CN106255737A - 耐磨耗支撑剂复合物及其组合物质 - Google Patents

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Abstract

一种支撑剂表面上具有保护剂的水力压裂和砾石充填支撑剂复合物以及所述保护剂和支撑剂的组合物。表面保护剂减少运输和输送尤其是气力输送期间磨耗和碰撞引起的支撑剂上粉尘/粉末的产生。

Description

耐磨耗支撑剂复合物及其组合物质
背景技术
交叉引用
本申请基于申请日为2014年3月28号的美国专利申请号61/971,995，并要求其优先权。
技术领域
本发明大体涉及支撑剂复合物，更具体地，但不是通过限制的方式，涉及水力压裂中使用的耐磨耗支撑剂复合物。
相关技术描述
水力压裂在油气生产中普遍用于进入困在不可渗透的地质构造中的碳。该过程涉及注入高度加压的流体到钻井孔内，使下面的岩石破裂，所述流体典型地包括水或另一载体、化学制品和支撑剂。接着流体中的支撑剂保持在岩石的裂缝中并保持裂缝打开，使得其中的碳氢化合物流过裂缝进入钻井孔以供采集。
例如石英砂、树脂涂敷砂、陶瓷和比如用于制作陶瓷的铝土矿的材料的支撑剂，示例性地，现在广泛用于水力压裂以增加地层的油气产量。然而，所有这些支撑剂在其被泵入井内用于压裂前的运输和处理时易于产生粉尘/粉末。例如，当石英砂用于压裂时，运输到压裂施工现场期间发生石英颗粒之间以及石英颗粒和容器壁之间的摩擦和碰撞。在材料的转移和卸载期间该摩擦和碰撞大大增加。粉尘/粉末在箱装、带传输、搅拌机上料、多磨砂机操作中的卸料、托管架的卸料、开放的加注口的灰尘喷射和具有潜在不利健康和环境影响的其他处理操作期间产生。尤其是气动卸载，产生高浓度的粉尘/粉末。
粉尘/粉末为能够在空气中悬浮的微小颗粒物质。该颗粒物质自然产生，也可能人为产生。本发明目的是通过在运输和水力压裂以及其他应用中使用耐磨耗支撑剂限制粉尘/粉末的产生。对与粉尘/粉末接触的工人和其他人的健康和安全来说，可吸入的颗粒受到特别关注。这些空中悬浮粒子有潜在危险，因为它们能够渗透深入肺部的肺泡。尤其是长期过度暴露在可吸入的结晶二氧化硅例如石英已经显示为会导致尘肺病，也就是众所周知的硅肺。
在粉尘/粉末的等级中，可吸入的颗粒为那些足够小以进入肺部的肺泡的颗粒，并通常包括10微米或更小直径的颗粒。随着颗粒大小降到10微米以下，颗粒变成困在肺泡中的可能性上升。虽然本发明在抑制10微米或更小直径的粉尘/粉末上(包括2.5微米或更小直径的粉末)是成功的，但是本发明也可以抑制更大或亚微米尺寸的其他悬浮颗粒。已知可吸入悬浮颗粒对医疗和环境影响的意识在加强，本发明将持续用于水力压裂和其他应用中粉尘/粉末的抑制，那些应用会在未来的实践或条例中被了解。
对于现在的监管环境，美国职业安全与健康管理局(OSHA)为有权通过设立和执行工作环境标准以确保安全和健康工作条件的美国劳工部的机构。OSHA在29CFR 1910.1000中建立许多化学物质的允许暴露限值(PELs)。在29CFR 1910.1000表Z-3和OSHA技术规范(OTM)部分II：第1章附录J，结晶二氧化硅的计算示例中可以找到OSHA对一般工业中可吸入硅尘的现行PEL，包括以下公式，附录J的部分III.K.2的方程6：
PEL(mg/m3)＝(10mg/m3)/(2+％可吸入石英)
因此，对包括100％石英的粉尘，PEL为10/(100+2)，或者大约0.1mg/m3。术语“可吸入石英”包括粉尘：其包括具有颗粒尺寸足够小以到达肺部的肺泡腔的石英的含量大于百分之一，或空气动力学直径低于10μm。粉尘暴露表述为颗粒浓度(例如每立方英尺空气的百万颗粒数或mppcf)或重量浓度(每体积空气的颗粒单位质量，例如mg/m3)。OSHA管理机构受限于包括公众评语和评论的行政立法过程，该行政和政治过程能够产生新的或修正的标准，所述标准花费几年以发展、定稿并发布而作为标准。如果如2013年9月12日在联邦公报的OSHA提出的法则表明的，OSHA提出的规章制定将PEL降低到每立方米空气的可吸入结晶二氧化硅为0.05毫克(0.05mg/m3)，雇主控制二氧化硅接触，如本发明处理的，低于所述PEL的努力将变得更加困难。
OSHA意识到其许多PELs是过时的，并且修正现在的PELs是漫长而复杂的过程。同样地，OSHA推荐雇主考虑使用可供可选的职业接触限值(也就是NIOSH推荐接触限值(RELs)和ACGIH TLVs)。关于最佳工业的工业卫生实践，美国政府工业卫生学家会议(ACGIH)为致力于工业卫生和职业健康以及安全工业的基于成员的组织。考虑到美国的职业接触限值的标准资源，每年ACGIH公布ACGIH职业接触指导值，。如2015职业接触指导值所包括以及引自OSHA的29CFR 1910.1200注释表Z-3矿物粉尘那样，8小时时间加权平均值(TWA)的工作班次接触可吸入结晶二氧化硅的ACGIH阈限值(TLV)对α-石英来说为0.025mg/m3。国家职业安全与卫生研究院(NIOSH)为美国卫生及公共服务部内的疾病防治中心(CDC)的部分。除了别的以外，NIOSH基于最好的可用科学数据负责对工作相关性损伤和疾病防护进行研究和提供建议。当前公布的与达到40小时工作周的10小时工作日关联的TWA的NIOSH推荐接触水平(REL)对作为可吸入粉尘的结晶二氧化硅来说为0.05mg/m3。除了这些美国机构，外国机构也涉及设立工作环境标准和提议，包括职业接触限值科学委员会(SCOEL)和Institut fürArbeitsschutz der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung(IFA)，其与澳大利亚工作健康和安全行为联合建议并发表欧盟委员会关于工作场所的化学物质的职业接触限值以及大气污染物的工作场所接触标准。本发明目的是遵从所有这些各种标准和推荐，以及可以超过这些需要的自我加强的标准。
