JP2006516945A - 支持材混合物、支持材混合物の形成方法及び地層支持方法 - Google Patents
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Abstract
拡張された粒径分布を有する支持材混合物は、狭い粒径分布を有する従来の製品と比べて、例えば破砕強度および透過係数のような特性の改善を示す。
Description
本発明は、油およびガス坑井において有用な支持材(プロップ剤;proppant)に関する。本発明は、詳細には、種々のサイズの支持材が含まれるセラミック支持材材料に関し、以下、特にこれを参照して説明する。なお、本発明はまた、水井戸などのボアホールからの他の流体の抜き出しにも適することを理解されたい。
油および天然ガスは、多孔質で透過性の地下層を有する坑井から産出される。地層の空隙は、その地層が油およびガスを貯蔵することを可能とし、地層の透過性は、油またはガスが地層を通して移動することを可能とする。時には、ガスまたは油を保持する地層の透過性は、油およびガスの経済的な回収のために不十分である。他のケースでは、坑井の運転の間に、地層の透過性は、さらなる回収が非経済的となるような程度まで低下する。こうした状況の中で、地層を破砕しその割れ目を支持材材料または支持材(プロップ剤)によって開放状態で支持することは一般的である。こうした破砕は、通常、ゲル状流体を用いる水圧により達成される。圧力は、地下岩盤に割れ目が生じるまで上げられる。この加圧流体中に懸濁される支持材は、割れ目またはひびの中に押し込まれる。水圧が下がった場合に、支持材材料は、形成された割れ目が再び閉じるのを防ぐように機能する。
地質条件に応じて、多様な支持材材料が用いられる。一般的に、支持材は、多孔質構造を造りだす砂、ガラスビーズ、またはセラミックペレットなどの粒子状材料である。油またはガスは、粒子間の隙間を貫流して、そこから地表にポンプで汲み上げられ、回収領域に至ることができる。時間が経つと、周囲の岩盤の圧力が支持材を押しつぶすことになる。この分解から得られる微細物は、移動し、支持された構造物中の隙間の通路を詰まらせる傾向にある。これらの移動性微細物は、劇的に透過性を下げ、油またはガスの透過係数(導通率)を下げる。透過係数は、油またはガスが支持材構造を貫流することができる容易さの尺度であり、坑井の生産性にとって重要である。透過係数があるレベル未満に低下した場合、破砕処理が繰り返されるか、さもなければ坑井が放棄される。
時に人工支持材と呼ばれるセラミック支持材は、それらの高い圧力および温度に耐える能力、およびそれらの耐腐食性に由来して、砂または樹脂被覆砂などの天然の支持材よりも有望である。天然の材料よりも高いコストであるにも拘わらず、セラミックのもつ増大された破砕強度は、他の材料に対して厳しすぎる条件、例えば、約350〜700kg/cm2(5000〜10,000psi)を超える岩盤圧力での条件に適するセラミック支持材を提供する。圧力が深さと共に増大するにつれて、セラミック支持材は、一般的に、約1500メートル以上の深さで用いられる。セラミック支持材は、一般的に、クレー、ボーキサイト、またはアルミナなどの細かく砕いた材料を水と合し、次に回転混合器中で混合することにより形成される。混合器のブレードは、ウェットクレーを一般的な球状ペレットに丸めこむ。これらのペレットは、高温で乾燥し焼成すると、所期の一般的な粒径となる。所期の範囲外のペレットは、再加工のための乾燥処理の後、混合器に戻される。
支持材の破砕強度は、セラミックの組成および密度に関係する。支持材は、一般に、3段階のグレードのいずれか一つに分類される:軽量支持材(LWP)、中間グレード支持材(IP)、および高強度支持材(HSP)。軽量支持材は、約1000psi未満〜約8000psiの密閉応力範囲での使用に適し、中間グレード支持材は、約10,000psi以下で有用であり、高強度支持材は、12,000psiを超える圧力で用いることができる。透過係数を改善するための試みは、支持材の破砕強度を改善する方法に焦点が合わされてきた。これらの試みには、皮膜(コーティング)の適用、より強い球体の製造、および形状の変化が含まれる。例えば樹脂皮膜を適用することにより、透過係数における目に見える改善が得られてきたが、こうした改善は、常に、コスト増と関連してきた。
均一粒径の球状ペレットは、従来、それらのペレットが透過係数を最大化すると考えられてきた(例えば、米国特許第4,623,630号を参照)ので、最も有効な支持材であると見なされてきた。過剰の微細物(極めて小さいペレット)は、詰め込まれた球体間にある隙間を詰まらせ、流体輸送を減じるように作用する。球体は、そのサイズが大きくなるにつれて弱くなる傾向があり、従って、現場では一段と破砕されやすくなることも、また、公知である。微細物の数の増加に加えて、破砕は、破砕工程において形成される割れ目の幅の減少をもたらす。従って、支持材混合物中に小さな粒子と大きな粒子の両方の存在することは、有害であると考えられてきた。従って、産業界で一般的に許容されている規格である米国石油協会(API)規格は、粒径分布がかなり狭く定義される限界内にあることを要求している。例えば、粒径範囲は、例えば40/70、30/50、20/40、16/30、16/20、および12/18のようなメッシュサイズ表示により規定される。この表示の最初の数字は、ASTM米国標準規格の最大(トップ)篩のメッシュサイズを指し、第2の数字は最小(ボトム)篩のメッシュサイズを指す。API規格は、支持材材料を含む球体の90%が、製品のメッシュ表示を通して篩い分けする時にトップとボトム間に保持されることを要求している。オハイオ州、ストーのセント−ゴバイン・セラミックス&プラスチックス(Saint−Gobain Ceramics & Plastics,Inc.,)により商品名バーサプロップ(Versaprop)(登録商標)で販売されている支持材材料は、20/40材料に要求されるAPI規格よりも広い分布範囲を有する。しかし、この材料は、その小さな粒径のせいで、すべての地質態様に適するものとは限らない。
狭い粒径分布に対する要求の結果として、形成過程において生成されるペレットのほんの僅かな部分だけが、所定の範囲内にある。多くの場合、材料の75〜80%ほどの多くの残留分は、再度破砕されるかまたは別途処理され、回転混合器中で再加工されなければならない。
本発明は、上記した問題およびその他の問題を克服した新しくかつ改善された支持材材料(プロップ剤)、その製造方法と使用を提供する。
本発明は、その一つの面によれば、支持材混合物を形成する方法を提供する。本方法は、粒子状材料を液体と合して混合物を形成し、そしてその混合物を球状ペレットに形成することを含む。ペレットは、選別され、そして焼成されて、10、12、14、16、18、20、25、30、35、40、および45からなるASTM米国標準メッシュサイズから選択される通し番号のメッシュサイズを通して支持材混合物を篩い分けする場合に、中位径が一連のメッシュのうちの一つに対応する中位メッシュサイズにあるような中位径を有する支持材混合物を提供する。さらに、ペレットの0〜25重量%が、一連の中位メッシュの2サイズ前となるメッシュサイズを有する篩上に保持され、ペレットの15〜33重量%が、一連の中位メッシュのすぐ前のメッシュサイズを有する篩上に保持され、ペレットの15〜33重量%が、中位メッシュ上に保持され、そしてペレットの15〜35重量%が、一連の中位メッシュの次のメッシュ上に保持される。
本発明の別の面によれば、支持材混合物が提供される。本支持材混合物は、10、12、14、16、18、20、25、30、35、40、および45からなるASTM米国標準メッシュサイズから選択される通し番号のメッシュサイズを通して支持材混合物を篩い分けする場合に、中位径が一連のメッシュのうちの一つに対応する中位メッシュサイズにあるような中位径を有する多数個のセラミックペレットを含む。さらに、ペレットの0〜25重量%が、一連の中位メッシュの2サイズ前となるメッシュサイズを有する篩上に保持され、ペレットの15〜33重量%が、一連の中位メッシュのすぐ前のメッシュサイズを有する篩上に保持され、ペレットの15〜33重量%が、中位メッシュ上に保持され、そしてペレットの15〜35重量%が、一連の中位メッシュの次のメッシュ上に保持される。
本発明の別の面によれば、地層を支持する方法が提供される。本方法は、球状ペレットを液体またはゲルと合して混合物を形成し、そしてその混合物を、加圧下で、ペレットが地層中の割れ目の中に位置付けされるまで、地層中に押し込むことを含み、球状ペレットは、10、12、14、16、18、20、25、30、35、40、および45からなるASTM米国標準メッシュサイズから選択される通し番号のメッシュサイズを通して支持材混合物を篩い分けする場合に、中位径が一連のメッシュのうちの一つに対応する中位メッシュサイズにあるような中位径を有する。さらに、ペレットの0〜25重量%が、一連の中位メッシュの2サイズ前となるメッシュサイズを有する篩上に保持され、ペレットの15〜33重量%が、一連の中位メッシュのすぐ前のメッシュサイズを有する篩上に保持され、ペレットの15〜33重量%が、中位メッシュ上に保持され、そしてペレットの15〜35重量%が、一連の中位メッシュの次のメッシュ上に保持される。
本発明の少なくとも一つの実施形態の利点は、支持材構造物を通しての透過係数が増大することである。
本発明の少なくとも一つの実施形態の別の利点は、支持材混合物の強度が、加圧下で、分布範囲から普通に期待されるであろうよりも高くあることである。
本発明の少なくとも一つの実施形態の別の利点は、未加工の支持材ペレットのより少ない部分が循環されることである。
本発明の少なくとも一つの実施形態の別の利点は、軽量支持材と比較できるコストで、しかし、加圧下でより高い耐破砕性および透過係数を有する形で製品を製造できることである。
本発明の別の利点は、支持材のユーザーが、IPグレードおよびLWPグレード両方の支持材を拡張PSD中間物グレードの支持材混合物と、さもなければHSP、IP、およびLWPグレードを拡張PSD高強度グレードのものと置き換えることができ、その結果、ユーザーが保持する在庫量を減少できることである。
本発明の別の利点は、透過係数の増加が、割れ目半折の増加のため、地層からの産出性の増大が可能となることである。割れ目半折(Fracture half−length)は、地層中の割れ目の長さの尺度である。
本発明のさらなる利点は、以下の開示内容の読み込みおよび添付図面の参照を通じて、当業者に容易に明らかとなるであろう。
本明細書において用いられる「球状」および関連の形態は、約0.75以上の最小直径対最大直径の平均比率を有すること、あるいはクルムベイン(Krumbein)およびスロス(Sloss)のチャートに比較して約0.75以上の平均球形度値を有することを意味するように意図されている。
「比重」は、体積の決定において、開放気孔率を除いた立方センチメートル体積当りのグラム重量(g/cc)である。比重値は、液体(例えば、水またはアルコール)置換または空気ピクノメータにより測定することが可能である。
