EA036221B1 - Method for production of ceramic proppant on the basis of magnesia material - Google Patents

Method for production of ceramic proppant on the basis of magnesia material Download PDF

Info

Publication number
EA036221B1
EA036221B1 EA201890214A EA201890214A EA036221B1 EA 036221 B1 EA036221 B1 EA 036221B1 EA 201890214 A EA201890214 A EA 201890214A EA 201890214 A EA201890214 A EA 201890214A EA 036221 B1 EA036221 B1 EA 036221B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
serpentinite
magnesite
proppant
mgco
magnesia
Prior art date
Application number
EA201890214A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
EA201890214A1 (en
Inventor
Алексей Владимирович БАЛАШОВ
Павел Геннадьевич РУСИНОВ
Дмитрий Иванович Баламыгин
Original Assignee
Общество С Ограниченной Ответственностью "Ника Петротэк"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество С Ограниченной Ответственностью "Ника Петротэк" filed Critical Общество С Ограниченной Ответственностью "Ника Петротэк"
Priority to EA201890214A priority Critical patent/EA036221B1/en
Publication of EA201890214A1 publication Critical patent/EA201890214A1/en
Publication of EA036221B1 publication Critical patent/EA036221B1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/16Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on silicates other than clay
    • C04B35/20Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on silicates other than clay rich in magnesium oxide, e.g. forsterite
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/64Burning or sintering processes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K8/00Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
    • C09K8/60Compositions for stimulating production by acting on the underground formation
    • C09K8/80Compositions for reinforcing fractures, e.g. compositions of proppants used to keep the fractures open

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Abstract

The invention is directed to obtaining a high performance ceramic proppant, in particular, to increasing the strength of proppants obtained by said method at low cost. A method for production of proppant on the basis of magnesia material and silica sand comprises charge grinding, pelletizing and burning, wherein serpentinites with cryptocrystalline magnesite (MgCO3) in the amount of 1-10% are used as magnesia material, and dehydration burning is carried out at 750-800C. For magnesia component, serpentinite rocks are used, which are produced in cryptocrystalline magnesite (MgCO3) fields, e.g. serpentinite and magnesite raw materials from Khalilovskoye field. A ceramic proppant produced by said method.

Description

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к технологии изготовления керамических расклинивающих агентов, предназначенных для использования при добыче нефти или газа методом гидравлического разрыва пласта (ГРП).The invention relates to the oil and gas industry, namely to a technology for manufacturing ceramic proppants intended for use in oil or gas production by hydraulic fracturing (HF).

Гидравлический разрыв является процессом нагнетания жидкостей в нефтеносный или газоносный подземный пласт при достаточно высоких скоростях и давлениях с целью образования в пласте трещин, увеличивающих поток текучих сред из нефтяного или газового резервуара в скважину. Для сохранения трещин в разомкнутом состоянии в них вводят механически прочные, не взаимодействующие со скважинной жидкостью, расклинивающие агенты - сфероподобные гранулы (проппанты), которые, проникая с жидкостью в трещину и, по меньшей мере, частично заполняя ее, создают прочный расклинивающий каркас, проницаемый для нефти и газа, выделяемых из пласта. Проппанты - искусственно созданные гранулы должны противостоять не только высокому пластовому давлению, стремящемуся деформировать частицы проппанта, что приводит к неизбежному смыканию трещины, но и выдерживанию действия агрессивной скважинной среды (влага, кислые газы, солевые растворы) при высоких температурах.Hydraulic fracturing is the process of injecting fluids into an oil-bearing or gas-bearing subterranean formation at high enough speeds and pressures to create fractures in the formation that increase the flow of fluids from the oil or gas reservoir into the well. To keep the cracks in an open state, mechanically strong proppants, which do not interact with the well fluid, are introduced into them - spherical granules (proppants), which, penetrating with the fluid into the crack and at least partially filling it, create a strong proppant frame, permeable for oil and gas released from the reservoir. Proppants - artificially created granules must resist not only high formation pressure, which tends to deform proppant particles, which leads to the inevitable closure of the fracture, but also withstand the action of an aggressive downhole environment (moisture, acid gases, salt solutions) at high temperatures.

Известно несколько технических решений для получения расклинивающих агентов, а именно, например, в патенте RU №2235703 описан способ получения керамических расклинивающих наполнителей, основанных на магний-силикатном материале с содержанием форстерита от 55 до 80% мас./мас. Исходный материал измельчают, гранулируют и обжигают при температуре от 1150 до 1350°С.Several technical solutions are known for producing proppants, namely, for example, in patent RU No. 2235703 a method for producing ceramic proppants based on a magnesium silicate material with a forsterite content of 55 to 80% w / w is described. The starting material is crushed, granulated and fired at temperatures from 1150 to 1350 ° C.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому техническому решению является способ изготовления магнийсиликатного проппанта и проппант по патенту RU №2463329, включающий подготовку исходных компонентов шихты, их помол с комплексной спекающей добавкой до фракции менее 30 мкм, гранулирование шихты, обжиг и рассев обожженных гранул. В качестве указанной добавки используют смесь брусита, колеманита, кремнефтористого натрия и фаялита в количестве 0,4-3,0% от массы шихты на основе магнийсиликатного сырья, при следующем их соотношении, % от массы шихты: брусит 0,1-1,0, колеманит 0,1-0,6, кремнефтористый натрий 0,1-0,4, фаялит 0,1-1,0, при общем содержании MgO в шихте - 19-48 мас.%. Причем обжиг осуществляют при температуре 1150-1220°С, а в качестве основного компонента шихты используют природное магнийсиликатное сырье - серпентинит; оливинит, дунит как самостоятельно, так и в виде смеси с природным кварц полевошпатным песком.The closest in technical essence to the claimed technical solution is a method of manufacturing a magnesium silicate proppant and proppant according to patent RU No. 2463329, including the preparation of the initial components of the charge, their grinding with a complex sintering additive to a fraction of less than 30 microns, granulation of the charge, roasting and screening of fired granules. As the specified additive, a mixture of brucite, colemanite, sodium fluorosilicate and fayalite is used in an amount of 0.4-3.0% of the weight of the charge based on magnesium silicate raw materials, with the following ratio,% of the weight of the charge: brucite 0.1-1.0 , colemanite 0.1-0.6, sodium fluorosilicate 0.1-0.4, fayalite 0.1-1.0, with the total MgO content in the charge being 19-48 wt%. Moreover, the roasting is carried out at a temperature of 1150-1220 ° C, and as the main component of the charge, natural magnesium silicate raw material is used - serpentinite; olivinite, dunite both on its own and in the form of a mixture with natural quartz feldspar sand.

