como a pulverização de propante com umidade, um óleo ou um revestimento, normalmente requerem altos níveis de utilização desses materiais, que podem fazer de forma negativa com que as partículas de propante se adiram entre si ou se comportam de forma coesa, resultando em problemas de fluidez.
[006] O problema abordado por esta invenção é a oferta de novas tecnologias que limitam a geração de poeira de propantes.
Declaração da Invenção
[007] Agora achamos que o revestimento de partículas de propante com um aglutinante de polímero conforme descrito aqui é eficaz em reduzir significativamente a geração de poeira de propantes, por exemplo, poeira formada durante o transporte, transbordo e descarregamento do propante em um poço e nos pontos de transbordo de transporte intermediários. Por exemplo, propantes da invenção podem resultar em 70 por cento em volume ou menos, preferencialmente 50 por cento em volume ou menos, mais preferencialmente 30 por cento em volume ou menos, ainda mais preferencialmente 10 por cento em volume ou menos, de poeira no ar em comparação com partículas não revestidas.
[008] Em um aspecto, portanto, é fornecido um propante para uso em fraturamento hidráulico compreendendo: uma partícula; e um revestimento disposto sobre a partícula que é formada a partir de uma composição de revestimento aquosa, a composição de revestimento compreendendo de 2 a 65 por cento em peso de um tensoativo, e de 1 a 35 por cento em peso de um aglutinante de polímero, e contrapeso de água, com base no peso total da composição de revestimento aquosa.
Breve Descrição das Figuras
[009] A Fig. 1 é um gráfico comparando o tamanho de partícula versus volumes para várias partículas de propante tratadas e não tratadas.
Descrição Detalhada
[010] Salvo se indicado o contrário, faixas numéricas, por exemplo, como em “de 2 a 10,” são inclusivas dos números definindo a faixa (por exemplo, 2 e 10).
[011] Salvo se indicado o contrário, razões, porcentagens, partes, e afins são em peso.
[012] Etilenoxi (C2H4O) se refere a -CH2-CH2-O-, propilenoxi (C3H6O) se refere a -CH2-CH(CH3)-O- ou -CH(CH3)-CH2-O-, e butilenoxi (C4H8O) se refere a -CH2-CH(CH2CH3)-O- ou - CH(CH2CH3)-CH2-O-.
[013] “(Met)acrilato “ como usado aqui significa acrilato, metacrilato, ou misturas dos mesmos, “(met)acrílico” significa acrílico, metacrílico, ou misturas dos mesmos, e o termo “(met)acrilamida” significa acrilamida, metacrilamida, ou misturas das mesmas.
[014] Poeira significa partículas conforme descritas aqui que são menores de 125 mícrons ou que passas por uma peneira de malha 120.
[015] A invenção fornece um propante para uso em operações de fraturamento hidráulico (incluindo em atividades de fabricação, armazenamento, transporte, e uso associadas ao fraturamento hidráulico). O propante compreende uma partícula e um revestimento disposto sobre a partícula.
[016] A partícula pode ser qualquer material que seja adequado para uso em um fraturamento hidráulico ou processos semelhantes. Exemplos de partículas adequadas incluem, entre outras, minerais, areia de sílica, quartzo, cerâmica, como partículas de cerâmicas sintéticas, ou combinações das mesmas.
[017] Uma partícula preferencial que é comumente usada como propante é areia de sílica ou areia de dióxido de silício (SiO2), conhecida coloquialmente na indústria como “areia frac.” Preferencialmente, areias frac são aquelas de arenitos de alta sílica (quartzo) ou depósitos não consolidados. As partículas podem conter impurezas não sílica, como cálcio, magnésio, ferro, misturas dos mesmos, etc. As partículas a serem revestidas podem ser de qualquer forma, embora sejam preferencialmente aproximadamente esféricas.
[018] A partícula pode geralmente ser de qualquer tamanho de grão adequado. Em algumas modalidades, a partícula pode ter um tamanho de grão variando de malha 12 a 140, alternativamente de malha 20 a 70, e pode incluir tamanhos padrão como malha 12 a 20, malha 16 a 30, malha 20 a 40, malha 30 a 50 e malha 40 a 70, segundo a qual 90% do produto cai entre os tamanhos de peneira designados. Alguns exemplos específicos são 8/12, 10/20, 20/40, e 70/140. O tamanho da malha de partículas pode ser determinada da porcentagem de partículas que são retidas por uma série de peneiras de malha tendo aberturas de certos tamanhos. Em um número de tamanho de malha, o número de malha designa o número nominal de buracos em uma área de unidade padrão. Assim, o pequeno número é o tamanho de partícula maior enquanto o número maior é o tamanho de partícula pequena nessa categoria. Quanto menor o número, mais grosseiro o grão. O tamanho de grão também pode ser medido através de medições de comprimento padrão como milímetros ou micrômetros, com alguns exemplos sendo tamanhos de grão variando de 2,38-1,68 mm, 2,00-0,84 mm, 0,84-0,42 mm, e 105-210 micrômetros. Enquanto qualquer amostra de tamanho de partícula pode ser predominantemente dimensionada nas razões indicadas acima, pequenas porções (por exemplo, menos de 5%) da distribuição de tamanho de partícula de qualquer amostra podem ser maiores ou menores do que as faixas indicadas, devido a irregularidades de forma ou afinidade física de partículas pequenas se agarrando às partículas maiores devido à eletrostática ou outras razões.
[019] De acordo com a invenção, a partícula tem um revestimento eliminado nele que é formado por uma composição de revestimento aquosa, conforme descrito abaixo. O termo “disposto” significa que o revestimento cobre o exterior da partícula e inclui cobertura parcial e completa da partícula pelo revestimento. A partícula na qual o revestimento da invenção é disposto pode opcionalmente ser pré-revestida (como com uma resina) ou pré-tratada, como descrito, por exemplo, na Publicação Pré-Concedida 2010/0179077 e Patente US 7.270.879, cada uma das quais é incorporada aqui como referência. Nesses casos, o revestimento da invenção é disposto na partícula pré-revestida ou pré-tratada.
[020] Em uma algumas modalidades, o revestimento cobre menos de 50 por cento da partícula, alternativamente menos de 40 por cento, alternativamente menos de 30 por cento, alternativamente menos de 20 por cento, ou alternativamente menos de 10 por cento da partícula. Mesmo com estas coberturas incompletas, a natureza adesiva do revestimento atrai a poeira para as áreas revestidas selecionadas sobre a partícula e liga as mesmas à partícula. O nível de cobertura pode ser determinado por várias técnicas, como a microscopia eletrônica de varredura e mapeamento atômico.
[021] A composição de revestimento aquosa utilizada para revestir a partícula na invenção compreende um tensoativo, um aglutinante de polímero, e água.
[022] O tensoativo pode ser um material não iônico, catiônico, ou aniônico, e pode ser uma mistura de tensoativos. Exemplos não limitantes de tensoativos conhecidos na técnica que podem ser utilizados adequadamente incluem aqueles descritos na publicação Pré-Condedida US 2002/0045559, que é incorporada aqui como referência.
[023] Tensoativos aniônicos adequados podem incluir, por exemplo, um tensoativo ácido sulfônico, como ácido sulfônico alquil benzeno linear, ou sal do mesmo. Tensoativos de sulfonato aniônico ou ácido sulfônico adequados para uso aqui incluem formas de ácido e sal de C5-C20, mais preferencialmente C10-C16, mais preferencialmente C11-C13 alquilbenzeno sulfonatos, alquil éster sulfonatos, C6-C22 alcano sulfonatos primários ou secundários, ácidos policarboxílicos sulfonados, e qualquer mistura dos mesmos, mas preferencialmente C11-C13 alquilbenzeno sulfonatos. Tensoativos de sais ou ácidos aniônicos sulfato incluem os sulfatos alquil primário e secundário, tendo uma fração alquil ou alquenil linear ou ramificada tendo de 9 a 22 átomos de carbono ou mais preferencialmente C12 a C18 alquil.
[024] Tensoativos aniônicos que podem ser usados também incluem tensoativos alquil sulfato beta-ramificados ou misturas de materiais comercialmente disponíveis, tendo um grau de ramificação médio de peso (do tensoativo ou mistura) de pelo menos 50% ou até mesmo pelo menos 60% ou até mesmo pelo menos 80% ou até mesmo pelo menos 95%. Alquil sulfatos ou sulfonatos ramificados de cadeia média também são tensoativos aniônicos adequados para uso na invenção. São preferenciais os alquil sulfatos ramificados de cadeia média.
[025] Alquil sulfatos primários ramificados mono-metil adequados que podem ser usados na invenção incluem aqueles selecionado do grupo que consiste em: 3-metil pentadecanol sulfato, 4-metil pentadecanol sulfato, 5-metil pentadecanol sulfato, 6-metil pentadecanol sulfato, 7-metil pentadecanol sulfato, 8-metil pentadecanol sulfato, 9-metil pentadecanol sulfato, 10-metil pentadecanol sulfato, 11-metil pentadecanol sulfato, 12-metil pentadecanol sulfato, 13-metil pentadecanol sulfato, 3-metil hexadecanol sulfato, 4-metil hexadecanol sulfato, 5-metil hexadecanol sulfato, 6-metil hexadecanol sulfato, 7-metil hexadecanol sulfato, 8-metil hexadecanol sulfato, 9-metil hexadecanol sulfato, 10-metil hexadecanol sulfato, 11-metil hexadecanol sulfato, 12-metil hexadecanol sulfato, 13-metil hexadecanol sulfato, 14-metil hexadecanol sulfato, e misturas dos mesmos.
[026] Alquil sulfatos primários ramificados di-metil adequados podem incluir materiais selecionados do grupo que consiste em: 2,3-metil tetradecanol sulfato, 2,4-metil tetradecanol sulfato, 2,5-metil tetradecanol sulfato, 2,6- metil tetradecanol sulfato, 2,7-metil tetradecanol sulfato, 2,8-metil tetradecanol sulfato, 2,9-metil tetradecanol sulfato, 2,10-metil tetradecanol sulfato, 2,1-metil tetradecanol sulfato, 2,12-metil tetradecanol sulfato, 2,3- metil pentadecanol sulfato, 2,4-metil pentadecanol sulfato, 2,5-metil pentadecanol sulfato, 2,6-metil pentadecanol sulfato, 2,7-metil pentadecanol sulfato, 2,8-metil pentadecanol sulfato, 2,9-metil pentadecanol sulfato, 2,10- metil pentadecanol sulfato, 2,11-metil pentadecanol sulfato, 2,12-metil pentadecanol sulfato, 2,13-metil pentadecanol sulfato, e misturas dos mesmos.
[027] Exemplos de tensoativos catiônicos que podem ser usados na invenção incluem tensoativos de amina quaternária mono- alcoxilados e bis-alcoxilados catiônicos com uma cadeia C 6-C18 N-alquil, como de fórmula geral:
Figure img0001
em que R1 é uma fração alquil ou alquenil contendo de cerca de 6 a cerca de 18 átomos de carbono, preferencialmente 6 a cerca de 16 átomos de carbono, mais preferencialmente de cerca de 6 a 14 átomos de carbono; R2 e R3 são cada um independentemente grupos alquil contendo de um a três átomos de carbono, preferencialmente metil, mais preferencialmente R2 e R3 são grupos metil; R4 é selecionado de hidrogênio (preferencial), metil e etil; X é um ânion como cloreto, brometo, metilsulfato, sulfato ou afins, para fornecer neutralidade elétrica; A é um grupo alcoxi, especialmente um grupo etilenoxi, propilenoxi ou butilenoxi; e p é de 0 a 30, preferencialmente 2 a cerca de 15, mais preferencialmente 2 a cerca de 8.
[028] O tensoativo amina bis-alcoxilada catiônica preferencialmente tem a fórmula geral:
Figure img0002
