RU2559266C1 - Proppant and production method of proppant - Google Patents
Proppant and production method of proppant Download PDFInfo
- Publication number
- RU2559266C1 RU2559266C1 RU2014132366/03A RU2014132366A RU2559266C1 RU 2559266 C1 RU2559266 C1 RU 2559266C1 RU 2014132366/03 A RU2014132366/03 A RU 2014132366/03A RU 2014132366 A RU2014132366 A RU 2014132366A RU 2559266 C1 RU2559266 C1 RU 2559266C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- proppant
- fraction
- binder
- raw materials
- aluminosilicate raw
- Prior art date
Links
Landscapes
- Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к нефтегазовой промышленности, а именно к производству проппантов - расклинивающих гранул, применяемых при добыче нефти и газа методом гидравлического разрыва пласта (ГРП).The invention relates to the oil and gas industry, and in particular to the production of proppants - proppant granules used in oil and gas production by hydraulic fracturing.
ГРП - наиболее эффективный способ добычи нефти и газа, позволяющий значительно увеличить производительность скважин. Сущность метода ГРП в том, что в продуктивный слой под большим давлением закачивают жидкость, в результате чего образуются трещины, которые во много раз увеличивают площадь охвата продуктивной зоны. Проппанты, проникая с жидкостью гидроразрыва в трещины и заполняя их, создают прочный расклинивающий каркас с высокой проницаемостью для нефти и газа. Проппанты отличаются способностью выдерживать высокие пластовые давления и противостоять агрессивной среде при высоких температурах.Hydraulic fracturing is the most effective method of oil and gas production, which can significantly increase the productivity of wells. The essence of the hydraulic fracturing method is that liquid is pumped into the productive layer under high pressure, as a result of which cracks form, which many times increase the coverage area of the productive zone. Proppants, penetrating with the fracturing fluid into the cracks and filling them, create a strong proppant frame with high permeability to oil and gas. Proppants are able to withstand high reservoir pressures and withstand aggressive environments at high temperatures.
Одной из важнейших характеристик проппантов, которая обеспечивает их соответствие стандарту ISO 13053, является прочность. Прочность проппантов определяет возможность использования их на больших глубинах добычи нефти и газа методом ГРП. Чем больше прочность проппантов, тем дольше способны проппанты противостоять пластовым давлениям и, следовательно, тем эффективнее их применение при ГРП.One of the most important characteristics of proppants, which ensures their compliance with ISO 13053, is strength. The strength of proppants determines the possibility of using them at large depths of oil and gas production by hydraulic fracturing. The greater the strength of proppants, the longer proppants are able to withstand reservoir pressures and, therefore, the more effective their use in hydraulic fracturing.
Подавляющее большинство производителей получают проппанты грануляцией предварительно измельченного порошкообразного исходного материала. Процесс спекания гранул, полученных из измельченных материалов, представляет собой твердофазную гетерогенную реакцию, которая начинается в местах контакта частиц. Скорость спекания зависит от концентрации точек соприкосновения зерен внутри гранул, т.е. чем больше количество контактов между зернами, тем выше скорость спекания. Поэтому для получения прочных керамических проппантов необходима максимально плотная упаковка зерен в образовавшихся гранулах.The vast majority of manufacturers receive proppants by granulation of pre-ground powdery starting material. The sintering process of granules obtained from crushed materials, is a solid-phase heterogeneous reaction that begins at the places of contact of the particles. The sintering speed depends on the concentration of the points of contact between the grains inside the granules, i.e. the larger the number of contacts between the grains, the higher the sintering speed. Therefore, to obtain durable ceramic proppants, the most dense packing of grains in the formed granules is necessary.
Технология получения мелкозернистого порошка требует значительных энергетических затрат либо сложных химических процессов. Мелкозернистые порошки обычно выделяют из золь-гель растворов, получают плазменно-химическими процессами, измельчением в различных мельницах высокой энергии и другими способами. К сожалению, многие способы получения тонкоизмельченного исходного сырья неэффективны для многотоннажного производства.The technology for producing fine-grained powder requires significant energy costs or complex chemical processes. Fine-grained powders are usually isolated from sol-gel solutions, obtained by plasma-chemical processes, grinding in various high-energy mills and other methods. Unfortunately, many methods for producing finely ground feedstock are inefficient for large-tonnage production.
Известен проппант, полученный из бокситовой глины Арканзаса /1/. Предварительно обожженную при температуре 1000°C до полного удаления воды глину измельчали до порошка с дисперсностью менее 10 мкм.Known proppant obtained from bauxite clay Arkansas / 1 /. Preliminarily calcined at a temperature of 1000 ° C until the water was completely removed, the clay was ground to a powder with a fineness of less than 10 microns.
Проппант, описанный в патентах /2, 3/, получают предварительным измельчением исходных компонентов - боксита и по крайней мере одного из перечисленных в описании карбидов и нитридов - до прохода 90-100% продукта через сито 325 меш (63 мкм) с последующей грануляцией, сушкой и рассевом на целевые фракции. После того как прошло образование зародышей гранул, в гранулятор вводят до 15 масс. % исходной измельченной смеси, после чего происходит дополнительное перемешивание в смесителе-грануляторе.The proppant described in patents / 2, 3 / is obtained by preliminary grinding of the starting components — bauxite and at least one of the carbides and nitrides listed in the description — until 90-100% of the product passes through a 325 mesh (63 μm) sieve, followed by granulation, drying and sieving on target fractions. After the formation of granule nuclei, up to 15 masses are introduced into the granulator. % of the initial ground mixture, after which additional mixing takes place in the mixer-granulator.
Проппанты, в соответствии с патентом /4/, получают из предварительно измельченного алюмокремниевого сырья со средним размером частиц 8 мкм.Proppants, in accordance with the patent / 4 /, are obtained from pre-crushed aluminum-silicon raw materials with an average particle size of 8 μm.