Проппант, полученный указанным способом, имеет насыпной вес 1,52-1,7 г/см в зависимости от содержания MgO в шихте, имеет недостаточную прочность материала, отчасти обусловленную тем, что при грануляции шихты, измельченной до фракции менее 30 мкм, не удается значительно уплотнить гранулу проппанта - сырца. Вследствие чего после обжига гранулы проппанта содержат избыточное количество пор. Например, насыпной вес проппанта, содержащего 24-28 мас.% MgO, составляет 1,56-1,58 г/см3.The proppant obtained by this method has a bulk density of 1.52-1.7 g / cm, depending on the MgO content in the charge, has insufficient material strength, partly due to the fact that during granulation of the charge, crushed to a fraction of less than 30 μm, it is not possible significantly compact the raw proppant granule. As a result, after firing, the proppant granules contain an excessive amount of pores. For example, the bulk density of a proppant containing 24-28 wt.% MgO is 1.56-1.58 g / cm 3 .

Недостатком известного способа и полученного по нему продукта является то, что из-за очень узкого диапазона спекания (ΔΤ макс, от 10 до 20°С) изготовление таких расклинивающих агентов является сложным, трудоемким и дорогим. Кроме того, это приводит к росту кристаллов метасиликата магния и фазовому превращению во время процесса охлаждения, что также снижает качество получаемого расклинивающего наполнителя, поэтому полученный, по указанному способу, проппант имеет пониженные значения прочности. Как следствие это приводит к снижению проводимости слоя проппантов при повышенных давлениях. Также узкий интервал спекания усложняет технологический процесс обжига в промышленных вращающихся печах.The disadvantage of the known method and the product obtained therefrom is that, due to the very narrow sintering range (ΔΤ max, from 10 to 20 ° C), the manufacture of such proppants is complicated, laborious and expensive. In addition, this leads to the growth of crystals of magnesium metasilicate and phase transformation during the cooling process, which also reduces the quality of the proppant obtained, therefore, the proppant obtained according to this method has reduced strength values. As a consequence, this leads to a decrease in the conductivity of the proppant layer at elevated pressures. Also, the narrow sintering interval complicates the technological process of firing in industrial rotary kilns.

Задача изобретения заключается в получении керамического расклинивающего агента с высокими эксплуатационными характеристиками, а именно повышение прочности расклинивающих агентов, полученных указанным способом при низкой себестоимости.The object of the invention is to obtain a ceramic proppant with high performance characteristics, namely, to increase the strength of proppants obtained by this method at a low cost.

Технический результат заключается в совмещении процессов разложения магнезита и дегидратации серпентинита.The technical result consists in combining the processes of decomposition of magnesite and dehydration of serpentinite.

Поставленная задача достигается тем, в способе получения расклинивающего агента на основе магнезиального материала и кварцевого песка, включающего помол шихты, гранулирование шихты и ее обжиг, в качестве магнезиального материала используют серпентиниты с включением криптокристаллического магнезита (MgCO3) в количестве 1-10%, а дегидратационный обжиг производят при температуре 750-800°С.The task is achieved by the fact that in the method of producing a proppant based on magnesia material and quartz sand, including grinding the charge, granulating the charge and burning it, serpentinites are used as magnesia material with the inclusion of cryptocrystalline magnesite (MgCO 3 ) in an amount of 1-10%, and dehydration roasting is carried out at a temperature of 750-800 ° C.

В качестве магнезиального компонента используют серпентинитовые породы месторождений криптокристаллического магнезита (MgCO3), например серпентинито-магнезитовое сырье Халиловского месторождения. Отличительной особенностью серпентенитовых вмещающих пород месторождений криптокристаллического магнезита (MgCO3) является наличие примеси криптокристаллического магнезита (MgCO3) в количестве от 1 до 10% и микротрещиноватая структура минерала.Serpentinite rocks of deposits of cryptocrystalline magnesite (MgCO 3 ) are used as a magnesian component, for example, serpentinite-magnesite raw materials of the Khalilovsky deposit. A distinctive feature of serpentenite host rocks of deposits of cryptocrystalline magnesite (MgCO 3 ) is the presence of an impurity of cryptocrystalline magnesite (MgCO 3 ) in an amount from 1 to 10% and a micro-fractured structure of the mineral.

