JPS609639B2 - 粒状支持剤 - Google Patents

粒状支持剤

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JPS609639B2
JPS609639B2 JP56181260A JP18126081A JPS609639B2 JP S609639 B2 JPS609639 B2 JP S609639B2 JP 56181260 A JP56181260 A JP 56181260A JP 18126081 A JP18126081 A JP 18126081A JP S609639 B2 JPS609639 B2 JP S609639B2
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ダニエル・ウルフエ−ル
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YUUROPEENNU DE PURODEYUI REFURAKUTEERU SOC
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YUUROPEENNU DE PURODEYUI REFURAKUTEERU SOC
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    • 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
    • C04B35/48Shaped 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 zirconium or hafnium oxides, zirconates, zircon or hafnates
    • C04B35/481Shaped 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 zirconium or hafnium oxides, zirconates, zircon or hafnates containing silicon, e.g. zircon
    • 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
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/25Methods for stimulating production
    • E21B43/26Methods for stimulating production by forming crevices or fractures
    • E21B43/267Methods for stimulating production by forming crevices or fractures reinforcing fractures by propping

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Description

【発明の詳細な説明】 この発明は石油抽出分野に関し、地層を貴通する油井の
壁に造られる割れ目を支持する支持剤に関する。
砕こうとする地層の深さ(位置)で例えば高圧流体を噴
射することによって地層に割れ目を造ることによって油
井中の油の流通をしやすくし、次いで該割れ目が閉塞し
ないように固体粒状物〔支持剤(proppl増age
nt)〕を注入することは既知である。
種々の材料が既に提唱されている。
しかし、石油または天然ガスの抽出のために使用される
非常に深い地下層中では杭の固体粒子にかかる応力は普
通使用される多くの材料、特にケィ砂またはガラス球が
かなりの程度破砕されるほどの応力である。こうして造
られた破片が割れ目の透過性を低下させることが見出さ
れ、このため割れ目を造った地下層からの石油の生産は
減少する。このタイプの操業に際して遭遇する応力に対
する支持剤の拳動は個々の粒子の耐破砕性にだけ関係す
るものではないことも観察された。
従って多重層床となしても破壊することがより少ない支
持剤が要望されている。現在、焼結アルミナまたはボー
キサイトからなる支持剤が市販されている。
ソシェテ・ユーロピアンヌ・デ・プロデユイ・レフラク
テール(Socie′te′ Europe′ene
des ProduitsRe′fracta船
s)もZの2/Si02重量比が少くとも1.5で、酸
化アルミナ及び酸化ナトリウムも同様に適宜含有する、
ジルコニア及びシリカからなる支持剤を販売している(
フランス特許第2,306,327号及び第2,359
,274号及び米国特許第4,072,193号参照)
市場で入手できる高機械抵抗性をもつ支持剤はすべて少
くとも3300k9/〆の高密度をもち、3800k9
/従に達するものもある。高密度の支持剤の注入は支持
剤が破砕用流体中に沈降する速度が大きいために割れ目
の底に輸送する際に問題を生ずる。
従ってこの沈降をできるだけ制限し、形成された割れ目
の底に正しく段々に支持剤を置くために一層粘鋼で一層
高密度の流体を使用することが必要である。しかし、こ
れらの流体は必ずしも最良の結果を生ずるものではなく
(流体の変質、地下層への損傷のため)、しかも極めて
高価格である。従って高深度に対しても高機械抵抗性を
もち、しかも現在入手できる支持剤の密度より低い密度
をもつ支持剤を工業的量で且つ経済的価格で入手できる
ことは興味あることである。
従釆より複雑でない流体の使用により得られる経済的価
値のほかに、支持剤の密度を低下させることによって沈
降速度が低下し、こうして割れ目により大きな割合で支
持剤が置かれることを促進することによって操業効率を
より良好となすことに寄与する。流体中の固体粒子の沈
降速度は該固体と運搬用液体との密度差に比例する。他
の条件がすべて等しければ、支持剤の密度が3800k