支撑剂粉末也能够在油气采集中产生问题。粉末小于整个支撑剂，因此在支撑裂缝打开以让油气流过上有效性更低。此外，其往往阻塞裂缝、抑制碳氢化合物的流动并减少井的生产率。
之前的经涂布的支撑剂主要目的在于增加支撑剂的压碎强度，仅仅将粉尘控制考虑为次级效益。通过用树脂涂布的支撑剂能够实现增加压碎强度。然而，这是非常昂贵的，因此是不被看好的增加抗磨耗性的解决方案。其他涂布目的为通过凝聚小粉尘颗粒控制粉尘，而不是防止粉尘的初始形成。
基于上述，需要在运输和处理之后尤其是气动卸载期间提供具有低粉尘/粉末的支撑剂。
进一步地，需要这样一种支撑剂，作为水力压裂行业的新类型支撑剂。
进一步地，需要这样一种支撑剂以允许支撑剂的使用者在运输和处理之后以及气动卸载时符合OSHA PEL、NIOSH REL和类似要求，其将更好地保护工人并防止令人讨厌的粉尘，这些令人讨厌的粉尘会打扰接近砂处理场、转运设施或压裂施工现场的当地社区。
进一步地，如果未来需要的话，需要这样一种支撑剂以推动符合降低的OSHA PEL、NIOSH REL或相似规定。
进一步地，需要这样一种支撑剂以比树脂涂布的支撑剂更廉价地生产。
进一步地，需要这样一种支撑剂以防止粉尘形成而不是仅仅凝聚存在的粉尘。
发明内容
总的来说，第一方面，本发明涉及表面改性的支撑剂，包括支撑剂；以及至少部分覆盖所述支撑剂的化学涂料。所述化学涂料可以为非石油基、甘油基、丙二醇基或其组合。另外或可选地，所述表面改性的支撑剂可以具有大于大约40％的浊度减少系数和大于大约70％的可吸入粉尘减少系数。另外或可选地，所述化学涂料可以不是热固性聚合物、不是离子型聚合物、不是热塑性弹性体以及不是水凝胶。所述涂料可以增加所述支撑剂的抗磨耗性。另外或可选地，所述涂料可以在运输、处理、气动卸载或其组合时减少粉尘/粉末的产生。
涂料涂覆之前的支撑剂可以为大体上无尘，并可以为原料基材，包括砂、陶瓷或复合材料、矿物、壳粉、树脂涂布支撑剂或其组合。所述涂料可以是无毒的。所述涂料可以不是离子型聚合物。所述涂料可以低于所述表面改性的支撑剂的2wt.％、低于所述表面改性的支撑剂的1wt.％或为所述表面改性的支撑剂的0.05到0.20wt.％。所述涂料可以为甘油基涂料、植物油/蜡基涂料、妥尔油树脂基涂料、烷基酯基涂料或其组合。如果所述涂料为烷基酯基涂料，那么所述涂料可以为低级的烷基酯基，尤其是甲酯和乙酯基。
所述化学涂料可以通过喷雾、机械混合、非机械混合或其组合涂覆到所述支撑剂。所述涂料可以包括多种涂料，所述多种涂料可以顺序或同时地涂覆到所述支撑剂上。所述多种涂料可以包括第一涂料和第二涂料，所述第一涂料与第二涂料相比可以具有不同的化学成分。可选地，所述第一涂料的化学成分可以与所述第二涂料的化学成分相同。所述涂料可以在使用支撑剂之前涂覆到所述支撑剂。涂料层可以包括涂料的厚层、涂料的薄层或涂料的局部层。
进一步地，所述表面改性的支撑剂可以包括化学标记物，例如着色剂、UV染料、传导率增强化学物质或其组合。另外或可选地，所述表面改性的支撑剂可以进一步地包括压裂液延迟交联剂，其可以为甜菜碱、葡萄糖酸盐、聚乙二醇或其组合。所述涂层可以不需要固化或干燥。
第二方面，本发明涉及制作表面改性的支撑剂的方法，所述方法包括将化学涂料添加到支撑剂，以及混合所述涂料和所述支撑剂或没有混合地将所述涂料喷洒在所述支撑剂上，以制作所述表面改性的支撑剂，其中所述化学涂料不是热固性聚合物、不是离子型聚合物、不是热塑性弹性体以及不是水凝胶，更准确地说，为非石油基、甘油基、丙二醇基或其组合。所述涂料可以不是离子型聚合物。所述涂料可以低于所述表面改性的支撑剂的2wt.％、低于所述表面改性的支撑剂的1wt.％或为所述表面改性的支撑剂的0.05到0.20wt.％。可以在动力连续的机械混合器、动力分批的机械混合器、静态混合器或其组合中进行混合。进一步地，所述方法包括将第二化学涂料添加到所述表面改性的支撑剂以及混合所述第二化学涂料和所述表面改性的支撑剂。
第三方面，本发明涉及在供应链的任何地方减少支撑剂磨耗的方法，所述方法包括使用表面改性的支撑剂。所述表面改性的支撑剂可以包括支撑剂和至少部分覆盖所述支撑剂的化学涂料，其中所述化学涂料不是热固性聚合物、不是离子型聚合物、不是热塑性弹性体以及不是水凝胶，或者更准确地说，为非石油基、甘油基、丙二醇基或其组合。
所述支撑剂可以为原料基材，包括砂、陶瓷或复合材料、复合物、矿物、壳粉、树脂涂布支撑剂或其组合。所述化学涂料可以为甘油基涂料、植物油/蜡基涂料、妥尔油树脂基涂料、烷基酯基涂料或其组合。所述涂料可以不是离子型聚合物。所述涂料可以低于所述表面改性的支撑剂的2wt.％、低于所述表面改性的支撑剂的1wt.％或为所述表面改性的支撑剂的0.05到0.20wt.％。
所述化学涂料可以通过机械混合、喷雾、非机械混合或其组合涂覆到所述支撑剂。所述涂层可以包括同时或顺序地涂覆到所述支撑剂上的多种涂料。所述多种涂料可以包括第一涂料和第二涂料，所述第一涂料与所述第二涂料相比具有不同的化学成分或者所述第一涂料的化学成分可以与所述第二涂料的化学成分相同。所述涂料可以在使用支撑剂之前涂覆到所述支撑剂。
进一步地，所述表面改性的支撑剂可以包括化学标记物，例如着色剂、UV染料、导电性增强化学物质或其组合。进一步地，所述表面改性的支撑剂可以包括压裂液延迟交联剂，其可以为甜菜碱、葡萄糖酸盐、聚乙二醇或其组合。
附图说明
图1示出了压裂过程中使用的具有厚涂层的表面改性的支撑剂的剖面图；
图2示出了压裂过程中使用的具有薄涂层的表面改性的支撑剂的剖面图；
图3示出了压裂过程中使用的具有局部涂层的表面改性的支撑剂的剖面图；
图4为规模化制作表面改性的支撑剂过程的流程图；
图5为水力压裂中使用改性的支撑剂的示意图；
图5a为图5的部分示意图的特写；
图6为示出了通过浊度测量的实施例1到12以及16到21中描述的表面改性的支撑剂在研磨/磨耗期间产生的粉尘/粉末减少的图表；
图7为示出了12.5小时球磨机研磨试验中通过浊度测量的研磨/磨耗期间产生的粉尘/粉末减少的图表；
图8为示出了气动卸载时未涂层压裂砂和涂层压裂砂的可吸入石英粉尘水平的图表；