В табл. 1 приведены примеры полученных результатов лабораторных исследований.Table 1 shows examples of the results of laboratory studies.

В табл. 2 приведены данные по выпуску на месторождениях Баденовского массива и Халиловского.Table 2 shows production data for the deposits of the Badenov massif and Khalilovsky.

На графике представлена дериватограмма серпентенито-магнезиального сырья Халиловского месторождения, на котором зеленым цветом указана ТГ-термогравиметрия (изменение массы при нагревании), а синим цветом отображена ДСК - дифференциальная сканирующая калометрия (разность тепло- 1 036221 вых потоков между образцом и эталоном).The graph shows a derivatogram of serpentenite-magnesian raw materials from the Khalilovskoye deposit, where TG-thermogravimetry (mass change upon heating) is indicated in green, and DSC is shown in blue - differential scanning calometry (the difference in heat fluxes between the sample and the standard).

Известно, что, например, типичный химический состав серпентинито-магнезитового сырья Халиловского месторождения в пересчете на прокалённое вещество составляет, мас.%:It is known that, for example, the typical chemical composition of serpentinite-magnesite raw materials of the Khalilovskoye deposit in terms of the calcined substance is, wt%:

MgO 41,7 - 54,4%MgO 41.7 - 54.4%

SiO2 36,2-42,3%SiO 2 36.2-42.3%

Fe2O3 5,7-8,1%Fe 2 O 3 5.7-8.1%

СаО 0,6-2,3%CaO 0.6-2.3%

А120з 0,4-1,1%A1 2 0z 0.4-1.1%

Потери при прокаливании при 950 °C 14,5-19,8%Loss on ignition at 950 ° C 14.5-19.8%

Проведение дериватографических исследований серпентинито-магнезитового сырья Халиловского месторождения, которые представлены на графике (фиг. 1) показало, что дегидратация серпентинита происходит при температурах 570-670°С. Потери массы, связанные с разложением магнезита (MgCO3), накладываются на дегидратацию серпентинов (600-700°С), это означает, что оба процесса происходят одновременно. При температуре 820°С наблюдается экзотермический эффект, связанный с окислением FeO до Fe2O3 Carrying out derivatographic studies of serpentinite-magnesite raw materials of the Khalilovsky deposit, which are presented in the graph (Fig. 1), showed that the dehydration of serpentinite occurs at temperatures of 570-670 ° C. The mass loss associated with the decomposition of magnesite (MgCO 3 ) is superimposed on the dehydration of serpentines (600-700 ° C), which means that both processes occur simultaneously. At a temperature of 820 ° C, an exothermic effect is observed associated with the oxidation of FeO to Fe 2 O 3

При термообработке серпентинито-магнезитового сырья при температурах 700-800°С присутствующий в сырье криптокристаллический магнезит (MgCO3) разлагается на MgO и СО2, при этом в отличие от кристаллического магнезита (MgCO3) не образуются зернистые агрегаты, a MgO остается в виде отдельных частиц, вследствие чего является более активным при последующих реакциях. Кроме того, полученный после термообработки материал отличается низкой прочностью.During heat treatment of serpentinite-magnesite raw materials at temperatures of 700-800 ° C, the cryptocrystalline magnesite (MgCO 3 ) present in the raw material decomposes into MgO and CO 2 , while, unlike crystalline magnesite (MgCO 3 ), granular aggregates are not formed, and MgO remains in the form individual particles, as a result of which it is more active in subsequent reactions. In addition, the material obtained after heat treatment is characterized by low strength.

В результате проведенных исследований авторами обнаружено, что дегидратационный обжиг серпентинито-магнезитового сырья Халиловского месторождения целесообразно проводить при более низких температурах, чем других видов серпентинитового и магнезитового сырья, например серпентинита Беденского массива.As a result of the research, the authors found that the dehydration roasting of serpentinite-magnesite raw materials of the Khalilovskoye deposit should be carried out at lower temperatures than other types of serpentinite and magnesite raw materials, for example, serpentinite from the Beden massif.

Это связано с тем, что при обжиге (в лабораторных условиях) серпентинит с содержанием магнезита (MgCO3) достаточно нагреть до температуры 700-730°С, при этом оксид железа FeO остается в виде твердого раствора оксидов магния и оксидов железа MgO-FeO. Серпентенит приходилось нагревать до более высокой температуры 820-850°С, однако при этом уже происходит реакция окисления FeO.This is due to the fact that during firing (under laboratory conditions) serpentinite containing magnesite (MgCO 3 ) is sufficient to heat up to a temperature of 700-730 ° C, while iron oxide FeO remains in the form of a solid solution of magnesium oxides and iron oxides MgO-FeO. Serpentenite had to be heated to a higher temperature of 820-850 ° C, but the oxidation reaction of FeO is already taking place.

Повышение прочности расклинивающего агента достигается за счет того, что при обжиге во вращающейся печи готовых агентов (проппантов) в окислительной атмосфере, оксид магния быстрее взаимодействует с оксидом кремния, процесс происходит более полно, и отсутствует остаточный кварц, причем, наличие FeO ускоряет реакцию образования магнезиоферрита внедренного в решётку энстатита, а именно:An increase in the strength of the proppant is achieved due to the fact that when the finished agents (proppants) are fired in a rotary kiln in an oxidizing atmosphere, magnesium oxide interacts faster with silicon oxide, the process is more complete, and there is no residual quartz, and the presence of FeO accelerates the reaction of magnesioferrite formation embedded in the lattice of enstatite, namely:

MgO+Si02 -+ Mg2SiO4 MgO + Si0 2 - + Mg 2 SiO 4

Mg2SiO4 + SiO2 —> 2MgO*SiO2 Mg 2 SiO 4 + SiO 2 -> 2MgO * SiO 2

2Mg2SiO4 +4FeO +O2^> 2MgO*SiO2+ 2MgO*Fe2O3 2Mg 2 SiO 4 + 4FeO + O 2 ^> 2MgO * SiO 2 + 2MgO * Fe 2 O 3

Примеры осуществления изобретения.Examples of implementation of the invention.