本明細書において用いられる「仮焼された」は、材料が受ける加熱プロセスを指す。十分に仮焼または仮焼プロセスにさらされた鉱物材料は、極めて低い強熱減量(LOI)および水分含量、例えば、約1〜2重量%以下を示す。ボーキサイトおよびクレーなどの非仮焼鉱物材料は、約10〜約40重量%の揮発分を含有することができる。「部分的に仮焼された」材料は、一般的に、5〜8重量%の全揮発分(LOIプラス水分含量)を示す。揮発分には、水分、有機物および化学的に保持された水(例えば、水和の水)が含まれる。一般的な仮焼温度は、通常、1000℃未満である。
本明細書において用いられる「焼結」は、こうした変換が起こる温度を超えて材料を加熱することにより、材料が少なくとも部分的に別の形態に変換される加熱プロセスを指す。ボーキサイト、クレーなどの場合、一般的に1150℃付近で変換が始まる。
ある粒径分布範囲内の、一般に球状のビーズまたはペレットの形態にある微細なおよび粗い材料の両方を含有する支持材混合物は、従来の粒径分布を有する比較可能な材料と比べて、透過係数の改善を提供することが見いだされた。好ましい実施形態において、ペレットは、例えばアルミノケイ酸塩のようなセラミック材料、好ましくは、粒径分布が混合物において小さなおよび大きな粒子の両方を提供するために選択されるものを含む。
本明細書において拡張された粒径分布(拡張PSD)混合物として参照する支持材混合物は、従来の支持材混合物とほぼ同じ中位粒径を有するが、より広い粒径分布曲線を有し、一方、特定グレードのための微細物なおよび大きな粒子の割合を厳密に制御するように形成することが可能である。本明細書において用いられる粒径は、粒子直径によって表され、粒子が球状であると想定されている。従って、従来の16/30中間グレードの支持材混合物の場合において、中位粒径(中位直径)は、約0.85mm〜約1.03mmであることが可能であり、粒子の大部分(少なくとも90%、一般的には約95重量%以上)は、表1に示されるように、−16から+30の範囲にあるメッシュサイズ(すなわち、18、20、25、および30メッシュ部分)を有し、従って、API規格に合致する。
比較のために、拡張PSDは、類似の中位粒径0.88mm〜約1.15mm、さらに好ましくは約0.98mm〜約1.08mm、最も好ましくは約1.03mmの中位粒径を有することが可能であり、同じグレードまたはより低いグレードの従来の16/30支持材混合物の代替物として有用である。しかし、拡張PSD材料は、その材料を10%を超えて有し、16/30製品の範囲外となり、従って、API規格に適合しない。好ましくは粒子の約80%未満、さらに好ましくは75%未満、最も好ましくは70%未満が、表1に示されるように、−16から+30メッシュの範囲にある(すべてのメッシュサイズは、特記のない限り、ASTM米国規格メッシュサイズである)。加えて、小さなおよび大きな粒子の割合は、好ましくは、制御される。+12メッシュビーズの量(すなわち、12メッシュ以上の篩により捕捉されるビーズの全体重量の重量%)は、好ましくは、混合物の全重量の約10重量%以下、さらに好ましくは5重量%未満、なおさらに好ましくは1重量%未満、最も好ましくは約0.6重量%以下である。+14メッシュビーズの量(すなわち、14メッシュ以上の篩により捕捉されるビーズの全体重量の重量%)は、好ましくは、混合物の全体重量の約20重量%以下、さらに好ましくは17重量%未満、最も好ましくは約13重量%以下である(表1において、12および14メッシュ部分の合計として示される)。−25メッシュビーズの量(すなわち、25メッシュ篩を通過するビーズの全体重量の重量%)は、好ましくは、混合物の全体重量の約15重量%以下、さらに好ましくは約5〜10重量%である。−30メッシュビーズの量(すなわち、30メッシュ篩を通過するビーズ)は、好ましくは、混合物の全体重量の2重量%以下、さらに好ましくは約1重量%以下である。−35メッシュビーズの量(すなわち、35メッシュ篩を通過するビーズ)は、好ましくは、混合物の全体重量の1重量%以下、さらに好ましくは約0.5重量%以下である。これらの制約のそれぞれまたは大部分を達成するために、拡張PSDの粒径における標準偏差は、実質的に、従来の16/30製品における場合よりも大きい、すなわち、メッシュサイズを保持%に対してプロットする場合に得られる曲線の形状は、中央部で比較的に幅広である。
好ましくは、16/30または16/20の代替支持材混合物において、比重はLWPに対して約2.1〜2.9g/cc、IPに対して約3.0〜3.5g/cc、およびHSPに対して約3.3〜4.2g/ccである(本明細書において検討されるすべての比重値は、特記のない限り、水置換により測定した)。粒径分布は、連続的なより小さい篩サイズの一連の篩(すなわち、より大きなASTM米国規格メッシュ数)を通して支持材混合物を選別することにより、決定することができる。例えば、支持材混合物は、米国石油協会(API)推奨案60(RP60)による、以下のASTM米国規格メッシュ篩を通して選別される:10、12、14、16、18、20、25、30、35、40。API・RP60試験は6個の篩しか用いないが、粒径のさらに正確な分布を得るために、ここで記載するように、追加の篩を用いることが可能である。
16/30または16/20の代替支持材混合物において、14メッシュ篩上に保持される百分率(すなわち、1.4mm〜1.7mmの直径を有する粒子の重量%)は、好ましくは、0〜25重量%、さらに好ましくは3〜15重量%、最も好ましくは少なくとも5重量%である。16メッシュ篩上に保持される百分率(すなわち、1.18〜1.4mmの直径を有する粒子の重量%)は、好ましくは、15〜33重量%、さらに好ましくは16〜28重量%である。18メッシュ篩上に保持される百分率(すなわち、1.0〜1.18mmの直径を有する粒子の重量%)は、好ましくは、15〜33重量%、さらに好ましくは16〜28重量%である。20メッシュ篩上に保持される百分率(すなわち、0.85〜1.0mmの直径を有する粒子の重量%)は、好ましくは、15〜35重量%、さらに好ましくは16〜30重量%である。25メッシュ篩上に保持される百分率(すなわち、0.71〜0.85mmの直径を有する粒子の重量%)は、一般に1〜25重量%、さらに典型的には5〜25重量%、最も典型的には10〜20重量%である。30メッシュ篩上に保持される百分率(すなわち、0.60〜0.71mmの直径を有する粒子の重量%)は、一般に1重量%よりも大、典型的に4重量%より大、さらに典型的には5〜10重量%である。35メッシュ篩上に保持される百分率(すなわち、0.50mm〜0.60mmの直径を有する粒子の重量%)は、一般に2%未満、好ましくは1%未満である。これらのパラメータのなかで、中位粒径に最も近い篩の粒径、すなわち、中位粒径に重なり隣接する篩サイズが、一般に、最も重要である(中位粒径が約1.04mmである表1の例において、16、18、および20メッシュ部分)。好ましくは、合計75重量%未満、さらに好ましくは68重量%未満、最も好ましくは約60重量%のペレットが、18、20および25メッシュ篩により保持され、好ましくは少なくとも82重量%、さらに好ましくは少なくとも88重量%のペレットが、0.60mm〜1.4mmの直径を有する。
従来の16/30セラミック支持材製品のそれにかなり近い中位粒径を目標にすることにより、拡張PSDは、坑井への導入中、類似の流動特性を有する。製品の中位粒径が、それが置き換えようとする従来の製品(例示の実施形態において、16/30または16/20)のそれと実質的に異なる場合、その製品は、異なるポンピング特性を有する傾向がある。
メッシュサイズおよび粒径によって表される、16/30製品の代替品としての一つの適当な拡張PSDは、表1に記される属性を有する。
上記の相当粒径(equivalent particle diameter)は、粒子が球状であると想定してのメッシュサイズに基づく。
ここに記載される拡張PSDは、従来の16/30中間または軽量グレードに対する置き換え、およびまた従来の16/20軽量グレード支持材混合物に対する置き換えとして用いるのに適する。
支持材を形成するために適した出発材料には、酸化物、例えばアルミナなどの酸化アルミニウム、シリカなどの酸化ケイ素、およびそれらの混合物を含有するものが挙げられる。一般に、シリカおよびアルミナの酸化物は、仮焼(実質的に無水の)重量基準で表される、出発材料の少なくとも80重量%、さらに好ましくは仮焼重量の約90%以上を含む。代表的な出発材料には、カオリン、ダイアスポア・クレー、バーレー・クレー、およびフリント・クレーなどのクレー(これらは主として水酸化アルミニウムである)、ボーキサイト・クレー、天然または合成ボーキサイト、およびそれらの混合物などが挙げられる。出発材料は、仮焼しないかまたは部分的仮焼であることが可能である。こうした出発材料から形成される焼結支持材混合物は、好ましくは、酸化物、ケイ酸塩、およびアルミン酸塩の形態をとり、焼結支持材材料の少なくとも50重量%、さらに好ましくは少なくとも80重量%、最も好ましくは少なくとも90重量%を構成する。
例えばベントナイト・クレー、酸化鉄、ホウ素、炭化ホウ素、2ホウ化アルミニウム、窒化ホウ素、リン化ホウ素、他のホウ素化合物のような種々の焼結助剤、または、例えば炭酸ナトリウム、炭酸リチウム、長石、酸化マンガン、チタニア、炭酸カルシウム、およびケイ酸ナトリウムのようなフラックスを、焼結を補助するため、約十(10)重量%までの量で添加することが可能である。望ましい場合には、結合剤、例えば、ゼラチン化コーンスターチ、ポリビニルアルコール、またはそれらの混合物などのでんぷん、樹脂またはワックスを、ペレット化を改善し、非焼結ペレットの未加工強度を増大させるため、初期混合物に添加することが可能である。一般に、結合剤は、酸化物重量に対して約0〜6重量%で添加される。
出発材料は、好ましくは、例えば、ボールミル粉砕または他の摩滅法により粉砕されて、粒径(または粒子が非球状であれば平均径)で表して約20ミクロン以下、さらに好ましくは約15ミクロン以下、最も好ましくは約10ミクロン以下の平均粒径を有する粒子を形成する。粉砕の容易さを改善するため、粉砕の前に出発材料を乾燥することが可能である。
好ましい方法において、粉砕された出発材料は、水などの液体と合せられ、アイリッヒ混合器などのローター・テーブルおよび回転可能な衝撃インペラを備えた回転可能格納容器を有する強化混合器で混合される。ローター・テーブル、またはパンは、衝撃インペラに対して反対方向で回転する。衝撃インペラは、ディスクに取付けられ、一般にインペラの回転軸に平行に配置されるロッドまたは棒を備えるディスクの形態をとることが可能である。十分な水が、本質的に球状のペレット混合物を形成するように添加される(一般に、出発材料の重量に対して約15〜40重量%の水)。このようなペレットが形成された後、ペレット重量での約0〜25%、さらに一般的には5〜約15%の追加セラミック粉末(好ましくは、濡れ混合物を形成するために用いられるのと同じ乾燥出発材料)が添加され、混合器は、さらに、形成されようとするペレットへの追加材料の付着を引き起こすように運転される。
強化混合器はペレットを製造する一つの方法であるが、他の形成方法もまた考慮される。例えば、水中の出発材料のスラリーをペレットを形成するために噴霧することが可能である。
