JPS6156754B2 - - Google Patents
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- JPS6156754B2 JPS6156754B2 JP58129585A JP12958583A JPS6156754B2 JP S6156754 B2 JPS6156754 B2 JP S6156754B2 JP 58129585 A JP58129585 A JP 58129585A JP 12958583 A JP12958583 A JP 12958583A JP S6156754 B2 JPS6156754 B2 JP S6156754B2
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Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Description
技術分野
本発明は油井またはガス井戸の破裂部
（fracture）を支える（propping）低密度プロツ
ピング材に係る。 従来技術 油井近くの地層（formation）の液圧による破
裂が初めて発生した1940年代末以来、破裂部の閉
塞を防ぐためにそうした地層に固体粒状プロツピ
ング材を注入する必要があることがわかつてい
る。明らかに最初は砂（フリント）がそうした固
体プロツピング材として用いられた。米国特許第
2950247号はプロツピング材として酸化アルミニ
ウム球の使用を提案している。米国特許第
3890072号は油井プロツパントとして焼結ボーキ
サイト球の使用を提案している。米国特許第
4068718号は油井を支えるために米国特許第
3079243号または同第3421492号の教示に従つて作
成した焼結ボーキサイト粒子を用いることを教示
している。米国特許第3967138号は広範囲の密度
およびアルミナ含有量の「アルミナ」プロツパン
トを提案しているが、ペレツトの作成方法の教示
はないし、3.4ｇ/c.c.より大きい密度の材料だけに
ついての試験結果を提出している。 1982年４月５日に公開されたオーストラリア国
特許第521930号は球状焼結ボーキサイトプロツパ
ント材料の製造方法の改良について教示してい
る。カナダ国特許第117897号は、同様に、3.57
ｇ/c.c.より大きい密度を有する焼結ボーキサイト
の製造を教示し、かつボーキサイトに30％程度の
粘土その他の添加物を添加してから成形および焼
成することを提案している。 上記米国特許第4068718号は十分な圧縮強度を
提供するのにプロツパントに少なくとも3.4ｇ/c.c.
の密度を要求する。米国特許第4068718号におい
て要求される圧縮強度は、標準の透過率
（Permeability）試験において、圧縮強度が
1000psiから10000psiに増加した場合にプロツパ
ントがその透過率の70％より多くを失なわないよ
うなものである。 発明の概要 本発明に依れば、油井およびガス井戸に用い
る、低密度、略球状の焼結セラミツクプロツパン
トであつて、化学的に結合したアルミニウムおよ
び珪素を含み、かつ酸化アルミニウムとして計算
して60〜85重量％の化学的結合アルミニウム含有
量を有するものが提供される。 このプロツパントは大部分のプロツパントの適
用において有用かつ効果的であるのに十分な強度
を保有しながら、従来技術のボーキサイト質プロ
ツパントより低い密度を有する。本発明のプロツ
パントは、3.4ｇ/c.c.より小さい密度を有し、現在
入手可能な3.4ｇ/c.c.より大きい密度の焼結ボーキ
サイトロツパントのうち最強のものいくつかを除
いて従来技術のすべてのセラミツクまたはガラス
プロツパントよりも高圧縮応力下でより大きい透
過率を有し、そして少なくとも0.3のP10000／
P1000透過率比を有する。すなわち1000psiにお
ける透過率は1000psiにおける透過率の少なくと
も30％である。 プロツパントの密度が低いことは、単位重量当
り容積のより大きいプロツパントを提供し、即
ち、プロツパントのポンド当りの透過率が大きい
点そして取扱い性が高められる点で望ましい。軽