С целью апробирования и подтверждения вышеуказанных доводов для реализации технического решения были изготовлены лабораторные образцы и произведен выпуск опытно-промышленной партии расклинивающих агентов в количестве 2,5 тыс.т.In order to test and confirm the above arguments for the implementation of the technical solution, laboratory samples were made and a pilot batch of proppants was produced in the amount of 2.5 thousand tons.

При изготовлении указанных лабораторных проб серпентинито-магнезитовое сырье проходило предварительную термообработку в лабораторной высокотемпературной печи при температурах 750 и 850°С, кварцевый песок сушили в сушильном шкафу СНОЛ - 3,5.3,5.3,5/3,5, при температуре около 100°С до остаточной влажности не более 2%, глину сушили при температуре около 100°С до остаточной влажности 8-10%. Совместный помол магнезиальносодержащего материала с кварцевым песком и глиной производили в лабораторной шаровой мельнице до фракции менее 40 мкм, полученную смесь гранулировали на лабораторном тарельчатом грануляторе, затем обжигали в лабораторной печи Nabertherm НТ 16/18 при температурах 1350-1450°С. У полученных проппантов определяли насыпную плотность и сопротивление раздавливанию в соответствии с ISO 13503-2.In the manufacture of these laboratory samples, serpentinite-magnesite raw materials underwent preliminary heat treatment in a laboratory high-temperature furnace at temperatures of 750 and 850 ° С, quartz sand was dried in a SNOL - 3.5.3.5.3.5 / 3.5 drying cabinet, at a temperature of about 100 ° С to a residual moisture content of no more than 2%, the clay was dried at a temperature of about 100 ° C to a residual moisture content of 8-10%. Joint grinding of magnesia-containing material with quartz sand and clay was carried out in a laboratory ball mill to a fraction of less than 40 μm, the resulting mixture was granulated on a laboratory plate granulator, then fired in a laboratory Nabertherm NT 16/18 furnace at temperatures of 1350-1450 ° C. The obtained proppants were determined for bulk density and crush strength in accordance with ISO 13503-2.

Пример 1. (сравнительный). В качестве серпентинито-магненезитового сырья использовали серпентинит Баденовского месторождения (Карачаево-Черкесская Республика) термообработанный при 750°С. Смесь термообработанного серпентинита, просушенных кварцевого песка и монтмориллонитовой глины для связки в соотношениях 63% : 33% : 4% смололи в мельнице, затем сгранулировали и рассеяли на различные фракции. Фракцию 16/20 (0,85-1,18 мм) обожгли при температурах 1400°С, 1420°С, 1430°С, 1440°С.Example 1. (comparative). Serpentinite-magnesite raw material used was serpentinite from the Badenovskoe deposit (Karachay-Cherkess Republic) heat-treated at 750 ° C. A mixture of heat-treated serpentinite, dried quartz sand and montmorillonite clay for binder in a ratio of 63%: 33%: 4% was ground in a mill, then granulated and dispersed into various fractions. Fraction 16/20 (0.85-1.18 mm) was fired at temperatures of 1400 ° C, 1420 ° C, 1430 ° C, 1440 ° C.

Пример 2. (сравнительный). В качестве серпентинито-магненезитового сырья использовали серпентинит Баденовского месторождения (Карачаево-Черкесская Республика) термообработанный при 850°С. Смесь термообработанного серпентинита, просушенных кварцевого песка и монтмориллонитовой глины для связки в соотношениях 63% : 33% : 4% смололи в мельнице, затем сгранулировали и рассеяли на различные фракции. Фракцию 16/20 (0,85-1,18 мм) обожгли при температурах 1400°С, 1420°С, 1430°С,Example 2. (comparative). Serpentinite-magnesite raw material used was serpentinite from the Badenovskoye deposit (Karachay-Cherkess Republic) heat-treated at 850 ° C. A mixture of heat-treated serpentinite, dried quartz sand and montmorillonite clay for binder in a ratio of 63%: 33%: 4% was ground in a mill, then granulated and dispersed into various fractions. Fraction 16/20 (0.85-1.18 mm) was fired at temperatures of 1400 ° C, 1420 ° C, 1430 ° C,

- 2 036221- 2 036221

1440°С.1440 ° C.

Пример 3. В качестве серпентинито-магненезитового сырья использовали серпентинитомагнезит Халиловского месторождения с низким содержанием криптокристаллического магнезита (MgCO3) (около 2%), термообработанный при 750°С. Смесь термообработанного серпентинита, просушенных кварцевого песка и монтмориллонитовой глины для связки в соотношениях 63% : 33% : 4% смололи в мельнице, затем сгранулировали и рассеяли на различные фракции. Фракцию 16/20 (0,85-1,18 мм) обожгли при температурах 1400°С, 1420°С, 1430°С, 1440°С.Example 3. Serpentinite-magnesite raw material was used serpentinite-magnesite of the Khalilovsky deposit with a low content of cryptocrystalline magnesite (MgCO 3 ) (about 2%), heat-treated at 750 ° C. A mixture of heat-treated serpentinite, dried quartz sand and montmorillonite clay for binder in a ratio of 63%: 33%: 4% was ground in a mill, then granulated and dispersed into various fractions. Fraction 16/20 (0.85-1.18 mm) was fired at temperatures of 1400 ° C, 1420 ° C, 1430 ° C, 1440 ° C.