次に、得られたペレットは、通常、約100℃〜約300℃の乾燥器において、約10重量%未満の水分含量に乾燥される。こうして形成された「未加工の支持材(green proppant)」は、その後、焼結混合物の組成および支持材の所期の比重に応じて、約2.1〜4.2g/ccの比重が得られるまで、加熱炉において焼結温度で焼結される。LWPに対して、焼結後の比重は、好ましくは、約2.1〜2.9g/cc、IPに対しては約3.0〜3.5g/cc、そしてHSPに対しては約3.3〜4.2g/ccである。焼結は、一般に、約20%以下のペレットサイズの減少、ならびに構成製品における比重の増大を引き起こす。適当な焼結温度は、一般に、約1150℃以上、さらに好ましくは約1300℃以上で、最も好ましくは約1500℃である。焼結温度は、約1600℃ほどの高温であることができる。
ペレットは、好ましくは乾燥後、サイズで選別(スクリーニング)される。未加工支持材の初期選別は、乾燥後に、但し焼結の前に行われる。例えば、約10または11メッシュのメッシュサイズを有する上部スクリーンは最大の粒子を選別するために用いられ、約18または20のメッシュサイズを有する下部スクリーンはより微細な粒子を除去するために用いられる(これらのスクリーンは、ASTM米国規格メッシュサイズの表示に正確に従わないことに留意されたい)。上部および下部スクリーンの選択は、部分的に、混合器により作りだされる混合物に応じて決まり、混合物の中位粒径を仕上げるために調整することができる。除かれた、大きすぎおよび小さすぎのペレットは、再循環することが可能である。焼結後、さらなる選別を行うことが可能である。
最終支持材は、球状である(すなわち、約0.75以上、さらに好ましくは少なくとも0.80、一般的に0.80〜0.9の平均球形度値を有する)。焼成および選別された支持材ペレットの粒径は、一般に、0.1〜約2.5ミリメートルである。スクリーンのサイズは、上述のように、所期の粒径分布を有する支持材混合物を提供するために選択される。
こうして形成された支持材混合物のパックの透過係数(導通率)は、スティム・ラボの規格試験手順により試験することが可能である。手順は以下の通りである。75トンデーク・プレスを、10平方インチ流路を有するAPIモネルK−500フロー・セルと共に用いる。二つの10平方インチのオハイオ・サンドストーン・ブロックを、コア・スラブとして用いる。APIセルを試験しようとする支持材試料で詰め、ブレード・デバイスにより揃える。支持材試料をコア・スラブ間に置き、4セルスタックの一部となす。セルをデーク・プレスのプラテン間に置く。圧力を500psiに上げ、システムを真空引きし、70〜75°Fで水により飽和させる。一旦飽和した後、密閉圧力を100psi/分の速度で1000psiに上げる。支持材を放置して平衡化する。透過係数を計算するために、流量、圧力差、および平均幅を各圧力で測定する。5個の測定値を取り平均して各透過係数をもとめる。流量は、メトラー・バランスにより0.01ml/分まで測定する。ダーシーの法則(Darcy’s Law)は、透過係数を決定するための計算用に用いる。次に、試験温度を、250°Fに上げ、密閉圧力を上げる前に12時間にわたり放置して平衡化する。支持材の透過係数を室温、1000psiで、および250°F、1000psiで測定する。
次に、圧力を分当り100psiで上げ、1000psi増分で上記測定技術を繰り返す。支持材の透過係数を、2000psi、4000psi、6000psi、8000psiまたは10,000psiまたはより高い圧力で、250°Fにおいて50時間にわたり連続的に監視する。
この方法により測定される透過係数は、少なくとも約1300℃、さらに好ましくは約1500℃の温度で焼成された、表1に示されるものに類似の16/20または16/30の従来の混合物の中間グレードセラミック代替物において、2000psiで約15,000〜20,000md−ft、6000psiで約9000〜10,000md−ft、8000psiで約6000〜7000md−ftであることができる。これらのものよりもさらに高い透過係数もまた考慮される。
より高い透過係数は、割れ目半折の増大に由来して地層からの産出性の増大を可能とする。
破砕強度は、本明細書において注記されたものを除いて、米国石油協会推奨案60(RP60)により測定することが可能である。詳細には、支持材混合物の一部を、18〜40メッシュサイズ篩を通して(20/40支持材混合物の代替について)、または14〜30メッシュサイズ篩を通して(16/30支持材混合物の代替について)篩い分けする。より低い篩の上にのみ保持される支持材材料を試験用に用いる。既知重量の選別された混合物を、ピストンを有する試験セル中に置き(RP60のFig.7.1)、セルをプレス中に置く。混合物を、一般に、2分間にわたり5段階の応力レベル(例えば、5000、7500、10000、12,500、および15,000psi)の一つに供する。次に、混合物を、二つの篩を用いて再度篩い分けし、より微細な篩を下回るパンに集められた微細物を計量する。破砕強度(特定応力レベルでの)は、微細物重量%によって表される、すなわち、次式の通りである。
この方法により決定される破砕強度は、7500psiで試験する場合、類似の材料から形成されるIPグレードと大部分の圧力範囲にわたりほぼ同じかもしくは少なくとも比較できる中位粒径を有する比較可能な16/20LWPグレードに関して有意により小さいレベルにある、16/30中間グレードまたは16/20軽量グレード代替品として意図された中間グレード拡張PSDの支持材パックにおいて、好ましくは10%未満、さらに好ましくは7%未満、最も好ましくは約4.0%未満である。例えば焼結ボーキサイトから形成されるもののような高強度支持材において、拡張PSD混合物についての破砕強度は、それぞれ、より優れていることが理解されるであろう。
従来の16/20または16/30製品中に一般的に含有される過剰量の追加の微細ペレット(「微細物」)は、中位のおよび大きなサイズのペレットにより造りだされる隙間を詰まらせて製品の透過係数を低減させないことが見出された。微細物は、中位メッシュ篩未満で見出される材料の百分率として定義される。加えて、混合物中に存在する本質的により弱い大きすぎるペレットが、時期を早めて破砕し透過係数を悪化させるようには見えないことが見出された。これら両方の発見は、狭い粒径分布支持材を製造するための従来の期待および理由付けとは反対のものである。これらの発見はまた、例えば20/40代替品のような他の拡張PSD製品に対しても当てはまる。
十分には理解されているわけではないが、透過係数に与える積極的利益が、天然粒子充填の独特の分布特性からもたらされることが信じられる。それら自身が単離され、隙間中に落ち込まれ、隙間を詰まらせる微細粒子よりも、むしろより小さな粒子が、より大きな球体間の橋(ブリッジ)として機能して、より大きな球体の周りにそれら自身を分布させることが、推奨される。従って、それらの粒子は、隙間を詰まらせることはままならず、より大きな球体間で引き起こされる分離に由来して隙間を実際に増大させることが可能である。結果は、透過係数曲線から明らかな低適用応力での一段と改善された透過係数である。さらに、この架橋粒子構造は、より強い支持材パックをもたらし、期待されるであろうよりも優れた所定の密閉応力値で破壊および崩落に耐える。より大きなビーズの周りで形成される多粒子橋が、より大きなビーズが互いに直接接触している場合に形成されるより小さな数の高応力点接触に比べて、応力減力剤として機能することが示唆される。
以上、本発明の拡張PSD支持材を球状焼結セラミックペレットについて記載したが、他の硬い材料を使用してプラスチック、および樹脂被覆材料などを含む支持材を形成可能であることも推奨される。支持材用に選択される材料は、加圧下で、且つ地層が支持され、そして一般に流体による化学的攻撃に耐性があるであろう深さで用いることに適するべきである。
従来の16/30または16/20混合物の代替に適する拡張PSDの形成を上記において検討してきたが、中位の粒径が0.6〜0.85である従来の20/40混合物などの他の従来の混合物の代替品を調製するために、類似の原理が適用できることもまた見出された。混合物は、以下:10、12、14、16、18、20、25、30、35、40、50からのASTM米国規格メッシュサイズの逐次セットを採用することにより定義することができる。拡張PSD製品の中位粒径を包含する粒子の範囲を保持するメッシュサイズは、中位メッシュとして定義される。二つの連続して近接するメッシュ(すなわち、中位メッシュの上および下)は、それぞれ、第1上部および第1下部メッシュとして定義される。次のメッシュサイズは第2上部および第2下部などである。中位メッシュ、第1上部、第2上部、第1下部、第2下部メッシュなどの上に保持される重量での好ましいおよびさらに好ましい量は、好ましくは、各分配に対して同じである。従って、1.04mmの中位粒径を有する16/30および16/20拡張PSD代替の場合において、メッシュは、表2に示される通りである。
好ましくは、混合物中の材料の合計75%未満、さらに好ましくは68%未満、最も好ましくは約60%が、中位メッシュ、第1下部メッシュ、および第2下部メッシュ上に保持される。加えて、好ましくは、0〜25重量%のペレットが第2上部メッシュ上に保持され、15〜33重量%の粒子が第1上部メッシュ上に保持され、15〜33重量%のペレットが中位メッシュ上に保持され、そして15〜35重量%のペレットが第1下部メッシュ上に保持される。好ましくは、80重量%以下のペレットが、拡張PSDが置き換えようと意図された指定の二つの篩間(すなわち、16/30または16/20代替として意図された拡張PSDにおける16メッシュと30メッシュ篩間)に保持される。
従来の12/20IPまたはLWPの代替品として、または従来の12/18LWPの代替品として適した中間グレード拡張PSDは、少なくとも1.10mm、例えば、約1.10mm〜約1.45mmの中位径を有することができる。一つの実施形態において、ペレットの0〜25重量%は、1.7〜2.0mmの直径を有し、さらに好ましくは、ペレットの0.5〜15重量%は、1.7〜2.0mmの直径を有する。ペレットの15〜33重量%は、1.4〜1.7mmの直径を有し、さらに好ましくは、少なくともペレットの16重量%は、1.4〜1.7mmの直径を有する。ペレットの15〜33重量%は、1.18〜1.4mmの直径を有し、さらに好ましくは、ペレットの32重量%未満、最も好ましくは、29重量%未満は、1.18〜1.4mmの直径を有する。1.0〜1.18mmの直径を有するペレットの15〜35重量%、さらに好ましくは、ペレットの16〜30重量%は、1.0〜1.18mmの直径を有する。ペレットの5〜25重量%は、0.85〜1.0mmの直径を有する。
従来の12/20IPまたはLWPの代替品として、または従来の12/18LWPの代替品として適した中間グレード拡張PSDの一つの特定実施形態において、ペレットの2〜10重量%は、1.7〜2.0mmの直径を有し、ペレットの18〜28重量%は、1.4〜1.7mmの直径を有し、ペレットの24〜32重量%は、1.18〜1.4mmの直径を有し、そしてペレットの18〜28重量%は、1.0〜1.18mmの直径を有する。