em que R1 é uma fração alquil ou alceno contendo de cerca de 8 a cerca de 18 átomos de carbono, preferencialmente de 10 a cerca de 16 átomos de carbono, mais preferencialmente de cerca de 10 a cerca de 14 átomos de carbono; R2 é um grupo alquil contendo de um a três átomos de carbono, preferencialmente metil; R3 e R4 podem variar de forma independente e são selecionados de hidrogênio (preferencial), metil e etil, X- é um ânion como cloreto, brometo, metilsulfato, sulfato, ou afins, suficiente para fornecer a neutralidade elétrica. A e A’ podem variar independentemente e cada um selecionado de C1-C4 alcoxi, especialmente etilenoxi, propilenoxi, butilenoxi e misturas dos mesmos; p é de 1 a cerca de 30, preferencialmente 1 a cerca de 4 e q é de 1 a cerca de 30, preferencialmente 1 a cerca de 4, e mais preferencialmente p e q são 1.
[029] Outro grupo adequado de tensoativos catiônicos que pode ser usado na invenção são os tensoativos de éster catiônicos. Tensoativos de éster catiônicas adequado, incluindo tensoativos de éster de colina, foram, por exemplo, divulgados em Patentes US 4.228.042, 4.239.660 e 4.260.529.
[030] Na invenção, tensoativos não iônicos são preferenciais (incluindo misturas dos mesmos). Tensoativos não iônicos adequados incluem, por exemplo, materiais alcoxilato incluindo aqueles que são derivados de óxido de etileno, óxido de propileno, e/ou óxido de butileno. Exemplos são descritos, por exemplo, em Patente US 7.906.474 e publicação Pré-Concedida 2011/0098492, cada uma das quais é incorporada aqui como referência.
[031] Em algumas modalidades, o tensoativo para uso na invenção é um alcoxilato não iônico de fórmula I: RaO-(AO)z-H (I) em que Ra é aril (por exemplo, fenil) ou C6-C24 alquil linear ou ramificado, AO em cada ocorrência é independentemente etilenoxi, propilenoxi, butilenoxi, ou misturas aleatórias ou em bloco dos mesmos, e z é de 1 a 50.
[032] Em algumas modalidades, o tensoativo não iônico preferencial para uso na composição de revestimento aquosa é um alcoxilato representado pela seguinte fórmula II: R-O-(C3H6O)x(C2H4O)y-H (II) em que x é um número real dentro de uma faixa de 0,5 a 10; y é um número real dentro de uma faixa de 2 a 20, e R representa uma mistura de duas ou mais frações alquil lineares cada uma contendo um ou mais grupos alquil lineares com um número par de átomos de carbono de 4 a 20. Uma das vantagens dos tensoativos de Fórmula I, particularmente aqueles que são derivados de fonte natural, conforme descrito abaixo, é sua biodegradabilidade geral e baixa toxicidade.
[033] Tensoativos de Fórmula II são preferencialmente preparados de uma maneira sequencial que inclui propoxilação (adição de PO ou frações poli(oxipropileno)) para um álcool ou mistura de álcoois para formar um bloco PO seguido por etoxilação (adição de EO ou frações poli(oxietileno)) para formar um bloco EO ligado ao bloco PO, mas espaçado de R que representa frações alquil a partir do álcool ou mistura de álcoois. Pode-se também começar com uma mistura de álcoois que fornece uma distribuição de frações alquil e então sequencialmente propoxilar e etoxilar a mistura ou separadamente propoxilar e etoxilar álcoois selecionados e então combinar esses alcoxilatos (álcoois propoxilados e etoxilados) em proporções suficientes para fornecer uma distribuição, por exemplo, como mostrado na Tabela A abaixo.
[034] Preferencialmente, R representa uma mistura de frações alquil lineares que são as porções de alquil de álcoois derivados de óleo de semente. Em algumas modalidades, R tem uma distribuição de fração alquil como na Tabela A: Tabela A
Figure img0003
[035] Como usado aqui, “C16-18” significa “C16, C18 ou uma mistura dos mesmos.”
[036] Qualquer um ou mais das frações C6, C14, e C16-18 alquil podem, mas não é necessário, estar presentes na presente invenção. Quando presentes, as quantidades das frações C6, C14, e C16-18 alquil podem satisfazer qualquer uma das faixas respectivas conforme mostrado na Tabela A, contanto que todas as porcentagens em peso sejam no total 100% em peso. Em algumas modalidades, uma ou mais das frações C6, C14, e C16-18 alquil estão presentes em uma quantidade maior que zero. Em algumas modalidades, C6 e C14 são cada uma presentes em uma quantidade maior que zero, e também há uma quantidade maior que zero de C16-18.
[037] Em algumas modalidades, R tem uma distribuição de fração alquil como na Tabela B. Tabela B
Figure img0004
[038] A mistura de tensoativo como na Tabela B inclui uma mistura de pelo menos quatro frações alquil: C8, C10, C12, e C14. Qualquer uma ou mais das frações C6 e C16-18 alquil podem, mas não precisam estar, presentes em composições de tensoativo desse subconjunto preferencial de tensoativos preferenciais. Quando presentes, as quantidades das frações C6, e C16-18 alquil podem satisfazer qualquer uma das faixas respectivas conforme mostrado na Tabela A, contanto que todas as porcentagens em peso sejam no total 100% em peso.
[039] Em algumas modalidades, a quantidade de C6 em R é zero. Independentemente, em algumas modalidades, a quantidade de C16-18 em R não é zero.
[040] Fórmula II acima inclui variáveis “x” e “y” que, tomadas em conjunto, estabelecem um grau de alcoxilação em uma distribuição de oligômero. Individualmente, “x” e “y” representa graus médios de, respectivamente, propoxilação e etoxilação. Em algumas modalidades, o grau de propoxilação ou “x” cai dentro de uma faixa de 0,5 a 7, preferencialmente dentro de uma faixa de 0,5 a menos de 4, mais preferencialmente dentro de uma faixa de 0,5 a 3, ainda mais preferencialmente dentro de uma faixa de 2 a 3, e ainda mais preferencialmente dentro de uma faixa de 2,5 a 3. O grau de etoxilação ou “y” preferencialmente cai dentro de uma faixa de 2 a 10, mais preferencialmente dentro de uma faixa de 2 a 8, ainda mais preferencialmente dentro de uma faixa de 4 a 8 e ainda mais preferencialmente dentro de uma faixa de 6 a 8.
[041] Em algumas modalidades, a soma de x e y é de 1 a 15. Em algumas modalidades, a soma de x e y é de 1 a 7. Independentemente, em algumas modalidades, y é maior que x. Em algumas modalidades, y é maior que ou igual a x vezes 2. Em algumas modalidades, x está dentro de uma faixa de 2,5 a 3, y está dentro de uma faixa de 2 a 10, e R tem uma distribuição de fração alquil como na Tabela B. Em algumas modalidades, a quantidade de C6 em R é zero, a quantidade de C16-18 em R não é zero, e a soma de x e y é de 1 a 7.
[042] Em algumas modalidades, o tensoativo de fórmula II é C8-16O(PO)2.5(EO)5H (com base em alimentações de matéria-prima) derivado de um fluxo de álcool que fornece uma distribuição de porcentagem em peso de fração alquil como segue: C8 = 22,5%, C10 =27,5%, C12 = 35%, C14 = 12,5 e C16 = 2,5%.
[043] Em algumas modalidades, o tensoativo de fórmula II é uma mistura de C8-10O(PO)2.5(EO)5.8H (derivado de uma mistura de álcool que consiste em cerca de 55% n-decanol e cerca de 45% n-octanol) e C12-16O(PO)2.5(EO)8H (derivado de uma mistura de álcool que consiste em cerca de 70% n-dodecanol, 25% n- tetradecanol, e 5% n-hexadecanol), preferencialmente em uma razão dos dois materiais de fórmula II de 65:35.
[044] Em algumas modalidades, o tensoativo para uso na composição de revestimento aquosa da invenção é uma alcoxilato da fórmula III: R1O-(CH2CH(R2)-O)p-(CH2CH2O)q-H (III) em que R1 é C4-C18 alquil linear ou ramificado; R2 é CH3 ou CH3CH2; p é um número real de 0 a 11; e q é um número real de 1 a 20. Em algumas modalidades, R1 na fórmula III é C6-C16 alquil linear ou ramificado, alternativamente C8-C14 alquil linear ou ramificado, alternativamente C6-C12 alquil linear ou ramificado, alternativamente C6-C10 alquil linear ou ramificado, alternativamente C8-C10 alquil linear ou ramificado. Em algumas modalidades, R1 é C8 alquil linear ou ramificado. Em algumas modalidades, R1 é 2-etilhexil (CH3CH2CH2CH2CH(CH2CH3)CH2-). Em algumas modalidades, R1 é 2- propilheptil (CH3CH2CH2CH2CH2CH(CH2CH2CH3)CH2-). Em algumas modalidades, R2 na fórmula III é CH3. Em algumas modalidades, R2 é CH3CH2. Em algumas modalidades, p na fórmula III é de 3 a 10, alternativamente de 4 a 6. Em algumas modalidades, 1 na fórmula III é de 1 a 11, alternativamente de 3 a 11.
[045] Em algumas modalidades, o tensoativo de fórmula III é C8-C14O-(PO)2-5(EO)5-9-H, onde o grupo C8-C14 é linear ou ramificado, preferencialmente ramificado. Em algumas modalidades, o tensoativo de fórmula III é 2EH(PO)2(EO)4-H, 2EH(PO)3(EO)6.8-H, 2EH(PO)5.5(EO)8-H, 2EH(PO)9(EO)9-H, 2EH(PO)11(EO)11-H, 2EH(PO)5(EO)3-H, ou 2EH(PO)5(EO)6-H (2EH = 2-etilhexil).
[046] Em algumas modalidades, o tensoativo para uso na composição de revestimento aquosa é um alcoxilato da fórmula IV: Ra-O-(C2H4O)m(C4H8O)n-H (IV) em que Ra é um ou mais grupos alquil independentemente de cadeia linear ou ramificada ou grupos alquenil tendo 3-22 átomos de carbono, m é de 1 a 12, e n é de 1 a 8. Em algumas modalidades, m pode ser de 2 a 12, ou de 2 a 10, ou até mesmo de 5-12. Em algumas modalidades, n pode ser de 2 a 8, ou até mesmo de 3-8, ou até mesmo de 5 a 8.
[047] Em algumas modalidades, o tensoativo para uso na composição de revestimento aquosa é um alcoxilato da fórmula V: C4H9O-(C2H4O)r(C3H9O)s(C2H4O)t-H (V) em que r é de 3-10, s é de 3 a 40, e t é de 10 a 45.
[048] Em algumas modalidades, o tensoativo é um alcoxilato da fórmula VI: R-O- (-CH-CH3-CH2-O-)x-- (-CH2-CH2-O-)y-H (VI) em que x é de 0,5 a 10, y é de 2 a 20, e R é uma mistura de duas ou mais frações alquil lineares tendo um número par de átomos de carbono entre 4 e 20.
[049] Em algumas modalidades, o tensoativo para uso na composição de revestimento aquosa é um alquil poliglicosídeo da fórmula:
Figure img0005
em que m é de 1 a 10 e n é de 3 a 20.
[050] Em algumas modalidades, o tensoativo está presente na composição de revestimento aquosa da invenção em uma concentração de 2 a 65 por cento em peso, preferencialmente de 5 a 50 por cento em peso, com base no peso total da composição aquosa.
[051] A composição de revestimento aquosa utilizada na invenção pode opcionalmente compreender um floculante. Floculantes adequados incluem, entre outros, uma resina de poli(óxido de etileno) solúvel em água ou uma resina de acrilamida (por exemplo, Poli-Acrilamida Hidrolisada, “HPAM”) ou outro agente de floculação.
[052] Resinas de poli(óxido de etileno) (“PEO”), opcionalmente usadas na invenção, compreendem unidades polimerizadas derivadas de óxido de etileno. As mesmas também podem compreender unidades derivadas de outros monômeros como óxido de propileno, além de óxido de etileno. As resinas de poli(óxido de etileno) são geralmente solúveis em água e fornecem essencialmente composições claras, homogêneas quando dispersas em água.
[053] Em algumas modalidades, resinas de poli(óxido de etileno) solúveis em água adequadas para uso na invenção têm a fórmula geral HO -[-CH2CH2O-]n -H, em que n é de 1.000 a 200.000, por exemplo, 1.000-100.000, ou até mesmo 1.000 a 50.000. As resinas de poli(óxido de etileno) podem ter uma solubilidade em água de 0,01% a 100%, preferencialmente 0,02% e 5%, a 20 °C e pressão atmosférica. Além disso, em algumas modalidades, resinas de poli(óxido de etileno) solúveis em água adequadas têm peso molecular médio em peso, MWw, de 50.000 a 8,000,0000 gramas por mole (g/mol), como 75.000 a 4.000.000 g/mol, ou até mesmo 100.000 a 1.000.000 g/mol. Floculantes opcionais, como resinas de poli(óxido de etileno), podem ser facilmente preparadas usando métodos conhecidos. Além disso, também estão disponíveis comercialmente.