Пример 4. В качестве серпентинито-магненезитового сырья использовали серпентинитомагнезит Халиловского месторождения со средним содержанием криптокристаллического магнезита (MgCO3) (около 7%), термообработанный при 750°С. Смесь термообработанного серпентинита, просушенных кварцевого песка и монтмориллонитовой глины для связки в соотношениях 55% : 41% : 4% смололи в мельнице, затем сгранулировали и рассеяли на различные фракции. Фракцию 16/20 (0,85-1,18 мм) обожгли при температурах 1400°С, 1420°С, 1430°С, 1440°С.Example 4. Serpentinite-magnesite raw material used was serpentinite-magnesite of the Khalilovsky deposit with an average content of cryptocrystalline magnesite (MgCO 3 ) (about 7%), heat-treated at 750 ° C. A mixture of heat-treated serpentinite, dried quartz sand and montmorillonite clay for binder in a ratio of 55%: 41%: 4% was ground in a mill, then granulated and dispersed into various fractions. Fraction 16/20 (0.85-1.18 mm) was fired at temperatures of 1400 ° C, 1420 ° C, 1430 ° C, 1440 ° C.

Пример 5. В качестве серпентинито-магненезитового сырья использовали серпентинитомагнезит Халиловского месторождения со средним содержанием криптокристаллического магнезита (MgCO3) (около 7%), термообработанный при 750°С. Смесь термообработанного серпентинита, просушенных кварцевого песка и монтмориллонитовой глины для связки в соотношениях 60% : 36% : 4% смололи в мельнице, затем сгранулировали и рассеяли на различные фракции. Фракцию 16/20 (0,85-1,18 мм) обожгли при температурах 1380°С, 1400°С, 1410°С, 1420°С, 1440°С.Example 5. Serpentinite-magnesite raw material used was serpentinite-magnesite of the Khalilovsky field with an average content of cryptocrystalline magnesite (MgCO 3 ) (about 7%), heat-treated at 750 ° C. A mixture of heat-treated serpentinite, dried quartz sand and montmorillonite clay for binder in a ratio of 60%: 36%: 4% was ground in a mill, then granulated and dispersed into various fractions. Fraction 16/20 (0.85-1.18 mm) was fired at temperatures of 1380 ° C, 1400 ° C, 1410 ° C, 1420 ° C, 1440 ° C.

Пример 6. В качестве серпентинито-магненезитового сырья использовали серпентинитомагнезит Халиловского месторождения со средним содержанием криптокристаллического магнезита (MgCO3) (около 7%), термообработанный при 750°С. Смесь термообработанного серпентинита, просушенных кварцевого песка и монтмориллонитовой глины для связки в соотношениях 65% : 31% : 4% смололи в мельнице, затем сгранулировали и рассеяли на различные фракции. Фракцию 16/20 (0,85-1,18 мм) обожгли при температурах 1380°С, 1400°С, 1410°С, 1420°С, 1440°С.Example 6. Serpentinite-magnesite raw material was used serpentinite-magnesite of the Khalilovsky deposit with an average content of cryptocrystalline magnesite (MgCO3) (about 7%), heat-treated at 750 ° C. A mixture of heat-treated serpentinite, dried quartz sand and montmorillonite clay for binder in a ratio of 65%: 31%: 4% was ground in a mill, then granulated and dispersed into various fractions. Fraction 16/20 (0.85-1.18 mm) was fired at temperatures of 1380 ° C, 1400 ° C, 1410 ° C, 1420 ° C, 1440 ° C.

Пример 7. В качестве серпентинито-магненезитового сырья использовали серпентинитомагнезит Халиловского месторождения со средним содержанием криптокристаллического магнезита (MgCO3) (около 7%), термообработанный при 850°С. Смесь термообработанного серпентинита, просушенных кварцевого песка и монтмориллонитовой глины для связки в соотношениях 60% : 36% : 4% смололи в мельнице, затем сгранулировали и рассеяли на различные фракции. Фракцию 16/20 (0,85-1,18 мм) обожгли при температурах 1380°С, 1400°С, 1420°С, 1430°С, 1440°С.Example 7. Serpentinite-magnesite raw material was used serpentinite-magnesite of the Khalilovsky field with an average content of cryptocrystalline magnesite (MgCO3) (about 7%), heat-treated at 850 ° C. A mixture of heat-treated serpentinite, dried quartz sand and montmorillonite clay for binder in a ratio of 60%: 36%: 4% was ground in a mill, then granulated and dispersed into various fractions. Fraction 16/20 (0.85-1.18 mm) was fired at temperatures of 1380 ° C, 1400 ° C, 1420 ° C, 1430 ° C, 1440 ° C.