本発明の拡張PSD支持材は、地層中の割れ目またはひびの開口を支え、それによって地層から引き出すことが望まれる油、ガス、または他の流体の透過係数を増大させるため、従来の手法で用いられる。一般的に、中空のケーシングが掘削井戸に挿入される。拡張PSD支持材およびゲルまたは液体の混合物は、ケーシングにその入口で導入され、ケーシングの出口を通して高圧(一般的に、12,000〜20,000psi)で地層に圧入される。支持材のパックは、こうして造りだされる割れ目を開けておくのを支える。ゲルは、支持材を懸濁状態に保持するのに十分な粘度を有するあらゆる流体であることが可能である。
本発明の範囲を限定することを意図するものではないが、以下の実施例は、上述の方法により製造される拡張PSD支持材の改善された特性を実証するためのものである。
実施例1
20/40代替混合物として意図された中間グレード拡張PSD(拡張PSD−1)を、以下のように調製する。約10ミクロンの平均粒径に前もって粉砕された出発材料(アーカンソー・ボーキサイト)を、水および結合剤と共に、混合器のチャンバーのほぼ2/3までを満たすに十分な量でアイリッヒ(Eirich)混合器に添加する。テーブルおよびインペラの回転を、適するサイズの種ペレットが形成されるまで、継続する。初期のボーキサイト材料のさらなる量を添加する。次に、テーブルおよびインペラの回転を数分間にわたり継続して、球状ペレットを形成する。
20/40代替混合物として意図された中間グレード拡張PSD(拡張PSD−1)を、以下のように調製する。約10ミクロンの平均粒径に前もって粉砕された出発材料(アーカンソー・ボーキサイト)を、水および結合剤と共に、混合器のチャンバーのほぼ2/3までを満たすに十分な量でアイリッヒ(Eirich)混合器に添加する。テーブルおよびインペラの回転を、適するサイズの種ペレットが形成されるまで、継続する。初期のボーキサイト材料のさらなる量を添加する。次に、テーブルおよびインペラの回転を数分間にわたり継続して、球状ペレットを形成する。
次に、ペレットを乾燥器中で乾燥して水分含量を約10%に減少させ、次に、十分な時間にわたり約1500℃で焼成してそれらを焼結し所期の密度を達成する。焼成する前に、ペレットを選別して、焼成後において所期の粒径分布を得る粒径分布を作りだす。焼成後にさらなる選別を行う。得られたペレットは、クルムベイン(Krumbein)およびスロス(Sloss)のチャートを用いて測定した場合に、約0.8〜0.9の球形度を有する。これらのペレットは、表3において拡張PSD−1として示される(従来の20/40混合物と比べて)。相当粒径もまた示される。
これらの結果は、ASTM米国規格メッシュ表示の関数としての保持重量%を示す図1にグラフで表される。
拡張PSD製品(拡張PSD−1)は、約3.2g/ccの比重を有する。
本発明のペレットのミリダルシー・フット(md−ft)での透過度を試験するために用いられた試験手順および装置は、上述の通りである。
破砕強度は、上述のようにして測定される。7500psiで測定した、拡張PSD−1製品における破砕強度は、1.3%である。この値を同じ条件下で試験した従来の中間グレード20/40製品における0.8%の破砕強度と比較すると、従来のLWPよりも一段と優れている。
実施例2
表4に示される粒径分布を有する第2中間グレード支持材混合物(拡張PSD−2)を、実施例1におけるように調製する。相当粒径を示す。公称粒径は、最大と最小値の平均である。
表4に示される粒径分布を有する第2中間グレード支持材混合物(拡張PSD−2)を、実施例1におけるように調製する。相当粒径を示す。公称粒径は、最大と最小値の平均である。
拡張PSD−2製品は、3.2g/ccの比重および約0.74mmの中位粒径を有する。透過係数は、一般に、比較実施例A(Comp.Ex.A)および比較実施例B(Comp.Ex.B)と表記された2種類の市販LWP20/40グレード支持材混合物のような従来の20/40LWPグレード製品におけるよりも有意に高く、かつ中間グレード製品に匹敵するかまたはそれより高い。
図2は、拡張PSD−2製品の支持材パックに適用された圧力psiの関数としての支持材パックの透過係数md−ftを示す。これらの値は、同じ方法により測定される実施例1の従来の20/40中間グレードの値と比べられる。図3は、同様の比較を示すが、20/40LWPグレードとの比較である。図2および図3から見ることができるように、拡張PSD−2は、従来のLWP製品よりも全体範囲にわたってより優れて、そしてIPグレードよりも2000〜8000psiの範囲にわたってより優れて機能する。
図4は、第2拡張PSD試料(PSD−2)から形成されるパック、および比較実施例Aおよび比較実施例Bから形成されるパックの透過係数を示す。図4から見られるように、拡張PSD−2製品は、2種類の従来のLWP試料を凌いでいるが、一方で、比較できるコスト製品をも提供する。比較実施例Aは、約0.65mmの中位粒径を有する。比較実施例Bは、67〜69%がケイ酸アルミニウム(ムライト)の形態、0〜30%がシリカ(クリストバル石)の形態、0〜30%がシリカ(石英)の形態をとり、2%未満が酸化鉄、3%未満がチタンであるアルミノケイ酸塩セラミック支持材である。この製品は、約0.66mmの中位粒径を有する。
実施例3
表5に示される粒径分布を有する第3中間グレード支持材混合物(拡張PSD−3)を、実施例1におけるように調製する。相当粒径を示す。公称粒径は、最大と最小値の平均である。
表5に示される粒径分布を有する第3中間グレード支持材混合物(拡張PSD−3)を、実施例1におけるように調製する。相当粒径を示す。公称粒径は、最大と最小値の平均である。
図5は、拡張PSD−3製品、および比較実施例A(Comp.Ex.A)および比較実施例B(Comp.Ex.B)と表記された2種類の市販LWP20/40グレード支持材混合物について、3段階の異なる圧力で破砕される百分率を比較したものである。比較実施例Aは、約0.65mmの中位粒径を有する。比較実施例Bは、67〜69%がケイ酸アルミニウム(ムライト)の形態、0〜30%がシリカ(クリストバル石)の形態、0〜30%がシリカ(石英)の形態をとり、2%未満が酸化鉄、3%未満がチタンであるアルミノケイ酸塩セラミック支持材である。この製品は、約0.66mmの中位粒径を有する。
実施例4
16/30IP/LWPまたは16/20LWP代替として意図された中間グレード拡張PSD(拡張PSD−4)を、実施例1におけるのと同じ方法を用いて調製する。焼成する前に、粒子を適するスクリーンで(上部スクリーンが10または11メッシュで、下部スクリーンが18または20メッシュで)選別して、焼成すると所期の粒径分布が得られる粒径分布を作りだす。焼成後にさらなる選別を行う。得られたペレットは、クルムベインおよびスロス・チャートを用いて測定した場合に、約0.8〜0.9の球形度を有する。これらのペレットは、表6において拡張PSD−4として示される(従来の16/20LWPおよび16/30IP混合物と比べて)。相当粒径もまた示される。
16/30IP/LWPまたは16/20LWP代替として意図された中間グレード拡張PSD(拡張PSD−4)を、実施例1におけるのと同じ方法を用いて調製する。焼成する前に、粒子を適するスクリーンで(上部スクリーンが10または11メッシュで、下部スクリーンが18または20メッシュで)選別して、焼成すると所期の粒径分布が得られる粒径分布を作りだす。焼成後にさらなる選別を行う。得られたペレットは、クルムベインおよびスロス・チャートを用いて測定した場合に、約0.8〜0.9の球形度を有する。これらのペレットは、表6において拡張PSD−4として示される(従来の16/20LWPおよび16/30IP混合物と比べて)。相当粒径もまた示される。
これらの結果は、ASTM米国規格メッシュ表示の関数としての保持重量%を示す図6にグラフで表される。
拡張PSD製品(拡張PSD−4)は、約3.2g/ccの比重、および1.04mmの中位粒径を有する。
実施例5
16/30IP/LWPまたは16/20LWP代替として意図された中間グレード拡張PSD(拡張PSD−5)を、実施例1におけるのと同じ方法を用いて調製する。焼成する前に、粒子を適するスクリーン(上部スクリーンが10または11メッシュ、下部スクリーンが16または18メッシュ)で選別して、焼成すると所期の粒径分布が得られる粒径分布を作りだす。焼成後にさらなる選別を行う。得られたペレットは、クルムベインおよびスロス・チャートを用いて測定した場合に、約0.8〜0.9の球形度を有する。これらのペレットは、表7において拡張PSD−5として示される(二つの従来の16/20混合物と比べて)。相当粒径もまた示される。
16/30IP/LWPまたは16/20LWP代替として意図された中間グレード拡張PSD(拡張PSD−5)を、実施例1におけるのと同じ方法を用いて調製する。焼成する前に、粒子を適するスクリーン(上部スクリーンが10または11メッシュ、下部スクリーンが16または18メッシュ)で選別して、焼成すると所期の粒径分布が得られる粒径分布を作りだす。焼成後にさらなる選別を行う。得られたペレットは、クルムベインおよびスロス・チャートを用いて測定した場合に、約0.8〜0.9の球形度を有する。これらのペレットは、表7において拡張PSD−5として示される(二つの従来の16/20混合物と比べて)。相当粒径もまた示される。
拡張PSD製品(拡張PSD−5)は、約3.2g/ccの比重、および1.02mmの中位粒径を有する。
図7は、拡張PSD−5製品の支持材パックに適用された圧力psiの関数としての支持材パックの透過係数md−ftを示す。これらの値は、同じ方法により測定される従来の16/30中間グレードの値と比べられる。図8は、同様の比較を示すが、従来の16/20LWPグレードとの比較である。図7および図8から見ることができるように、拡張PSD−5は、従来のIP製品よりも6000psi以下の圧力でより優れて機能し、そしてより高い圧力で比較可能である。この製品はまた、2000psiで従来のLWP製品と比較可能であり、そしてより高い圧力ではLWP製品より優れて機能する。
図9は、拡張PSD−5製品の支持材パックに適用された圧力psiの関数としての支持材パックの透過係数md−ftを示す。これらの値は、同じ方法により測定される表7に記載の2種類の従来の16/20軽量グレードにおける値と比べられる。拡張PSD−5は、試験圧力の範囲にわたって2種類の従来のLWP試料を凌ぐかまたは比較可能であるが、一方で、比較できるコスト製品をも提供する。
図10は、拡張PSD−5製品について、破砕された%で破砕強度を示したものである。7500psiで測定された拡張PSD−5製品における破砕強度は、1.7%である。この値は、従来の中間グレード16/30製品における2.2%の破砕強度に比較可能であり、同じ条件下で試験された13.8〜14.0%の破砕強度を示す従来の軽量グレード16/20製品より優れている。
実施例6
