DD281306A7 - Schlickermasse zum wirbelschichtgranulieren keramischer auf einer festen porzellanmasse basierender stuetzmaterialien fuer die aufrechterhaltung der foerderung von erdgas und erdoel - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schlickermasse zum Wirbelschichtgranulieren keramischer, auf einer festen Porzellanmasse basierender Stuetzmaterialien fuer die Aufrechterhaltung der Foerderung von Erdgas und Erdoel. Ziel der Erfindung ist es, tiefliegende Lagerstaetten an Erdgas, Erdoel und anderen Primaerenergietraegern wirtschaftlich zu erschlieszen und die Foerderleistung von Erdgas- und Erdoelsonden durch Verwendung druckfester und oekonomisch herstellbarer Stuetzmittel zu erhoehen. Der Erfindung liegt die technische Aufgabe zugrunde, eine Schlickermasse vorzuschlagen, die zum Wirbelschichtgranulieren keramischer, auf einem hochfesten Porzellan basierender Stuetzmaterialien geeignet ist, wobei auf organische Verschlickerungs- und Bindemittel verzichtet werden soll. Erfindungsgemaesz wird die technische Aufgabe dadurch geloest, dasz in einer Schlickermasse fuer ein hochfestes Porzellan die Kaolinkomponente aus mindestens 3 unterschiedlichen Aufbereitungsqualitaeten, die sich im Mineralbestand und im granulomerischen Aufbau typisch unterscheiden, zusammengesetzt ist.{keramische Schlickermasse; Wirbelschichtgranulieren; Porzellan Granulat; Stuetzmittel; Erdgasfoerderung; Erdoelfoerderung}

Description

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die technische Aufgabe zugrunde, eine Schlickermasse vorzuschlagen, die zum Wirbelschichtgranulieren keramischer, auf einem hochfesten Porzellan basierender Stützmaterialien geeignet ist, wobei auf organische Verschlickerungs- und Bindemittel verzichtet werden soll. Das Wirbelschichtgranulieren soll so ablaufen, daß die keramische Schlickermasse auf ein mit Keimen versehenes Wirbelschichtbett einer Wirbelschichtkammer, die eine zur Mitte zirkulierende Materialströmung und einen klassierenden Austrag aufweist, gesprüht wird. Die technische Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in einer Schlickermasse für ein hochfestes Porzellan der Zusammensetzung 20-45Ma.-% Tonerde, 5-10Ma.-%Ton, 20-25Ma.-% Feldspat und 3M5 Ma.-% Kaolin erfindungsgemäß die Kaolinkomponente aus mindestens 3 unterschiedlichen Aufbereitungsqualitäten, die sich im Mineralbestand und im granulometrischen Aufbau typisch unterscheiden, zusammengesetzt ist und dabei in der Kaolinkomponente 20-65 Ma.-% ungebrannter Kaolin mit einem Hlit-Montmorillonit-mixed-layer-Gehalt von größer als 35 Ma.-% und einem Feldkornanteil von größer als 50Ma.-% unter 2 pm, 17,5-55Ma.-% ungebrannter Kaolin mit einen* Illit-Montmorillonitmixed-layer-Gehalt von 20-35Ma.-% und einem Feinkornanteil von größer als 50Ma.-% unter 2pm und 8-53Ms.-% ungebrannter Kaolin mit einem lllit-Montmorillonit-mixed-layer-Gehalt von kleiner als 20Ma.-% und einem Feinkornanteil von größer als 40Ma.-% unter 2μπι enthalten sind. Darüber hinaus kann Kaolin auch in gebrannter Form bis zu maximal 20Ma.-% enthalten sein, der jedoch nur als Füllmaterial wirksam wird und auf den Granulierprozeß keinen Einfluß hat. Diese Schlickermasse läßt sich überraschenderweise in der genannten Wirbelschichtkammer zu einem Granulat hoher Rohdichte, großer Rohbruchfestigkeit und einer idealen Kugelgestalt in einem engen Kornband verarbeiten. Dieses Granulat kann durch Brennen in ein sehr festes, kugelförmiges und porenarmes Stützmittel überführt werden.

Ausführungsbeispiel

An der Herstellung eines Stützmittels der Zusammensetzung 40Ma.-%Tonerde, 22 Ma.-% Feldspat, 6Ma.-% Ton und 32Ma.-% Kaolin soll die Erfindung näher erläutert werden.