Пример 8. В качестве серпентинито-магненезитового сырья использовали серпентинитомагнезит Халиловского месторождения со высоким содержанием криптокристаллического магнезита (MgCO3) (около 10%), термообработанный при 750°С. Смесь термообработанного серпентинита, просушенных кварцевого песка и монтмориллонитовой глины для связки в соотношениях 60% : 36% : 4% смололи в мельнице, затем сгранулировали и рассеяли на различные фракции. Фракцию 16/20 (0,85-1,18 мм) обожгли при температурах 1370°С, 1380°С, 1390°С, 1400°С, 1420°С.Example 8. Serpentinite-magnesite raw material was used serpentinite-magnesite of the Khalilovsky deposit with a high content of cryptocrystalline magnesite (MgCO 3 ) (about 10%), heat-treated at 750 ° C. A mixture of heat-treated serpentinite, dried quartz sand and montmorillonite clay for binder in a ratio of 60%: 36%: 4% was ground in a mill, then granulated and dispersed into various fractions. Fraction 16/20 (0.85-1.18 mm) was fired at temperatures of 1370 ° C, 1380 ° C, 1390 ° C, 1400 ° C, 1420 ° C.

Конкретные примеры, приведенные в данной заявке, и ссылка на конкретные варианты приведены только для иллюстрации принципов и применений данного изобретения. Были опробованы другие варианты, и дополнительные варианты использования, которые могут быть очевидными для специалистов в данной области после прочтения и понимания данного описания. Предполагается, что все такие варианты использования указанного способа также должны быть включены в объем данного изобретения. Поэтому должно быть понятно, что могут быть осуществлены многочисленные модификации иллюстративных вариантов воспроизведения, не выходя за суть и объем данного изобретения, как определено в формуле данного изобретения.The specific examples provided in this application, and reference to specific options are provided only to illustrate the principles and applications of this invention. Were tried other options, and additional options for use, which may be obvious to specialists in this field after reading and understanding this description. It is contemplated that all such uses of said method should also be included within the scope of this invention. Therefore, it should be understood that numerous modifications can be made to the illustrative reproductions without departing from the spirit and scope of the present invention as defined in the claims of the present invention.

Выпуск опытно-промышленной партии был осуществлен в следующем порядке: серпентинитомагнезитовое сырье прокалили во вращающейся печи при температурах в зоне обжига 750-800°С.The release of a pilot batch was carried out in the following order: serpentinite-magnesite raw materials were calcined in a rotary kiln at temperatures in the firing zone of 750-800 ° C.

Затем произвели совместный помол прокаленного полученного материала, просушенного кварцевого песка и монтмориллонитовой глины для связки в соотношениях (59-63%): (34-37%): (3-4%). Помол производили до фракции менее 40 мкм. При этом часовая производительность по сравнению с серийной технологией выросла в 1,5 раза.Then produced a joint grinding of the calcined obtained material, dried quartz sand and montmorillonite clay for binder in the ratio (59-63%): (34-37%): (3-4%). The grinding was carried out to a fraction of less than 40 μm. At the same time, the hourly productivity in comparison with the serial technology has increased by 1.5 times.

Гранулирование производилось на тарельчатых грануляторах диаметром 3 м. Сушку производили в сушильном барабане при температуре 180-200°С.Granulation was carried out on disc granulators with a diameter of 3 m. Drying was carried out in a drying drum at a temperature of 180-200 ° C.

Обжиг производился во вращающейся печи диаметром 3 м и длиной 51м, при температуре 13801410°С.Firing was carried out in a rotary kiln with a diameter of 3 m and a length of 51 m, at a temperature of 13801410 ° C.

Данные по выпуску опытно-промышленной партии по сравнению с серийной технологией приведены в табл. 2.Data on the release of a pilot batch in comparison with the serial technology are given in table. 2.

Как видно из приведенных результатов сопротивление раздавливанию полученных по указанному способу расклинивающих агентов является ниже по отношению к сравниваемым (табл. 2), что указывает на повышение прочности расклинивающего агента, полученного из серпентенито-магнезитового сырья Халиловского месторождения.As can be seen from the above results, the crushing resistance of the proppants obtained by this method is lower in relation to those compared (Table 2), which indicates an increase in the strength of the proppant obtained from the serpentenite-magnesite raw materials of the Khalilovskoye deposit.