12/20IP/LWPまたは12/18LWP代替として意図された中間グレード拡張PSD(拡張PSD−6)を、実施例1におけるのと同じ方法を用いて調製する。焼成する前に、粒子を適するスクリーン(上部スクリーンが8または9メッシュ、下部スクリーンが16または18メッシュ)で選別して、焼成すると所期の粒径分布が得られる粒径分布を作りだす。焼成後にさらなる選別を行う。得られたペレットは、クルムベインおよびスロス・チャートを用いて測定した場合に、約0.8〜0.9の球形度を有する。これらのペレットは、表8において拡張PSD−6として示される(従来の12/20IPおよび12/18LWP混合物と比べて)。相当粒径もまた示される。
12/20IP/LWPまたは12/18LWP代替として意図された中間グレード拡張PSD(拡張PSD−6)を、実施例1におけるのと同じ方法を用いて調製する。焼成する前に、粒子を適するスクリーン(上部スクリーンが8または9メッシュ、下部スクリーンが16または18メッシュ)で選別して、焼成すると所期の粒径分布が得られる粒径分布を作りだす。焼成後にさらなる選別を行う。得られたペレットは、クルムベインおよびスロス・チャートを用いて測定した場合に、約0.8〜0.9の球形度を有する。これらのペレットは、表8において拡張PSD−6として示される(従来の12/20IPおよび12/18LWP混合物と比べて)。相当粒径もまた示される。
これらの結果は、ASTM米国規格メッシュ表示の関数としての保持重量%を示す図11にグラフで表される。
拡張PSD製品(拡張PSD−6)は、約3.2g/ccの比重、および1.19mmの中位粒径を有する。
実施例7
12/20IP/LWPまたは12/18LWP代替として意図された中間グレード拡張PSD(拡張PSD−7)を、実施例1におけるのと同じ方法を用いて調製する。焼成する前に、粒子を適するスクリーン(上部スクリーンが8または9メッシュ、下部スクリーンが16または18メッシュ)で選別して、焼成すると所期の粒径分布が得られる粒径分布を作りだす。焼成後にさらなる選別を行う。得られたペレットは、クルムベインおよびスロス・チャートを用いて測定した場合に、約0.8〜0.9の球形度を有する。これらのペレットは、表9において拡張PSD−7として示される(2種類の従来の12/18混合物と比べて)。相当粒径もまた示される。
12/20IP/LWPまたは12/18LWP代替として意図された中間グレード拡張PSD(拡張PSD−7)を、実施例1におけるのと同じ方法を用いて調製する。焼成する前に、粒子を適するスクリーン(上部スクリーンが8または9メッシュ、下部スクリーンが16または18メッシュ)で選別して、焼成すると所期の粒径分布が得られる粒径分布を作りだす。焼成後にさらなる選別を行う。得られたペレットは、クルムベインおよびスロス・チャートを用いて測定した場合に、約0.8〜0.9の球形度を有する。これらのペレットは、表9において拡張PSD−7として示される(2種類の従来の12/18混合物と比べて)。相当粒径もまた示される。
拡張PSD製品(拡張PSD−7)は、約3.2g/ccの比重、および1.23mmの中位粒径を有する。
図12は、拡張PSD−7製品の支持材パックに適用された圧力psiの関数としての支持材パックの透過係数md−ftを示す。これらの値は、同じ方法により測定される従来の12/20中間グレードにおける値と比べられる。図13は、同様の比較を示すが、従来の12/18LWPグレードとの比較である。図12および図13から見ることができるように、拡張PSD−7は、従来の12/20IP製品および従来の12/18LWP製品の両方よりも試験圧力の範囲にわたりより優れて機能する。
図14は、拡張PSD−7製品の支持材パックに適用された圧力psiの関数としての支持材パックの透過係数md−ftを示す。これらの値は、同じ方法により測定される表9に記載の2種類の従来の12/18軽量グレードにおける値と比べられる。拡張PSD−7は、試験圧力の範囲にわたって2種類の従来のLWP試料を凌いでいるが、一方で、比較できるコスト製品をも提供する。
図15は、拡張PSD−7製品について、破砕された%で破砕強度を示したものである。7500psiで測定される拡張PSD−7製品における破砕強度は、2.5%である。この値は、従来の中間グレード12/20製品における3.5%の破砕強度に比較可能であり、同じ条件下で試験された15.1〜17.6%の破砕強度を示す従来の軽量グレード12/18製品より優れている。
Claims (38)
- 粒子状材料を液体と合して混合物を形成し、そしてその混合物を球状ペレットに形成することを含む、支持材混合物を形成する方法であって、
ペレットを選別し、そして
ペレットを焼成して、10、12、14、16、18、20、25、30、35、40、および45からなるASTM米国標準メッシュサイズから選択される通し番号のメッシュサイズを通して前記支持材混合物を篩い分けする場合に、中位径が一連のメッシュのうちの一つに対応する中位メッシュサイズにあるような中位径を有する支持材混合物を提供すること、及び、その際、
ペレットの0〜25重量%が、一連の中位メッシュの2サイズ前となるメッシュサイズを有する篩上に保持され、
ペレットの15〜33重量%が、一連の中位メッシュのすぐ前のメッシュサイズを有する篩上に保持され、
ペレットの15〜33重量%が、中位メッシュ上に保持され、そして
ペレットの15〜35重量%が、一連の中位メッシュの次のメッシュ上に保持されること、
を特徴とする、支持材混合物の形成方法。 - 中位径が少なくとも0.9mmであることをさらに特徴とする、請求項1に記載の方法。
- ペレットの0〜25重量%が1.4〜1.7mmの直径を有し、
ペレットの15〜33重量%が1.18〜1.4mmの直径を有し、
ペレットの15〜33重量%が1.0〜1.18mmの直径を有し、そして
ペレットの15〜35重量%が0.85〜1.0mmの直径を有すること、
をさらに特徴とする、請求項2に記載の方法。 - 以下の少なくとも一つが当てはまることをさらに特徴とする、請求項3に記載の方法:
ペレットの少なくとも2重量%が1.4〜1.7mmの直径を有すること;
ペレットの少なくとも16重量%が1.18〜1.4mmの直径を有すること;
ペレットの32重量%未満が1.0〜1.18mmの直径を有すること;
ペレットの30重量%未満が0.85〜1.0mmの直径を有すること;および
ペレットの少なくとも5%が0.71〜0.85mmの直径を有すること。 - ペレットの15%未満が1.4〜1.7mmの直径を有し、
ペレットの少なくとも16重量%が1.18〜1.4mmの直径を有し、
ペレットの29重量%未満が1.0〜1.18mmの直径を有し、そして
ペレットの少なくとも16重量%が0.85〜1.0mmの直径を有することをさらに特徴とする、請求項3に記載の方法。 - ペレットの2〜10重量%が1.4〜1.7mmの直径を有し、
ペレットの18〜28重量%が1.18〜1.4mmの直径を有し、
ペレットの24〜32重量%が1.0〜1.18mmの直径を有し、そして
ペレットの18〜28重量%が0.85〜1.0mmの直径を有することをさらに特徴とする、請求項4に記載の方法。 - ペレットの25重量%未満が0.71〜0.85mmの直径を有することをさらに特徴とする、請求項2〜6のいずれか1項に記載の方法。
- ペレットの少なくとも5重量%が0.71〜0.85mmの径を有することをさらに特徴とする、請求項2〜7のいずれか1項に記載の方法。
- 混合物中の焼成ペレットが約0.9mm〜約1.15mmの中位径を有することをさらに特徴とする、請求項2〜8のいずれか1項に記載の方法。
- 混合物中の焼成ペレットの少なくとも95重量%が0.60mm〜1.7mmの直径を有することをさらに特徴とする、請求項2〜9のいずれか1項に記載の方法。
- 混合物中の焼成ペレットの少なくとも98重量%が0.60mm〜1.7mmの直径を有することをさらに特徴とする、請求項10に記載の方法。
- 混合物中のペレットの80%未満が0.71〜1.18mmの範囲内の直径を有することをさらに特徴とする、請求項2〜11のいずれか1項に記載の方法。
- 中位径が少なくとも1.10mmであることをさらに特徴とする、請求項1に記載の方法。
- ペレットの0〜25重量%が1.7〜2.0mmの直径を有し、
ペレットの15〜33重量%が1.4〜1.7mmの直径を有し、
ペレットの15〜33重量%が1.18〜1.4mmの直径を有し、そして
ペレットの15〜35重量%が1.0〜1.18mmの直径を有することをさらに特徴とする、請求項13に記載の方法。 - 以下の少なくとも一つが当てはまることをさらに特徴とする、請求項14に記載の方法:
ペレットの少なくとも2重量%が1.7〜2.0mmの直径を有すること;
ペレットの少なくとも16重量%が1.4〜1.7mmの直径を有すること;
ペレットの32重量%未満が1.18〜1.4mmの直径を有すること;
ペレットの30重量%未満が1.0〜1.18mmの直径を有すること;および
ペレットの少なくとも5%が0.85〜1.0mmの直径を有すること。 - ペレットの15%未満が1.7〜2.0mmの直径を有し、
ペレットの少なくとも16重量%が1.4〜1.7mmの直径を有し、
ペレットの29重量%未満が1.18〜1.4mmの直径を有し、そして
ペレットの少なくとも16重量%が1.0〜1.18mmの直径を有することをさらに特徴とする、請求項14または15に記載の方法。 - ペレットの2〜10重量%が1.7〜2.0mmの直径を有し、
ペレットの18〜28重量%が1.4〜1.7mmの直径を有し、
ペレットの24〜32重量%が1.18〜1.4mmの直径を有し、そして
ペレットの18〜28重量%が1.0〜1.18mmの直径を有することをさらに特徴とする、請求項16に記載の方法。 - ペレットの25重量%未満が0.85〜1.0mmの直径を有することをさらに特徴とする、請求項13〜17のいずれか1項に記載の方法。
- ペレットの少なくとも5重量%が0.85〜1.0mmの直径を有することをさらに特徴とする、請求項13〜18のいずれか1項に記載の方法。
- 混合物中の焼成ペレットが約1.10mm〜約1.45mmの中位径を有することをさらに特徴とする、請求項13〜19のいずれか1項に記載の方法。
- 混合物中の焼成ペレットの少なくとも95重量%が0.71mm〜2.0mmの直径を有することをさらに特徴とする、請求項13〜20のいずれか1項に記載の方法。
- 混合物中の焼成ペレットの少なくとも98重量%が0.71mm〜2.0mmの直径を有することをさらに特徴とする、請求項21に記載の方法。
- 混合物中のペレットの80%未満が0.85〜1.4mmの範囲内の直径を有することをさらに特徴とする、請求項13〜22のいずれか1項に記載の方法。
- 粒子状材料がシリカおよびアルミナの少なくとも一種を含むことをさらに特徴とする、請求項13〜23のいずれか1項に記載の方法。
- 粒子状材料が20ミクロン未満の平均粒径を有することをさらに特徴とする、請求項1〜24のいずれか1項に記載の方法。
- 選別の段階が、焼成の段階の前に少なくとも部分的に行われることをさらに特徴とする、請求項1〜25のいずれか1項に記載の方法。
- 多数個のセラミックペレットを含む支持材混合物であって、
前記ペレットが、10、12、14、16、18、20、25、30、35、40、および45からなるASTM米国標準メッシュサイズから選択される通し番号のメッシュサイズを通して前記支持材混合物を篩い分けする場合に、中位径が一連のメッシュのうちの一つに対応する中位メッシュサイズにあるような中位径を有し、かつ