图9为示出了通过浊度测量的实施例22到26中描述的表面改性的支撑剂的粉尘/粉末减少的图表；
图10为示出了实施例28中所述系统的颗粒大小分布的图表；
图11为示出了通过浊度测量的实施例28到30中描述的表面改性的支撑剂的粉尘/粉末减少的图表；
图12为示出了以百分比衡量的在实施例15、实施例33和实施例例34中所试验的实施例例1和4描述的表面改性的支撑剂的总可吸入粉尘减少的图表；以及
图13为示出了实施例1到14、16到25以及28到30中描述的许多样本的浊度减少系数总百分比的图表。
从以下描述和权利要求，其它优点和特征将显而易见。
具体实施方式
本文讨论的设备和方法仅仅为实现本发明和使用本发明的说明性的具体方式，而不解释为对范围的限制。
在以一定程度的特殊性描述了所述设备和方法的同时，应该注意到，可以不脱离本发明披露的精神和范围做出所述设备和组件的构造和配置的细节上的许多修改。应该理解到，所述设备和方法不局限于此处作为范例的目的公开的实施例。
一般来说，本发明第一方面涉及抗磨耗支撑剂复合物以及其组合物质。测试时，令人惊讶的是，甘油基涂料、植物油基涂料或妥尔油树脂基涂料的厚层、薄层或局部涂层能够增加表面改性的支撑剂的耐磨耗/碰撞性，并当这样一种表面改性的支撑剂复合物在气动卸载时能够大幅度减少可吸入粉尘/粉末水平。这样一个发现对保护暴露在支撑剂粉尘下的工人具有重大意义。该化学涂层的绿色和可持续的性质也能够更好地保护我们的环境和水资源。
除了关于大气悬浮颗粒物的遵从OSHA以及NIOSH准则相关的工人安全问题，所述支撑剂复合物可以用于井下水力压裂环境中。所述材料也可以用作如下进一步描述的工业、建筑或操场沙或相似的环境。所述化学涂层的绿色和可持续的性质是重要的。其能够避免上述土壤聚集区(例如池塘、溪流、或某个场所的径流)的水以及地下水的污染。除了OSHA和NIOSH，可能的是，美国环境保护局(EPA)或其他机构将推行法规鼓励或要求使用比如此处描述的表面改性的支撑剂的生物和环境友好材料。
所述支撑剂可以为压裂过程中使用的表面改性的支撑剂。所述支撑剂的剖面可以见图1、2和3。改性的支撑剂100可以在运输和处理以及气动卸载时的压裂施工现场的提供低粉尘/粉末。例如甘油基涂料配方、植物油基配方或妥尔油树脂基涂料配方的环境友好的化学制品/涂料120可以用于改性支撑剂。支撑剂110可以为砂，例如石英砂、树脂涂布的石英砂、海滩砂、高尔夫球砂、珊瑚砂、火山灰、玻璃砂、石膏砂、鲕粒砂、硅砂、黑砂、绿砂、沙漠砂、岩屑砂、生物成因砂、石榴砂、橄榄石砂、重矿物砂、大陆砂、石英砂或其他类型的砂；或者陶瓷，用于制作陶瓷的材料，例如压裂行业通常使用的铝土矿、轻质陶瓷或树脂涂布的陶瓷，或者其他合适的微粒材料，例如石英粉、壳粉等等。所述表面改性的低粉尘生成复合物系统也能够用于其他粉尘生成颗粒，比如云母、长石、硅藻土、高岭土、石英粉、海滩砂、操场砂、二氧化硅微硅粉、高尔夫球场砂等等。支撑剂110在图1、2和3中以圆形或球形示出，但是其可以为不脱离本发明的任何几何形状。
所述化学涂料120可以不是热固性聚合物、离子型聚合物、热塑性弹性体或水凝胶。所述化学涂料120可以为非石油基、甘油基、丙二醇基或其组合。更特别地，所述化学涂料可以为甘油基、植物油基、妥尔油树脂基、甲酯和/或乙酯基或其组合，或可以为矿物油或其他合适涂料。所述涂料可以不是离子型聚合物，所述离子型聚合物包括聚阴离子和聚阳离子聚合物，所述离子型聚合物包括合成聚合物、生物聚合物或改性的生物聚合物，所述改性的生物聚合物包括在主链中或作为取代基的羧基、磺基、硫酸基、膦酰基或磷酸盐基团或者其混合物，或者其盐，或伯、仲或叔胺或季铵基团或者其合适的盐。所述化学涂料可以为环境友好的以及对人体和/或动物无毒的。所述涂料可以不需要固化或干燥。涂料120可以不是连同不同目的的不同涂料一起使用的附加或第二涂料，但是可以单独用作初级涂料成分。
石油基涂料或处理可以改变改性支撑剂系统的环境友好性和毒性属性，包括至于其井下采用之前的处理材料中的空气粉尘/粉末以及井下应用之后的残留的环境污染。通过非详尽排除的方式，改性的支撑剂100可以不包括除了甘油或丙二醇之外的石油基涂料层，表面水凝胶层、合成聚合物层、硅烷功能剂层、合成树脂层、热塑性弹性体或基于石油馏分或由石油馏分单体制成的聚合物的其它涂料层。本发明不包括的其它涂料中包括增黏剂，所述增黏剂包括聚酰胺和缩多酸，各种热塑性弹性体或热固性聚合物、聚氨酯、固化异氰酸酯功能成分、甘油松香酯或季戊四醇松香酯、酚醛聚合物、聚碳化二亚胺、环氧树脂或粘弹性表面活性剂的有机涂层。该附加或可供可选的涂料有时用于悬浮泥浆中的支撑剂、将支撑剂传送到压裂处、促进传导率(也就是，在本文中为碳氢化合物的流动，不是电)、承受结构压力(也就是压碎强度)或其它井下目的。可能的是，本发明的改性支撑剂100可以与这些材料系统组合使用，以解决水力压裂或相关环境或其它井下目的(也就是减少支撑剂的倒流)中的多种竞争性的关注问题。
可以在所述支撑剂使用之前涂布所述涂料。因此，所述涂料可以涂布新的大体无尘的支撑剂。同样地，所述涂料可以通过防止支撑剂磨耗而不是仅仅抑制存在的粉尘来根本上防止粉尘形成。给定具有特定粒径大小的支撑剂，未涂层的支撑剂会在运输、处理或其他使用期间分解。伴随着所述涂层防止支撑剂颗粒分解，涂层的支撑剂可以保持同样的粒径大小。该涂层的支撑剂可以从用于聚集存在的粉尘并防止存在的粉尘集合体进行空气传播的涂层中区分开来。支撑剂如果具有低于200的浊度，优选地低于150，更优选地低于100，最优选地低于50，可以被认为是大体无尘的。浊度为可能肉眼不可见的悬浮固体物质引起的液体的混浊或模糊。水中悬浮的粉尘/粉末的粒径大小与会出现呼吸危害性的可吸入粉尘颗粒相似。大体无尘的支撑剂可以为砂矿生产的支撑剂，所述砂可以洗涤、干燥、筛选并任选地储存在筒仓中。所述支撑剂的浊度可以取决于等级。例如，即使当所有的样品为大体无尘的，40/70和#100等级的样品也可以具有比20/40和16/30等级的样品更高的浊度。