9/わから3200kg/でへ低下すると、1000k
9/あの密度の流体の場合で沈降速度は21%だけ低下
し、1300k9/あの密度の流体中では24%だけ低
下する。この発明の目的は特に多重層床で高機械抵抗性
をもち、3250k9/が以下の密度をもつ支持剤を提
供するにある。
更に詳しくは、この発明は酸化物を基準として重量で表
わして本質的にZの246〜50部、Si0254〜5
唯都でZの2とSi02との合計量は10礎部であり、
N2030〜19部及びMg0、Ca○、Fe○、及び
Ti02からなを群から選ばれた酸化物の少くとも1種
の0〜13.5部からなる初期組成物を溶融し、造粒し
、固化させることによって形成された形状物からなる、
高機械抵抗性と3250k9/め以下の密度とをもつ粒
状支持剤に関する。
上記初期組成物はZの247.1〜48.7部、Si0
252.9〜51.3部でZの2十Si02の合計量は
100部であり、幻2038.2〜16.9部及びMg
O、Ca○、Fe○及びTi02からなる群から選ばれ
た少くとも1種の4.1〜8.5部を含むものが好まし
い。
得られた球状物の組成は初期組成物の組成と同じである
上記広範囲内に入る組成をもつ支持剤は以下に記載する
実験室試験における拳動を示し、これは70MPaの有
効応力までの既知の高機械抵抗性支持剤の性能と等しい
上述の好適範囲内に入る組成をもつ支持剤は3150k
9/従〜3250k9ノあの密度をもち、100M円a
の有効応力までの現在既知の高抵抗性支持剤の性能と同
じ性能をもち「 この応力は最深の地下層中で遭遇する
有効応力より大きい。
この発明による球状物の製造は慣用の仕方で実施できる
成分酸化物またはその先駆体(例えばケイ酸塩のような
天然産鉱石)のバッチを電気炉中で溶融することができ
る。溶融物の糸状物を(空気または水蒸気を)吹付ける
ことによって造粒する。このようにして、0.1〜4側
の粒子寸法の球状物が得られる。支持剤として使用する
のに最も通した粒子寸法は0.25〜2仇奴である。し
かし、比Zr02/Si○2ミ1のZr02とSi02
とだけからなる球状物の製はフランス特許第2,320
,276号または米国特許第4,106,947号に示
されるような難点がある。従って、Zr02とSi02
だけからの球状物の製造の際に遭遇する問題を避けるた
めに、少くとも4部のAI203そして好ましくはMg
○、Ca○、Fe○及びTi02からなる群から選ばれ
た酸化物の少くとも1種の少くとも1部をも含む組成物
で出発することが好ましい。Zの2十Si02合計量1
0碇部‘こ対し山2038.2〜16.9部及びMg○
、Ca○、Fe○及び/またはTi024.1〜8.5
部を含む組成物を用いて出発するのが有利である。これ
らの添加剤を特り上記好適範囲で配合すると、初期組成
物の溶融を容易となし、粒状に造粒することを可能とな
し、良好な収率で大部分が球状の粒子が得られる。従っ
て、上記好適な初期組成物は高機械抵抗性をもつ支持剤
の破損率に等しい破損率で、しかし高密度の支持剤の破
壊率に等しい多重層床での破壊率をもつ支持剤を最も経
済的(好収率で)に製造することを可能となす。以下に
例を掲げてこの発明を説明するが、この発明はこれらに
限定されるものではない。例1〜例8及び比較例A〜D 後記第1表に示す組成と密度とをもつほぼ球状のボール
を溶融、造粒及び固化により造った。
第1表にはまた成分間のある種の比をも示す。0.42
5〜1.0柳の範囲の粒子寸法をもつ例1〜例8による
ボール(球状物)及び比較例A〜Dのボールを導通性測
定試験及び破損速度測定試験に付した。
例1及び例2のボールはこの発明の範囲内のものである
が、製造上の難点(低収率)があり、このために経済上
の観点からは興味は低い。導通性測定試験は圧力P下で
最初の厚さh(6側)の支持剤の層の透過性Kを20q
oで加圧下における空気の通過量について測定すること
からなる慣用の試験である。導適性は糟khに等しく、
ダーシィ(Darcy)ーメートル(m)で測定される
。P=70Mmaでは例1〜例8の打柱剤の導適性は0
.95〜1.1ダーシィーm(約一定の値)で、市販の
サンプルC及びDの値と類似である。他方、支持剤A及
びDは「 P=30Mmaから低下する導通性をもち、
P=70MPaの場合は0.2ターシィーm以下の導適
性をもつ。好適な支持剤4,5,6及び8及び市販のサ
ンプルC及びDとをP=100MPaまで試験した。
この圧縮圧でのそれぞれの導通性は0.78、0.76
、0.72、0.82、0.68及び0.78であった
。この発明による支持剤の導通性は市販製品の良好な方
のものの導通性と有利に比較できるが、それらの密度は
明らかに市販品より低い。破損率を測定する試験は直径
50.8肌の鋼製シリンダ中に収容され更に樽状容器中
に封止された供試剤の多重層床を下記のプログラムに従
って70M円aまたは100MPaの圧力にさらすこと
からなる;圧力を1分間高め、次いでその圧力に2分間
保った。
次いで供試剤を0.425柳のふるい目のふるい上でふ
るって上記ふるい目を通った粒子の%が破損率である。
70M円aの圧力での試験の破損率は下記表の通りであ
る。
表 100MPaの圧力での試験の破損率は下記表の通りで
ある:表 この発明による支持剤「殊に好適な支持剤の高圧下での
圧縮抵抗性は市販の最良の支持剤の圧縮抵抗性と有利に
比較できる。
100MPaでの試験は実際の堆積物層中で遭遇する応
力より大きい応力に打柱剤をさらしたことになる。
第 1 表 (1)「ハイ・ストレングス・ブロパント(High−
Strength Proppant)」の名で販売さ
れる市販品〔力−ボランダム・コンパニイ(OAR80
Rmm皿M町岬虹W)製〕(2) H−・ア→し・(8
・R・)120B」の名で販売される市販品〔ソシェテ
・ューロヒフンヌ・デ.プロデュィ.レフラクテール(
SOOIBT88mのPEE岬岬 DBS PROD町
ITS RB日仏OTAI−RES)製〕。
× 製品A及びBはこの発明の範囲外の実験製品である