Известен способ изготовления легковесного проппанта /5/, включающий сушку исходных компонентов шихты, их дозирование, помол, гранулирование и обжиг полученных гранул, причем помол исходных компонентов шихты осуществляют до фракции не более 40 мкм при содержании фракции не более 5 мкм не менее 60,0 масс. %.A known method of manufacturing a lightweight proppant / 5 /, including drying the initial components of the mixture, dosing, grinding, granulating and firing the obtained granules, and grinding the initial components of the mixture is carried out to a fraction of not more than 40 microns with a fraction content of not more than 5 microns not less than 60.0 mass %
Использование мелкозернистой исходной шихты, полученной из золь-гель раствора, для производства проппантов описано в патенте /6/. Размер частиц исходного материала, выделенного из золь-гель раствора, как правило, меньше 0,1 мкм.The use of a fine-grained initial mixture obtained from a sol-gel solution for the production of proppants is described in the patent / 6 /. The particle size of the starting material isolated from the sol-gel solution is typically less than 0.1 microns.
В патенте /7/ авторы предлагают получать проппанты из шихты, состоящей из золы от сжигания углей, которая измельчена до крупности зерен <15 мкм и глиноземной пыли с крупностью частиц <20 мкм.In the patent / 7 / the authors propose to obtain proppants from a mixture consisting of coal ash, which is crushed to a grain size of <15 μm and alumina dust with a particle size of <20 μm.
Проппанты, в соответствии с патентом /8/, получают из каолина, содержащего 30,0-42,5 масс. % Al2O3, измельченного до среднего размера частиц 2-5 мкм.Proppants, in accordance with the patent / 8 /, are obtained from kaolin containing 30.0-42.5 mass. % Al 2 O 3 , crushed to an average particle size of 2-5 microns.
Известен проппант, полученный из двухкомпонентного алюмосиликатного сырья /9/. Оба компонента алюмосиликатного сырья, один из которых низкоглиноземистое вещество, образующее ядро гранулы, и другой - высокоглиноземистое вещество, образующее оболочку гранулы, измельчают до средней крупности частиц 5 мкм.Known proppant obtained from two-component aluminosilicate raw materials / 9 /. Both components of aluminosilicate raw materials, one of which is a low-alumina substance forming the core of the granule, and the other is a high-alumina substance, forming the shell of the granule, is ground to an average particle size of 5 μm.
В способе получения керамических проппантов, описанном в патенте /10/, применяют мокрый помол материала совместно с природным кварц-полевошпатным песком, в котором 50 и более массовых процентов частиц имеют размер 10 мкм и менее, до остатка на сетке 0,044 мм не более 0.3 масс. % и содержания фракции менее 1 мкм - более 12 масс. %. В шликер вводят водорастворимое полимерное связующее. Сферы формируют путем диспергирования шликера через калибровочное отверстие в водный раствор закрепляющего вещества.In the method for producing ceramic proppants described in the patent / 10 /, wet grinding of the material is used together with natural quartz-feldspar sand, in which 50 or more mass percent of particles have a size of 10 μm or less, to a residue on the grid of 0.044 mm, not more than 0.3 mass . % and fractions of less than 1 μm - more than 12 mass. % A water-soluble polymer binder is introduced into the slip. Spheres are formed by dispersing the slip through a calibration hole into an aqueous solution of a fixing substance.
В патенте /11/ отмечается качество помола шихты при получении проппанта как важный фактор, влияющий на характеристики проппанта. Для уменьшения размера частиц молотой шихты мокрый помол материала осуществляют в шаровой мельнице, загруженной смесью металлических мелющих тел и мелющих тел, изготовленных из шихты, используемой для производства проппанта. За счет улучшения качества помола снижается разрушаемость гранул проппанта.In the patent / 11 / the quality of the grinding of the mixture upon receipt of the proppant is noted as an important factor affecting the characteristics of the proppant. To reduce the particle size of the ground mixture, wet grinding of the material is carried out in a ball mill loaded with a mixture of metal grinding media and grinding media made from a mixture used to produce proppant. By improving the quality of grinding, the degradability of the proppant granules is reduced.
Авторы патента /12/ предлагают получать проппанты с упрочненной мелкозернистой поверхностью. Технология получения таких проппантов состоит из восстановления в специальных печах оксидов металлов на поверхности проппантов и последующего образования карбидов и/или нитридов кремния. В результате химических реакций на поверхности проппантов образуется тонкий прочный слой из карбидов и/или нитридов кремния.The authors of the patent / 12 / propose to obtain proppants with a hardened fine-grained surface. The technology for producing such proppants consists of the reduction in special furnaces of metal oxides on the surface of the proppants and the subsequent formation of silicon carbides and / or nitrides. As a result of chemical reactions, a thin strong layer of silicon carbides and / or silicon nitrides forms on the surface of the proppants.
Проппант, полученный в соответствии с патентом /13/, состоит из сердцевины и оболочки. Сердцевину проппанта получают из измельченных порошков алюмосиликатов с размерами частиц 20-50 нм в количестве 5,0-25,0 масс. % от массы исходных порошков алюмосиликатов. Оболочка состоит из внутреннего слоя, содержащего смолу или смеси смол, и наружного слоя, который содержит неорганический материал с размерами частиц 20-50 нм в количестве 25,0-90,0 масс. % от массы неорганических материалов. В качестве неорганических материалов могут быть использованы - периклаз, глинозем, негашеная известь, белитовый шлам, металлургические шлаки, бокситы, каолины, глины, кианиты, андалузиты, золы от сжигания углей, оксид алюминия, оксид магния, оксид кальция, оксид титана, оксид кобальта, оксид никеля, оксид цинка, оксид железа, оксид молибдена, оксид вольфрама или их смеси. Использование нанопорошков в поверхностном слое позволяет увеличить механическую прочность проппантов и придать сорбционные свойства поверхности проппантов.The proppant obtained in accordance with the patent / 13 / consists of a core and a shell. The proppant core is obtained from crushed aluminosilicate powders with particle sizes of 20-50 nm in an amount of 5.0-25.0 mass. % by weight of the starting aluminosilicate powders. The shell consists of an inner layer containing a resin or a mixture of resins, and an outer layer that contains inorganic material with particle sizes of 20-50 nm in an amount of 25.0-90.0 mass. % by weight of inorganic materials. As inorganic materials can be used - periclase, alumina, quicklime, belite slurry, metallurgical slag, bauxite, kaolin, clay, kyanite, andalusite, coal ash, aluminum oxide, magnesium oxide, calcium oxide, titanium oxide, cobalt oxide nickel oxide, zinc oxide, iron oxide, molybdenum oxide, tungsten oxide, or mixtures thereof. The use of nanopowders in the surface layer allows to increase the mechanical strength of the proppants and to give the sorption properties of the surface of the proppants.
