RU2267010C1 - Проппант и способ его получения - Google Patents
Проппант и способ его получения Download PDFInfo
- Publication number
- RU2267010C1 RU2267010C1 RU2004126647/03A RU2004126647A RU2267010C1 RU 2267010 C1 RU2267010 C1 RU 2267010C1 RU 2004126647/03 A RU2004126647/03 A RU 2004126647/03A RU 2004126647 A RU2004126647 A RU 2004126647A RU 2267010 C1 RU2267010 C1 RU 2267010C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- alumina
- granules
- granulation
- substance
- proppant
- Prior art date
Links
Abstract
Изобретение относится к производству проппантов, расклинивающих гранул, применяемых при добыче нефти и газа методом гидравлического разрыва пласта. Техническим результатом является получение проппантов комбинированного состава из доступных материалов - отходов производств без усложнения существующей технологии получения проппантов, что позволяет значительно расширить сырьевую базу производства проппантов. Проппант, используемый при добыче нефти и газа методом гидравлического разрыва пласта, полученный из спеченного двухкомпонентного алюмосиликатного сырья в виде гранул, с плотностью 2,2-3,0 г/см3 и размерами 0,2-2,5 мм, состоящих из ядра и оболочки, в котором один из компонентов алюмосиликатного сырья, образующий ядро гранулы - низкоглиноземистое вещество, содержащее менее 30,0 мас.% оксида алюминия, - зола от сжигания углей, предварительно обожженные каолин, нефелин, нефелиновый сиенит, полевой шпат, сланец или шламовые отходы глиноземного производства, а другой компонент алюмосиликатного сырья, образующий оболочку гранулы - высокоглиноземистое вещество, содержащее более 70,0 мас.% оксида алюминия - глиноземная пыль электрофильтров печей кальцинации гидрооксида алюминия, промышленный глинозем, предварительно обожженные боксит, отработанные катализаторы на основе активной формы оксида алюминия. Причем содержание в общей массе сырья составляет, мас.%: низкоглиноземистого вещества 50,0-95,0, высокоглиноземистого вещества 5,0-50,0. В способе получения проппанта из двухкомпонентного алюмосиликатного сырья, включающем гранулирование при добавлении связующего компонента в смесителе-грануляторе с вращающейся с постоянной скоростью тарельчатой чашей и роторной мешалкой, скорость вращения которой изменяют в зависимости от стадии грануляции, сушку, рассев высушенных гранул, обжиг гранул во вращающейся печи, рассев обожженных гранул на товарные фракции, при получении указанного выше проппанта на первой стадии грануляции используют низкоглиноземистое вещество, а после образования гранул с размерами 0,15-2,0 мм на второй стадии грануляции в гранулятор добавляют высокоглиноземистое вещество и продолжают грануляцию до образования гранул с размерами 0,2-2,5 мм. Причем осуществляют предварительный обжиг низкоглиноземистого вещества - каолина, нефелина, нефелинового сиенита, полевого шпата, сланца или шламовых отходов глиноземного производства при температуре 700-1200°С, а высокоглиноземистого вещества - отработанных катализаторов на основе активной формы оксида алюминия, боксита - при температуре 700-1400°С, возможно, тонкий помол низкоглиноземистого и высокоглиноземистого вещества, обжиг высушенных гранул - при температуре 1100-1600°С, используют для грануляции связующий компонент в виде водной суспензии органического связующего - карбометилцеллюлозы, метилцеллюлозы, лигносульфатов технических или водной суспензии глины, концентрация связующего компонента в водной суспензии составляет 1,0-10,0 мас.%, а количество добавляемой водной суспензии в процессе грануляции - 10,0-40,0 мас.% от массы исходной шихты. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 1 табл.
Description
Изобретение относится к производству проппантов, расклинивающих гранул, применяемых при добыче нефти и газа методом гидравлического разрыва пласта.