量のプロツパントは井戸の中にポンプ送りするの
が容易であり、高密度のプロツパントよりも地層
の亀裂中により容易に搬送することができる。 本発明のプロツパントはオーストラリア国特許
第521930号のプロツパントのボーキサイトの一部
分にかえて以下に同定された高アルミナ質粘土の
ような物質の添加物を無水物基準で40〜90％の量
使用することができる。同じ範囲の化学的成分の
組成を達成するためにその他の鉱物原料を使用し
てもよいが、高アルミナ質粘土中の鉱物（即ち、
水和アルミノシリケート粘土鉱物の形のアルミナ
とシリカの結合）の混入は、従来技術のボーキサ
イトプロツパントと較べて相対的に低い密度にも
かかわらず高強度を生ずる本発明のプロツパント
を製造するために、特に適している。 他の公知のペレツト化方法を用いてもよいが、
好ましい方法では、粉砕したボーキサイトと粉砕
した粘土と共に生地強度のため少量の有機または
無機バインダー材料を加えた混合物を十分な水と
一緒にインテンシブミキサに入れてペレツト化処
理を始める。ある期間混合後、追加の乾燥混合物
を添加し、所望の寸法の生の球を形成するまでペ
レツト化を続ける。次いでペレツトを乾燥し、
1400〜1500℃で焼成して所望製品を作る。用いる
方法は混合物の組成を除いてオーストラリア国特
許第521930号に記載されたものと同じである。 ボーキサイトは平均直径が10マイクロメート
ル、好ましくは７マイクロメートルより大きくな
いような粒径に粉砕する。粘土は匹敵する粒径に
粉砕すべきである。供給者から受け取つたボーキ
サイト（仮焼研磨材級）および粘土を一緒に混合
し、その混合物を所望の粒径に粉砕することが好
ましい。 本発明において有用であることが見い出された
粘土は供給者が「ボーキサイト質」と称している
が、そのアルミナの本質的に全部を水和アルミノ
−シリケート粘土鉱物の形で含んでおり、水和ア
ルミナの形ではない。この粘土は結合アルミニウ
ム（Al2O3として計算して）50〜65％と結合珪素
（SiO2として計算して）28〜42％を含有する。こ
の粘土はアルカリ元素およびアルカリ土類元素を
１％より十分少なく含有し、粘土中の主要不純物
は合計７％以下のチタニアおよび鉄である。 有用であることが見い出されたその他の粘土
は、アルミナ含有量（Al2O3で計算して）63〜67
％、アルカリ元素およびアルカリ土類元素含有量
１％未満、シリカ含有量18〜25％（これらはいず
れも無水物に基づく）を有する、平均してより高
いアルミナ含有量、より低いシリカ含有量の粘土
である。 仕上り製品は、密度3.4ｇ/c.c.、好ましくは2.8
〜3.3ｇ/c.c.、最も好ましくは3.0〜3.2ｇ/c.c.、アル
ミナ含有量60〜85％、好ましくは65〜75％、シリ
カ含有量10〜30％、好ましくは18〜28％、鉄含有
量（Fe2O3として計算して）３〜７％を有する、
実質的に球状のセラミツク粒子からなる。アルミ
ナおよびシリカは低アルミナ粘土を用いた場合に
はムライトと共に少量のα−アルミナおよびガラ
スの形、高アルミナ粘土を用いた場合にはムライ
トおよびα−アルミナの形で存在する。 実施例 例１および例２ Eirich R7ハイインテンシテイミキサー（西独
国、ノルドバーレンのMaschinen fabrik Gustav
Eirichから入手）を採用し、標準のピン形混合手
段を用いた。混合物は仮焼ボーキサイト50％と高
アルミナ質粘土50％の粉砕混合物35ポンドと、穀
物澱粉0.6ポンドからなつていた。これらの成分
を２分間高速で乾式混合した。次いで、水13ポン
ドを添加し、続けて２分間高速で混合し、それか
ら低速に切り換えて30秒間混合した。ボーキサイ
トと仮焼「ボーキサイト」粘土の乾燥粉末混合物
16ポンドを毎分２〜３ポンドの速度で添加した。
添加完了後、混合を30秒間継続し、こうして形成
された生の球状ペレツトをミキサーから出し、乾
燥し、1480〜1500℃で45分間焼成した。 上記手順に従つて調製した。粘土とボーキサイ
トを20時間振動ミルで湿式粉砕しかつプロツパン
トを1500℃で焼成した、バツチ（バツチ1B）は
球の密度3.17ｇ/c.c.を有し、厳しい酸性条件に慣
用の焼結ボーキサイトプロツパントと少なくとも