Eine Wirbelschichtkammer, die einen zur Mitte geneigten Rost aufweist, wird mit einem Heizgas von 400⁰C, das in einer mit Luft und Stadtgas beaufschlagten Brennkammer erzeugt wird, betrieben. Die Ablufttemperatur liegt bei 100'C. Die Mengenverteilung des Gases auf dem Wirbelschichtrost und auf dem klassierenden Austrag erfolgt durch Drosselklappen. Auf das zirkulierende Wirbelschichtbett wird der Porzellanschlicker mit einem Fost'.tYfgehalt von 55%, deisen Kaolinkomponente sich folgendermaßen zusammensetzt:

- 19Ma.-% Kaolin Seilitz gebrannt

- 38Ma.-% Kaolin EKa-S (Hlit-Montmorillonit-mixed-layer-Gehalt 25Ma.-%, Feinkornanteil größer 50% unter 2Mm)

- 31 Ma.-% Kaolin Seilitz (Hlit-Montmorillonit-mixed-layer-Gehalt 38Ma.-%, Feinkornanteil größer 52% unter 2pm)

- 12Ma.-% Kaolin MeKa (lllit-Montmorillonit-mixed-layer-Gehalt 13Ma.-%, Feinkornanteil größer 42% unter 2pm)

mitteis einer Düse aufgesprüht. Die Wirbelraumgeschwindigkeit liegt bei 1,8m/s. Kurz über dem Rost werden der Wirbelschicht kontinuierlich Keimteilchen, die als Feinkorn bei der Feinkornabsiebung und Überkornzerkleinerung anfallen, zugeführt. Der zur Mitte geneigte Rost führt zu einer zur Mitte zirkulierenden Materialströmung. Auf diese Weise gelangen alle Teilchen in den Bereich des klassierenden Abzuges, so daß vorzugsweise Teilchen, die die eiforderliche Größe von 0,8 bis 1,4 mm aufweisen, ausgetragen werden, während die kleineren zur Aufgranulierung im Wirbels :hichtbett verbleiben. Bei konstanter Rauchgasgeschwindigkeit im klassierenden Abzug hat das ausgetragene Material eine Korngrößenverteilung von etwa 70% im Bereich von 0,8 bis 1,4 mm. Das im Schwingsieb abgesiebte Überkorn wird mit einer Stiftmühle aufgemahlen und zusammen mit dem in einem Zyklon aus dem Abgas abgeschiedenen Material, das über das Saugzuggebiäse in die Außenluft geleitet wird, in die Puiverdosierung als Keimmaterial zurückgeführt. Analog wurde ein Stützmittel der Zusammensetzung 30Ma.-% Tonerde, 22 Ma.-% Feldspat, 6 Ma.-% Ton, 42Ma.-% Kaolin hergestellt, wobei sich die Kaolinkomponente folgendermaßen zusammensetzte:

- 14Ma.-% Kaolin gebrannt

- 28Ma.-% Kaolin Seiiitz (Hlit-Montmorillonit-mixed-layer-Gehalt 38%, Feinkornanteil größer als 52% unter 2pm)

- 14 Ma.-% Kaolin Caminau (Illit-Montmoi illonit-mixed-layer-Gehalt 2-5%, Feinkornanteil größer als 40% unter 2pm)

- 24Ma.-Vo Kaolin EKa-S (Hlit-Montmoriilonit-mixed-layer-Gehalt 25%, Feinkornanteil größer als 50% unter 2 μΓη)

- 20Ma.-% Kaolin MeKa (Hlit-Montmorillonit-i.-iixed-layer- Jehalt 13%, Feinkornanteil größer als42% unter 2pm) Die gebrannten Granulate weisen folgende Eigenschaften ~uf:

Schüitdichte 1,4-1,5 g/cm³

"Wndichte 2,6-3,2 g/cm³

.- /gnometerdichte 2,0-3,6 g/cm³

d_M-Wert 0,6-1,8 mm

Claims (1)

1. Schlickermasse zum Wi/belschichtgranulieren keramischer, auf einer festen Porzellanmasse (der Zusammensetzung 20-45 Ma.-% Tonerde, 5-10Ma.-%Ton, 20-25 Ma.-% Feldspat und 30-45 Ma.-% .Kaolin) basierender Stützmaterialien für die Aufrechterhaltung der Förderung von Erdgas und Erdöl, wobei der keramische Schlicker auf ein mit Keimen versehenes Wirbelschichtbett einer Wirbelschichtkammer, die eine zur Mitte zirkulierende Materialströmung und einen klassierenden Austrag aufweist, gesprüht wird, gekennzeichnet dadurch, daß die Kaolinkomponente aus mindestens 3 unterschiedlichen Aufbereitungsqualitäten, die sich im granulometrischen Aufbau und im Mineralbestand typisch unterscheiden, zusammengesetzt ist und dabeiu in der Kaolinkomponente 20-65 Ma.-% ungebrannter Kaolin mit einem IHit-Montmorillonit-mixed-layer-Gehalt von größer 35Ma.-% und einem Feinkornanteil unter 2μητι von größer 50Ma.-%, 17,5-55Ma.-% ungebrannter Kaolin mit einem lllit-Montnorillonit-mixed-layer-Gehaltvon 20-35Ma.-% und einem Feinkoinanteil unter 2 μηη von größer 50Ma.-% und 8-53 Ma.-% ungebrannter Kaolin mit einem Illit-Montmorillonitmixed-layer-Gehaltvon kleiner 20Ma.-% und einem Feinkornanteil unter 2 μηι von größer 40Ma.-% enthalten sind.