Наиболее близким по совокупности признаков к данному изобретению (прототипом) является патент /14/, в котором легкий проппант состоит из смеси порошкообразного алюмосиликатного сырья, микросфер и связующего, при этом связующее - смесь 3% водного раствора органического связующего, микросфер и наночастиц оксидов щелочноземельных металлов.The closest set of features to this invention (prototype) is the patent / 14 /, in which the light proppant consists of a mixture of powdered aluminosilicate raw materials, microspheres and a binder, the binder being a mixture of a 3% aqueous solution of an organic binder, microspheres and nanoparticles of alkaline earth metal oxides .
Недостаток прототипа, как и некоторых приведенных изобретений, в том, что для получения прочных проппантов используют дорогостоящие нанопорошки различных материалов. Использование нанопорошков значительно снижает эффективность производства проппантов.The disadvantage of the prototype, as well as some of the above inventions, is that in order to obtain durable proppants, expensive nanopowders of various materials are used. The use of nanopowders significantly reduces the proppant production efficiency.
Указанный недостаток позволяют устранить проппанты, полученные согласно предлагаемому изобретению. Задачей изобретения является получение прочных керамических проппантов без усложнения существующей технологии производства проппантов. Решение данной задачи позволяет получить проппанты, обеспечивающие высокую долговременную проводимость скважины при добыче нефти и газа методом гидроразрыва пласта.This disadvantage can be eliminated proppants obtained according to the invention. The objective of the invention is to obtain durable ceramic proppants without complicating the existing technology for the production of proppants. The solution to this problem allows you to get proppants that provide high long-term conductivity of the well during oil and gas production by hydraulic fracturing.
Для получения гранул предварительно обожженное при температуре 850-1450°C алюмосиликатное сырье измельчали в вибрационной мельнице МВ-20 до среднего размера частиц 3,0-5,0 мкм. Затем на лабораторном воздушном сепараторе LHB-10 отсевали фракцию с размером частиц менее 1 мкм. Проппанты получали в высокоскоростном смеситель-грануляторе с центральной роторной мешалкой при добавлении связующего, состоящего из смеси 3% водного раствора органического связующего карбоксиметилцеллюлозы, или метилцеллюлозы, или лигносульфонатов технических и отсепарированной мелкодисперсной части молотого алюмосиликатного сырья. Высушенные при температуре 250-650°C гранулы рассевали с выделением фракции 0,3-4,2 мм. Обжиг высушенных гранул проводили во вращающейся печи при температуре 1200-1500°C. Охлажденные гранулы рассевали с выделением фракции 0,2-4,0 мм.To obtain granules, the aluminosilicate raw materials preliminarily calcined at a temperature of 850-1450 ° C were crushed in an MV-20 vibration mill to an average particle size of 3.0-5.0 μm. Then, a fraction with a particle size of less than 1 μm was screened on a laboratory air separator LHB-10. The proppants were obtained in a high-speed mixer-granulator with a central rotary mixer with the addition of a binder consisting of a mixture of a 3% aqueous solution of an organic binder of carboxymethyl cellulose, or methyl cellulose, or technical lignosulfonates and a separated finely divided part of ground aluminosilicate raw materials. The granules dried at a temperature of 250-650 ° C were dispersed with the isolation of a fraction of 0.3-4.2 mm. The firing of the dried granules was carried out in a rotary kiln at a temperature of 1200-1500 ° C. The cooled granules were dispersed with the release of a fraction of 0.2-4.0 mm
Измельченное в вибрационной мельнице алюмосиликатное сырье содержит частицы с размерами, распределение которых подчиняется закону нормального распределения Гаусса. В зависимости от вида алюмосиликатного сырья и температуры его обжига количество зерен с размерами менее 1 мкм может составлять до 20,0 масс. % от общей массы молотого сырья, если при помоле средний размер его зерен равен 3,0-5,0 мкм.The aluminosilicate raw materials ground in a vibration mill contain particles with sizes whose distribution obeys the law of normal Gaussian distribution. Depending on the type of aluminosilicate raw material and its firing temperature, the number of grains with sizes less than 1 μm can be up to 20.0 mass. % of the total mass of ground raw materials, if during grinding the average grain size is 3.0-5.0 microns.
В процессе грануляции измельченного полидисперсного материала происходит сегрегация зерен при вращении образующейся гранулы вокруг своей оси и вокруг оси вращающейся чаши гранулятора. Под воздействием инерционных центробежных сил более крупные зерна, имеющие большую массу, стремятся к периферии образующейся гранулы, а зерна с минимальными размерами концентрируются в центре, при этом минимизируется количество контактов между зернами. Такое расположение зерен внутри гранулы создает неравномерный контакт между этими зернами и, следовательно, является причиной неравномерной скорости твердофазной реакции спекания при получении проппантов.In the process of granulation of crushed polydisperse material, grain segregation occurs during rotation of the resulting granule around its axis and around the axis of the rotating bowl of the granulator. Under the influence of inertial centrifugal forces, larger grains having a large mass tend to the periphery of the formed granule, and grains with minimum sizes are concentrated in the center, while the number of contacts between the grains is minimized. This arrangement of grains inside the granule creates an uneven contact between these grains and, therefore, is the reason for the uneven speed of the solid-phase sintering reaction upon receipt of proppants.