在实验室环境中，可以通过在室温下往200g选定的微粒性物质逐滴添加所述涂料来涂布所述涂层。可以通过手动用不锈钢抹刀混合5分钟直到所述涂料很好地分布到所述支撑剂来很好地混合所述涂料和支撑剂。能够通过其它已知的机械混合方法可选地实现混合。
图4为规模化制备表面改性的支撑剂的过程的流程图；步骤210中所述过程可以从前驱材料开始，即支撑剂110。接着可以在步骤220中涂覆所述化学涂料120的第一层。对于工业应用来说，可以使用喷射、动力连续的机械混合器、动力分批的机械混合器、静态混合器或其组合或者按所需使用其他混合或涂覆方法涂覆所述涂料。涂覆后，所述化学涂料120可以低于所述表面改性的支撑剂100的2wt.％、低于所述表面改性的支撑剂100的1wt.％或最优选地所述表面改性的支撑剂100的0.05到0.20wt.％。
当在步骤220中使用动力连续的机械混合器时，所述动力连续的机械混合器可以具有旋转轴安装桨叶、销、一个扁带或多个扁带或其组合，并可以由电机、引擎或其他驱动系统提供动力。另外或可选地，可以使用滚筒或其他容器，所述滚筒或其他容器可以包括混合刮板、铲斗、板、坝等等。可以在所述动力连续的机械混合器的上游或所述支撑剂进入所述动力连续的机械混合器期间或紧接着所述支撑剂进入所述动力连续的机械混合器之后涂覆所述涂料。所述涂料涂覆点可以以这样一种方式配置，以建立支撑剂流动的垂帘模式，在所述模式中涂料采用能实现更有效的涂料分布涂覆的方式进行涂覆。可选或此外地，可以使用喷嘴系统来实现涂料的更有效涂料分布涂覆。所述旋转桨叶、销、和/或扁带可以促进所述支撑剂和涂料的混合，可以将涂层的支撑剂传送到所述动力连续的机械混合器的卸料端。所述动力连续的机械混合器可以具有单一旋转轴或可以具有两个或多个旋转轴。这可以产生连续过程的搅拌工序以促进所述涂层产品在所述支撑剂上的均匀分布。可选地，在砂处理场或装运机或任何传送所述砂的场所的带、下降物和传送可以提供足够的如果不是最佳的涂料的混合。
动力分批的机械混合器可以使用电机、引擎或其他驱动系统以促进所述支撑剂和涂料的混合。可以在所述动力分批的机械混合器的上游或所述支撑剂进入所述动力分批的机械混合器期间或紧接着所述支撑剂进入所述动力分批的机械混合器之后将所述涂料涂覆到所述支撑剂。所述涂料涂覆点可以以这样一种方式定位或配置，以建立支撑剂流动的垂帘模式，在所述模式中涂料采用能实现更有效的涂料分布涂覆的方式进行涂覆。可选或此外地，可以使用喷嘴系统来实现涂料的更有效涂料分布涂覆。所述旋转桨叶、销和/或扁带可以促进所述支撑剂和涂料的混合。所述动力分批的机械混合器可以具有单一旋转轴或可以具有两个或多个旋转轴。在混合之后，经涂布的支撑剂可以退出所述动力分批的机械混合器并且所述过程可以重复。这可以产生分批过程的搅拌工序以促进所述涂料产品在所述支撑剂上的均匀分布。
静态混合器可以使用非动力装置混合所述支撑剂和涂料。支撑剂可以通过所述静态混合器重力给料。可以在所述静态混合器的上游或所述支撑剂进入所述静止混合器期间或紧接着所述支撑剂进入所述静止混合器之后将所述涂料涂敷到所述支撑剂。所述涂布的作用点可以以这样一种方式定位或配置，以在所述静止混合器的上游或所述支撑剂的给料端或紧接着所述支撑剂进入所述静止混合器之后建立支撑剂流动的垂帘模式，以允许所述涂料的更有效分配应用。可选或此外地，可以使用喷嘴系统来实现涂料的更有效分配应用。可以在所述静止混合器的内侧安装挡板、转向器、板、梯子磴等等以促进所述支撑剂和涂料的混合。这可以产生连续过程的搅拌工序以促进所述涂料产品在所述支撑剂上的均匀分布。
步骤230中，可能到达一个决定点，如果需要，这里可以涂覆另外的涂料层。可以将每种涂料可以顺序涂覆在积聚物上。多个涂料层中的每个可以为同一类型的涂料的层，或者每一层可以为不同类型的涂料，或者其组合。可以使用上述步骤220描述的任何一个或多个涂覆工艺涂覆每一层涂料层。
步骤240中，可能到达一个决定点，其中可能在所述改性的支撑剂上进行一个或多个另外的化学改性。化学标记物，比如着色剂、UV染料、传导率增强化学制品，和/或生物标记，例如DNA，也可以添加到支撑剂复合物以达到容易识别、追踪的目的或其他目的。另外或可选地，可以添加压裂液延迟交联剂，例如甜菜碱、葡萄糖酸盐、聚乙二醇或其组合。这些化学物质也可以与抗磨涂料一起作为混合物在步骤220和/或230中应用。
步骤250中，可以储存上述过程生产的所述改性的支撑剂，随后将其运输到水力压裂场所使用。在施工现场或供应链的任何地方执行该过程也是可能的，甚至包括水力压裂场所的需求。然而，该材料系统与未处理支撑剂甚至是用另外的化学系统处理的支撑剂相比将显示大幅提高的粉尘控制和抗磨耗性能。
图5示出了压裂过程中使用表面改性的支撑剂的示意图。水力压裂通常用于油气生产以使得钻井孔310的产出最大化。该过程涉及注入高度加压的流体320到钻井孔310内，使下面的岩石破裂，流体典型地包括水、化学制品和支撑剂。接着流体中的支撑剂保持在岩石的裂缝中并保持裂缝或裂痕340打开。水力压裂经常与水平孔钻探330组合使用。通过产生裂痕340并用材料(包括本发明的改性的支撑剂)对其填充以保持所述裂痕打开，底下的碳氢化合物流过所述裂痕进入所述钻井孔以供采集。返回步骤220的制作改性的支撑剂的过程，所述化学涂层120将不会阻碍作为高压流体320一部分的改性的支撑剂100的流动。所述化学涂层120和生成的改性的支撑剂100也可以与所述高压流体320兼容，所述高压流体320也被称为压裂液。
虽然所述复合物尤其适合在水力压裂中用作支撑剂，但是其也可以在需要低粉尘/粉末的其它应用中使用。例如，这样一种涂料也可以用于生成低粉尘、抗磨耗组合物，用于工业砂(例如用于玻璃、铸造、油漆、建筑应用)、休闲砂(例如操场、高尔夫球场应用)或者用于其它矿物或粉剂。