   Anwendungsgebiet der Erfindung

   Die Erfindung betrifft eine Schlickermasse zum Wirbelschichtgranulieren keramischer, auf einer festen Porzellanmasse basieronden Stützmaterialien für die Aufrechterhaitung der Förderung von Erdgas und Erdöl. Dabei wird der keramische Schlicker auf ein mit Keimen versehenes Wirbelschichtbett einer Wirbelkammer, die eine zur Mitto zirkulierende Materialströmung und einen klassiere'iden Austrag aufweist, gesprüht. Das gebrannte Granulat ist für die Abstützung und Offenhaltung von natürlichen und künstlich erzeugten Rissen in geologischen Formationen bis zu großen Teufen, vorzugsweise bis zu Teufen von 8000 m, geeignet.

   Charakteristik des bekannton Standes der Technik

   Als Stützmaterial finden neben Quarzsand, Glaskugeln auf der Basis teilstabilisierter Gläser auch granulierte keramische Werkstoffe auf der Basis von Zirkonsilikat, Bauxid, A^Oa-Keramiken und A^Ca-haltiger Porzellane auf Korundbasis Anwendung. Bei den hochfe sten keramischen Werkstoffen erweist sich die Herstellung von druckfesten kugelförmigen Granulaten in einem eng begrenzten Kornspektrum als sehr problematisch. Sowohl die Preßgranulierung, die zu kantigen, wenig rieselfähigen Granulaten fühlt, als auch die Sprühgranulierung, bei der zwar kugelförmige, aber durch die verfahrensbedingten Hohlraumbildungen, geringe Dichten aufweisende Granulate erhalten werden, sind für d^h> Herstellung von Stützmittelgranulaten nicht geeignet.

   Weiter ist die Aufbaugranulierung bekannt (A'jfbereiiungstechnik/1971 S.675), bei der aufgerrahlenes und getrocknetes Pulver auf Teller- oder Trommelgranulatoren zu Pellets geformt wird. Dabei entsteht ein rundes, gut rieselfähiges Korn hoher Dichte, das gut weiterverarbeitbar ist. Nachteilig ist die schwere Beherrschbarkeit der Granulation in kleinen Kornbereichen wie z. B. 0,2 bis 2 mm, die sich sowohl in veränderlichen Leistungen als auch in schwankenden Korngrößenverteilungen auswirkt. Außerdem ist das Wirbelschichtgranulierverfahren bekannt, bei dem die Produktlösung, Suspension oder Paste mit Hilfe einer Zerstäuberdüse gleichmäßig auf das Wirbelschichtbett eines Wirbelschichttrockners aufgesprüht wird. Der herkömmliche Wirbelschichttrockner besteht im wesentlichen aus einer Wirbelschichtkammer mit einem horizontal angeordneten Rost und einem Austrag sowohl zur kontinuierlichen Entleerung des Wirbelschichtgranulators als auch zur Entstaubung des Granulates. Produkte mit geringer Wasserlöslichkeit, z. B. kleiner als lOg/l, lassen sich normalerweise nicht nach dem Wirbelschichtverfahren granulieren. Für keramische Werkstoffe ist diese Verfahrensweise jedoch geeignet, wenn mit besonderen organischen Verschlickerungs- und Bindemitteln gearbeitet wird (DD-PS 137835, DE-OS 3126568). Als organische Verschlickerungs- und Bindemittel finden Polyvinylalkohol, Polyvinylacetat, Methylcellulose, Dextrin, Melasse, Carboxymethylcellulose und Polyethylenglycol Anwendung. Nachteilig für die Stützgranulatherstellung wirkt sich dabei aus, daß die organischen Verbindungen beim Sinterprozeß zwangsläufig ausbrennen und damit zur Porenbildung führen, wodurch die Festigkeit des gesinterten Granulates negativ besinflußt wird. Diese Porenbildung ist nur durch langsames Austreiben der organischen Verbindungen beim Sinterprozeß zu verhindern. Für eine ökonomische Herstellung des Stützgranulates einerseits und um andererseits das Zusammensintern zu vermeiden, ist jedoch eine kurze Sinterzeit technologisch erforderlich.

   Ziel der Erfindung

   Ziel der Erfindung ist es, tiefliegende und tiefstgelegene Lagerstätten an Erdgas, Erdöl und anderen Primärenergieträgern wirtschaftlich zu erschließen und die Förderleistung von Erdgas- und Erdölsonden durch Verwendung druckfester und ökonomisch herstellbarer Stützmittel zu erhöhen.