JPS59501117A - 支持剤の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 支持剤の製造方法 本発明は、地中の透過性の低い天然ガス貯留岩に水圧をかけて発生させた割目を 開放状態に維持するための支持剤（ｐｒｏｐｐｉｎｇ　ａｇｅｎｔｓ　）　ｆ、 ボーキサイトをその最終粉砕後に焼結させて製造する方法に関する。

透過性の低い地中の岩屑から天然ガスを採収する場合、所謂「割目発生用流体Ｊ 　（”　ｆｒａｃｆｌｕｉｄ　”　）が深井戸から貯留岩に高圧で圧入されるの が通常である。この操作の間に、採収井への拡散通路として役立つ割目が発生す る。この割目は粒状支持剤の圧送注入により満たされ、この支持剤が圧力解放後 の岩層作用による閉塞を防いでいる。この支持剤は透過性充てん剤を形成する。

支持剤は好ましくはほぼ球状のペレットの形で使用される。というのは、不規則 な形状の破片粒子の充てん剤とは対照的に、球状粒子の充てん剤のみが最適の透 過性を有するからである。

高深度から天然ガスを抽出する場合、支持剤は機械的および化学的性質に関して 高度の要件を満たす必要がある。岩層が高いため、支持剤ｉ４い破壊荷重に耐え ることが必要である。さらに、通常は海水に似た貯留流体の作用に周囲の温度と 圧力の条件下そ耐えるように溶解度の低いことが必要である。

２０００　ｍまでの中程度の深さで使用され、ガラス球または球状粒子ケイ砂か らなる支持剤は知られている。しかしながら、この支持剤は深い堆積床の諸条件 に耐えられない。最近の知見によれば、Ａ１２１Ｊ３−オキシドセラミック材料 を基材とした粒状支持剤が好適に・使、用できる。しかし、純粋なＡ１２１３は 融点が２２００℃と非常に高く、したがって、焼結温度が約１８００℃と高い。

融点は、融剤寸たは焼結助剤を加えることによって低下させることができる。ア ルカリ性化合物や鉄化合物といった融剤を多量に含有さ゛せると焼結温度は低下 するが、これらの物質は同時に、物質的性質と溶解度に悪い影響を与える。

比較的不純物の多いボーキサイトから焼結されたＡｌ２Ｏ３支持剤は知られてお り、この鉱物の不純物はいわば天然の融剤゛としての役を果たしている。このよ うな天然生成物の組成はしかし、一定ではなく、その上、これらのボーキサイト は、最終製品の技術的諸性質に影響を与える夾雑物をかなり多量に含有している 。さらに、天然ボーキサイトを焼結して製造した支持剤は構造が不均質であ、す 、多数の細孔と相い結晶領域を含んでいるので、満足できる強度的性質を示さな い。その上、品質がばらついている。

品質を一定にし、満足できる性質を得るためには、最高純度のＡｌ２Ｏ３原料を 使用することが必要であるが、このことは焼結温度が高くなるという問題点を生 ずる。

したがつて、本発明の目的は、約５０００　ｍの高深度での使用に適する天然ガ ス採収用のオキシドーセラミック支持剤全製造できる方法全提供することである 。

本発明の目的全達成するための方法は、それぞれの分解温度が１．００℃と９０ ０℃との間にありかつ互いに一部重複している２種またはそれ以上の熱分解性の アルカリ土類含有融剤混合物を熱脱水デーキサイドに５〜２０重量係重量台で混 合すること、および機械的造粒を行った後に焼結することからなる。本発明の方 法の好適な態様は従属請求の範囲第２項〜第４項に記載されている。

本発明によれば、最高純度の熱脱水デーキサイド原料か使用される。ボーキサイ トは水パン土石（Ａｌ（ＯＢ）３）および７才たけベーマイト（Ａ１０ｏＨ’） から主として成り、これらは次の反応に従って異なる温度で脱水される＝１００ 〜２００°Ｃ２Ａ／○○Ｈ＋２Ｈ２０２Ａｌ（○Ｈ）３　□ 本発明によれば、約７００℃で予備仮焼されたボーキサイトが使用される。とい うのは、この原料は化学結合水を大部分失っているので、支持剤の構造体に細孔 を生成しないからである。さらに、この仮焼段階のボーキサイトハ極めて細かい 粒子構造を有し、反応性の高い結晶不規則度を有している。

出発材料のボーキサイトはアルカリ土類含有融剤と一定の割合で混合される。こ の結果、焼結温度が著しく低下される。その上、本発明の方法によって製造され る支持剤は改善さｎた機械的および化学的性質を示す。

公知のように、アルカ・り土類含有融剤は所謂焼結時間、例えば粒状支持剤の緻 密焼結が起こり、しかも支持剤が熱流動性とならず、ケークを生じない温度範囲 が狭くなる。このことは、焼結時間が短かくなる結果としてロータリーキルン内 で焼結を行うことが実際上困難になるので問題を生ずる。

本発明によれば、分解温度範囲が一部重複する数種類の熱分解性融剤混合物を使 用することにより前問題は解決される。好ましくは、 マグネ／ラム含有タルク（Ｍｇ２／　ＯＨ２／　Ｓ　ｉ　ａ　０１０　）および Ｆ（＋？イト（ＣａＭｇ（ＣＯｚ）２） の混合物が出発材料のボーキサイトに添加される。これらの物質はボーキサイト のマトリックス中でアルカリ十類含有部分融解物捷たは比較的低融点の結晶相を 発生ず−るので、焼結温度を低下させる点でこれらの鉱物質添加剤は同じ挙動を 示す。融剤の個々の成分は、セラミック構造体内で起こる焼結過程に関して、ま たロータリーキルン内での焼成技術過８に関して、極めて異なる機能を有する。