此处描述的本发明的实施方式主要描述能够用于制备支撑剂复合物的基础化学，所述支撑剂复合物具有耐磨耗性，以实现运输和处理、尤其是压裂施工现场气动卸载这样一种支撑剂复合物和/或在运输、储存或处理设备上使用其它粉末中的低支撑剂粉尘/粉末和低可吸入支撑剂粉尘/粉末。本发明中应用的化学为对人体安全以及对水生物种安全的化学制品。此外，本发明中应用的这些安全的化学制品也具有显著的绿色和可持续性。
以下实施例，用作描述而不是限制，描述本发明的特定实施方式。
实施例1用压裂砂的0.1wt％水平上的妥尔油树脂处理常规北方白石英压裂砂(20/40)。所述压裂砂的表面温度为70C，所述妥尔油树脂的温度为70C或更高。很好地机械混合所述压裂砂和妥尔油树脂以实现所述妥尔油树脂在压裂砂颗粒上的均匀覆盖。接着将表面具有妥尔油树脂覆盖的压裂砂颗粒的所述压裂砂复合物的成品放置在球磨机上进行室温下6小时的研磨以模拟所述砂典型运输期间的真实世界条件。接着基于ISO 13503-2:2006E部分9测量研磨产品的浊度。图6的A)中示出了所述浊度，2NTU。未涂层的压裂砂也按该示例所述的研磨过程测验，其研磨后的浊度通过相同的ISO 13503-2:2006E部分9试验方案测定。图6的B)中示出了所述浊度，130NTU，以作为对照。
实施例2如实施例1中所述，使用妥尔油树脂和黄色油脂混合物(50/50)在所述压裂砂的0.1wt％水平上处理所述压裂砂。图6的C)中示出了六小时研磨后的所述浊度，32NTU。
实施例3如实施例1中所述，使用甘油在所述压裂砂的0.15wt％水平上处理所述压裂砂。压裂砂和甘油都在室温下。图6的D)中示出了六小时研磨后的所述浊度，32NTU。
并进行6小时的磨耗研究，其示出了未涂层砂和涂层砂之间浊度的显著差异。进行另外的试验以确保所述引人注目的的浊度的差异不是试验方案的人为现象。该试验是为了演示观察到的粉末减少是由于磨耗减少而不是粉末嵌入涂料。
在本研究中，测量出现在浊度试验使用的水样本中甘油的量。数据示出了涂料的0.15wt％甘油整个从所述涂料砂的表面移除。因此，浊度的减少是由于磨耗减少而不是涂层对粉尘/粉末的捕获。
进行进一步的试验以演示所述甘油本身不是通过例如凝聚粉末来减少浊度。在本研究中，我们还进行一试验，其中我们有目的地以典型涂层剂量添加水相甘油，并检查六小时研磨后的未涂料压裂砂的浊度是否受所述存在的甘油的影响。我们的研究示出了以典型涂层剂量将甘油添加到水相中没有产生浊度的改变。其再次指向事实：甘油涂层确实提高了支撑剂的抗磨耗性。
实施例4如实施例3中所述，使用甘油/水混合物(67/33)在所述压裂砂的0.15wt％水平上处理所述压裂砂。图6的E)中示出了六小时研磨后的所述浊度，32NTU。
实施例5如实施例3中所述，使用甘油/水混合物(50/50)在所述压裂砂的0.15wt％水平上处理所述压裂砂。图6的F)中示出了六小时研磨后的所述浊度，62NTU。
实施例6如实施例3中所述，使用工业级甘油/水混合物(67/33)在所述压裂砂的0.15wt％水平上处理所述压裂砂。图6的G)中示出了六小时研磨后的所述浊度，28NTU。
实施例7如实施例3中所述，使用粗甘油/水混合物(67/33)在所述压裂砂的0.15wt％水平上处理所述压裂砂。图6的H)中示出了六小时研磨后的所述浊度，32NTU。
实施例8如实施例3中所述，使用甘油/水/丙二醇混合物(60/30/10)在所述压裂砂的0.15wt％水平上处理所述压裂砂。图6的I)中示出了六小时研磨后的所述浊度，32NTU。
实施例9如实施例3中所述，使用甘油/水/乙二醇混合物(60/30/10)在所述压裂砂的0.15wt％水平上处理所述压裂砂。图6的J)中示出了六小时研磨后的所述浊度，26NTU。
实施例10如实施例3中所述，使用甘油/水/甜菜碱混合物(60/30/10)在所述压裂砂的0.15wt％水平上处理所述压裂砂。图6的K)中示出了六小时研磨后的所述浊度，26NTU。
实施例11如实施例3中所述，使用丙二醇/水混合物(67/33)在所述压裂砂的0.15wt％水平上处理所述压裂砂。图6的L)中示出了六小时研磨后的所述浊度，26NTU。
实施例12如实施例3中所述，使用甘油/水/丙二醇/乙二醇/甜菜碱混合物(60/30/4/3/3)在所述压裂砂的0.15wt％水平上处理所述压裂砂。图6的M)中示出了六小时研磨后的所述浊度，24NTU。
实施例13.以0.15wt％剂量的妥尔油树脂涂布酚醛清漆树脂涂布的压裂砂(20/40)。基材和涂料温度都为70C。冷却后，经涂布的树脂涂布压裂砂和未涂布的树脂涂布压裂砂经受12.5小时的球磨研磨。图7示出了两球磨研磨支撑剂的浊度。妥尔油树脂涂布的树脂涂布压裂砂大大减小了树脂涂布压裂砂的浊度，从480NTU到76NTU。如图7所示，同样显示了，进行相同的12.5小时的球磨研磨时，妥尔油树脂涂布的北方白砂(20/40；0.15wt.％剂量)的浊度同样高度的减小，从870NTU(未涂布的砂)到50NTU。
实施例14.以0.15wt.％剂量的妥尔油树脂处理中等密度陶瓷(氧化铝)支撑剂。基材和涂料温度都为70C。冷却后，涂布的陶瓷支撑剂和未涂布的陶瓷支撑剂经受12.5小时的球磨研磨。图7示出了两球磨研磨支撑剂的浊度。妥尔油树脂涂层能够减小陶瓷支撑剂的浊度，从233NTU到大约2NTU。
实施例15.如实施例1和实施例4所述的未涂布压裂砂和经涂布的压裂砂用于按规模缩小研究中的气动卸载。在封闭的直流箱子中于15psi下，12.5lbs/min砂抽运速率进行所述规模缩小研究。以重量分析和XRD分析组合表征3节37mm的预加重PVC过滤器盒上收集上升粉尘流中部的样本。旋风分离器用于收集可吸入部分的颗粒。基于改良的NIOSH 0600/7500和OSHA ID-142方法，分析这些收集的样本的可吸入石英颗粒，包括石英和鳞石英以及另外的可吸入颗粒(不只二氧化硅部分)。图8示出了可吸入石英粉尘水平。未涂布压裂砂产生非常高水平的可吸入石英粉尘，同时本发明的涂布压裂砂产生低于未涂布压裂砂的至少94％的可吸入石英粉尘水平。该封闭的直流箱子试验与真实的施工现场情况对比为非常严格的试验，其中空气中的可吸入石英粉尘在其通向工人之前通常更加扩散。