[054] Em algumas modalidades, o floculante, se usado está presente na composição de revestimento aquosa da invenção em uma concentração de 0.01 a 5 por cento em peso, preferencialmente de 0,02 a 2, com base no peso total da composição aquosa.
[055] Composições de revestimento aquosas em conformidade com a invenção também compreendem um polímero de formação de filme ou aglutinante (incluindo misturas dos mesmos), geralmente sob a forma de uma dispersão aquosa ou emulsão. Aglutinantes de polímero adequados para uso na invenção geralmente têm temperaturas de transição vítrea, Tg, de -40 a 120 °C, como de -20°C a 90°C, ou de -15 °C a 80°C, ou mesmo de -10°C a 75°C. A “temperatura de transição vítrea”, ou “Tg”, como usado aqui, significa a temperatura igual ou maior que pela qual um polímero vítreo passará por movimento segmental da cadeia de polímero. Temperaturas de transição vítrea de um polímero podem ser estimadas pela equação de Fox (Bulletin of American Physics Society, 1 (3), p 123, 1956), como segue: 1/Tg = w1/Tg,1 + w2/Tg,2
[056] Para um copolímero compreendendo dois tipos de monômeros, w1 e w2 se referem à fração de peso dos dois monômeros, e Tg,1 e Tg,2 se referem às temperaturas de transição vítrea dos dois homopolímeros correspondentes preparadas a partir dos monômeros. Para polímeros contendo três ou mais monômeros, termos adicionais são adicionados (wn /Tg,n). A Tg de um polímero também pode ser medida por várias técnicas, incluindo, por exemplo, calorimetria de varredura diferencial (DSC).
[057] Aglutinantes de polímero adequados para uso nas composições de revestimento aquosas são preferencialmente polímeros de emulsão insolúvel em água derivados de um ou mais monômeros etilenicamente insaturados, normalmente sob a forma de uma dispersão aquosa. Monômeros etilenicamente insaturados adequados incluem ácidos carboxílicos etilenicamente insaturados, como o ácido (met)acrílico, derivados do mesmo, como ésteres (C1-C20)alquil (met)acrilato e (met)acrilamida, monômeros aromáticos de vinil, monômeros de alquil de vinil, alfa olefinas, e combinações dos mesmos. Outros exemplos de monômeros adequados incluem, entre outros, acrilato de metil, acrilato de etil, acrilato de propil, acrilato de isopropil, acrilato de butil, acrilato de isobutil, acrilato de butil secundário, acrilato de butil terciário, metacrilato de metil, metacrilato de etil, metacrilato de propil, metacrilato de isopropil, metacrilato de ciclopropil, metacrilato de butil, e metacrilato de isobutil, metacrilato de hexil e ciclohexil, acrilato de ciclohexil, metacrilato de isobornil, acrilato de 2-etilhexil (EHA), metacrilato de 2-etilhexil, (met)acrilato octil, (met)acrilato de decil, (met)acrilato de isodecil, (met)acrilato de undecil, (met)acrilato de dodecil (também conhecido como (met)acrilato de lauril), (met)acrilato de tridecil, (met)acrilato de tetradecil (também conhecido como (met)acrilato de miristil), (met)acrilato de pentadecil, (met)acrilato cd hexadecil (também conhecido como (met)acrilato de cetil), (met)acrilato de heptadecil, (met)acrilato de octadecil (também conhecido como (met)acrilato de estearil), (met)acrilato de nonadecil, (met)acrilato de eicosil, metacrilato de hidroxietil, alfa- metil estireno e estirenos substituídos, como vinil tolueno, 2-bromoestireno, cloroestireno-4, 2-metoxiestireno, 4- metoxiestireno, alfa-cianoestireno, alil fenil éter e alil tolil éter, etileno, propileno, buteno, hexeno, octano, deceno, acetato de vinil (opcionalmente copolimerizado com um acrilato, como acrilato de butil, ou com etileno), e combinações dos mesmos. Monômeros preferenciais incluem acrilato de metil, acrilato de etil, acrilato de butil e acrilato de 2-etilhexil, opcionalmente em combinação com um monômero aromático de vinil, preferencialmente estireno. Mais preferencial é acrilato de butil opcionalmente em combinação com um monômero aromático de vinil, preferencialmente estireno.
[058] Outros exemplos incluem, entre outros, monômeros de ácido carboxílico (C3-C9) etilenicamente insaturados, como monômeros de ácido monocarboxílicos e dicarboxílicos insaturados. Por exemplo, os ácidos monocarboxílicos insaturados incluem ácido acrílico (AA), ácido metacrílico (MAA), ácido alfa-etacrílico, ácido beta-dimetilacrílico, ácido vinilacético, ácido allacético, ácido etilidinoacéetico, ácido propilidinoacético, ácido crotônico, ácido acriloxipropiônico e sais alcalinos e de metal dos mesmos. Monômeros de ácido dicarboxílico insaturado adequado incluem, por exemplo, ácido maleico, anidrido maleico, ácido fumárico, ácido itacônico, ácido citracônico, ácido mesacônico, ou ácido metilenomalônico. Ácido metacrílico (MAA) é um ácido carboxílico etilenicamente insaturado preferencial.
[059] Outros monômeros insaturados que, quando utilizados, são preferencialmente copolimerizados com um ou mais dos (met)acrilatos de alquil anteriores incluem, entre outros, butadieno, acrilonitrila, metacrilonitrila, crotononitrila, alfa-cloroacrilonitrila, etil vinil éter, isopropil vinil éter, isobutil vinil éter, butil vinil éter, dietileno glicol vinil éter, decil vinil éter, etileno, metil vinil tioéter e propil vinil tioéter, ésteres de álcool vinílico e combinações dos mesmos.
[060] Em algumas modalidades, o aglutinante de polímero é uma dispersão aquosa de unidades de polímero derivadas de, com base no peso do polímero: i) de 90 a 99,9 por cento em peso de pelo menos um monômero etilenicamente insaturado não incluindo componente ii; e ii) de 0,1 a 10 por cento em peso de (met)acrilamida. Em algumas modalidades, o monômero de i) compreende um éster de (C1-C20)alquil (met)acrilato em combinação com um monômero aromático de vinil. Em algumas modalidades, i) é acrilato de butil em combinação com estireno. Preferencialmente, a quantidade de acrilato de butil nessa combinação pode ser de 5 a 90 por cento em peso e a quantidade de estireno pode ser de 95 a 10 por cento em peso com base no peso total do acrilato de butila e estireno.
[061] Em algumas modalidades da invenção, o aglutinante de polímero é uma dispersão aquosa de unidades de polímero derivadas de: acrilato de butil, estireno, e acrilamida. Preferencialmente, as quantidades, com base no peso do polímero são: de 65 a 75 por cento em peso de acrilato de butil; de 23 a 33 por cento em peso de estireno; e de 0,5 a 6 por cento em peso de acrilamida. Mais preferencialmente, as quantidades, com base no peso do polímero são: de 69 a 71 por cento em peso de acrilato de butil; de 27 a 29 por cento em peso de estireno; e de 1 a 3 por cento em peso de acrilamida.
[062] Em algumas modalidades da invenção, o aglutinante de polímero é uma dispersão aquosa de unidades de polímero derivadas de: acrilato de butil, estireno, metacrilato de hidroxietil, e acrilamida. Preferencialmente, as quantidades, com base no peso do polímero são: de 65 a 75 por cento em peso de acrilato de butil; de 24 a 32 por cento em peso de estireno; e de 0,25 a 2 por cento em peso de metacrilato de hidroxietil; e de 0,5 a 6 por cento em peso de acrilamida. Mais preferencialmente, as quantidades, com base no peso do polímero são: de 69 a 71 por cento em peso de acrilato de butil; de 26 a 28 por cento em peso de estireno; e de 0,25 a 0,75 por cento em peso de metacrilato de hidroxietil; e de 1 a 3 por cento em peso de acrilamida.
[063] Em algumas modalidades, o aglutinante de polímero é uma dispersão aquosa de unidades de polímero derivadas de, com base no peso do polímero: i) de 80 a 99,9 por cento em peso de pelo menos um monômero etilenicamente insaturado, não incluindo o componente ii); e ii) de 0,1 a 20 por cento em peso de um monômero de ácido carboxílico. Monômeros de ácido carboxílico adequados incluem aqueles descritos acima. Ácido metacrílico (MAA) é preferencial.
[064] Em algumas modalidades, o aglutinante de polímero usado na composição da invenção é um copolímero de emulsão reticulado com metal, como os descritos em Patentes US 4.150.005, 4.517.330, e publicações Pré-Concedidas US 0118409/2011, e 2011/0230612, cada uma das quais é incorporada aqui como referência. (Co)polímeros de emulsão de formação de filme reticulados com metal compreendem unidades de polímero derivadas de um ou mais monômeros etilenicamente insaturados e um ou mais monômeros funcionalizados com ácidos reagidos com um composto de metal polivalente a uma temperatura acima ou abaixo da Tg do polímero funcionalizado de ácido para produzir um polímero reticulado.
[065] Em algumas modalidades, o copolímero reticulado com metal é derivado de, com base no peso do copolímero: i) de 75 a 99 por cento em peso de pelo menos um monômero etilenicamente insaturado, não incluindo o componente ii; e ii) de 1 a 25 por cento em peso de um monômero de ácido carboxílico etilenicamente insaturado estabilizado com um metal polivalente. Em algumas modalidades, o monômero de i) compreende um ou mais ésteres de (C1-C20)alquil (met)acrilato. Em algumas modalidades, o monômero de i) compreende ésteres de (C1-C20)alquil (met)acrilato opcionalmente em combinação com um monômero aromático de vinil. Em algumas modalidades, i) é acrilato de butil, metilmetacrilato, e estireno. Preferencialmente, a quantidade de acrilato de butil nessa combinação é de 1 a 80, a quantidade de metilmetacrilato é de 5 a 70, e a quantidade de estireno é de 0 a 70 por cento em peso com base no peso total de acrilato de butil, metilmetacrilato e estireno.
[066] Monômeros de ácido carboxílico adequados para a modalidade anterior incluem, entre outros, aqueles descritos acima. Ácido metacrílico (MAA) é preferencial.
[067] O reticulante de metal polivalente empregado nas modalidades anteriores é geralmente sob a forma de um complexo de metal polivalente contendo a fração de metal polivalente, uma fração de ligante orgânico e, se o agente reticulante é adicionado como um quelato para a formulação na forma solubilizada, uma fração alcalina. O íon do metal polivalente pode ser de berílio, cádmio, cobre, cálcio, magnésio, zinco, zircônio, bário, alumínio, bismuto, antimônio, chumbo, cobalto, ferro, níquel, ou qualquer outro metal polivalente que pode ser adicionado à composição através de um óxido, hidróxido, ou sal básico, ácido ou neutro, que tem uma solubilidade apreciável em água, como pelo menos cerca de 1% em peso no mesmo. A fração alcalina pode ser fornecida por amônia ou uma amina. O ligante orgânico pode ser amônia ou uma amina ou um aminoácido bidentado orgânico. O ligante bidentado aminoácido é preferencialmente um aminoácido alifático, mas pode também ser um aminoácido heterocíclico. Complexos de metal polivalentes preferenciais incluem os íons diamônio de zinco (II) e tetra-amônio de zinco (II), glicinato de cádmio, glicinato de níquel, glicinato de zinco, glicinato de zircônio, alanato de zinco, beta-alanato de cobre, beta- alanato de zinco, valanato de zinco, acetato de bisdimetilamino de cobre.