ペレットの0〜25重量%が、一連の中位メッシュの2サイズ前となるメッシュサイズを有する篩上に保持され、
ペレットの15〜33重量%が、一連の中位メッシュのすぐ前のメッシュサイズを有する篩上に保持され、
ペレットの15〜33重量%が、中位メッシュ上に保持され、そして
ペレットの15〜35重量%が、一連の中位メッシュの次のメッシュ上に保持されること、
を特徴とする、支持材混合物。 - ペレットがゲルと混ぜられることをさらに特徴とする、請求項27に記載の支持材混合物。
- ペレットの破砕強度が7500psiで10%未満であることをさらに特徴とする、請求項27または28に記載の支持材混合物。
- ペレットが少なくとも0.75の円形度を有することをさらに特徴とする、請求項27〜29のいずれか1項に記載の支持材混合物。
- ペレットの75%未満が、中位メッシュサイズと、それに続く一連のメッシュサイズのうちの二つのメッシュサイズに入ることをさらに特徴とする、請求項27〜30のいずれか1項に記載の支持材混合物。
- ペレットの少なくとも82%が、中位メッシュサイズと、それに続く一連のメッシュサイズのうちの二つのメッシュサイズおよびその前の二つのメッシュサイズに入ることをさらに特徴とする、請求項31に記載の支持材混合物。
- ペレットの少なくとも88%が、中位メッシュサイズと、それに続く一連のメッシュサイズのうちの二つのメッシュサイズおよびその前の二つのメッシュサイズに入ることをさらに特徴とする、請求項32に記載の支持材混合物。
- 中位径が少なくとも0.9mmであることをさらに特徴とする、請求項27〜33のいずれか1項に記載の支持材混合物。
- ペレットの少なくとも2重量%が1.4〜1.7mmの直径を有し、
ペレットの少なくとも16重量%が1.18〜1.4mmの直径を有し、
ペレットの32重量%未満が1.0〜1.18mmの直径を有し、
ペレットの30重量%未満が0.85〜1.0mmの直径を有し、そして
ペレットの少なくとも5%が0.71〜0.85mmの直径を有することをさらに特徴とする、請求項34に記載の支持材混合物。 - 中位径が少なくとも1.10mmであることをさらに特徴とする、請求項27〜33のいずれか1項に記載の支持材混合物。
- ペレットの少なくとも2重量%が1.7〜2.0mmの直径を有し、
ペレットの少なくとも16重量%が1.4〜1.7mmの直径を有し、
ペレットの32重量%未満が1.18〜1.4mmの直径を有し、
ペレットの30重量%未満が1.0〜1.18mmの直径を有し、そして
ペレットの少なくとも5%が0.85〜1.0mmの直径を有することをさらに特徴とする、請求項36に記載の支持材混合物。 - 球状ペレットを液体またはゲルと合して混合物を形成し、そしてその混合物を加圧下に、ペレットが地層中の割れ目の中に位置付けされるまで、地層中に押し込むことを含む、地層を支持する方法であって、
該球状ペレットは、10、12、14、16、18、20、25、30、35、40、および45からなるASTM米国標準メッシュサイズから選択される通し番号のメッシュサイズを通して支持材混合物を篩い分けする場合に、中位径が一連のメッシュのうちの一つに対応する中位メッシュサイズにあるような中位径を有すること、及び
ペレットの0〜25重量%が、一連の中位メッシュの2サイズ前となるメッシュサイズを有する篩上に保持され、
ペレットの15〜33重量%が、一連の中位メッシュのすぐ前のメッシュサイズを有する篩上に保持され、
ペレットの15〜33重量%が、中位メッシュ上に保持され、そして
ペレットの15〜35重量%が、一連の中位メッシュの次のメッシュ上に保持されること、
を特徴とする、地層支持方法。
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012188307A (ja) * | 2011-03-09 | 2012-10-04 | Lixil Corp | 調湿建材及びその製造方法 |
Families Citing this family (61)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7036591B2 (en) * | 2002-10-10 | 2006-05-02 | Carbo Ceramics Inc. | Low density proppant |
US20060058197A1 (en) * | 2004-09-15 | 2006-03-16 | Brown J E | Selective fracture face dissolution |
US6780804B2 (en) * | 2003-01-24 | 2004-08-24 | Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. | Extended particle size distribution ceramic fracturing proppant |
CA2561031A1 (en) * | 2004-04-12 | 2005-10-27 | Michael Charles Vincent | Coating and/or treating hydraulic fracturing proppants to improve wettability, proppant lubrication, and/or to reduce damage by fracturing fluids and reservoir fluids |
US9556376B2 (en) * | 2004-05-13 | 2017-01-31 | Baker Hughes Incorporated | Solids suspension with nanoparticle-associated viscoelastic surfactant micellar fluids |
US7387752B2 (en) | 2004-07-09 | 2008-06-17 | Carbo Ceramics Inc. | Method for producing solid ceramic particles using a spray drying process |
JP2008513553A (ja) | 2004-09-14 | 2008-05-01 | カーボ、サラミクス、インク | 焼結球状ペレット |
US7424911B2 (en) * | 2004-10-04 | 2008-09-16 | Hexion Specialty Chemicals, Inc. | Method of estimating fracture geometry, compositions and articles used for the same |
US7748451B2 (en) * | 2004-12-08 | 2010-07-06 | Halliburton Energy Services, Inc. | Methods for improving low-quality proppant and method of using low-quality proppant in subterranean operations |
US20070059528A1 (en) * | 2004-12-08 | 2007-03-15 | Carbo Ceramics Inc. | Low resin demand foundry media |
US7867613B2 (en) | 2005-02-04 | 2011-01-11 | Oxane Materials, Inc. | Composition and method for making a proppant |
US7491444B2 (en) | 2005-02-04 | 2009-02-17 | Oxane Materials, Inc. | Composition and method for making a proppant |
US8012533B2 (en) | 2005-02-04 | 2011-09-06 | Oxane Materials, Inc. | Composition and method for making a proppant |
MX2007009374A (es) | 2005-02-04 | 2007-11-15 | Oxane Materials Inc | Una composicion y un metodo para hacer un entibador. |
US7402338B2 (en) * | 2005-02-25 | 2008-07-22 | Superior Graphite Co. | Graphite-coated particulate materials |
WO2006094074A2 (en) | 2005-03-01 | 2006-09-08 | Carbo Ceramics Inc. | Methods for producing sintered particles from a slurry of an alumina-containing raw material |
US20070023187A1 (en) * | 2005-07-29 | 2007-02-01 | Carbo Ceramics Inc. | Sintered spherical pellets useful for gas and oil well proppants |
DE102005045180B4 (de) | 2005-09-21 | 2007-11-15 | Center For Abrasives And Refractories Research & Development C.A.R.R.D. Gmbh | Kugelförmige Korundkörner auf Basis von geschmolzenem Aluminiumoxid sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung |
CN101291885A (zh) * | 2005-10-19 | 2008-10-22 | 卡博陶粒有限公司 | 低热膨胀铸造介质 |
US20070114029A1 (en) * | 2005-11-18 | 2007-05-24 | Kazi M S | Hydraulic fracturing proppants and methods of use |
US7845409B2 (en) * | 2005-12-28 | 2010-12-07 | 3M Innovative Properties Company | Low density proppant particles and use thereof |
DE102006003295B4 (de) * | 2006-01-23 | 2012-07-19 | Ibu-Tec Advanced Materials Ag | Verwendung eines Kerns für Stützgranulat |