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 酸化物基準で重量で表わして、本質的にZrO_2
    46〜50部、SiO_254〜50部、ZrO_2+
    SiO_2の合計量は100部であり、Al_2O_3
    0〜19部及びMgO、CaO、FeO及びTiO_2
    からなる群から選ばれた酸化物の少くとも1種の0〜1
    3.5部からなる初期組成物を溶融し、造粒し、固化す
    ることによつて形成された球状物からなる、3250k
    g/m^3以下の密度をもつ少くとも70Mpa以上の
    機械抵抗性をもつ粒状支持剤。 2 初期組成物が少くとも4部のAl_2O_3を含む
    特許請求の範囲第1項記載の支持剤。 3 初期組成物がMgO、CaO、FeO及びTiO_
    2より成る群から選ばれる少くとも1種の酸化物を少く
    とも1部含有する特許請求の範囲第2項記載の支持剤。 4 初期組成物がZrO_247.1〜48.7部、S
    iO_252.9〜51.3部、Al_2O_38.2
    〜16.9部及びMgO、CaO、FeO及びTiO_
    2からなる群から選ばれた少くとも1種の酸化物4.1
    〜8.5部からなる、特許請求の範囲第1項記載の支持
    剤。5 粒子寸法が0.25mm〜2.0mmの範囲で
    ある特許請求の範囲第1項記載の支持剤。
JP56181260A 1980-11-13 1981-11-13 粒状支持剤 Expired JPS609639B2 (ja)

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FR8024128A FR2493910A1 (fr) 1980-11-13 1980-11-13 Agent de soutenement a base de zircone et de silice pour fractures geologiques profondes
FR8024128 1980-11-13

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JPS57108391A JPS57108391A (en) 1982-07-06
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