同等の耐性を示した（耐酸性試験はA.P.Iが提案
している標準の“Recommended Practice for
Testing Sand Vsed in Hydraulic Fracture
Operations”（液圧破裂操作に用いる砂の推奨試
験手法）、1981年に記載されている）。製品は少量
のα−アルミナと共にムライトを主要相として含
有した。 １つのバツチ（＃9018）に同じ手順を用い、原
料を５時間粉砕し、1480〜1500℃で焼成したとこ
ろ、球の密度3.1ｇ/c.c.、耐酸性は焼結ボーキサイ
トプロツパントと少なくとも同等であつた。 25／30粉砕材料（約70マイクロメートル）につ
いて測定した透過率の値は次の通りであつた。
（fracture）を支える（propping）低密度プロツ
ピング材に係る。 従来技術 油井近くの地層（formation）の液圧による破
裂が初めて発生した1940年代末以来、破裂部の閉
塞を防ぐためにそうした地層に固体粒状プロツピ
ング材を注入する必要があることがわかつてい
る。明らかに最初は砂（フリント）がそうした固
体プロツピング材として用いられた。米国特許第
2950247号はプロツピング材として酸化アルミニ
ウム球の使用を提案している。米国特許第
3890072号は油井プロツパントとして焼結ボーキ
サイト球の使用を提案している。米国特許第
4068718号は油井を支えるために米国特許第
3079243号または同第3421492号の教示に従つて作
成した焼結ボーキサイト粒子を用いることを教示
している。米国特許第3967138号は広範囲の密度
およびアルミナ含有量の「アルミナ」プロツパン
トを提案しているが、ペレツトの作成方法の教示
はないし、3.4ｇ/c.c.より大きい密度の材料だけに
ついての試験結果を提出している。 1982年４月５日に公開されたオーストラリア国
特許第521930号は球状焼結ボーキサイトプロツパ
ント材料の製造方法の改良について教示してい
る。カナダ国特許第117897号は、同様に、3.57
ｇ/c.c.より大きい密度を有する焼結ボーキサイト
の製造を教示し、かつボーキサイトに30％程度の
粘土その他の添加物を添加してから成形および焼
成することを提案している。 上記米国特許第4068718号は十分な圧縮強度を
提供するのにプロツパントに少なくとも3.4ｇ/c.c.
の密度を要求する。米国特許第4068718号におい
て要求される圧縮強度は、標準の透過率
（Permeability）試験において、圧縮強度が
1000psiから10000psiに増加した場合にプロツパ
ントがその透過率の70％より多くを失なわないよ
うなものである。 発明の概要 本発明に依れば、油井およびガス井戸に用い
る、低密度、略球状の焼結セラミツクプロツパン
トであつて、化学的に結合したアルミニウムおよ
び珪素を含み、かつ酸化アルミニウムとして計算
して60〜85重量％の化学的結合アルミニウム含有
量を有するものが提供される。 このプロツパントは大部分のプロツパントの適
用において有用かつ効果的であるのに十分な強度
を保有しながら、従来技術のボーキサイト質プロ
ツパントより低い密度を有する。本発明のプロツ
パントは、3.4ｇ/c.c.より小さい密度を有し、現在
入手可能な3.4ｇ/c.c.より大きい密度の焼結ボーキ
サイトロツパントのうち最強のものいくつかを除
いて従来技術のすべてのセラミツクまたはガラス
プロツパントよりも高圧縮応力下でより大きい透
過率を有し、そして少なくとも0.3のP10000／
P1000透過率比を有する。すなわち1000psiにお
ける透過率は1000psiにおける透過率の少なくと
も30％である。 プロツパントの密度が低いことは、単位重量当
り容積のより大きいプロツパントを提供し、即
ち、プロツパントのポンド当りの透過率が大きい
点そして取扱い性が高められる点で望ましい。軽
量のプロツパントは井戸の中にポンプ送りするの
が容易であり、高密度のプロツパントよりも地層
の亀裂中により容易に搬送することができる。 本発明のプロツパントはオーストラリア国特許
第521930号のプロツパントのボーキサイトの一部
分にかえて以下に同定された高アルミナ質粘土の