В предлагаемом способе получения проппантов при грануляции крупной фракции измельченного алюмосиликатного сырья, оставшейся после сепарации фракции зерен с размерами менее 1 мкм, образуется гранула из более однородных по размерам зерен. При подаче в гранулятор связующего, содержащего отсепарированную мелкодисперсную фракцию молотого алюмосиликатного сырья с размерами зерен менее 1 мкм, мелкие зерна, находясь во взвешенном состоянии в связующем, равномерно заполняют поровое пространство образовавшейся гранулы, т.е. пространство между зернами крупной фракции алюмосиликатного сырья. Поскольку связующее представляет собой вязкую водную суспензию органического связующего и мелкодисперсной фракции молотого алюмосиликатного сырья, во время грануляции происходит более равномерное распределение мелкодисперсной фракции в объеме гранулы. Таким образом, при спекании гранул после испарения летучей части связующего создается максимальный контакт между зернами, что обеспечивает максимальную скорость процесса спекания.In the proposed method for producing proppants by granulation of a large fraction of crushed aluminosilicate raw materials remaining after separation of the grain fraction with sizes less than 1 μm, a granule is formed from more uniform grain sizes. When a binder is fed into the granulator containing a separated finely divided fraction of ground aluminosilicate raw materials with grain sizes less than 1 μm, fine grains, being in suspension in the binder, uniformly fill the pore space of the granule formed, i.e. the space between the grains of a large fraction of aluminosilicate raw materials. Since the binder is a viscous aqueous suspension of an organic binder and a finely divided fraction of ground aluminosilicate raw materials, during granulation, a more uniform distribution of the finely dispersed fraction in the volume of the granule occurs. Thus, during sintering of granules after evaporation of the volatile part of the binder, maximum contact between the grains is created, which ensures the maximum speed of the sintering process.
Отсепарированная мелкодисперсная фракция алюмосиликатного сырья состоит из механоактивированных зерен, в которых часть накопленной энергии трансформируется в энергию свежеобразованной поверхности. Данный избыток свободной поверхностной энергии способствует повышению химической активности зерен, ускорению протекания гетерогенных химических реакций, ускорению полиморфных превращений и процесса кристаллизации и, как следствие, снижению температуры спекания при получении керамических проппантов. Полученные таким способом проппанты отличаются высокой механической прочностью, что обеспечивает высокую проводимость трещин гидроразрыва при добыче нефти и газа.The separated fine fraction of aluminosilicate raw materials consists of mechanically activated grains in which part of the stored energy is transformed into the energy of a freshly formed surface. This excess of free surface energy contributes to an increase in the chemical activity of grains, acceleration of heterogeneous chemical reactions, acceleration of polymorphic transformations and crystallization, and, as a result, a decrease in sintering temperature during the production of ceramic proppants. The proppants obtained in this way are characterized by high mechanical strength, which ensures high conductivity of hydraulic fractures during oil and gas production.
Ниже приведены примеры, которыми не исчерпываются возможности получения проппантов в соответствии с данным изобретением.The following are examples that do not exhaust the possibilities of obtaining proppants in accordance with this invention.
Пример 1. Способ получения проппанта, для производства которого в качестве алюмосиликатного сырья использовали боксит (ТУ 1512-006-00200992-2001), предварительно обожженный при 1350°C и содержащий (масс. %): Al2O3 -71,3; Fe2O3 - 1,7; SiO2 - 16,9; TiO2 - 4,2; CaO+MgO - 0,9; K2O+Na2O - 1,0. Предварительно обожженный боксит измельчали в вибрационной мельнице МВ-20 до среднего размера частиц 5,0 мкм. Затем на лабораторном воздушном сепараторе LHB-10 отсевали фракцию с размером частиц менее 1 мкм. Фракцию более 1,0 мкм измельченного алюмосиликатного сырья гранулировали в смесителе-грануляторе Eirich при добавлении связующего в количестве 20,0 масс. % от общей массы измельченного алюмосиликатного сырья. Связующее содержало 3% водный раствор карбометилцеллюлозы (ТУ 24.1-05761620.018-2001) в количестве 70,0 масс. % от массы связующего и отсепарированную фракцию измельченного алюмосиликатного сырья с размерами зерен менее 1 мкм в количестве 30,0 масс. % от массы связующего. После рассева высушенных при 200°C гранул, с выделением фракции 0,3-3,4 мм, их обжигали во вращающейся печи при температуре 1500°C. Охлажденные гранулы рассевали на фракции 0,2-0,4 мм, 0,4-0,8 мм, 0,8-1,6 мм и 1,6-3,2 мм.Example 1. The method of producing proppant, for the production of which bauxite was used as aluminosilicate raw material (TU 1512-006-00200992-2001), previously calcined at 1350 ° C and containing (wt.%): Al 2 O 3 -71.3; Fe 2 O 3 - 1.7; SiO 2 - 16.9; TiO 2 - 4.2; CaO + MgO - 0.9; K 2 O + Na 2 O - 1.0. Pre-calcined bauxite was ground in a vibratory mill MV-20 to an average particle size of 5.0 μm. Then, a fraction with a particle size of less than 1 μm was screened on a laboratory air separator LHB-10. A fraction of more than 1.0 μm of crushed aluminosilicate raw materials was granulated in an Eirich mixer-granulator with the addition of a binder in an amount of 20.0 mass. % of the total mass of crushed aluminosilicate raw materials. The binder contained a 3% aqueous solution of carbomethyl cellulose (TU 24.1-05761620.018-2001) in an amount of 70.0 mass. % by weight of the binder and the separated fraction of crushed aluminosilicate raw materials with grain sizes less than 1 μm in an amount of 30.0 mass. % by weight of the binder. After sieving the granules dried at 200 ° C, with the separation of a fraction of 0.3-3.4 mm, they were fired in a rotary kiln at a temperature of 1500 ° C. The cooled granules were dispersed into fractions of 0.2-0.4 mm, 0.4-0.8 mm, 0.8-1.6 mm and 1.6-3.2 mm.