[068] A quantidade de composto metal polivalente adicionado é preferencialmente de cerca de 15% a 100% do equivalente de resíduos ácidos da emulsão de copolímero, e pode ser pelo menos cerca de 15%. Mais preferencialmente, a quantidade do agente de reticulação iônica de metal polivalente é de cerca de 35% a 80% do equivalente dos resíduos de ácido da emulsão de copolímero. Ainda mais preferencialmente, a quantidade do agente de reticulação de metal polivalente é de cerca de 40% a 70% do equivalente dos resíduos de ácido.
[069] Em algumas modalidades da invenção, o copolímero reticulado com metal é derivado de acrilato de butil, metacrilato de metil, estireno, metacrilato de hidroxi etil, ácido acrílico, e ácido metacrílico, reticulado com íon zinco. Preferencialmente, as quantidades, com base no peso do copolímero, são: de 28 a 40 por cento em peso de acrilato de butil, de 5 a 20 por cento em peso de metacrilato de metil, de 35 a 45 por cento em peso de estireno, de 1 a 10 por cento em peso de metacrilato de hidroxi etil, de 1 a 10 por cento em peso de ácido acrílico e de 1 a 10 por cento em peso de ácido metacrílico, reticulado com íon zinco. Mais preferencialmente, as quantidades, com base no peso do copolímero, são: de 29 a 31 por cento em peso de acrilato de butil, de 15 a 17 por cento em peso de metacrilato de metil, de 39 a 41 por cento em peso de estireno, de 4 a 6 por cento em peso de hidroxi etil (metacrilato de metil), de 4 a 6 por cento em peso de ácido acrílico e de 4 a 6 por cento em peso de ácido metacrílico, reticulado com íon zinco (cerca de 0,9 equivalentes).
[070] Em outras modalidades, o aglutinante de polímero é um copolímero de monômero aromático de vinil como estireno, o- metil estireno, p-metil estireno, ou t-butilestireno e um monômero de dieno, como butadieno ou isopreno. São preferenciais como aglutinantes copolímeros de estireno e butadieno. Em algumas modalidades, a razão de peso de estireno e butadieno no copolímero varia de 70:30 a 30:70.
[071] Métodos para preparar aglutinantes de polímero insolúveis em água adequados para uso na composição da invenção são conhecidos na técnica e não especialmente limitados. O método de preparação pode ser selecionado de processos de polimerização de solução, dispersão e emulsão. A polimerização de emulsão é especialmente útil para preparar aglutinantes de polímero adequados. A prática de polimerização de emulsão é bem conhecida e discutida em detalhes na literatura, por exemplo, em D. C. Blackley, Emulsion Polymerization (Wiley, 1975). A temperatura de polimerização é normalmente da temperatura ambiente até 90 °C e pode também envolver o uso de agentes dispersantes, iniciadores, aceleradores, emulsionantes, agentes de transferência de cadeia. Como será facilmente compreendido por especialistas na técnica, agentes dispersantes podem agentes dispersantes aniônicos ou não iônicos, iniciadores de polimerização podem ser do tipo de radical livre, como o persulfato de amônio ou potássio. Os iniciadores podem ser usados sozinhos ou com um acelerador, como o metabissulfito de potássio ou tiossulfato de sódio. Exemplos de emulsificantes adequados, por exemplo, sais de metal alcalino e amônio de sulfonatos de alquil, aril, alcaril, e aralquil, sulfatos, sulfatos de poliéter, e derivados alcoxilados de ácidos graxos, ésteres, álcoois, aminas, amidas e alquilfenóis. Agentes de transferência de cadeia, incluindo compostos mercaptanos, polimercaptanos e poli-halogênio podem ser usados na mistura de polimerização para controlar o peso molecular do polímero.
[072] Em algumas modalidades, o aglutinante de polímero está presente na composição de revestimento aquosa da invenção em uma concentração de 1 a 35 por cento em peso, preferencialmente de 5 a 20 por cento em peso, com base no peso total da composição aquosa (incluindo ingredientes opcionais como descrito abaixo).
[073] As composições de revestimento aquosa para uso na invenção podem conter ingredientes opcionais adicionais, como, entre outros, um ou mais solventes, conservantes, auxiliares molhantes, auxiliares de nivelamento, emulsões de cera, antiespuma e modificadores de viscosidade, biocidas, entre outras coisas.
[074] Em algumas modalidades, as composições de revestimento aquosas da invenção opcionalmente contêm um corante fluorescente como um branqueador óptico. Corantes fluorescentes podem ser usados para determinar a uniformidade do revestimento e peso do revestimento. Esse uso é benéfico porque é uma técnica não destrutiva que pode dar leituras rápidas da qualidade do revestimento sem prejudicar a aparência do produto.
[075] Surpreendentemente descobriu-se que em algumas modalidades, incluindo os branqueadores ópticos aqui descritos nas composições do revestimento, fornece o benefício adicionado de suprimir ainda mais poeira de partículas finas. Assim, o branqueador não só fornece uma maneira fácil para determinar a presença de um revestimento sobre a partícula, mas também, em algumas modalidades, ainda potencializa a supressão da poeira.
[076] Em algumas modalidades, branqueadores ópticos para uso na invenção são cumarina ou derivados de cumarina da seguinte estrutura geral:
Figure img0006
em que R é H, C1-C12 alquil, um grupo C3-C12 cicloalifático, um grupo C1-C12 alquil haleto, ou um grupo carboxil; e R2 é H, hidroxi (-OH), amina (-NH2), C1-C12 mono ou dialquilamina, ou um grupo mono ou diamina cicloalifático.
[077] Preferencialmente, a cumarina ou derivado de cumarina são selecionados do grupo que consiste em cumarina, 7- dietilamino-4-metilcumarina, 7-hidroxi-4-metilcumarina, 7- amino-4-metilcumarina, {7-(dimetilamino)-2,3- dihidrociclopenta-[c][1]benzopiran-4(1H)-ona}, {7- (dimetilamino)-4-(trifluorometil)cumarina){, {2,3,6,7- tetrahidro-9-(trifluorometil)-1H,5H,11H-[1]benzopirano[6,7,8- ij]qui nnolizin-11-ona}, ácido cumarina-3-carboxílico, 3-[2- (dietilamino)etil]-7-hidroxi-4-metilcumarina, e dihidrocumarina. Um derivado de cumarina preferencial particularmente útil na presente invenção é 7-(dietilamino)- 4-metilcumarina, que pode ser representado pela estrutura a seguir:
Figure img0007
[078] Outros branqueadores ópticos que podem ser usados na invenção incluem, por exemplo, compostos de bis-estilbeno como aqueles descritos em Patente US 3.984.399, compostos de bis(benzoxazolil) tiofeno como os descritas em Patente US 3.135.762, e compostos 4,4’-bis(2-benzoxazolil)-estilbeno como descrito em BE 651310, cada um dos quais é aqui incorporado como referência.
[079] Exemplos mais específicos de branqueadores ópticos adequados incluem, novamente, sem limitação, sal dissódico de ácido 2,2’-[(1,1’-bifenil)-4,4’-diildi-2,1-etenodiil]-bis- benzenesulfônico, 2,5-Bis(5-tert-butil-benzoxazol-2- il)tiofeno, ou 4,4‘-Bis(2-benzoxazolil)estilbeno.
[080] Em algumas modalidades, é preferencial dissolver ou dispersar o branqueador óptico em um solvente antes da adição à composição de revestimento. Solventes hidrofóbicos são preferenciais. Exemplos de solventes adequados incluem, entre outros, 2,2,4-trimetil-1,3-pentanodiol mono(2- metilpropanoato), éster dibutil de ácido 1,2- Benzenodicarboxílico, ou hexil celossolve.
[081] Quando usado, o branqueador óptico está, em algumas modalidades, normalmente presente na composição de revestimento aquosa da invenção em uma concentração de 0,001 a 5 por cento em peso, preferencialmente de 0,05 a 0,2 por cento em peso, mais preferencialmente de 001 a 0,1 por cento em peso, com base no peso total da composição aquosa.
[082] O equilíbrio das composições aquosas, contendo tensoativo, água, aglutinante de polímero, poli(óxido de etileno) opcional, e quaisquer ingredientes opcionais ou cossolventes, é água. Em algumas modalidades, a quantidade de água na composição de revestimento aquosa é 20 por cento em peso ou menos, alternativamente 18 por cento em peso ou menos, ou alternativamente 16 por cento em peso ou menos, com base no peso total da composição de revestimento. Em algumas modalidades, a quantidade de água na composição de revestimento aquosa é de 5 por cento em peso ou mais, alternativamente 10 por cento em peso ou mais, ou alternativamente 15 por cento em peso ou mais, com base no peso total da composição de revestimento.
[083] A composição de revestimento aquosa de acordo com a invenção pode ser revestida sobre a partícula de propante usando técnicas bem conhecidas pelos especialistas. A título de exemplo não limitante, a partícula e a composição de revestimento aquosa pode ser misturada em um misturador com agitação mecânica. Ou a composição de revestimento aquosa pode ser pulverizada sobre um leito em movimento ou fluxo de queda das partículas. Ou alguma combinação de pulverização da composição de revestimento para as partículas seguido pela mistura com agitação mecânica pode ser usada.
[084] As partículas podem ser aquecidas ou não. Algumas composições de revestimento podem beneficiar de temperaturas mais altas para induzir algum nível de reticulação. Outras composições de revestimento se beneficiam apenas da evaporação mais rápida da água de emulsão do revestimento.
[085] Não há nenhuma limitação particular em quanto do revestimento deve ser aplicado a uma partícula. Em algumas modalidades, pode ser preferencial que o peso total da propante compreenda entre cerca de 100 ppm e cerca de 10.000 ppm do revestimento, em uma base seca. Em uma modalidade preferencial, a quantidade de revestimento sobre o propante, em base seca, é menor que 10.000 ppm de peso da partícula, alternativamente menor que 5.000 ppm de peso da partícula, alternativamente menor que 2.000 ppm de peso da partícula, ou alternativamente menor que 1.000 ppm de peso da partícula. Em outra modalidade preferencial, a quantidade de revestimento sobre a partícula, em base seca, é entre 300 ppm e 700 ppm de peso da partícula.
[086] Como indicado acima, partículas de propante conforme descritas aqui podem apresentar geração de poeira significativamente reduzida, por exemplo, durante o transbordo e descarregamento do propante em um poço e/ou pontos de transbordo de transporte intermediários. Deve ser notado que para alcançar esse efeito benéfico, não é necessário que todas as partículas dentro de um lote (por exemplo, um caminhão) sejam revestidas com a composição de revestimento, conforme descrita aqui. Em vez disso, em algumas modalidades, pode ser desejável apenas revestir uma fração das partículas, por exemplo, para reduzir custos. A título de exemplo, pode ser desejável revestir 90 por cento em peso ou menos das partículas, alternativamente 70 por cento em peso ou menos, alternativamente 50 por cento em peso ou menos. Em algumas modalidades, pode ser desejável que pelo menos 20 por cento em peso, alternativamente pelo menos 30 por cento em peso, ou alternativamente pelo menos 40 por cento em peso das partículas em um lote de propante sejam revestidos. As partículas revestidas, no entanto devem ser combinadas com as partículas não revestidas antes do seu transporte e manipulação adicional pode provocar a formação de poeira.