实施例16如实施例1所述，以压裂砂的0.15wt.％下的妥尔油树脂涂料处理常见的北方白石英压裂砂(#100或70/140)。所述压裂砂和所述妥尔油树脂涂料的温度都为100C。很好地机械混合所述压裂砂和所述妥尔油树脂涂料以实现压裂砂颗粒上妥尔油树脂的均匀覆盖。接着将表面具有妥尔油树脂覆盖的压裂砂颗粒的压裂砂复合物的成品放置在球磨机上进行室温下6小时的研磨。并将未涂布石英压裂砂(#100或70/140)放置在球磨机并研磨6小时。图6的N)和O)中分别示出了两研磨样本的浊度，2NTU和170NTU。
实施例17如实施例1所述，以压裂砂的0.10wt.％下的妥尔油树脂涂料处理普通的北方白石英压裂砂(20/40)。所述压裂砂和所述妥尔油树脂涂布的温度都为70C。很好地机械混合所述压裂砂和所述妥尔油树脂涂料以实现压裂砂颗粒上妥尔油树脂的均匀覆盖。压裂砂颗粒上具有妥尔油树脂的压裂砂复合物的成品进一步以0.025wt.％下的甘油基涂料(67/33甘油/水混合物)涂料，并在70C下很好地机械混合。接着将所述成品放置在球磨机中进行室温下6小时的研磨。图6的P)中示出了研磨样本的浊度，42NTU。
实施例18如实施例17所述，以压裂砂的0.50wt.％下的妥尔油树脂涂料处理常见的北方白石英压裂砂(20/40)。所述压裂砂和所述妥尔油树脂涂料的温度都为70C。很好地机械混合所述压裂砂和所述妥尔油树脂涂料以实现压裂砂颗粒上妥尔油树脂的均匀覆盖。压裂砂颗粒上具有妥尔油树脂的压裂砂复合物的成品进一步以0.025wt.％下的甘油基涂料(67/33甘油/水混合物)涂布，并在70C下很好地机械混合。接着将所述成品放置在球磨机中进行室温下6小时的研磨。图6的Q)中示出了研磨样本的浊度，68NTU。
实施例19以压裂砂的0.50wt.％下的天然豆油/豆油蜡混合物(80/20混合物)处理常见北方白砂(20/40)。在70C下很好地机械混合所述压裂砂和所述天然豆油/豆蜡混合物涂料以实现压裂砂颗粒上天然豆油/豆蜡混合物涂料的均匀覆盖。接着以0.025wt.％下的甘油/水(67/33混合物)涂料进一步涂布产物，并在70C下很好地机械混合。接着将表面具有涂料覆盖的压裂砂颗粒的压裂砂复合物的成品放置在球磨机上进行室温下6小时的研磨。图6的R)中示出了研磨样本的浊度，2NTU。
实施例20以压裂砂的0.10wt.％下的妥尔油树脂涂料处理常见的北方白砂(70/140)。在70C下很好地机械混合所述压裂砂和所述涂料以实现压裂砂颗粒上所述涂料的均匀覆盖。接着以0.025wt.％下的甘油/水(67/33混合物)涂料进一步涂布产物，并在70C下很好地机械混合。接着将表面具有涂料覆盖压的裂砂颗粒的压裂砂复合物的成品放置在球磨机上进行室温下6小时的研磨。图6的S)中示出了研磨样本的浊度，2NTU。
实施例21以压裂砂的0.10wt.％下的油酸甲酯涂料处理常见的北方白砂(20/40)。所述压裂砂和所述涂料在室温下很好地机械混合。接着将成品放置在球磨机上进行室温下6小时的研磨。图6的T)中示出了研磨样本的浊度，12NTU。
实施例22将常见北方白砂(40/70)加热到100C，接着以压裂砂的0.125wt.％下的甘油/水(67/33，提前混合)处理。接着机械混合产物并将产物放置在球磨机上进行室温下6小时的研磨。图9的A)中列出了研磨样本的浊度。
实施例例23如实施例22中所述，以压裂砂的0.084wt.％下的甘油和0.041wt.％下的水单独添加同时处理40/70热砂。机械混合后，接着将成品放置在球磨机上进行室温下6小时的研磨。图9的B)中列出了研磨样本的浊度，09NTU。
实施例24如实施例22中所述，首先以压裂砂的0.084wt.％下的甘油处理40/70热砂。机械混合后，接着以压裂砂的0.041wt.％下的水进一步处理体系。机械混合后，接着将成品放置在球磨机上进行室温下6小时的研磨。图9的C)中列出了研磨样本的浊度，66NTU。
实施例25如实施例22中所述，以压裂砂的0.041wt.％下的水处理40/70热砂。机械混合后，接着以压裂砂的0.084wt.％下的甘油进一步处理系统。机械混合后，接着将成品放置在球磨机上进行室温下6小时的研磨。图9的D)中列出了研磨样本的浊度，62NTU。
实施例26如实施例22中所述，接着将没有任何化学处理的40/70热砂放置在球磨机上进行室温下6小时的研磨。图9的E)中列出了研磨样本的浊度，178NTU。
实施例27如实施例22中所述，以0.13wt.％下的甘油/水(67/33)涂料处理预混合的热(100C)压裂砂(20/40的为45wt.％、40/70的为45wt.％以及70/140的为10wt.％)。冷却时，筛选处理的压裂砂并记录每一筛分粒度的wt.％。研究两批尺寸：200g预混合的压裂砂和10lb预混合的压裂砂。并筛选提前混合的压裂砂(未涂布)和提前混合的涂料压裂砂(混合前首先涂布)以提供关于颗粒尺寸分布的背景数据。图10示出了这四个体系的颗粒尺寸分布。
实施例28以室温下压裂砂的0.125wt.％下的甘油/水/KCl(66.4/32.7/0.9，预混合)处理常见北方白砂(30/50)。接着机械混合产物并将产物放置在球磨机上进行室温下6小时的研磨。图11的A)中示出了研磨样本的浊度，68NTU。将KCl添加到所述涂料以通过增加涂布压裂砂清洗液的传导率作为标记。将未涂布的常见北方白砂(30/50)放置在球磨机上进行室温下6小时的研磨。研磨样本的浊度为167NTU。
实施例29如实施例28中所述，以室温下压裂砂的0.125wt.％下的甘油/水/罗丹明WT(67.00/32.99/0.01，预混合)处理30/50砂。接着机械混合产物并将产物放置在球磨机上进行室温下6小时的研磨。图11的B)中示出了研磨样本的浊度，57NTU。将罗丹明添加到所述涂料作为复合物支撑剂的UV标记。
实施例30如实施例28中所述，以室温下压裂砂的0.125wt.％下的甘油/水/生态层300(科莱恩)(66.77/32.32/2.91，预混合)处理30/50砂。接着机械混合产物并将产物放置在球磨机上进行室温下6小时的研磨。图11的C)中示出了研磨样本的浊度，52NTU。将生态层300添加到所述涂料作为复合物支撑剂的颜色标记。