Свойства проппантов фракции 0,4-0,8 мм для всех примеров и приведены в таблице. Сферичность и округлость проппантов определяли по шкале Крумбейна. Properties of proppants fractions of 0.4-0.8 mm for all examples and are shown in the table. The proppant sphericity and roundness were determined using the Krumbane scale.
Пример 2. Способ, как в примере 1, отличающийся тем, что предварительно обожженный боксит измельчали до среднего размера частиц 3,0 мкм. При гранулировании добавляли связующее в количестве 25,0 масс. % от общей массы измельченного алюмосиликатного сырья. Связующее содержало 3% водный раствор метилцеллюлозы (ТУ 2231-107-57684455-2003) в количестве 60,0 масс. % от массы связующего и отсепарированную фракцию измельченного алюмосиликатного сырья с размерами зерен менее 1 мкм в количестве 40,0 масс. % от массы связующего. После рассева высушенных при 320°C гранул, с выделением фракции 0,3-3,4 мм, их обжигали во вращающейся печи при температуре 1490°C. Охлажденные гранулы рассевали на товарные фракции 0,2-0,4 мм, 0,4-0,8 мм, 0,8-1,2 мм, 1,2-2,4 мм и 2,4-3,2 мм.Example 2. The method as in example 1, characterized in that the pre-baked bauxite was crushed to an average particle size of 3.0 μm. When granulating was added a binder in an amount of 25.0 mass. % of the total mass of crushed aluminosilicate raw materials. The binder contained a 3% aqueous solution of methyl cellulose (TU 2231-107-57684455-2003) in an amount of 60.0 mass. % by weight of the binder and the separated fraction of crushed aluminosilicate raw materials with grain sizes less than 1 μm in an amount of 40.0 mass. % by weight of the binder. After sieving the granules dried at 320 ° C, with the separation of a fraction of 0.3-3.4 mm, they were fired in a rotary kiln at a temperature of 1490 ° C. Chilled granules were dispersed into commercial fractions of 0.2-0.4 mm, 0.4-0.8 mm, 0.8-1.2 mm, 1.2-2.4 mm and 2.4-3.2 mm .
Пример 3. Способ, как в примере 1, отличающийся тем, что предварительно обожженный боксит измельчали до среднего размера частиц 4,0 мкм. Связующее содержало 3% водный раствор лигносульфатов технических (ТУ 2455-028-00279580-2004) в количестве 40,0 масс. % от массы связующего и отсепарированную фракцию измельченного алюмосиликатного сырья с размерами зерен менее 1 мкм в количестве 60,0 масс. % от массы связующего.Example 3. The method as in example 1, characterized in that the pre-baked bauxite was crushed to an average particle size of 4.0 μm. The binder contained a 3% aqueous solution of technical lignosulfates (TU 2455-028-00279580-2004) in an amount of 40.0 mass. % by weight of the binder and the separated fraction of crushed aluminosilicate raw materials with grain sizes less than 1 μm in an amount of 60.0 mass. % by weight of the binder.
Пример 4. Способ, как в примере 1, отличающийся тем, что связующее содержало 3% водный раствор карбометилцеллюлозы в количестве 95,0 масс. % от массы связующего и отсепарированную фракцию измельченного алюмосиликатного сырья с размерами зерен менее 1 мкм в количестве 5,0 масс. % от массы связующего.Example 4. The method as in example 1, characterized in that the binder contained a 3% aqueous solution of carbomethyl cellulose in an amount of 95.0 mass. % by weight of the binder and the separated fraction of crushed aluminosilicate raw materials with grain sizes less than 1 μm in an amount of 5.0 wt. % by weight of the binder.
Пример 5. Способ, как в примере 1, отличающийся тем, что для производства проппанта в качестве алюмосиликатного сырья использовали каолин (ТУ 5729-070-00284530-96), предварительно обожженный при 900°C и содержащий (масс. %): Al2O3- 29,5; SiO2 - 65,7; Fe2O3 - 1,2; TiO2 - 1,4; CaO - 0,5; MgO - 0,5; Na2O - 0,8; Ka2O - 0,7. Обожженный каолин измельчали до среднего размера частиц 5,0 мкм. После рассева высушенных гранул при температуре 350°C, с выделением фракции 0,3-4,2 мм, их обжигают во вращающейся печи при температуре 1350°C. Охлажденные гранулы рассевали на фракции 0,2-0,4 мм, 0,4-0,8 мм, 0,8-2,0 мм и 2,0-4,0 мм. Количество связующего, добавляемого при грануляции каолина, составило 30,0 масс. % от массы каолина. Example 5. The method as in example 1, characterized in that for the production of proppant kaolin was used as aluminosilicate raw material (TU 5729-070-00284530-96), previously calcined at 900 ° C and containing (wt.%): Al 2 O 3 - 29.5; SiO 2 - 65.7; Fe 2 O 3 - 1.2; TiO 2 - 1.4; CaO - 0.5; MgO - 0.5; Na 2 O - 0.8; Ka 2 O - 0.7. The calcined kaolin was ground to an average particle size of 5.0 μm. After sieving the dried granules at a temperature of 350 ° C, with the separation of a fraction of 0.3-4.2 mm, they are fired in a rotary kiln at a temperature of 1350 ° C. The cooled granules were dispersed into fractions of 0.2-0.4 mm, 0.4-0.8 mm, 0.8-2.0 mm and 2.0-4.0 mm. The amount of binder added during granulation of kaolin was 30.0 mass. % by weight of kaolin.