CA2536957C (en) | 2006-02-17 | 2008-01-22 | Jade Oilfield Service Ltd. | Method of treating a formation using deformable proppants |
WO2008005228A2 (en) * | 2006-06-30 | 2008-01-10 | Omnova Solutions Inc. | Coating compositions and related products and methods |
US7828998B2 (en) | 2006-07-11 | 2010-11-09 | Carbo Ceramics, Inc. | Material having a controlled microstructure, core-shell macrostructure, and method for its fabrication |
EA015865B1 (ru) | 2006-08-30 | 2011-12-30 | Карбо Керамикс Инк. | Проппант низкой насыпной плотности и способы его изготовления |
US8562900B2 (en) | 2006-09-01 | 2013-10-22 | Imerys | Method of manufacturing and using rod-shaped proppants and anti-flowback additives |
US7861785B2 (en) * | 2006-09-25 | 2011-01-04 | W. Lynn Frazier | Downhole perforation tool and method of subsurface fracturing |
RU2006140858A (ru) * | 2006-11-20 | 2008-05-27 | Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. (Nl) | Способ ограничения выноса проппанта из трещины |
JP5410095B2 (ja) * | 2006-12-22 | 2014-02-05 | 電気化学工業株式会社 | 非晶質シリカ質粉末、その製造方法及び半導体封止材 |
CN101657516B (zh) * | 2007-03-12 | 2015-07-22 | 圣戈本陶瓷及塑料股份有限公司 | 高强度陶瓷元件及其制造方法和使用方法 |
US8167962B2 (en) * | 2007-04-10 | 2012-05-01 | Saint-Gobain Abrasives, Inc. | Pulpstone for long fiber pulp production |
US9512351B2 (en) * | 2007-05-10 | 2016-12-06 | Halliburton Energy Services, Inc. | Well treatment fluids and methods utilizing nano-particles |
US20100240526A1 (en) * | 2007-05-24 | 2010-09-23 | Hong Keith C | Photocatalytic roofing granules, photocatalytic roofing products and process for preparing same |
EP2165028A4 (en) | 2007-05-24 | 2011-10-26 | Certain Teed Corp | COVER GRANULES WITH HIGH SOLAR REFLECTANCE, COVER PRODUCTS WITH HIGH SOLAR REFLECTANCE, AND METHODS OF PREPARING THE SAME |
EA201000114A1 (ru) | 2007-07-06 | 2010-06-30 | Карбо Керамикс Инк. | Проппант и способ гидравлического разрыва пласта (варианты) |
CA2639341C (en) * | 2007-09-07 | 2013-12-31 | W. Lynn Frazier | Downhole sliding sleeve combination tool |
BRPI0821853A2 (pt) * | 2007-12-28 | 2018-07-17 | Saint Gobain Ceramics | estruturas de melhoramento de condutividade para utilização com propantes em poços de óleo e gás |
US7950455B2 (en) | 2008-01-14 | 2011-05-31 | Baker Hughes Incorporated | Non-spherical well treating particulates and methods of using the same |
CA2721916A1 (en) * | 2008-04-28 | 2009-11-05 | Schlumberger Canada Limited | Strong low density ceramics |
US20090306898A1 (en) * | 2008-06-04 | 2009-12-10 | Prop Tester, Inc. | Testing Particulate Materials |
US8012582B2 (en) * | 2008-09-25 | 2011-09-06 | Halliburton Energy Services, Inc. | Sintered proppant made with a raw material containing alkaline earth equivalent |
AR076109A1 (es) * | 2009-03-13 | 2011-05-18 | Gen Mills Marketing Inc | Procesos para la produccion de particulas lipidas |
US8722140B2 (en) * | 2009-09-22 | 2014-05-13 | Certainteed Corporation | Solar heat-reflective roofing granules, solar heat-reflective shingles, and process for producing the same |
KR20120105536A (ko) | 2009-12-22 | 2012-09-25 | 옥세인 머티리얼스, 인크. | 유리?세라믹 물질을 갖는 프로판트 |
US8739881B2 (en) | 2009-12-30 | 2014-06-03 | W. Lynn Frazier | Hydrostatic flapper stimulation valve and method |
AU2010336912B2 (en) | 2009-12-31 | 2013-12-12 | Halliburton Energy Services, Inc | Ceramic particles with controlled pore and/or microsphere placement and/or size and method of making same |
PL2534113T3 (pl) * | 2010-02-10 | 2018-05-30 | Saint-Gobain Ceramics & Plastics Inc. | Cząstki ceramiczne i sposób ich wytwarzania |
US8614157B2 (en) * | 2011-03-25 | 2013-12-24 | Carbo Ceramics, Inc. | Sintered particles and methods for producing sintered particles from a slurry of an alumina-containing raw material |
AU2012216777B2 (en) * | 2011-04-15 | 2013-11-14 | Yuleba Minerals Pty Ltd | Method for production of proppants |
EP2570398A1 (de) | 2011-09-15 | 2013-03-20 | GTP-Schäfer Giesstechnische Produkte GmbH | Nichtsilikogenes mineralisches Strahlmittel |
CN102580919A (zh) * | 2012-02-29 | 2012-07-18 | 成都中光电科技有限公司 | 玻璃原料有效粒径的检测方法 |
US20140044967A1 (en) | 2012-06-29 | 2014-02-13 | Rebecca Ayers | System for processing and producing an aggregate |
MX2015001526A (es) * | 2012-08-01 | 2015-04-08 | Oxane Materials Inc | Agentes de sosten sinteticos y agentes de sosten monodispersos y metodos para la elaboracion de los mismos. |
WO2014186421A1 (en) | 2013-05-14 | 2014-11-20 | Montgomery Chemicals Llc | Method for enhancing the permeability of a geological formation |
US9512406B2 (en) | 2013-12-20 | 2016-12-06 | The J. David Gladstone Institute, a testamentary trust established under the Will of J. David Gladstone | Generating hepatocytes |
AU2015296528A1 (en) | 2014-07-31 | 2017-03-09 | Carbo Ceramics Inc. | Methods and systems for infusing porous ceramic proppant with a chemical treatment agent |
WO2017178978A1 (es) * | 2016-04-12 | 2017-10-19 | Suministros De Colombia S.A.S. | Esferas cerámicas a partir de aluminosilicatos |