实施例31如实施例1中所述，使用实验室去离子水在室温下以压裂砂的1.0wt％水平处理压裂砂。室温下12.5小时研磨后的浊度超过800NTU，超过了刻度。显然，水能够帮助抑制粉尘但不会帮助提高压裂砂的抗磨耗性。并以室温下0.10wt.％的50/50混合物中的妥尔油树脂/黄色油脂处理压裂砂，12.5小时研磨后的浊度为13NTU。
实施例32以酚醛树脂/甲醛交联聚合物涂布的商业北方白砂(20/40)经受12.5小时的研磨，研磨后的浊度为480NTU。
实施例33以压裂砂的0.125wt.％水平下的丙二醇/水(67/33)涂布的商业北方白砂(40/70)用于示例15中按比例缩小的研究中的气压卸载。基于示例1制备的涂布压裂砂[以0.10wt.％下的妥尔油树脂涂布的北方白砂(20/40)]和基于实施例7的涂布压裂砂[以0.15wt.％下的甘油/水(67/33)涂布的北方白砂(20/40)]也经受同一类型的气动卸载试验。
实施例34首先以妥尔油树脂涂布常见的北方白砂(70/140)，所述妥尔油树脂包括0.125wt.％下的涂料[妥尔油树脂/豆油(80/20)]，随后涂布0.005wt.％的包括甘油的第二涂料[甘油/水(67/33)]。如实施例33中所述，接着对涂布压裂砂进行气动卸载试验。
与未涂布压裂砂(70/140)相比的总可吸入粉尘减少的百分比为大约94％。涂布压裂砂的浊度为大约2NTU或者与未涂布的相比为大约98％的下降。
图12示出了对于每种涂料，与未涂布压裂砂对比，总可吸入粉尘(10微米的尺寸)减少的百分比。注意到每种涂布的压裂砂上生成的总可吸入粉尘减少超过90％。这为示出了本发明提供的与传统、未涂布压裂砂相比提高的直接衡量。总可吸入粉尘的减少转化为负责处理材料的工人和场所附近的其他人的健康效益，以及场所附近的植物、野生生物和水系统的环境效益。
这可以是使用井下材料的另外效益。根据文献(FairmountSantrol的SPE-171604-MS和支撑剂简介)，井下压裂砂充填层中的粉尘/粉末带来油井的传导率丢失。除了别的以外，他们发现仅仅5％粉末能够减少碳氢化合物流速达到60％。哈利伯顿公表了相似的发现，结论为粉末的控制被证明为延伸传导率保持的最有价值的贡献者。支撑剂充填层内的粉末干预能够影响充填层渗透性，导致井产能的下降和过早衰退。
图13为示出了实施例中所述的许多样本的浊度减少系数总百分比的图表。浊度减少系数(TRF)能够表述为根据研磨的未涂布样本的浊度和研磨的涂布样本的浊度之间差异的比率，除以研磨的未涂布样本的浊度，乘以100以得到百分比，其中所有浊度测量使用统一的单位，例如NTU。TRF提供与标准的未涂布支撑剂相对的表面改性的支撑剂改进的标示，包括对粉尘/粉末产生的材料阻力。已经发现，在TRF为至少40％，优选地超过60％，最优选地超过70％时，粉尘/粉末被抑制并且可以得到其他效益。
可吸入粉尘减少系数(RDRF)为与标准的未涂布支撑剂相比表面改性的支撑剂改进的另一标示。RDRF能够表述为根据未涂布样本的可吸入粉尘和涂布样本的可吸入粉尘之间差异的比率，除以未涂布样本的可吸入粉尘，乘以100以得到百分比，其中所有可吸入粉尘测量使用统一的单位。已经发现，在RDRF大于大约70％的地方，粉尘/粉末被抑制并且可以得到其他效益。
虽然附图和权利要求描述了所述设备和方法，但是应该理解，除了此处示出或提出的，可以在本发明的精神和范围内做出其它的或进一步的改变。

Claims (59)

1.一种表面改性的支撑剂，包括：
支撑剂；以及
至少部分覆盖所述支撑剂的化学涂料，其中所述化学涂料为非石油基、甘油基、丙二醇基或其组合。
2.一种表面改性的支撑剂，包括：
支撑剂；以及
至少部分覆盖所述支撑剂的化学涂料，其中所述表面改性的支撑剂具有大于大约40％的浊度减少系数和大于大约70％的可吸入粉尘减少系数。
3.一种表面改性的支撑剂，包括：
支撑剂；以及
至少部分覆盖所述支撑剂的化学涂料，其中所述化学涂料不是热固性聚合物、不是离子型聚合物、不是热塑性弹性体以及不是水凝胶。
4.一种表面改性的支撑剂，包括：
支撑剂；以及
至少部分覆盖所述支撑剂的化学涂料，其中所述化学涂料基本上由甘油基涂料、植物油/蜡基涂料、妥尔油树脂基涂料、烷基酯基涂料或其组合组成。
5.根据权利要求1、2、3或4所述的表面改性的支撑剂，其中所述涂料增加所述支撑剂的耐磨耗性。
6.根据权利要求1、2、3或4所述的表面改性的支撑剂，其中所述涂料在运输、处理、气动卸载或其组合时减少所述支撑剂的粉尘/粉末的产生。
7.根据权利要求1、2、3或4所述的表面改性的支撑剂，其中所述涂料对人体是无毒的。
8.根据权利要求1、2或4所述的表面改性的支撑剂，其中所述涂料不是离子型聚合物。
9.根据权利要求1、2、3或4所述的表面改性的支撑剂，其中所述涂料低于所述表面改性的支撑剂的2wt.％。
10.根据权利要求9所述的表面改性的支撑剂，其中所述涂料低于所述表面改性的支撑剂的1wt.％。
11.根据权利要求10所述的表面改性的支撑剂，其中所述涂料为所述表面改性的支撑剂的0.05到0.20wt.％。
12.根据权利要求1、2、3或4所述的表面改性的支撑剂，其中所述涂料基本上无尘。
13.根据权利要求1、2、3或4所述的表面改性的支撑剂，其中所述支撑剂包括原料基材，所述原料基材包括复合物、矿物、壳粉、树脂涂布支撑剂或其组合。
14.根据权利要求1、2或3所述的表面改性的支撑剂，其中所述化学涂料包括甘油基涂料、植物油/蜡基涂料、妥尔油树脂基涂料、烷基酯基涂料或其组合。
15.根据权利要求1、2、3或4所述的表面改性的支撑剂，其中所述化学涂料通过喷雾、机械混合、非机械混合或其组合涂覆到所述支撑剂上。
16.根据权利要求1、2、3或4所述的表面改性的支撑剂，其中与没有所述涂料的支撑剂相比，所述涂料在运输、处理和/或气动卸载时减少所述支撑剂的磨耗。