これらの物質はすべてカルシウムーマグネシウム鉱物であり、加熱されるとガス 成分を生成し、例えばベントナイトとタルクの場合は水蒸気を、そしてドロマイ トの場合は二酸化炭素を発生する。重要な要因は、これらの鉱物において、ガス の発生、したがって、反応論的には望ましい結晶性転換過程が非常に異なった温 度で起こるということである。ベントナイトの脱水は約］５０〜４００℃で起こ る。タルクは３００〜６００℃の温度で水を放出する。これらの段階的弁Ｍ温度 範囲により全焼成範囲にわたって段階的なガスの発生が行われる。各融剤成分の 脱ガス温度範囲が広がるために、焼結操作の間に構造安定性か低下することがな く、したがってロータリーキルン工程で要求される摩耗抵抗が得られる。ガスの 発生は融剤が融解すると完了する。これによって、支持剤の構造体中での気泡の 生成が防止さ扛る。

前記混合物中で、ベントナイトは特殊な機能を有する。

粒状原料内でベントナイトは造粒過程の間に結合剤として作用する。この添加剤 は、圧縮造粒過程で摩耗抵抗を増加させる。しかし、機械的造粒の場合、有機結 合剤例えばカルボキンメチルセルロースを添加することができる。本発明によれ は、支持剤の性質は成形法によって最適化することができる。微粉砕後に、すべ ての原料成分、即チ、融剤成分のベントナイトとタルクおよび予備焼成のボーキ サイトが回転衝撃式インはラーに投入され、予備造粒され、最後に造粒機で成形 さ扛るので、完全に球状の粒子が得られる。ロータリーキルン内で焼成後、この 粒状材料はふるい分けされて所望の粒度画分が得られる。

この成形および焼成技術が可能となるのは原料の組成ニヨる。というのは、ベン トナイトの粘着効果のため、およびその他の融剤成分の脱ガス反応が長くなるこ とのため、成形および焼成過程の間に各融剤成分が機械的荷重に耐えるからであ る。未焼成体の強度はベントナイトの粘着効果に主として依存する。焼成過程で の温度上昇の間におけるさ捷ざ−１な脱水段階の結果、セラミック結合の段階的 増加によって構造体の強度が段階的に増大する。この過程によって、粒子破壊の 原因となるような構造体の最低強度が回避される。

本発明の木矢の詳細を以下の実施例に基づいて説明する。

実施例 使用出発材料は比較的純度の高いガイアナ産水パン土石Ｊ？−キサイドで、次の 組成を有する。

Ｓｊ、０２８．７７％ Ｆ’ｅｐＯ３０、７５％ Ｔｊ、０２　２．７９チ Ｎａ、２０　０．０４％ に２０　０．０４係 Ａ１２ｏ３　残部（水パン土石の状態）１０００℃での強熱減量：　２９．２％ この材料を才ず、直径５〜１０酵の粒度に粉砕した後、７００°Ｇで１時間予備 焼成する。この結果、物理的および化学的結合水の大部分が失なわれる。次いで 、微粉砕機中で、Ｃａ型ベントナイト３６７％、クルジ３６７％およびドロマイ ト３．６７％と混合し、全量の９８％が２０μｍより小さい粒度となるように粉 砕する。次に、これらの成分を強制循ＦＡＳキサー（メーカー　アイリッヒ）内 で再び均質化圧縮する。得られた不規則形状の予備成形粒子を次いで造粒機で丸 くし、乾燥後、ふるい分ける（直径０，５〜１．６ｍｍの両分）。過小および過 大な粒状物は再循環させる。

得られた球状粒子材料を次いでロータリーキルン内で焼成する（最高焼成温度１ ４５０℃、焼成時間１時間）。最終生成物は、粒度が焼成収縮のために原粒状物 より約ｍ％低い球状粒子から成る。この最終生成物をふるい分けして、支持剤と して使用される所望のふるい画分を得ることができる。

国際調査報告 ＡＮＮＥＸ　Ｔｏ　Ｔｈ−＝　ＩＮＴＥＲＮＡ’ＦＩＯＮＡＬ　５ＥＡＲＣＨＲ ＥＰＯＲＴ　Ｃｈ４Ｐａｔｅｎｔ　ｄｏｃｕｍｅｎｔ　Ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎ 　Ｐａｔｅｎｔ　ｆａｍｉｌｙ　Ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎｃｉｔｅｄ　ｉｎ　５ ｅａｒｃｈ　ｄａｔｅ　ｍｅｍｂｅｒ（ｓ）　ｄａｔｅｅｐｏｒｔ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 】、地中の透過性の低い天然ガス貯留岩に水圧雀かけて発生させた割目を開放状 態に維持するだめの支持剤を、ボーキサイトをその最終粉砕後に焼結させて製造 する方法において、それぞれの分解温度が１００℃と９００℃との間にありかつ 互いに一部重複している２種またけそれ以上の熱分解性のアルカリ土類含有融剤 混合物を熱脱水ボーキサイトに５〜２０重量係の割合で混合すること、およびこ の混合物を機械的に造粒した後に焼結することを特徴とする支持剤の製造方法。 ２、カルシウム型ベントナイト、マグネレウム含有タルクおよびドロマイトの混 合比が］　：１　：１である混合物を融剤として使用することを特徴とする請求 の範囲第１項記載の方法。 ３、機械的造粒の間に有機結合剤、好ましくはカルボキンメチルセルロース、を 水溶液として加えることを特徴とする請求の範囲第１項または第２項に記載の方 法。 ４、粒状材料の焼結（ｉ７１４５０℃以下の温度で行うことを特徴とする請求の 範囲第１項〜第３項のいずれか一項に記載の方法。