[087] Em algumas modalidades úteis em ambientes subcongelamento, um solvente anticongelante pode ser parcialmente substituído por água nas formulações de revestimento. O impacto dessa substituição é para abaixar o ponto de congelamento da emulsão pulverizada sobre a partícula de propante e também para reduzir a tendência das partículas propante se congelar durante o transporte em regiões onde a temperatura média diária é significativamente abaixo de 0 °C e o propante tem a chance de congelar junto.
[088] O solvente anticongelante pode incluir etileno glicol, dietileno glicol, trietleno glicol, propileno glicol, 1,2- butanodiol, metanol, etanol, propanol, butanol, pentanol, hexanol, heptanol, éteres contendo 2 a 14 átomos de carbono, ou cetonas contendo 2 a 14 átomos de carbono.
[089] Em algumas modalidades, a quantidade de solvente anticongelante usado na formulação de revestimento pode ser até 10% em peso, alternativamente até 20% em peso, alternativamente até 30% em peso, alternativamente até 40% em peso, alternativamente até 60% em peso, ou alternativamente até 80% em peso, com base na substituição de água.
[090] Algumas modalidades de invenção agora serão descritas em detalhes nos Exemplos a seguir.
EXEMPLOS Preparação de Polímero
[091] Aglutinantes de polímero adequados para uso nos exemplos podem ser preparados, por exemplo, conforme mostrado na publicação Pré-Concedida US 2009/0155474, em Patente US 6.214.328, e/ou podem ser comercialmente disponíveis.
[092] Um procedimento típico para preparar o polímero é o seguinte. Para um balão de três litros de fundo redondo de quatro bocas equipado com agitador suspenso, condensador, adaptador de nitrogênio e um termopar são adicionadas 430 partes de água, 10,9 partes de ácido benzoico, e 19,2 partes de Rhodafac RS-610A (disponível de Rhodia). Separadamente, uma emulsão de monômero de fase 1 é preparada pela mistura de 183 partes de água, 6,4 partes de Rhodafac RS-610A, 80 partes de acrilato de butil (BA), 200 partes de acrilato de etil (EA), 60 partes de metacrilato de hidroxietil (HEMA), 60 partes de ácido metacrílico (MAA), e 4 partes de n-dodecil mercaptano (n-DDM). Com o nitrogênio ligado, o reator e conteúdos a 85 C, 42 partes da emulsão de monômero de fase 1 acima são carregadas com agitação, seguido por uma solução de iniciador de 1 parte de persulfato de sódio dissolvido em 15 partes de água. A emulsão de monômero remanescente é então alimentada por 48 minutos, mantendo uma temperatura de 85 C. Uma solução de iniciador coalimentada contendo 1 parte de persulfato de sódio e 73 partes de água é gradualmente adicionada simultaneamente com esta alimentação de monômero bem como alimentação de monômero de fase 2 como descrito mais tarde. Após o monômero de fase 1 ser completamente alimentada, o monômero de fase 2 é preparado misturando 270 partes de água, 9,6 partes de Rhodafac RS-610A, 150 partes de acrilato de butil (BA), 282 partes de metacrilato de metil (MMA), 60 partes de metacrilato de hidroxietil (HEMA), 108 partes de ácido metacrílico (MAA), e 1,8 partes de n-dodecil mercaptano (n-DDM). A emulsão de monômero de fase 2 é alimentada por 72 minutos, mantendo uma temperatura de 85 C.
[093] Depois que a emulsão de monômero e alimentação de iniciador são concluídos, as misturas de reação são “perseguidas” com uma combinação de sulfato ferroso, hidroperóxido de t-butil, persulfato de amônio, ácido D- isoascórbico para reduzir os níveis de monômero residuais. A mistura de reação é então resfriada para temperatura ambiente e filtrada. O polímero de emulsão preparado tem sólidos de 47%.
[094] Um procedimento típico para preparar as composições de revestimento aquosas dos exemplos, contendo o aglutinante de polímero, tensoativo, água e vários ingredientes opcionais, é o seguinte. 1. Carregar água deionizada à caldeira. Aquecer para 60°C. 2. Agitar a água para estabelecer e manter um vortex durante todo o processo e adicionar floculante em uma taxa lenta. Continuar agitação por 60 - 120 minutos até que a solução pareça homogênea. 3. Permitir que esfrie para uma temperatura abaixo do ponto de turvação do tensoativo. 4. Adicionar tensoativo e agitar 10 minutos. 5. Adicionar aglutinante e agitar por 10 minutos. 6. Adicionar ingredientes opcionais juntos ou em sequência com agitação intermediária entre adições.
[095] Composições (formulações) de revestimento de exemplo que podem ser preparadas de acordo com os protocolos descritos acima são mostradas nas Tabelas 1-8. Tabela 1.
Figure img0008
Tabela 2.
Figure img0009
Figure img0010
Tabela 3.
Figure img0011
Figure img0012
Tabela 4.
Figure img0013
Figure img0014
Figure img0015
Tabela 5.
Figure img0016
Tabela 6.
Figure img0017
Tabela 7.
Figure img0018
Tabela 8.
Figure img0019
[096] Várias das composições aquosas mostradas nas Tabelas acima são aplicadas para partículas de areia e suas avaliações de propriedades sob condições de teste diferentes. As comparações são preparadas como partículas de areia não tratadas (exemplos comparativos).
Procedimento para Analisar tamanho de partícula: Analisador de Tamanho de Partícula de Difração de Laser LS 13 320
[097] Beckman Coulter LS 13 320 vai medir a distribuição de tamanho de partículas suspensas em forma de líquido ou pó seco, usando os princípios de espalhamento de luz. Este instrumento é composto do banco óptico LS 13 320 e um Módulo Líquido Aquoso (ALM). Este instrumento utiliza PIDS (Espalhamento Diferencial de Intensidade de Polimerização) permitindo uma faixa de medição dinâmica de 0,04 a 2000 mícron. O método envolve a análise (deconvolução) dos padrões de luz espalhada produzidos quando partículas de tamanhos diferentes são expostas a um feixe de luz. A série LS 13 320 de instrumentos aproveita estes princípio para fornecer rapidamente as distribuições de tamanho de partícula precisas e reprodutíveis.
[098] O Sistema de Pó Seco Tornado se destina para uso com Banco Óptico LS 13 320. É capaz de alimentar e medir amostras de pó seco na faixa de tamanho de 0,4 μm a 2000 μm. O DPS Tornado mede a amostra inteira apresentada ao instrumento, com um volume de amostra que permite uma análise que fornecerá resultados estatisticamente exatos. A faixa de volumes de amostra que o instrumento pode aceitar deve fornecer um mínimo de 10 segundos de execução em ocultação controlada. A amostra é colocada em um porta-amostras e liberada à zona sensoriamento no banco óptico por um vácuo. O Tornado DPS fornece controle de taxa de alimentação automática (ocultação). O ponto definido para a ocultação é selecionável pelo usuário entre 4% e 8%. A precisão do controle de ocultação média é melhor que ± 2% do ponto definido.
[099] O sistema dispersa pós coesos sem materiais frágeis de moagem. A dispersão dos pós secos é comparável à dispersão alcançada quando as amostras são executadas molhadas com pré- dispersão manual apropriada. A amostra a ser medida está contida no sistema para evitar a contaminação pelo ar por toda a área de trabalho. Isso é realizado pela manutenção de um sistema de pressão negativa (vácuo) para o caminho da amostra e aprisionando a amostra através de um sistema de filtração no vácuo.
[100] Em um procedimento exemplar, o propante Areia (20/40 malha) é moído em uma Misturador de velocidade Osterizer 14 definido em “Liquefazer” (configuração máxima) por 2 minutos produzir finos, alternativamente, o Propante areia (20/40 malha) é colocado em um frasco de cerâmica com bolas de cerâmica de 2,54 cm (uma polegada) de diâmetro e colocado em um moinho de rolo durante a noite para produzir finas para imitar finas ou poeira pó que são produzidas durante o transporte pneumático da areia durante as operações de transbordo em um local de transporte de propante.
[101] Areia pré-pesada é colocada em uma pilha de Peneiras Padrão US Série com Tampa e panela. Malha da Tela de série N.° 20, 40, 100, correspondente a 840, 420 e 150 microns. Conjunto de peneira colocada no agitador de peneira por 15 minutos separar os tamanhos de areias. Para cada peneira, a areia resultante é repesada e as frações recolhidas separadamente. Dependendo da faixa de tamanho de partícula de interesse, areia contida pode variar de 150-840 mícrons ou maior, a areia peneirada pode ser de faixas distintas. A areia é pré-pesada em jarras, começando com 65 gramas. Para obter uma leitura na areia não tratada, 5 gramas são removidos e a distribuição de tamanho de partícula e fração de volume é determinada usando o acessório Beckman LS 13 320 Tornando. Para as 60 gramas restantes de areia, 0,15 gramas da formulação é pulverizado ou dispensado para a areia, com tratamento resultante de 0,05%. Um Sequest Perfect Euromist Optima (160 microlitros) 0,014 “x 0,010” de profundidade, válvula da bomba de diâmetro interno de tubo de 0,060’ de Aptar Group, Il, USA é usado como o dispositivo de pulverizador. O dispositivo de pulverizador é ajustado para um recipiente de polietileno de plástico de 60ml projetado para acomodar o dispositivo. Formulações para serem testadas são carregadas para o recipiente de 60 ml para dispensar pelo pulverizador para a areia. Se outras taxas de aplicação são necessárias, a quantidade de formulação é ajustada para obter a quantidade desejada depositada na areia. Além disso, os sólidos da formulação são levados em conta para depositar a quantidade alvo de revestimento para a areia. Formulações são aplicadas com base em uma base de sólidos. A jarra é tampada e a areia com a formulação é vigorosamente agitada por 2 minutos. Alíquotas da areia tratada com fórmula são testadas em Beckman LS 13320 Tornado, com até 10 replicatas.
Faixa de tamanho de partícula de 150 a 420 microns (formulação 6 vs não tratada)
[102] A areia fornecida em 20/40 malha (840 a 420 mícrons) foi tensionada ou fraturada no moinho de rolo ou misturador para produzir partículas finas ou poeira para imitar a poeira produzida durante o transporte de propante. A faixa nas peneiras 100/40 produz uma faixa de mícron de 150 a 420 utilizada neste estudo.
[103] Uma abordagem comum para definir a largura de distribuição do analisador de tamanho de partícula Beckman Coulter é de citar cinco valores no eixo x; o D<10%, D<25%, D<50%, D<75% e D<90% como mostrado nas tabelas abaixo. O D, 50%, conhecido como mediana, foi definido como o diâmetro onde metade da população de partículas se encontra abaixo deste valor. Da mesma forma, D<90% define a distribuição que se encontra abaixo deste diâmetro e D<10% é indicativo de 10% da população abaixo desse diâmetro. Os dados comparando areia revestida com a formulação inventiva 6 versus areia não tratada (comparativa) estão na Tabela 9. Tabela 9.
Figure img0020
[104] Mudança no Tamanho da Partícula. Os dados mostram que o tratamento com formulação 6 muda a distribuição de tamanho de partícula para tamanhos de partículas maiores. Isso corresponde a menos poeira ou partículas mais finas presentes nas operações de campo onde propantes estão sendo manipulados.
Faixa de tamanho de partícula de 150 - 420 microns Partícula (formulação 2 vs não tratada)
[105] A areia fornecida em 20/40 malha (840 a 420 mícrons) foi tensionada ou fraturada no moinho de rolo ou misturador para produzir partículas finas ou poeira para imitar a poeira produzida durante o transporte de propante. A faixa nas peneiras 100/40 produz uma faixa de mícron de 150 a 420 utilizada neste estudo. Os dados comparando areia revestida com a formulação inventiva 2 versus areia não tratada (comparativa) estão na Tabela 10. Tabela 10