17.根据权利要求1、2、3或4所述的表面改性的支撑剂，其中所述涂料包括多种涂料，其中所述涂料同时涂覆到所述支撑剂上。
18.根据权利要求1、2、3或4所述的表面改性的支撑剂，其中所述涂料包括多种涂料，其中所述涂料顺序涂覆到所述支撑剂上。
19.根据权利要求18所述的表面改性的支撑剂，其中所述多种涂料包括第一涂料和第二涂料，其中，所述第一涂料与所述第二涂料相比具有不同的化学成分。
20.根据权利要求18所述的表面改性的支撑剂，其中所述多种涂料包括第一涂料和第二涂料，其中，所述第一涂料具有化学成分，所述第二涂料具有化学成分，并且所述第一涂料的化学成分与所述第二涂料的化学成分相同。
21.根据权利要求1、2、3或4所述的表面改性的支撑剂，其中所述涂料在使用支撑剂之前涂覆到所述支撑剂上。
22.根据权利要求1、2、3或4所述的表面改性的支撑剂，其进一步地涂料包括化学标记物。
23.根据权利要求22所述的表面改性的支撑剂，其中所述化学标记物为着色剂、UV染料、传导率增强化学物质或其组合。
24.根据权利要求1、2、3或4所述的表面改性的支撑剂，其中所述涂料层包括涂料的厚层、涂料的薄层或涂料的局部层。
25.根据权利要求1、2、3或4所述的表面改性的支撑剂，进一步地，包括压裂液延迟交联剂。
26.根据权利要求25所述的表面改性的支撑剂，其中所述压裂液延迟交联剂为甜菜碱、葡萄糖酸盐、聚乙二醇或其组合。
27.根据权利要求1、2、3或4所述的表面改性的支撑剂，其中所述涂料不需要固化或干燥。
28.根据权利要求2、3或4所述的表面改性的支撑剂，其中所述化学涂料为非石油基、甘油基、丙二醇基或其组合。
29.根据权利要求1、2或4所述的表面改性的支撑剂，其中所述化学涂料不是热固性聚合物、不是离子型聚合物、不是热塑性弹性体以及不是水凝胶。
30.一种用于水力压裂中的在支撑剂上生成涂料的材料，所述材料包括甘油、植物油/蜡、妥尔油树脂、烷基酯或其组合，并且所述材料低于容纳所述材料的支撑剂的2wt.％。
31.根据权利要求30所述的材料，其中所述涂料增加所述支撑剂的耐磨耗性。
32.根据权利要求30所述的材料，其中所述涂料在运输、处理、气动卸载或其组合时减少所述支撑剂的粉尘/粉末的产生。
33.根据权利要求30所述的材料，其中所述材料对人体无毒。
34.根据权利要求30所述的材料，其中所述材料低于容纳所述材料的支撑剂的1wt.％。
35.根据权利要求30所述的材料，其中所述材料为容纳所述材料的支撑剂的0.05到0.20wt.％。
36.根据权利要求30所述的材料，其进一步地包括化学标记物。
37.根据权利要求36所述的材料，其中所述化学标记物为着色剂、UV染料、传导率增强化学物质或其组合。
38.根据权利要求30所述的材料，进一步地，包括压裂液延迟交联剂。
39.根据权利要求38所述的材料，其中所述压裂液延迟交联剂为甜菜碱、葡萄糖酸盐、聚乙二醇或其组合。
40.一种制作表面改性的支撑剂的方法，所述方法包括：
将化学涂料添加到支撑剂，其中，所述化学涂料不是热固性聚合物、不是离子型聚合物、不是热塑性弹性体以及不是水凝胶；以及
混合所述涂料和所述支撑剂或将所述涂料喷洒在所述支撑剂上以制作所述表面改性的支撑剂。
41.根据权利要求40所述的方法，进一步包括：
将第二化学涂料添加到所述表面改性的支撑剂；以及
混合所述第二化学涂料和所述表面改性的支撑剂。
42.一种在支撑剂供应链的任何地方减少支撑剂磨耗的方法，所述方法包括使用表面改性的支撑剂，其中，所述表面改性的支撑剂包括：
支撑剂；以及
至少部分覆盖所述支撑剂的化学涂料，其中所述化学涂料不是热固性聚合物、不是离子型聚合物、不是热塑性弹性体以及不是水凝胶。
43.根据权利要求40或42所述的方法，其中所述涂料为非石油基、甘油基、丙二醇基或其组合。
44.根据权利要求40或42所述的方法，其中所述涂料低于所述表面改性的支撑剂的2wt.％。
45.根据权利要求44所述的方法，其中所述涂料低于所述表面改性的支撑剂的1wt.％。
46.根据权利要求45所述的方法，其中所述涂料为所述表面改性的支撑剂的0.05到0.20wt.％。
47.根据权利要求40或42所述的方法，其中在动力连续的机械混合器、动力分批的机械混合器、静态混合器或其组合中进行混合。
48.根据权利要求40或42所述的方法，其中所述涂料不需要固化或干燥。
49.根据权利要求40或42所述的方法，其中所述支撑剂包括原料基材、复合物、矿物、壳粉、树脂涂布支撑剂或其组合，所述原料基材包括砂、陶瓷或复合材料。
50.根据权利要求40或42所述的方法，其中所述化学涂料包括甘油基涂料、植物油/蜡基涂料、妥尔油树脂基涂料、烷基酯基涂料或其组合。
51.根据权利要求42所述的方法，其中所述化学涂料通过机械混合、喷雾、非机械混合或其组合涂覆到所述支撑剂上。
52.根据权利要求42所述的方法，其中所述涂料包括多种涂料，其中，所述多涂料同时顺序涂覆到所述支撑剂上。
53.根据权利要求52所述的方法，其中所述多种涂料包括第一涂料和第二涂料，其中，所述第一涂料与所述第二涂料相比具有不同的化学成分。
54.根据权利要求52所述的方法，其中所述多种涂料包括第一涂料和第二涂料，所述第一涂料具有化学成分，所述第二涂料具有化学成分，并且所述第一涂料的化学成分与所述第二涂料的化学成分相同。
55.根据权利要求42所述的方法，其中所述涂料在使用支撑剂之前涂覆到所述支撑剂上。
56.根据权利要求42所述的方法，其中所述表面改性的支撑剂进一步包括化学标记物。
57.根据权利要求56所述的方法，其中所述化学标记物为着色剂、UV染料、传导率增强化学物质或其组合。
58.根据权利要求42所述的方法，其中所述表面改性的支撑剂进一步包括压裂液延迟交联剂。
59.根据权利要求58所述的方法，其中所述压裂液延迟交联剂为甜菜碱、葡萄糖酸盐、聚乙二醇或其组合。
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