US10557079B2 (en) * | 2016-07-22 | 2020-02-11 | Schlumberger Technology Corporation | Method of making rod-shaped particles for use as proppant and anti-flowback additive |
WO2019032316A1 (en) | 2017-08-09 | 2019-02-14 | First Bauxite Corporation | ULTRA-HIGH RESISTANCE SUPPORTING AGENT AND PROCESS FOR PREPARING THE SAME |
CN112479696A (zh) * | 2020-11-13 | 2021-03-12 | 四川海沃石油工程技术有限公司 | 一种特型的抗压能力强的压裂支撑剂的生产原理及工艺 |
Family Cites Families (25)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CA1045027A (en) * | 1975-09-26 | 1978-12-26 | Walter A. Hedden | Hydraulic fracturing method using sintered bauxite propping agent |
US4547468A (en) * | 1981-08-10 | 1985-10-15 | Terra Tek, Inc. | Hollow proppants and a process for their manufacture |
US4522731A (en) * | 1982-10-28 | 1985-06-11 | Dresser Industries, Inc. | Hydraulic fracturing propping agent |
US4894285B1 (en) * | 1982-02-09 | 1994-01-11 | Carbo Ceramics Inc. | Sintered spherical pellets containing clay as a major component useful for gas and oil well proppants |
US4623630A (en) * | 1982-02-09 | 1986-11-18 | Standard Oil Proppants Company | Use of uncalcined/partially calcined ingredients in the manufacture of sintered pellets useful for gas and oil well proppants |
US4462466A (en) * | 1982-03-29 | 1984-07-31 | Kachnik Joseph E | Method of propping fractures in subterranean formations |
US5120455A (en) * | 1982-10-28 | 1992-06-09 | Carbo Ceramics Inc. | Hydraulic fracturing propping agent |
US4555493A (en) | 1983-12-07 | 1985-11-26 | Reynolds Metals Company | Aluminosilicate ceramic proppant for gas and oil well fracturing and method of forming same |
US4680230A (en) * | 1984-01-18 | 1987-07-14 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Particulate ceramic useful as a proppant |
US4944905A (en) * | 1984-01-18 | 1990-07-31 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Particulate ceramic useful as a proppant |
US4668645A (en) * | 1984-07-05 | 1987-05-26 | Arup Khaund | Sintered low density gas and oil well proppants from a low cost unblended clay material of selected composition |
US4713203A (en) * | 1985-05-23 | 1987-12-15 | Comalco Aluminium Limited | Bauxite proppant |
US4632876A (en) * | 1985-06-12 | 1986-12-30 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Ceramic spheroids having low density and high crush resistance |
US4623360A (en) * | 1985-10-31 | 1986-11-18 | Ethyl Corporation | Fuel compositions |
US4921820A (en) * | 1989-01-17 | 1990-05-01 | Norton-Alcoa Proppants | Lightweight proppant for oil and gas wells and methods for making and using same |
US4921821A (en) * | 1988-08-02 | 1990-05-01 | Norton-Alcoa Proppants | Lightweight oil and gas well proppants and methods for making and using same |
US5030603A (en) * | 1988-08-02 | 1991-07-09 | Norton-Alcoa | Lightweight oil and gas well proppants |
US4977116A (en) * | 1989-01-17 | 1990-12-11 | Norton-Alcoa | Method for making lightweight proppant for oil and gas wells |
USRE34371E (en) * | 1989-01-17 | 1993-09-07 | Norton-Alcoa | Lightweight proppant for oil and gas wells and methods for making and using same |
US5188175A (en) * | 1989-08-14 | 1993-02-23 | Carbo Ceramics Inc. | Method of fracturing a subterranean formation with a lightweight propping agent |
US5330005A (en) * | 1993-04-05 | 1994-07-19 | Dowell Schlumberger Incorporated | Control of particulate flowback in subterranean wells |
US6257335B1 (en) * | 2000-03-02 | 2001-07-10 | Halliburton Energy Services, Inc. | Stimulating fluid production from unconsolidated formations |
US6372678B1 (en) * | 2000-09-28 | 2002-04-16 | Fairmount Minerals, Ltd | Proppant composition for gas and oil well fracturing |
US6488091B1 (en) * | 2001-06-11 | 2002-12-03 | Halliburton Energy Services, Inc. | Subterranean formation treating fluid concentrates, treating fluids and methods |
US6780804B2 (en) * | 2003-01-24 | 2004-08-24 | Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. | Extended particle size distribution ceramic fracturing proppant |
-
2003
- 2003-01-24 US US10/350,881 patent/US6780804B2/en not_active Expired - Lifetime
-
2004
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-
2005
- 2005-08-24 NO NO20053946A patent/NO20053946L/no not_active Application Discontinuation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012188307A (ja) * | 2011-03-09 | 2012-10-04 | Lixil Corp | 調湿建材及びその製造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP1590309A2 (en) | 2005-11-02 |
CA2513736C (en) | 2009-04-28 |
BRPI0406565B1 (pt) | 2012-12-25 |
CN100344570C (zh) | 2007-10-24 |
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EA010032B1 (ru) | 2008-06-30 |
CN1753846A (zh) | 2006-03-29 |
US6780804B2 (en) | 2004-08-24 |
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EA200501079A1 (ru) | 2005-12-29 |
UA81285C2 (uk) | 2007-12-25 |
MXPA05007825A (es) | 2005-10-18 |
NO20053946L (no) | 2005-08-24 |
CA2513736A1 (en) | 2004-08-12 |
US7067445B2 (en) | 2006-06-27 |
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