ような物質の添加物を無水物基準で40〜90％の量
使用することができる。同じ範囲の化学的成分の
組成を達成するためにその他の鉱物原料を使用し
てもよいが、高アルミナ質粘土中の鉱物（即ち、
水和アルミノシリケート粘土鉱物の形のアルミナ
とシリカの結合）の混入は、従来技術のボーキサ
イトプロツパントと較べて相対的に低い密度にも
かかわらず高強度を生ずる本発明のプロツパント
を製造するために、特に適している。 他の公知のペレツト化方法を用いてもよいが、
好ましい方法では、粉砕したボーキサイトと粉砕
した粘土と共に生地強度のため少量の有機または
無機バインダー材料を加えた混合物を十分な水と
一緒にインテンシブミキサに入れてペレツト化処
理を始める。ある期間混合後、追加の乾燥混合物
を添加し、所望の寸法の生の球を形成するまでペ
レツト化を続ける。次いでペレツトを乾燥し、
1400〜1500℃で焼成して所望製品を作る。用いる
方法は混合物の組成を除いてオーストラリア国特
許第521930号に記載されたものと同じである。 ボーキサイトは平均直径が10マイクロメート
ル、好ましくは７マイクロメートルより大きくな
いような粒径に粉砕する。粘土は匹敵する粒径に
粉砕すべきである。供給者から受け取つたボーキ
サイト（仮焼研磨材級）および粘土を一緒に混合
し、その混合物を所望の粒径に粉砕することが好
ましい。 本発明において有用であることが見い出された
粘土は供給者が「ボーキサイト質」と称している
が、そのアルミナの本質的に全部を水和アルミノ
−シリケート粘土鉱物の形で含んでおり、水和ア
ルミナの形ではない。この粘土は結合アルミニウ
ム（Al2O3として計算して）50〜65％と結合珪素
（SiO2として計算して）28〜42％を含有する。こ
の粘土はアルカリ元素およびアルカリ土類元素を
１％より十分少なく含有し、粘土中の主要不純物
は合計７％以下のチタニアおよび鉄である。 有用であることが見い出されたその他の粘土
は、アルミナ含有量（Al2O3で計算して）63〜67
％、アルカリ元素およびアルカリ土類元素含有量
１％未満、シリカ含有量18〜25％（これらはいず
れも無水物に基づく）を有する、平均してより高
いアルミナ含有量、より低いシリカ含有量の粘土
である。 仕上り製品は、密度3.4ｇ/c.c.、好ましくは2.8
〜3.3ｇ/c.c.、最も好ましくは3.0〜3.2ｇ/c.c.、アル
ミナ含有量60〜85％、好ましくは65〜75％、シリ
カ含有量10〜30％、好ましくは18〜28％、鉄含有
量（Fe2O3として計算して）３〜７％を有する、
実質的に球状のセラミツク粒子からなる。アルミ
ナおよびシリカは低アルミナ粘土を用いた場合に
はムライトと共に少量のα−アルミナおよびガラ
スの形、高アルミナ粘土を用いた場合にはムライ
トおよびα−アルミナの形で存在する。 実施例 例１および例２ Eirich R7ハイインテンシテイミキサー（西独
国、ノルドバーレンのMaschinen fabrik Gustav
Eirichから入手）を採用し、標準のピン形混合手
段を用いた。混合物は仮焼ボーキサイト50％と高
アルミナ質粘土50％の粉砕混合物35ポンドと、穀
物澱粉0.6ポンドからなつていた。これらの成分
を２分間高速で乾式混合した。次いで、水13ポン
ドを添加し、続けて２分間高速で混合し、それか
ら低速に切り換えて30秒間混合した。ボーキサイ
トと仮焼「ボーキサイト」粘土の乾燥粉末混合物
16ポンドを毎分２〜３ポンドの速度で添加した。
添加完了後、混合を30秒間継続し、こうして形成
された生の球状ペレツトをミキサーから出し、乾
燥し、1480〜1500℃で45分間焼成した。 上記手順に従つて調製した。粘土とボーキサイ
トを20時間振動ミルで湿式粉砕しかつプロツパン
トを1500℃で焼成した、バツチ（バツチ1B）は
球の密度3.17ｇ/c.c.を有し、厳しい酸性条件に慣
用の焼結ボーキサイトプロツパントと少なくとも
同等の耐性を示した（耐酸性試験はA.P.Iが提案
している標準の“Recommended Practice for
Testing Sand Vsed in Hydraulic Fracture
Operations”（液圧破裂操作に用いる砂の推奨試