Гидравлический разрыв пласта - наиболее прогрессивный способ добычи нефти и газа, позволяющий значительно увеличить производительность скважин. Сущность метода гидравлического разрыва пласта заключается в закачивании под большим давлением вязкой жидкости в нефте- и газоносные пласты, в результате чего в пласте образуется трещина, в которую проникает жидкость. Для сохранения трещин в разомкнутом состоянии в закачиваемую жидкость добавляют сферические гранулы (проппанты), которые, проникая с жидкостью в трещину и заполняя ее, создают прочный расклинивающий каркас с высокой проницаемостью для нефти и газа. Проппанты отличаются способностью выдерживать высокие пластовые давления и противостоять агрессивной среде (кислые газы, солевые растворы) при высоких температурах. В качестве исходных материалов для производства проппантов в зависимости от условий их применения использовали кварцевый песок, бокситы, каолины, оксиды алюминия и циркония, различные алюмосиликатные виды сырья. В патенте США №4668645 автор предлагает получать проппанты из кальцинированного при 1000°С боксита. В патенте США №4879181 авторы используют смесь боксита и каолина для придания исходной массе пластичности, что улучшает сферичность и округлость полученных проппантов. В патенте РФ №2140874 авторы предлагают особый режим обжига проппантов из каолина, содержащего 30,0-42,5 мас.% оксида алюминия. Для предотвращения выноса проппантов во время эксплуатации скважины авторы патента США №591693 предлагают получение проппантов с синтетическим покрытием. Известен Патент США №6632527, в котором предлагаются композиционные проппанты, состоящие из наполнителя, связующего и покрытые поверхностной пленкой. Проппанты с синтетическим гидрофобным покрытием, предотвращающим обводнение скважин, предлагают авторы патента РФ №2180397.
Наиболее близким по совокупности признаков к данному изобретению (прототипом) является патент США №4944905. Авторы данного патента предлагают двухслойные проппанты, внутренняя часть которых состоит из алюмосиликатного вещества, отличающегося достаточно низкой температурой плавления, а периферийная часть с высокой концентрацией оксида алюминия содержит глинозем. В качестве вещества с низкой температурой плавления и способного образовывать при охлаждении стеклофазу предлагают использовать нефелиновые сиениты. Согласно данному патенту вначале проводят грануляцию смеси предварительно обожженного нефелинового сиенита и мелкодисперсного глинозема при добавлении воды и связующего компонента. После сушки полученные гранулы перемешивают с мелкодисперсным глиноземом для предотвращения при последующем обжиге спекания гранул между собой и припекания к стенкам обжиговой печи. Обжиг во вращающейся печи проводят при температуре, близкой к температуре плавления нефелинового сиенита. После данного обжига гранулы обдувают в потоке воздуха для удаления неспекшегося глинозема. Затем следует повторный обжиг во вращающейся печи при более высокой температуре при повторном добавлении глинозема. Во время этого повторного обжига достигается более толстый поверхностный слой глинозема, что должно, по мнению авторов, обеспечить достаточную прочность полученных проппантов.
Недостатком прототипа является довольно сложная многоступенчатая технология производства проппантов с двумя энергоемкими процессами обжига гранул во вращающейся печи. Такая многоступенчатость технологии с повторным обжигом объясняется тем, что авторы прототипа проводят спекание двух материалов, имеющих значительную разницу в температурах спекания и плавления. Лишь постадийным спеканием с соответствующим повышением температуры им удается получить желаемую толщину глиноземного слоя в обожженных проппантах. Данный недостаток позволяет устранить проппанты, полученные согласно предлагаемому изобретению. Задачей изобретения является получение проппантов комбинированного состава из доступных материалов (отходов производств) без усложнения существующей технологии производства проппантов. Решение данной задачи позволяет значительно расширить сырьевую базу производства проппантов, не снижая их конкурентную способность.