Пример 6. Способ, как в примере 2, отличающийся тем, что в качестве алюмосиликатного сырья использовали кианит (ТУ 14-10-017-98), предварительно обожженный при 1450°C и содержащий (масс. %): Al2O3 - 62,25; SiO2 - 37,53; СаО - 0,07; K2O - 0,04. Количество связующего, добавляемого при грануляции кианита, составило 10,0 масс. % от массы кианита.Example 6. The method as in example 2, characterized in that the aluminosilicate raw materials used kyanite (TU 14-10-017-98), pre-calcined at 1450 ° C and containing (wt.%): Al 2 O 3 - 62.25; SiO 2 - 37.53; CaO - 0.07; K 2 O - 0.04. The amount of binder added during the granulation of kyanite was 10.0 mass. % by weight of kyanite.
Пример 7. Способ, как в примере 2, отличающийся тем, что в качестве алюмосиликатного сырья использовали андалузит (ТУ 2458-285-00204197-2003), предварительно обожженный при 1400°C и содержащий (масс. %): Al2O3 - 63,18; SiO2 -35,32; СаО+MgO - 0,09; K2O - 0,05.Example 7. The method as in example 2, characterized in that as the aluminosilicate raw material used andalusite (TU 2458-285-00204197-2003), pre-calcined at 1400 ° C and containing (wt.%): Al 2 O 3 - 63.18; SiO 2 -35.32; CaO + MgO - 0.09; K 2 O - 0.05.
Пример 8. Способ, как в примере 2, отличающийся тем, что в качестве алюмосиликатного сырья использовали силлиманит (ТУ 39-0147001-105-93), предварительно обожженный при 1400°C и содержащий (масс. %): Al2O3 - 57,3; Fe2O3 - 0,7; SiO2 - 38,5; TiO2 - 2,2; СаО - 0,1; K2O+Na2O - 0,1. Количество связующего, добавляемого при грануляции силлиманита, составило 20,0 масс. % от массы силлиманита.Example 8. A method as in example 2, characterized in that sillimanite (TU 39-0147001-105-93), previously calcined at 1400 ° C and containing (wt.%): Al 2 O 3 - was used as aluminosilicate raw material 57.3; Fe 2 O 3 - 0.7; SiO 2 38.5; TiO 2 2.2; CaO - 0.1; K 2 O + Na 2 O - 0.1. The amount of binder added during granulation of sillimanite was 20.0 mass. % by weight of sillimanite.
Пример 9. Способ, как в примере 2, отличающийся тем, что в качестве алюмосиликатного сырья использовали золу от сжигания углей (ОСТ 34-70-542-2001), предварительно обожженную при 850°C и содержащую (масс. %): Al2O3 -23,2; SiO2 - 54,8; Fe2O3 - 3,26; СаО - 1,18; MgO - 1,5; Na2O - 0,5; Ka2O - 0,5, С - 15,0. Количество связующего, добавляемого при грануляции золы от сжигания углей, составило 40,0 масс. % от массы золы от сжигания углей. Высушенные при температуре 650°C и рассеянные гранулы обжигали во вращающейся печи при температуре 1200°C.Example 9. The method as in example 2, characterized in that as aluminosilicate raw materials used ash from burning coal (OST 34-70-542-2001), pre-fired at 850 ° C and containing (wt.%): Al 2 O 3 -23.2; SiO 2 54.8; Fe 2 O 3 - 3.26; CaO - 1.18; MgO - 1.5; Na 2 O - 0.5; Ka 2 O - 0.5, C - 15.0. The amount of binder added during granulation of ash from coal combustion was 40.0 mass. % by weight of ash from coal burning. Dried at a temperature of 650 ° C and dispersed granules were fired in a rotary kiln at a temperature of 1200 ° C.
Проппант, входящий в заявленную группу изобретений, имеет пикнометрическую плотность 2,5-2,9 г/см3, размеры 0,2-4,0 мм.The proppant included in the claimed group of inventions has a pycnometric density of 2.5-2.9 g / cm 3 , sizes 0.2-4.0 mm
Проппанты, полученные в соответствии с данным изобретением, отличаются высокой прочностью, соответствующей стандарту ISO 13053, и эффективной технологией их производства.The proppants obtained in accordance with this invention are characterized by high strength, corresponding to the standard ISO 13053, and effective technology for their production.
Список использованных источниковList of sources used
1. Khaund А. Спеченные проппанты для добычи нефти и газа методом гидроразрыва полученные из отдельных сортов глин. Патент США №4,668,645. 26.05.1987.1. Khaund A. Sintered proppants for oil and gas production by hydraulic fracturing obtained from individual grades of clay. U.S. Patent No. 4,668,645. 05/26/1987.
2. Першикова Е.М., Джосеф Э.О. Проппант, способ его получения и способ его применения. Патент РФ №2346971. 20.02.2009.2. Pershikova EM, Joseph E.O. Proppant, method for its preparation and method for its use. RF patent No. 2346971. 02/20/2009.
3. Першикова Е.М., Джосеф Э.О. Проппант и способ повышения производительности скважины. Патент РФ №2344156. 20.01.2009.3. Pershikova EM, Joseph E.O. Proppant and method for increasing well productivity. RF patent No. 2344156. 01/20/2009.
4. Fuss Т., San-Miguel L., Dickson K.R., Stephens W.T. Керамические проппанты, содержащие кристаллический глинозем. Патент США №8722188. 13.05.2014.4. Fuss T., San-Miguel L., Dickson K.R., Stephens W.T. Ceramic proppants containing crystalline alumina. U.S. Patent No. 8722188. 05/13/2014.
5. Пейчев В.Г., Плинер С.Ю., Шмотьев С.Ф., Сычев В.М., Рожков Е.В. Способ изготовления легковесного проппанта и проппант. Патент РФ №2425084.5. Peychev V.G., Pliner S.Yu., Shmotiev S.F., Sychev V.M., Rozhkov E.V. A method of manufacturing a lightweight proppant and proppant. RF patent No. 2425084.