Figure img0021
[106] Mudança no Tamanho da Partícula. Os dados mostram que o tratamento com formulação 2 muda a distribuição de tamanho de partícula para tamanhos maiores. Isso corresponde a menos poeira ou partículas mais finas presentes nas operações de campo onde propantes estão sendo manipulados.
500 ppm de revestimento na areia (pulverizado) areia 20/40. Faixa de tamanho de partícula 150 microns a 850 microns (formulações 1, 2 e 3 vs não tratadas)
[107] Os dados comparando areia revestida com formulações inventivas versus areia não tratada (comparativa) estão na Tabela 11. Tabela 11.
Figure img0022
[108] Mudança no Tamanho da Particula. Os dados mostram que o tratamento muda a distribuição de tamanho de particula para tamanhos maiores. Isso corresponde a menos poeira ou particulas mais finas presentes nas operações de campo onde propantes estão sendo manipulados.
500 ppm de revestimento na areia (pulverizado) areia 20/40. Faixa de tamanho de partícula 150 mícrons a 850 mícrons (formulações 1, 2, 4 e 5 vs não tratadas)
[109] Os dados comparando areia revestida com formulações inventivas versus areia não tratada (comparativa) estão na Tabela 12. Tabela 12.
Figure img0023
[110] Os dados na tabela mostram tratamentos fornecendo partículas maiores, portanto, suprimindo as partículas mais finas sendo geradas durante a moagem da areia.
500 ppm de revestimento na areia (pulverizado) areia 20/40. Faixa de tamanho de partícula 150 microns a 850 microns (formulações 2, 7, 14, 15, 16, 18, 19, e 20 vs não tratadas)
[111] Os dados comparando areia revestida com formulações inventivas versus areia não tratada (comparativa) estão na Tabela 13 e 14. Tabela 13.
Figure img0024
Tabela 14.
Figure img0025
[112] Mudança no Tamanho da Partícula. Os dados mostram que o tratamento muda a distribuição de tamanho de partícula para tamanhos maiores. Isso corresponde a menos poeira ou partículas mais finas presentes nas operações de campo onde propantes estão sendo manipulados.
[113] Uma abordagem alternativa para analisar a supressão de tamanho de partícula é calcular a área sob a curva e comparar areia não tratada à areia tratada com as formulações. Uma redução da área sob a curva corresponde a uma redução em finas ou poeiras durante o transporte de propante. Esses dados são mostrados na Fig. 1.
[114] 500 ppm de revestimento na areia (pulverizado) areia 20/40. O tamanho de partícula varia de menos de 150 mícrons.
[115] Para este estudo, a areia originalmente fornecida em malha 20/40 (840/420 mícrons) foi tensionada para produzir uma faixa de tamanho de partícula menor que 150 mícrons para imitar as finas ou poeira gerada durante o transporte de propante. Os dados são mostrados na Tabela 15. Tabela 15
Figure img0026
Supressão de poeira mostrando composições de revestimento diferentes desta invenção
[116] A areia fornecida em 20/40 malha (840 a 420 mícrons) foi tensionada ou fraturada no moinho de rolo ou misturador para produzir partículas finas ou poeira para imitar a poeira produzida durante o transporte de propante. A faixa nas peneiras 100/40 produz uma faixa de mícron de 150 a 850 utilizada neste estudo. As formulações foram aplicadas pela aplicação de pulverização para obter a quantidade desejada de revestimento. Os dados são mostrados na Tabela 16. Tabela 16.
Figure img0027
A taxa de aplicação designa a quantidade de material aplicado ao revestimento em uma base de sólidos Demonstra que componentes individuais não são tão eficazes quanto a combinação.
[117] Nos exemplos a seguir, Beckman Coulter LS 13 320 equipado com o Sistema de Pó Seco Tornado foi usado para determinar as características de partícula de areia revestidas com as formulações. A área total de distribuição de partículas (0 - 2000 microns) medida por Beckman Coulter LS 1320 equipado com o Sistema de Pó Seco Tornado foi determinada pela saída do dispositivo. A área representa uma medição integrada de um efeito ou fenômeno mensurável da porcentagem do volume de partículas nos tamanhos de partículas diferentes determinados durante a medição. É usado como uma medida cumulativa da distribuição de tamanho de partícula. Uma redução total na medição (área), neste caso o tamanho de partícula em uma faixa definida de tamanhos é associada com uma redução total das partículas ou poeira.
[118] A areia fornecida em 20/40 malha (840 a 420 mícrons) foi tensionada ou fraturada no moinho de rolo ou misturador para produzir partículas finas ou poeira para imitar a poeira produzida durante o transporte de propante. A faixa nas peneiras 100/40 produz uma faixa de mícron de 150 a 850 utilizada neste estudo. As formulações foram aplicadas pela aplicação de pulverização para obter a quantidade desejada de revestimento. Tabela 17.
Figure img0028
[119] O valor da área menos da Formulação 2 em relação à Formulação 24 e Formulação 25 mostra menos partículas sendo geradas no Sistema de Pó Seco Tornado. Os valores de área maiores para Formulação 24 (apenas tensoativo) e Formulação 25 (apenas polímero) indicam mais partículas de poeira sendo geradas no Sistema de Pó Seco Tornado. Os dados mostram que a combinação do tensoativo e o polímero demonstra a supressão de poeira do pó de propante da invenção melhor do que os componentes individuais, separadamente.
Leituras de turbidez
[120] Ainda outra abordagem para analisar a supressão de partículas fornecida pelas composições da invenção é a de determinar a suspensão de partículas em extrações de água de areia revestida e não revestida medindo a turbidez das extrações de água. A turbidez é medida por um instrumento chamado nefelômetro. As unidades de turbidez de um nefelômetro são Unidades de Turbidez Nefelométrica (NTU). Altos valores de NTU indicam maior turbidez e valores de NTU mais baixos indicam baixa turbidez. Turbidez nas extrações de água da areia revestida e não revestida é devido a partículas em suspensão na água. Valores de NTU baixos da areia revestida indicam que menos partículas são extraídas da areia revestida demonstrando a supressão de poeira de partículas. A areia não revestida tem o maior valor NTU indicando mais partículas sendo extraídas da areia.
Método de Turbidez da Areia Preparação da Amostra:
[121] Informações de revestimento de areia deveriam ser obtidos de fonte de areia ou gravados durante a preparação incluindo tamanho de peneira de areia e nível de revestimento ppm experimental (calculado usando o peso da formulação adicionado à areia, peso da areia, e conteúdo de sólidos de formulação). Em níveis de revestimento de areia mais altos, um efeito pronunciado da formulação deixando a areia e se dissolvendo na água afetará as leituras uma vez que a solução de teste pode se tornar branco opaco. Para a invenção atual, pequenas alíquotas de areia (~ 20g cada) são colocadas em uma lata de pesagem. A areia é espalhada pela lata de pesagem e seca a 80 graus Celsius durante a noite para secar e aderir o revestimento para a camada de areia para evitar este ruído.
Medidor de Turbidez Oakton T-100 (Nefelômetro)- Calibração do Instrumento:
[122] O medidor de turbidez Oakton T-100 deve ser ligado e calibrado logo antes do uso. Pressionando o botão CAL, os padrões podem ser inseridos em turbidez decrescente. Esperar que o instrumento exiba o padrão atual para ser lido, certificar que a parte de fora do frasco de teste está limpa com um lenço, colocar o frasco no suporte com as setas no frasco e leitor alinhado, e pressionar enter. A ordem de leitura deve ser: 800 (NTUs), 100, 20, e .02. Antes de ler as amostras de teste, sugere-se que o padrão mais próximo aos valores de turbidez esperados para as amostras seja lido para verificar a exatidão da calibração.
Amostras de Teste:
[123] Pesar 3 gramas ± ,03g na balança analítica e gravar o peso. Usar micropipeta par adicionar 15mL de água DI para o frasco. Agitar a amostra usando um misturador de Vórtex por 5 segundos (iniciar o tempo quando a amostra atingir a velocidade de mistura, as amostras demoram um momento para acelerar). Remover imediatamente 10ml de topo do frasco usando a micropipeta e tomando cuidado para não retirar areia para a ponta da pipeta limpa. Dispensar no frasco de leitura de turbidez. Imediatamente antes da leitura, inverter o frasco suavemente 3 vezes, colocar o frasco no suporte e alinhar as setas, definir o temporizador para 60 segundos e ler no final do período de tempo. Repetir para amostras adicionais usando frascos e pontas de pipeta limpos. Um teste de amostra de fundo de água deionizada é sugerido para garantir que qualquer nível detectável de turbidez da própria água ou quantidades minuciosas da limpeza do frasco seja observado e subtraído das amostras de teste.
Demonstra a variedade de pesos de revestimento aplicados para areia.
[124] Para este estudo, Areia tendo uma malha 40/70 (420/210 mícrons) foi usada como fornecido e tratado com composição de Formulação 2 desta invenção para determinar supressão de finas ou poeira que seria indicativa durante o transporte de propante. Os revestimentos foram aplicados pela aplicação de pulverização conforme descrito anteriormente e ajustando a quantidade de revestimento a ser aplicado para obter a taxa desejada de aplicação de revestimento em uma base de sólidos como fornecido na Tabela 18. Tabela 18.
Figure img0029
Nota: NTU representa a média de três determinações
[125] Para o estudo a seguir, Areia tendo uma malha 40/70 (420/210 mícrons) foi usada como fornecido e tratado com as composições desta invenção para determinar supressão de finas ou poeira que seria indicativa durante o transporte de propante. Os revestimentos foram aplicados pela aplicação de pulverização como anteriormente descrito com uma quantidade de 500 ppm de revestimento sendo aplicado a uma base de sólidos. Os dados são mostrados na Tabela 19 e demonstram menores valores de turbidez para as composições da invenção, correspondente à poeira reduzida. Tabela 19.
Figure img0030
Supressão de Poeira usando Misturas de Tensoativo
[126] A areia fornecida em 20/40 malha (840 a 420 mícrons) foi tensionada ou fraturada no moinho de rolo ou misturador para produzir partículas finas ou poeira para imitar a poeira produzida durante o transporte de propante. A faixa nas peneiras 100/40 produz uma faixa de mícron de 150 a 850 utilizada neste estudo. 500 partes por milhão de revestimento em uma base de sólidos foram aplicados para a areia e a área da distribuição de partículas foi medida. Beckman Coulter LS 13 320 equipado com o Sistema de Pó Seco Tornado foi usado para medir a distribuição de partícula na faixa de 0-2000 mícrons e para obter as medições de área. Os dados são mostrados na Tabela 20. Tabela 20.
Figure img0031
[127] A areia não tratada mostrou mais poeira como medido pela maior área determinada do instrumento. A areia tratada com revestimentos desta invenção, Formulação 32 e Formulação 33, mostrou menor área indicando menos poeira. O instrumento detecta menos poeira na Câmara Tornado e isso se reflete em uma menor área sendo medida para a distribuição de partícula detectada pelo instrumento.