Поставленная задача решается тем, что проппант, используемый при добыче нефти и газа методом гидравлического разрыва пласта, полученный на основе спеченного двухкомпонентного алюмосиликатного сырья в виде гранул с плотностью 2,2-3,0 г/см3 и размерами 0,2-2,5 мм, состоящих из ядра и оболочки, содержит в качестве одного из компонентов алюмосиликатного сырья, образующего ядро гранулы - низкоглиноземистое вещество - золу от сжигания углей, а в качестве другого компонента алюмосиликатного сырья, образующего оболочку гранулы - высокоглиноземистое вещество - отработанные катализаторы.
Сочетание таких материалов, как зола углей и отработанные глиноземсодержащие катализаторы, позволяет проводить процесс спекания гранул в одну стадию, т.к. минералогический состав золы определяет широкий диапазон температур ее спекания - 1100-1600°С, а активная форма оксида алюминия, составляющего основу отработанных катализаторов, отличается высокими значениями удельной поверхности и поверхностной энергией, что ускоряет твердофазовый процесс спекания в вышеуказанном интервале температур.
Во время сжигания углей зольная составляющая подвергается термической обработке в интервале температур 1100-1600°С за короткий промежуток времени. При быстром нагреве в присутствии углерода основные стадии термического превращения минералов, составляющих зольную (минеральную) часть углей, такие как отщепление кристаллической воды, диссоциация карбонатов, превращение каолинита в муллит и кристобалит - происходят мгновенно и одновременно. Образующаяся зола представлена мелкодисперсной кристаллической структурой, растворенной в стекломассе. Химический состав золы от сжигания углей Экибастузского месторождения следующий, мас.%: Al2О3 - 24,0-29,0; SiO2 - 50,0-60,0; Fe2O3 - 1,5-7.0; CaO - 1,0-3,0; MgO - 0,5-1,5; Na2O - 0.5-2,0; Ка2O - 0,5-1,0. Золы тугоплавки, температура плавления 1150-1470°С. Зольные уносы, которые улавливают в электрофильтрах топок тепловых электростанций, как показали исследования, состоят из мелких зерен, средний размер которых 5-7 мкм, а количество частиц с размерами более 0,064 мкм не превышает 10,0 мас.%. Учитывая то, что зола, уловленная в электрофильтрах, представляет собой обожженный мелкодисперсный порошок, она может без предварительной термообработки применяться для производства проппантов. Количество накапливающихся зол от сжигания углей тепловых электростанций огромно и может служить дешевым сырьем для производства проппантов, при этом в известной степени решаются вопросы экологии.
Отработанные катализаторы представляют собой отходы процессов переработки нефти и газа, других химических производств. Наибольший интерес для производства проппантов представляют катализаторы, изготовленные на основе активной формы оксида алюминия. Отработанные катализаторы процессов переработки газоконденсатов, таких как процесс Клауса и Сульфрен-процесс, содержат 95,0-99,0 мас.% Al2О3. Активная форма оксида алюминия отличается как высокой удельной поверхностью - 300-500 г/м2, так и высокой химической активностью за счет большой поверхностной концентрации свободных валентностей. Эти свойства отработанных катализаторов позволяют успешно их использовать при спекании с алюмосиликатными материалами, имеющими различные температуры плавления и спекания. Учитывая необходимость утилизации отработанных катализаторов, их использование в качестве исходных материалов не только решает вопросы сырьевой базы производства проппантов, но и проблемы замкнутости нефтегазоперерабатывающей отрасли.
Поскольку зола углей не является легкоплавким алюмосиликатным веществом, ее можно успешно применять как компонент ядра проппантов в сочетании с такими сырьевыми источниками, как высокоглиноземистые бокситы, глиноземная пыль электрофильтров печей кальцинации гидрооксида алюминия, промышленный глинозем, которые, согласно предлагаемому изобретению, составляют прочную оболочку проппантов. При этом обжиг гранул является одностадийным непрерывным процессом. Следует отметить, что в сочетании с вышеперечисленными высокоглиноземистыми веществами могут быть использованы такие низкоглиноземистые компоненты ядра гранул, как каолины, в которых содержание оксидов щелочных металлов и оксидов железа не превышает 5,0 мас.%, т.е. температура плавления которых колеблется в интервале 1250-1450°С. Что касается таких низкоглиноземистых веществ, образующих ядро гранул, как нефелины, нефелиновые сиениты, полевые шпаты, сланцы или шламовые отходы глиноземного производства, температура плавления которых ниже 1300°С, в сочетании с ними могут быть использованы в качестве высокоглиноземистой оболочки проппантов лишь отработанные катализаторы процесса Клауса или Сульфрен- процесса. В этом случае процесс спекания гранул можно проводить при температурах около 1300°С, скорость и полнота процесса спекания будут обеспечены высокой химической активностью отработанных катализаторов.