6. Urbanek T.W. Проппанты и способ их получения. Патент США №7160844. 09.01.2007.6. Urbanek T.W. Proppants and method for their preparation. U.S. Patent No. 7,160,844. 01/09/2007.
7. Симановский Б.А., Розанов О.М., Константинов СВ., Казаков А.И., Николаев В.И. и Иллариошкин О.Е. Шихта для производства гранул и способ их получения. Патент РФ №2014281. 02.09.1992.7. Simanovsky B.A., Rozanov O.M., Konstantinov SV., Kazakov A.I., Nikolaev V.I. and Illarioshkin O.E. The mixture for the production of granules and method for their preparation. RF patent No. 2014281. 09/02/1992.
8. Симановский Б.А., Розанов О.М., Можжерин А.В., Мигаль В.П., Сакулин В.Я., Новиков А.Н., Салагина Г.Н., Штерн Е.А. Способ переработки алюмокремниевого сырья. Патент РФ №2140874. 02.10.1998.8. Simanovsky B.A., Rozanov O.M., Mozherin A.V., Migal V.P., Sakulin V.Ya., Novikov A.N., Salagina G.N., Stern E.A. A method of processing aluminum-silicon raw materials. RF patent No. 2140874. 10/02/1998.
9. Можжерин А.В., Мигаль В.П., Сакулин В.Я., Новиков А.Н., Салагина Г.Н., Штерн Е.А., Симановский Б.А., Розанов О.М. Проппант и способ его получения. Патент RU №2267010. 02.09.2004.9. Mozherin A.V., Migal V.P., Sakulin V.Ya., Novikov A.N., Salagina G.N., Stern E.A., Simanovsky B.A., Rozanov O.M. Proppant and method for its production. Patent RU No. 2267010. 09/02/2004.
10. Пейчев В.Г., Плотников В.А. Алексеев В.В. Способ переработки лома огнеупорных, строительных и керамических материалов для получения керамических сфер и керамическая сфера. Патент РФ №2491254. 27.08.2013.10. Peychev V.G., Plotnikov V.A. Alekseev V.V. A method of processing scrap refractory, building and ceramic materials to produce ceramic spheres and ceramic sphere. RF patent No. 2491254. 08/27/2013.
11. Плотников В.А., Пупышев Ю.А., Кобзев В.В. Способ изготовления магнезиального проппанта. Патент РФ №2515280. 10.05.2014.11. Plotnikov V.A., Pupyshev Yu.A., Kobzev V.V. A method of manufacturing a magnesian proppant. RF patent No. 2515280. 05/10/2014.
12. Skala R.D., Loskutova J.R., Coker СЕ. Проппанты с фазами карбидов и/или нитридов. Патент США №8,178,477. 15.05.2012.12. Skala R. D., Loskutova J. R., Coker CE. Proppants with carbide and / or nitride phases. U.S. Patent No. 8,178,477. 05/15/2012.
13. Можжерин А.В., Мигаль В.П., Сакулин В.Я., Новиков А.Н., Салагина Г.Н., Штерн Е.А., Симановский Б.А., Розанов О.М. Проппант., Патент RU №2442639. 20.02.2012.13. Mozherin A.V., Migal V.P., Sakulin V.Ya., Novikov A.N., Salagina G.N., Stern E.A., Simanovsky B.A., Rozanov O.M. Proppant., Patent RU No. 2442639. 02/20/2012.
14. Можжерин А.В., Мигаль В.П., Сакулин В.Я., Новиков А.Н., Салагина Г.Н., Штерн Е.А., Симановский Б.А., Розанов О.М. Легкий проппант. Патент RU №2472837. 20.01.2013.14. Mozherin A.V., Migal V.P., Sakulin V.Ya., Novikov A.N., Salagina G.N., Stern E.A., Simanovsky B.A., Rozanov O.M. Easy proppant. Patent RU No. 2472837. 01/20/2013.
Claims (10)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014132366/03A RU2559266C1 (en) | 2014-08-05 | 2014-08-05 | Proppant and production method of proppant |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014132366/03A RU2559266C1 (en) | 2014-08-05 | 2014-08-05 | Proppant and production method of proppant |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2559266C1 true RU2559266C1 (en) | 2015-08-10 |
Family
ID=53796292
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014132366/03A RU2559266C1 (en) | 2014-08-05 | 2014-08-05 | Proppant and production method of proppant |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2559266C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2739158C1 (en) * | 2019-11-26 | 2020-12-21 | Общество с ограниченной ответственностью "Универсальная Снабженческо-Сбытовая Компания" (ООО "УССК") | Method for producing proppant |
| RU2761435C1 (en) * | 2020-12-29 | 2021-12-08 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Ника-Петротэк" | Method for manufacturing a magnesia-silicate proppant and a plasticizing additive for its implementation |
Citations (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
| RU2014281C1 (en) * | 1992-09-02 | 1994-06-15 | Симановский Борис Абрамович | Method and charge for granule production |
| RU2140874C1 (en) * | 1998-10-02 | 1999-11-10 | ОАО "Боровичский комбинат огнеупоров" | Method of processing of alumosilicon raw materials |
| RU2267010C1 (en) * | 2004-09-02 | 2005-12-27 | Открытое акционерное общество "Боровичский комбинат огнеупоров" | Proppant and a method for manufacturing thereof |
| US7160844B2 (en) * | 2003-11-04 | 2007-01-09 | Global Synfrac Inc. | Proppants and their manufacture |
| RU2344156C2 (en) * | 2007-02-28 | 2009-01-20 | Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. | Proppant and method of well efficiency increase |
| RU2346971C2 (en) * | 2006-12-27 | 2009-02-20 | Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. | Propping agent, method for production and application thereof |
| RU2425084C1 (en) * | 2010-02-08 | 2011-07-27 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Форэс" | Method of preparing lightweight proppant and proppant |
| RU2442639C1 (en) * | 2010-07-15 | 2012-02-20 | Открытое акционерное общество "Боровичский комбинат огнеупоров" | Proppant |
| US8178477B2 (en) * | 2007-07-18 | 2012-05-15 | Oxane Materials, Inc. | Proppants with carbide and/or nitride phases |
| RU2472837C2 (en) * | 2010-12-02 | 2013-01-20 | Открытое акционерное общество "Боровичский комбинат огнеупоров" | Light proppant |