Claims (15)

1. Propante para uso em fraturamento hidráulico, caracterizado pelo fato de compreender: - uma partícula; e - um revestimento disposto sobre a partícula que é formada a partir de uma composição de revestimento aquosa, a composição de revestimento aquosa compreendendo, com base no peso total da composição de revestimento aquosa, de 2 a 65 por cento em peso de um tensoativo, de 1 a 35 por cento em peso de um aglutinante de polímero que é um polímero de emulsão insolúvel em água, e contrapeso de água.
2. Propante, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o aglutinante de polímero compreender uma dispersão aquosa de partículas preparadas de um copolímero, com base no peso do copolímero, compreendendo: i) de 90 a 99,9 por cento em peso de pelo menos um monômero etilenicamente insaturado não incluindo componente ii; e ii) de 0,1 a 10 por cento em peso de (met)acrilamida.
3. Propante, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o aglutinante de polímero compreender uma dispersão aquosa de partículas preparadas de um copolímero, com base no peso do copolímero, compreendendo: i) de 80 a 99,9 por cento em peso de pelo menos um monômero etilenicamente insaturado não incluindo componente ii; e ii) de 0,1 a 20 por cento em peso de um monômero de ácido carboxílico.
4. Propante, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o aglutinante de polímerocompreender uma dispersão aquosa de partículas preparadas de um copolímero, com base no peso do copolímero, compreendendo: i) de 75 a 99 por cento em peso de pelo menos um monômero etilenicamente insaturado não incluindo componente ii; ii) de 1 a 25 por cento em peso de um monômero de ácido carboxílico etilenicamente insaturado estabilizado com um metal polivalente.
5. Propante, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de o monômero de ácido carboxílico etilenicamente insaturado ser ácido (met)acrílico.
6. Propante, de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 a 5, caracterizado pelo fato de o metal polivalente ser zinco ou cálcio.
7. Propante, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o aglutinante de polímero compreender um copolímero aromático-dieno de vinil.
8. Propante, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de o tensoativo ser um alcoxilato.
9. Propante para uso em fraturamento hidráulico, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o aglutinante de polímero ser derivado de acrilato de butil, estireno, acrilamida, e opcionalmente metacrilato de hidroxietil.
10. Propante, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de o revestimento ainda compreender um branqueador óptico.
11. Propante, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de o branqueador óptico ser cumarina ou um derivado de cumarina, um composto bis-estilbeno, um composto bis(benzoxazolil)tiofeno, um composto 4,4’-bis(2- benzoxazolil)estilbeno, ou uma mistura de dois ou mais dos mesmos.
12. Propante, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de o revestimento compreender ainda um solvente anticongelante.
13. Processo para preparar o propante, conforme definido em qualquer uma das reivindicações de 1 a 12, caracterizado pelo fato de compreender misturar em um misturador com agitação mecânica das partículas e a composição de revestimento aquosa; ou pulverizar a composição de revestimento aquosa em um leito de movimento ou um fluxo de queda das partículas.
14. Método para reduzir a geração de poeira associada com operações de fraturamento hidráulico, o método sendo caracterizado pelo fato de compreender usar o propante conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 12.
15. Método, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de a operação de fraturamento hidráulico ser transbordo, transporte ou descarregamento do propante em um poço e/ou pontos de transbordo de transporte intermediários.
BR112016010888-4A 2013-11-15 2014-11-06 Propante para uso em fraturamento hidráulico, processo para preparar o propante e método para reduzir a geração de poeira associada com operações de fraturamento hidráulico BR112016010888B1 (pt)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201361904619P 2013-11-15 2013-11-15
US61/904,619 2013-11-15
US201462021350P 2014-07-07 2014-07-07
US62/021,350 2014-07-07
PCT/US2014/064286 WO2015073292A1 (en) 2013-11-15 2014-11-06 Proppants with improved dust control