- 3 036221- 3 036221

Таблица 1Table 1

Образец 1 (для сравнения) Sample 1 (for comparison) Образец 2 (для сравнения) Sample 2 (for comparison) Образец 3 Sample 3 Образец 4 Sample 4 Образец 5 Sample 5 Образец 6 Sample 6 Образец 7 Sample 7 Образец 8 Sample 8 Магнезиальносодержащий материал Magnesia-containing material Серпентинит Serpentinite Серпентинит Serpentinite Серпенти нит с 2% магнезита (MgCO3)Serpentite with 2% magnesite (MgCO 3 ) Серпентинит с 7% магнезита (MgCO3)Serpentinite with 7% magnesite (MgCO 3 ) Серпентинит с 7% магнезита (MgCO3)Serpentinite with 7% magnesite (MgCO 3 ) Серпентинит с 7% магнезита (MgCO3)Serpentinite with 7% magnesite (MgCO 3 ) Серпентинит с 7% магнезита (MgCO3)Serpentinite with 7% magnesite (MgCO 3 ) Серпентинит с 10% магнезита (MgCO3)Serpentinite with 10% magnesite (MgCO 3 ) Температура предварительной термообработки, °C Pre-heat treatment temperature, ° C 750 750 850 850 750 750 750 750 750 750 750 750 850 850 750 750 Химический состав магнезиальносодержащего материала, мас% Chemical composition of magnesia-containing material, wt% MgO MgO 42,6 42.6 42,6 42.6 44,2 44.2 50,1 50.1 50,1 50.1 50,1 50.1 50,1 50.1 52,7 52.7 SiO2 SiO2 42,1 42.1 42,1 42.1 40,8 40.8 37,9 37.9 37,9 37.9 37,9 37.9 37,9 37.9 36,6 36.6 Потери при прокаливании при 1000 °C Loss on ignition at 1000 ° C 14,6 14.6 14,6 14.6 15,7 15.7 17,9 17.9 17,9 17.9 17,9 17.9 17,9 17.9 19,5 19.5 Состав сырьевой смеси, масс.% Raw mix composition, wt% Предварительно термообработанный магнезиальносодержащий материал Preliminary heat treated magnesia material 63 63 63 63 63 63 55 55 60 60 65 65 60 60 60 60 Кварцевый песок Quartz sand 33 33 33 33 33 33 41 41 36 36 31 31 36 36 36 36 Глина Clay 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 Температура обжига ,°С Firing temperature, ° С 1430 1430 1430 1430 1420 1420 1430 1430 1410 1410 1400 1400 1430 1430 1390 1390 Насыпная плотность готового агента, фракции 16/20, г/см3 Bulk density of the finished agent, fraction 16/20, g / cm3 1,55 1.55 1,56 1.56 1,55 1.55 1,53 1.53 1,54 1.54 1,56 1.56 1,54 1.54 1,55 1.55 Сопротивление раздавливанию при давлении 68,9МПа, % Crushing resistance at a pressure of 68.9 MPa,% 20,7 20.7 18,9 18.9 17,7 17.7 19,5 19.5 16,0 16.0 16,8 16.8 18,1 18.1 17,1 17.1

Таблица 2table 2

Наименование Name Опытнопромышленная партия на основе серпентенито магнезита Халиловского месторождения Experimental industrial batch for based on serpentenite magnesite of the Khalilovsky deposit Серийная продукция на основе серпентинита Веденского массива (для сравнения) Serial production based on serpentinite from the Vedensky massif (for comparison) 1. Предварительная термообработка серпентенита 1. Preliminary heat treatment of serpentenite 1.1 Температура обжига, оС 1.1 Firing temperature, оС 750-800 750-800 900-1000 900-1000 1.2 Потери при прокаливании после обжига, % 1.2 Loss on ignition after firing,% 0-0,8 0-0.8 0-1,0 0-1.0 1.3 Водопоглощение 1.3 Water absorption 11-14% 11-14% 4-8% 4-8% 2. Совместный помол материалов 2. Joint grinding of materials 2.1 Содержание сырьевых компонентов,% 2.1 Content of raw materials,% - обожжённый серпентинит - burnt serpentinite 59-63 59-63 61-65 61-65 - кварцевый песок - quartz sand 34-37 34-37 32-35 32-35 - глина монтмориллонитовая - montmorillonite clay 3-4 3-4 3-4 3-4 2.2 Среднечасовая производительность мельницы СМ2х10, т/ч 2.2 Average hourly productivity of the mill SM2x10, t / h 6,12 6.12 3,96 3.96 2.3 Остаток на сите 40 мкм, % 2.3 Sieve residue 40 μm,% 0,4-1,0 0.4-1.0 0,Ы,5 0, s, 5 3. Грануляция и сушка 3. Granulation and drying 3.1. Насыпная плотность, г/см3 3.1. Bulk density, g / cm3 1,18-1,20 1.18-1.20 1,17-1,22 1.17-1.22 3.2 Влажность полуфабриката, % 3.2 Moisture content of semi-finished product,% 0,2-0,8 0.2-0.8 0,4-1,0 0.4-1.0 4 Обжиг проппанта 4 Proppant firing 4.1 Температура обжига, оС 4.1 Firing temperature, оС 1380-1400 1380-1400 1380-1450 1380-1450 4.2 Насыпная плотность готового проппанта, фракции 16/20, г/см3, средн ./(мин-макс) 4.2 Bulk density of the finished proppant, fraction 16/20, g / cm3, average / (min-max) 1,55 (1,53-1,56) 1.55 (1.53-1.56) 1,56 (1,54-1,58) 1.56 (1.54-1.58) 4.3 Сопротивление раздавливанию при давлении 68,9МПа, %, средн./(минмакс) 4.3 Resistance to crushing at a pressure of 68.9 MPa,%, average / (minmax) 18,3 (16,3-21,0) 18.3 (16.3-21.0) 20,2 (18,1-22,6) 20.2 (18.1-22.6)

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM

Claims (2)