| RU2491254C1 (en) * | 2012-03-27 | 2013-08-27 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Форэс" | Method of processing scrap of refractory, construction and ceramic materials for production of ceramic balls and ceramic ball |
| RU2515280C2 (en) * | 2012-07-24 | 2014-05-10 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Форэс" | Method of magnesian-quartz proppant production |
| US8722188B2 (en) * | 2008-12-31 | 2014-05-13 | Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. | Ceramic particle comprising an alumina crystalline phase |
-
2014
- 2014-08-05 RU RU2014132366/03A patent/RU2559266C1/en active
Patent Citations (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
| RU2014281C1 (en) * | 1992-09-02 | 1994-06-15 | Симановский Борис Абрамович | Method and charge for granule production |
| RU2140874C1 (en) * | 1998-10-02 | 1999-11-10 | ОАО "Боровичский комбинат огнеупоров" | Method of processing of alumosilicon raw materials |
| US7160844B2 (en) * | 2003-11-04 | 2007-01-09 | Global Synfrac Inc. | Proppants and their manufacture |
| RU2267010C1 (en) * | 2004-09-02 | 2005-12-27 | Открытое акционерное общество "Боровичский комбинат огнеупоров" | Proppant and a method for manufacturing thereof |
| RU2346971C2 (en) * | 2006-12-27 | 2009-02-20 | Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. | Propping agent, method for production and application thereof |
| RU2344156C2 (en) * | 2007-02-28 | 2009-01-20 | Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. | Proppant and method of well efficiency increase |
| US8178477B2 (en) * | 2007-07-18 | 2012-05-15 | Oxane Materials, Inc. | Proppants with carbide and/or nitride phases |
| US8722188B2 (en) * | 2008-12-31 | 2014-05-13 | Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. | Ceramic particle comprising an alumina crystalline phase |
| RU2425084C1 (en) * | 2010-02-08 | 2011-07-27 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Форэс" | Method of preparing lightweight proppant and proppant |
| RU2442639C1 (en) * | 2010-07-15 | 2012-02-20 | Открытое акционерное общество "Боровичский комбинат огнеупоров" | Proppant |
| RU2472837C2 (en) * | 2010-12-02 | 2013-01-20 | Открытое акционерное общество "Боровичский комбинат огнеупоров" | Light proppant |
| RU2491254C1 (en) * | 2012-03-27 | 2013-08-27 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Форэс" | Method of processing scrap of refractory, construction and ceramic materials for production of ceramic balls and ceramic ball |
| RU2515280C2 (en) * | 2012-07-24 | 2014-05-10 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Форэс" | Method of magnesian-quartz proppant production |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2739158C1 (en) * | 2019-11-26 | 2020-12-21 | Общество с ограниченной ответственностью "Универсальная Снабженческо-Сбытовая Компания" (ООО "УССК") | Method for producing proppant |
| RU2761435C1 (en) * | 2020-12-29 | 2021-12-08 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Ника-Петротэк" | Method for manufacturing a magnesia-silicate proppant and a plasticizing additive for its implementation |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2344155C2 (en) | Proppant on basis of aluminium silicates, method of its preparation and method of its application | |
| RU2346971C2 (en) | Propping agent, method for production and application thereof | |
| RU2383578C2 (en) | Proppant, method of production and method of hydraulic break of formation using produced proppant | |
| CN102061159B (en) | High-density high-strength fracturing propping agent for oil and gas wells and preparation method thereof | |
| EP2197976B1 (en) | Proppants and anti-flowback additives made from sillimanite minerals, methods of manufacture, and methods of use | |
| US8063000B2 (en) | Low bulk density proppant and methods for producing the same | |
| RU2392295C1 (en) | Proppant and method of its fabrication | |
| CN109715560B (en) | Spinel powder containing magnesium oxide and method for producing same | |
| AU2013298188B2 (en) | Sintered alumina particle | |
| RU2694363C1 (en) | Ceramic proppant and its production method | |
| GB2092561A (en) | Sintered high density spherical ceramic pellets | |
| US10093849B2 (en) | Proppants and anti-flowback additives comprising flash calcined clay, methods of manufacture, and methods of use | |
| CN103820101B (en) | A kind of acidproof petroleum fracturing propping agent and manufacture method thereof | |
| WO2015175853A1 (en) | Ultra-light ultra-strong proppants | |
| WO2016063196A1 (en) | Composites of sintered mullite reinforced corundum granules and method for its preparation | |
| RU2267010C1 (en) | Proppant and a method for manufacturing thereof | |
| JP2017505275A (en) | Silica aluminate-containing assembly for the production of an amorphous refractory composition, its production method and its use | |
| JP2017505275A5 (en) | ||
| RU2559266C1 (en) | Proppant and production method of proppant | |
| US20170275209A1 (en) | Addition of mineral-containing slurry for proppant formation | |
| RU2389710C1 (en) | Method of making aluminosilicate proppant and composition for making said proppant | |
| RU2203248C1 (en) | Method of manufacturing light-weight high-strength ceramic props | |
| RU2392251C1 (en) | Method for production of aluminosilicate propant and composition thereof | |
| RU2739180C1 (en) | Method of producing magnesium silicate proppant and proppant | |
| CN109071360A (en) | Refractory material aggregate, its manufacturing method and the refractory material using the aggregate |