験手法）、1981年に記載されている）。製品は少量
のα−アルミナと共にムライトを主要相として含
有した。 １つのバツチ（＃9018）に同じ手順を用い、原
料を５時間粉砕し、1480〜1500℃で焼成したとこ
ろ、球の密度3.1ｇ/c.c.、耐酸性は焼結ボーキサイ
トプロツパントと少なくとも同等であつた。 25／30粉砕材料（約70マイクロメートル）につ
いて測定した透過率の値は次の通りであつた。
【表】
透過試験はJournal of Petroleum Technology
（石油技術誌）1973年９月号、1101〜1107頁（C.
E.Cooke著）に記載されたブライン（KCl）試験
である。 例３および例４ 本発明の別の実施において、異なる粘土源を用
い、２種類の異なるプロツパント組成物を例１お
よび例２にの手順に従つて作成した。 第１の例で未仮焼粘土90％をボーキサイト10％
と混合し、第２の例で未仮焼粘土80％とボーキサ
イト10％を使用した。無水物基準の用いた粘土
（実際には約30％のH2Oを含有した）の分析値は
次の通りであつた。 例３、例４の粘土（乾燥物基準） SiO2 22.49 Fe2O3 7.37 TiO2 3.95 CaO 0.04 MgO 0.04 Na2O 0.03 Al2O3（差引） 65.7 90／10組成の焼成プロツパントは例１および例
２の焼成プロツパントより優れた圧潰強度を有し
た。 80／20組成の焼成プロツパントは90／10組成の
焼成プロツパントより優れた圧潰強度を有し、
90／10混合物および例１と例２のプロツパントよ
り高い透過率を指示した。 例３および例４のプロツパントは両方とも本質
的に多結晶質ムライト体からなつていた。 使用したボーキサイトおよび高アルミナ質粘土
についての仮焼物基準の典型的分析値の範囲は次
の通りであつた。
（石油技術誌）1973年９月号、1101〜1107頁（C.
E.Cooke著）に記載されたブライン（KCl）試験
である。 例３および例４ 本発明の別の実施において、異なる粘土源を用
い、２種類の異なるプロツパント組成物を例１お
よび例２にの手順に従つて作成した。 第１の例で未仮焼粘土90％をボーキサイト10％
と混合し、第２の例で未仮焼粘土80％とボーキサ
イト10％を使用した。無水物基準の用いた粘土
（実際には約30％のH2Oを含有した）の分析値は
次の通りであつた。 例３、例４の粘土（乾燥物基準） SiO2 22.49 Fe2O3 7.37 TiO2 3.95 CaO 0.04 MgO 0.04 Na2O 0.03 Al2O3（差引） 65.7 90／10組成の焼成プロツパントは例１および例
２の焼成プロツパントより優れた圧潰強度を有し
た。 80／20組成の焼成プロツパントは90／10組成の
焼成プロツパントより優れた圧潰強度を有し、
90／10混合物および例１と例２のプロツパントよ
り高い透過率を指示した。 例３および例４のプロツパントは両方とも本質
的に多結晶質ムライト体からなつていた。 使用したボーキサイトおよび高アルミナ質粘土
についての仮焼物基準の典型的分析値の範囲は次
の通りであつた。
【表】
粘土の粉末Ｘ線回析は水和アルミノシリケート
に強いピークを示し、α−アルミナはピークが認
められなかつた。仮焼ボーキサイトではアルミナ
はα−アルミナまたはその水和アルミナ先駆体の
形である。 好ましくはないが本発明の範囲内と考えられる
仕上り焼成製品の広い組成範囲は次の通りであ
る。 Al2O3 60〜85％ SiO2 10〜30％ Fe2O3 ２〜10％ ３〜４％まで存在できるTiO2を除いて、アル
カリ元素やアルカリ土類元素のようなその他の金
層の酸化物は１％未満存在する少量のガラス相中
の存在を除いて本質的に全部のシリカはムライト
相に結合状態で存在する。
に強いピークを示し、α−アルミナはピークが認
められなかつた。仮焼ボーキサイトではアルミナ
はα−アルミナまたはその水和アルミナ先駆体の
形である。 好ましくはないが本発明の範囲内と考えられる
仕上り焼成製品の広い組成範囲は次の通りであ
る。 Al2O3 60〜85％ SiO2 10〜30％ Fe2O3 ２〜10％ ３〜４％まで存在できるTiO2を除いて、アル