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM 1. Способ получения керамического расклинивающего агента на основе магнезиального материала и кварцевого песка, включающий помол шихты, содержащей магнезиальный материал и кварцевый песок, гранулирование шихты и ее обжиг, отличающийся тем, что в качестве магнезиального материала используют серпентиниты с включением криптокристаллического магнезита (MgCO3) в количестве 110%, при этом проводят дополнительный дегидратационный обжиг сырья при температуре 750-800°С.1. A method of producing a ceramic proppant based on magnesia material and quartz sand, including grinding a charge containing magnesia material and quartz sand, granulating the charge and firing it, characterized in that serpentinites with the inclusion of cryptocrystalline magnesite (MgCO 3 ) are used as magnesia material in the amount of 110%, while additional dehydration roasting of raw materials is carried out at a temperature of 750-800 ° C. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве магнезиального материала используют серпентинит-магнезитовое сырье Халиловского месторождения с включением криптокристаллического магнезита (MgCO3) в количестве 1-10%, и полученный с использованием дегидратационного обжига сырья при температуре 750-800°С, при этом серпентинито-магнезит имеет следующий химический состав, мас.% в пересчете на прокаленное вещество:2. The method according to claim 1, characterized in that serpentinite-magnesite raw material of the Khalilovsky deposit is used as the magnesia material with the inclusion of cryptocrystalline magnesite (MgCO 3 ) in an amount of 1-10%, and obtained using dehydration roasting of raw materials at a temperature of 750-800 ° С, while serpentinite-magnesite has the following chemical composition, wt.% In terms of the calcined substance: MgO 41,7-54,4;MgO 41.7-54.4; SiO2 36,2-42,3;SiO2 36.2-42.3; Fe2O3 5,7-8,1;Fe2O3 5.7-8.1; CaO 0,6-2,3;CaO 0.6-2.3; Al2O3 0,4-1,1.Al 2 O 3 0.4-1.1.
EA201890214A 2018-02-02 2018-02-02 Method for production of ceramic proppant on the basis of magnesia material EA036221B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EA201890214A EA036221B1 (en) 2018-02-02 2018-02-02 Method for production of ceramic proppant on the basis of magnesia material

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EA201890214A EA036221B1 (en) 2018-02-02 2018-02-02 Method for production of ceramic proppant on the basis of magnesia material

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA201890214A1 EA201890214A1 (en) 2019-08-30
EA036221B1 true EA036221B1 (en) 2020-10-15

Family

ID=67734887

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA201890214A EA036221B1 (en) 2018-02-02 2018-02-02 Method for production of ceramic proppant on the basis of magnesia material

Country Status (1)

Country Link
EA (1) EA036221B1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2593594A1 (en) * 2006-08-04 2007-04-19 Ilem Research And Development Establishment Ceramic proppant with low specific weight
RU2463329C1 (en) * 2011-05-06 2012-10-10 Общество С Ограниченной Ответственностью "Форэс" Method of producing silicon-magnesium proppant, and proppant
RU2513792C1 (en) * 2012-11-29 2014-04-20 Общество С Ограниченной Ответственностью "Форэс" Method for manufacturing of light-weight high-silica magnesium-containing proppant for production of shale hydrocarbons
RU2588634C1 (en) * 2015-10-13 2016-07-10 Общество С Ограниченной Ответственностью "Ника-Петротэк" Method of producing ceramic proppant (versions)
RU2613676C1 (en) * 2015-11-19 2017-03-21 Общество с огранниченной ответственностью "ФОРЭС" Method for magnesium silicate proppant preparation, and proppant

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2593594A1 (en) * 2006-08-04 2007-04-19 Ilem Research And Development Establishment Ceramic proppant with low specific weight
RU2463329C1 (en) * 2011-05-06 2012-10-10 Общество С Ограниченной Ответственностью "Форэс" Method of producing silicon-magnesium proppant, and proppant
RU2513792C1 (en) * 2012-11-29 2014-04-20 Общество С Ограниченной Ответственностью "Форэс" Method for manufacturing of light-weight high-silica magnesium-containing proppant for production of shale hydrocarbons
RU2588634C1 (en) * 2015-10-13 2016-07-10 Общество С Ограниченной Ответственностью "Ника-Петротэк" Method of producing ceramic proppant (versions)
RU2613676C1 (en) * 2015-11-19 2017-03-21 Общество с огранниченной ответственностью "ФОРЭС" Method for magnesium silicate proppant preparation, and proppant

Also Published As

Publication number Publication date
EA201890214A1 (en) 2019-08-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108603102B (en) Ceramic proppant and its production method
CA2751907C (en) Composition and method for producing an ultra-lightweight ceramic proppant
RU2463329C1 (en) Method of producing silicon-magnesium proppant, and proppant
RU2742891C2 (en) Method for producing medium-density magnesium silicate proppant and proppant
RU2459852C1 (en) Manufacturing method of ceramic proppant, and proppant itself
US3758318A (en) Production of mullite refractory
RU2235703C1 (en) Method of manufacturing ceramic disjoining members for oil wells
US10017687B2 (en) Ultra-light ultra-strong proppants
RU2425084C1 (en) Method of preparing lightweight proppant and proppant
RU2588634C9 (en) Method of producing ceramic proppant (versions)
RU2476478C1 (en) Manufacturing method of magnesium-silicate proppant, and proppant itself
RU2394063C1 (en) Procedure for production of propping agent out of alumina containing raw material
US20170275209A1 (en) Addition of mineral-containing slurry for proppant formation
RU2389710C1 (en) Method of making aluminosilicate proppant and composition for making said proppant
US2311228A (en) Bauxite ceramic and method of
RU2392251C1 (en) Method for production of aluminosilicate propant and composition thereof
RU2739180C1 (en) Method of producing magnesium silicate proppant and proppant
RU2521989C1 (en) High-strength magnesium silicate proppant obtaining method
RU2211198C2 (en) Blend for manufacturing refractory high-strength spherical granules and a method for fabrication thereof
CN110891918A (en) Method for treating magnesite, sintered magnesia produced by the method and sintered refractory ceramic product produced by the method
RU2728300C1 (en) Method for production of raw proppant from natural magnesium silicate raw material
EA036221B1 (en) Method for production of ceramic proppant on the basis of magnesia material
CN107117836A (en) A kind of method that carbide slag cement is prepared by carbide slag
RU2646910C1 (en) Raw batch for magnesian-quartz proppant production
RU2761424C1 (en) Raw mixture for manufacturing magnesium silicate proppant