Publications (2)

Publication Number Publication Date
BR112016010888A2 BR112016010888A2 (pt) 2017-08-08
BR112016010888B1 true BR112016010888B1 (pt) 2022-06-07

Family

ID=52130785

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
BR112016010888-4A BR112016010888B1 (pt) 2013-11-15 2014-11-06 Propante para uso em fraturamento hidráulico, processo para preparar o propante e método para reduzir a geração de poeira associada com operações de fraturamento hidráulico

Country Status (13)

Country Link
US (2) US10316243B2 (pt)
EP (1) EP3068844B1 (pt)
CN (1) CN105705609B (pt)
AU (1) AU2014348978B2 (pt)
BR (1) BR112016010888B1 (pt)
CA (1) CA2929928C (pt)
CL (1) CL2016001032A1 (pt)
MX (1) MX367200B (pt)
PL (1) PL3068844T3 (pt)
RU (1) RU2675705C1 (pt)
SA (1) SA516371054B1 (pt)
UA (1) UA118688C2 (pt)
WO (1) WO2015073292A1 (pt)

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9057014B2 (en) 2007-12-11 2015-06-16 Aquasmart Enterprises, Llc Hydraulic fracture composition and method
US10100247B2 (en) 2013-05-17 2018-10-16 Preferred Technology, Llc Proppant with enhanced interparticle bonding
US20160215208A1 (en) * 2013-10-31 2016-07-28 Preferred Technology, Llc Proppant Solids with Water Absorbent Materials and Methods of Making the Same
US20150119301A1 (en) * 2013-10-31 2015-04-30 Preferred Technology, Llc Flash Coating Treatments For Proppant Solids
CN107002487B (zh) 2014-12-05 2020-06-30 陶氏环球技术有限责任公司 包含油井处理剂涂料的支撑剂
US9862881B2 (en) * 2015-05-13 2018-01-09 Preferred Technology, Llc Hydrophobic coating of particulates for enhanced well productivity
CA2986236A1 (en) * 2015-08-05 2017-02-09 Halliburton Energy Services, Inc. Dust control in oil field applications
CA3000954C (en) * 2015-10-05 2021-01-05 Baker Hughes, A Ge Company, Llc Sand composites and methods of using the same to control dust
EP3416476B1 (en) 2016-02-19 2020-07-15 Rohm and Haas Company Low dust animal litter
JP6922888B2 (ja) * 2016-03-03 2021-08-18 日本ゼオン株式会社 非水系二次電池電極用バインダー組成物、非水系二次電池電極用導電材ペースト組成物、非水系二次電池電極用スラリー組成物、非水系二次電池用電極および非水系二次電池
CN105837720A (zh) * 2016-04-01 2016-08-10 孙安顺 压裂用树脂填充剂及制备方法
DK3491092T3 (da) * 2016-08-01 2023-11-13 Integrity Bio Chemicals Llc Biopolymerer til styring af flygtigt støv
US11208591B2 (en) 2016-11-16 2021-12-28 Preferred Technology, Llc Hydrophobic coating of particulates for enhanced well productivity
CA3047473A1 (en) 2016-12-23 2018-06-28 Trican Well Service Ltd. Oil-based dust suppression composition and method of use
CN109536158B (zh) * 2017-09-21 2021-11-26 中国石油化工股份有限公司 一种低密度陶粒支撑剂及其制备方法
CN109971455A (zh) * 2017-12-28 2019-07-05 中国石油化工股份有限公司 一种高速通道压裂自聚集支撑剂柱的形成方法
US11236258B2 (en) * 2018-01-17 2022-02-01 Trican Well Service Ltd. Aqueous based dust control compositions and methods
CN108517205B (zh) * 2018-05-16 2020-07-28 重庆长江造型材料(集团)股份有限公司 一种低摩阻复合纳米支撑剂及其制备方法
US11987753B2 (en) * 2021-05-12 2024-05-21 Halliburton Energy Services, Inc. Treatment of well stimulation proppants with depression additive based on predicted storage temperature

Family Cites Families (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE612776A (pt) 1961-01-19
BE651310A (pt) 1963-08-01 1964-11-16
CH554848A (de) 1967-10-03 1974-10-15 Ciba Geigy Ag Verfahren zur herstellung neuer stilben-derivate.
US4150005A (en) 1977-03-17 1979-04-17 Rohm And Haas Company Internally plasticized polymer latex
US4228042A (en) 1978-06-26 1980-10-14 The Procter & Gamble Company Biodegradable cationic surface-active agents containing ester or amide and polyalkoxy group
US4260529A (en) 1978-06-26 1981-04-07 The Procter & Gamble Company Detergent composition consisting essentially of biodegradable nonionic surfactant and cationic surfactant containing ester or amide
US4239660A (en) 1978-12-13 1980-12-16 The Procter & Gamble Company Detergent composition comprising a hydrolyzable cationic surfactant and specific alkalinity source
US4417992A (en) * 1981-07-30 1983-11-29 Nalco Chemical Company Dust control
US4517330A (en) 1983-03-30 1985-05-14 Rohm And Haas Company Floor polish composition having improved durability
US4551261A (en) * 1984-05-07 1985-11-05 Dearborn Chemical Co. Dust suppression with elastomer-containing foam
US4594268A (en) * 1985-03-29 1986-06-10 Calgon Corporation Method for the control of dust using methacrylate containing emulsions and compositions
US5714387A (en) * 1994-12-22 1998-02-03 Nalco Chemical Company Tracer technology for dust control
EP0985405B1 (en) 1998-09-11 2006-12-20 Rohm And Haas Company Stiff-feel hair styling compositions
GB2355269A (en) 2000-08-08 2001-04-18 Procter & Gamble Liquid cleaning composition
US7972997B2 (en) 2002-09-20 2011-07-05 M-I L.L.C. Process for coating gravel pack sand with polymeric breaker
CA2521007C (en) 2003-04-15 2009-08-11 Hexion Specialty Chemicals, Inc. Particulate material containing thermoplastic elastomer and methods for making and using same
MX2007008850A (es) 2005-01-21 2008-01-16 Fairmount Minerals Ltd Agentes solubles de derivacion.
KR101061338B1 (ko) * 2006-09-11 2011-08-31 다우 글로벌 테크놀로지스 엘엘씨 다층 수지 코팅된 모래
WO2008033343A2 (en) * 2006-09-11 2008-03-20 Dow Global Technologies Inc. Polyolefin dispersion technology used for resin coated sand
BRPI0719413A2 (pt) 2006-12-19 2014-03-18 Dow Global Technologies Inc "propante revestido"
CN101578130A (zh) 2007-01-11 2009-11-11 陶氏环球技术公司 烷氧基化物混合物表面活性剂
CN101675143B (zh) 2007-04-26 2013-07-31 川汉油田服务有限公司 对通过流体输送颗粒的控制
US7754659B2 (en) 2007-05-15 2010-07-13 Georgia-Pacific Chemicals Llc Reducing flow-back in well treating materials
AU2007231845A1 (en) 2007-11-06 2009-05-21 Brian Norman Daly Dust Suppressant
WO2009079233A2 (en) * 2007-12-14 2009-06-25 3M Innovative Properties Company Proppants and uses thereof
JP4996582B2 (ja) 2007-12-18 2012-08-08 ローム アンド ハース カンパニー 架橋ラテックスポリマー粒子および硬化性アミノ樹脂の分散物
BRPI0909922A2 (pt) 2008-06-18 2019-03-06 Dow Global Technologies Inc método para remover triglicerídeos reticulados a partir de uma espuma e uso de um surfactante não-iônico
US8124231B2 (en) * 2009-02-09 2012-02-28 3M Innovative Properties Company Dust suppressants
CN101899283A (zh) 2009-05-26 2010-12-01 世纪汉元(北京)科技有限公司 一种用于煤粉运输和装卸的抑尘剂的制造方法
CA2717424C (en) 2009-11-18 2014-04-08 Rohm And Haas Company Aqueous coating composition
JP5351190B2 (ja) 2010-03-16 2013-11-27 ローム アンド ハース カンパニー 多価金属カチオンおよび分散されたポリマーを含む水性組成物
CN110219629B (zh) 2010-06-23 2021-12-03 伊科普罗有限责任公司 水力压裂
US20120227967A1 (en) * 2011-03-10 2012-09-13 Schlumberger Technology Corporation Coated proppants
WO2013033391A1 (en) * 2011-08-31 2013-03-07 Soane Energy, Llc Self-suspending proppants for hydraulic fracturing
AU2013249743B2 (en) * 2012-04-19 2016-12-22 Self-Suspending Proppant Llc Self-suspending proppants for hydraulic fracturing
US9562187B2 (en) * 2012-01-23 2017-02-07 Preferred Technology, Llc Manufacture of polymer coated proppants
US20150119301A1 (en) 2013-10-31 2015-04-30 Preferred Technology, Llc Flash Coating Treatments For Proppant Solids

Also Published As

Publication number Publication date
MX2016005495A (es) 2017-01-05
AU2014348978B2 (en) 2018-03-01
PL3068844T3 (pl) 2018-10-31
CL2016001032A1 (es) 2016-09-23
WO2015073292A1 (en) 2015-05-21
CN105705609B (zh) 2019-10-29
SA516371054B1 (ar) 2018-02-15
US20160251570A1 (en) 2016-09-01
BR112016010888A2 (pt) 2017-08-08
US10316243B2 (en) 2019-06-11
CA2929928C (en) 2021-09-21
CN105705609A (zh) 2016-06-22
AU2014348978A1 (en) 2016-06-09
UA118688C2 (uk) 2019-02-25
RU2016123380A (ru) 2017-12-18
MX367200B (es) 2019-08-08
US20190270931A1 (en) 2019-09-05
CA2929928A1 (en) 2015-05-21
EP3068844A1 (en) 2016-09-21
EP3068844B1 (en) 2018-06-06
US11104842B2 (en) 2021-08-31
RU2675705C1 (ru) 2018-12-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11104842B2 (en) Proppants with improved dust control
KR100967583B1 (ko) 고-계면활성제 수성 시스템을 위한 농화제
ES2315336T3 (es) Copolimero acrilico parcial o totalmente hidrosoluble, reticulado o noy su uso.
CA2779637C (en) Environmentally friendly colorant compositions and latex paints/coatings
ES2232855T3 (es) Procedimiento de obtencion de polimeros hidrosolubles.
AU2005258935B2 (en) Gel formulations and uses thereof
RU2412966C2 (ru) Сополимерные поверхностно-активные вещества
ES2776903T3 (es) Dispersión acuosa y usos de la misma
HU230125B1 (hu) Ásványi anyagok vizes szuszpenziói és alkalmazásaik
SK286177B6 (sk) Použitie kopolyméru s povrchovo aktívnou štruktúrou ako dispergačného prostriedku a/alebo pomocnéhoprostriedku na mletie
ES2871553T3 (es) Procedimiento para la molienda de material mineral
AU778492B2 (en) Method and apparatus for determining the dispersion stability of a liquid suspension
US20200239344A1 (en) Composition and method for controlling scale in industrial water systems
EP3830547A1 (en) Methods, kits and stain compositions for flow cytometry evaluation of unassociated virus-size particles using multiple fluorogenic dyes
ES2696836T3 (es) Método para el análisis de muestras de orina, la utilización de un reactivo para el análisis de muestras de orina y la utilización de un kit de reactivos para el análisis de muestras de orina
CN106582438B (zh) 一种多元共聚物表面活性剂及其制备工艺
Sumner Mechanisms of quinacrine binding and fluorescence in nuclei and chromosomes
WO2020185511A1 (en) Aqueous dispersion of (meth)acrylic polymer and polysilsesquioxane nano particles
JP2002166156A (ja) 微粒子用水系分散剤
Dabbs et al. Inhibition of aluminum oxyhydroxide precipitation with citric acid
ES2298421T3 (es) Dispersantes con efecto tampon para bases y composiciones de pintura.
Sazali et al. Study of barium sulfate scale dissolution into ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA)
US20210282362A1 (en) Dust abatement in particulate clay
Nguyen et al. In Situ and Ex Situ Study of Nanoparticles Stability and Transformation in Simulated Aquatic Natural Media
US20170306260A1 (en) Stable antifoaming compositions

Legal Events

Date Code Title Description
B06U Preliminary requirement: requests with searches performed by other patent offices: procedure suspended [chapter 6.21 patent gazette]
B06A Patent application procedure suspended [chapter 6.1 patent gazette]
B09A Decision: intention to grant [chapter 9.1 patent gazette]
B16A Patent or certificate of addition of invention granted [chapter 16.1 patent gazette]

Free format text: PRAZO DE VALIDADE: 20 (VINTE) ANOS CONTADOS A PARTIR DE 06/11/2014, OBSERVADAS AS CONDICOES LEGAIS