カリ元素やアルカリ土類元素のようなその他の金
層の酸化物は１％未満存在する少量のガラス相中
の存在を除いて本質的に全部のシリカはムライト
相に結合状態で存在する。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 油井およびガス井戸に用いる、低密度、略球
状の焼結セラミツクプロツパントであつて、化学
的に結合したアルミニウムおよび珪素を含有し、
かつ酸化アルミニウムとして計算して60〜85重量
％の化学的結合アルミニウム含有量と、3.4グラ
ム／立方センチメートル未満の密度と、1000psi
における透過率の少なくとも30％の10000psiにお
ける透過率を有することを特徴とするプロツパン
ト。 ２ 化学的結合アルミニウムの含有量65〜75重量
％である特許請求の範囲第１項記載のプロツパン
ト。 ３ 二酸化珪素（SiO2）として計算して10〜30重
量％の化学的結合珪素含有量である特許請求の範
囲第１項または第２項記載のプロツパント。 ４ 化学的結合珪素の含有量18〜28重量％であ
る、特許請求の範囲第３項記載のプロツパント。 ５ 珪素がガラス相およびムライト相に含有され
ている特許請求の範囲第１項から第４項までのい
ずれかに記載のプロツパント。 ６ 焼結ボーキサイトと少なくとも同等の耐酸性
を有する特許請求の範囲第１項から第５項までの
いずれかに記載のプロツパント。 ７ 油井およびガス井戸に用いる、低密度、略球
状の、化学的に結合したアルミニウムおよび珪素
を含有する焼結セラミツクプロツパントを製造す
る方法であつて、ボーキサイトを含む平均粒径10
マイクロメートル未満の混合物をペレツト状に形
成し、該ペレツトを焼結する工程を含み、酸化ア
ルミニウムとして計算して60〜85重量％の化学的
結合アルミニウム含有量を有する焼成製品を提供
するのに十分な量の高アルミナ質アルミノシリケ
ート粘土を前記混合物に含めることを特徴とする
方法。 ８ 前記高アルミナ質アルミノシリケート粘土が
無水物基準で前記混合物の40〜90重量％をなす特
許請求の範囲第７項記載の方法。 ９ 前記混合物が有機または無機バインダ材料を
更に含む特許請求の範囲第７項または第８項記載
の方法。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US40129982A | 1982-07-23 | 1982-07-23 | |
| US401299 | 1982-07-23 | ||
| US464252 | 1983-02-07 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5927090A JPS5927090A (ja) | 1984-02-13 |
| JPS6156754B2 true JPS6156754B2 (ja) | 1986-12-03 |
Family
ID=23587165
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58129585A Granted JPS5927090A (ja) | 1982-07-23 | 1983-07-18 | プロツパントおよびその製法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5927090A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2588666B1 (fr) * | 1985-10-14 | 1987-12-11 | Merlin Gerin | Dispositif de mesure de tension d'une installation blindee haute tension. |
-
1983
- 1983-07-18 JP JP58129585A patent/JPS5927090A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5927090A (ja) | 1984-02-13 |
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