В качестве связующего при грануляции двухкомпонентного алюмосиликатного сырья согласно данному изобретению используют водную суспензию органических веществ, которые обладают высокими адгезионными свойствами по отношению к алюмосиликатным источникам сырья. Из таких связующих веществ наиболее доступными и обладающими высокими адгезионными характеристиками являются карбометилцеллюлоза, метилцеллюлоза, лигносульфаты технические. Кроме органических связующих при грануляции успешно применяют водную суспензию глины. Согласно прототипу исходное сырье перед грануляцией увлажняют перемешиванием с водой, а затем при грануляции добавляют связующее в виде сухого порошка. По предлагаемому изобретению увлажнение сухого сырья производят при перемешивании добавлением водной суспензии связующего, при этом концентрация связующего компонента в водной суспензии составляет 1,0-10,0 мас.%. Такой способ грануляции, кроме его упрощения, позволяет более равномерно распределить связующее в перемешиваемой массе исходного материала и достичь прочного сцепления сырого материала.
Проппанты получают в высокоскоростном смесителе-грануляторе с центральной роторной мешалкой. Грануляцию проводят по технологии в соответствии с патентом РФ №2129987, характерной особенностью которой является увеличение скорости вращения роторной мешалки прямо пропорционально количеству введенного увлажнителя. Формирование центров (зародышей) грануляции начинается при увеличении влажности исходной шихты. Наличие жидкого компонента в шихте позволяет увеличить подвижность частиц, что дает возможность получить высокую плотность гранулируемой массы. С увеличением диаметра формируемых гранул необходимо увеличение усилия для уплотнения их структуры. Искомые силы, уплотняющие гранулы, возникают при высоких линейных скоростях движения частиц по траектории завихрения гранулируемой массы. Кроме того, необходимые структура и форма гранулы получаются за счет вращения ее вокруг собственной оси. Таким образом, составляющие вектора скорости, зависящие от скорости вращения роторной мешалки, определяют основные характеристики образующихся гранул и параметры процесса грануляции. Поэтому возможность изменения скорости вращения роторной мешалки пропорционально влажности шихты и в зависимости от стадии процесса грануляции является важным фактором.
Исходными материалами для производства проппантов являются зола от сжигания улей Экибастузского бассейна и отработанные катализаторы Сульфрен-процесса. Предварительный помол высушенной золы проводят в том случае, если в результате гранулометрического анализа установлено, что количество частиц с размерами более 0,063 мкм превышает 10,0 мас.%, а средний размер частиц больше 7 мкм. Отработанные катализаторы, которые обычно имеют форму гранул с диаметром 3-6 мм или цилиндров с диаметром 3-5 мм и длиной 4-7 мм, обжигают во вращающейся печи при температуре 700-1100°С для разложения кристаллогидратов и удаления летучих компонентов. Затем обожженные катализаторы измельчают в шаровой и трубной мельницах до средней крупности частиц 5-7 мкм. Измельченные исходные материалы поочередно подают на грануляцию. Вначале в смеситель-гранулятор загружают золу, которую гранулируют при подаче 2-3% водной суспензии карбометилцеллюлозы и увеличении линейной скорости вращения лопаток роторной мешалки от 11,5-13,3 м/сек до 30,0-33,0 м/сек и образования гранул с размерами 0,15-2,0 мм. После чего в непрерывном процессе грануляции в смеситель-гранулятор загружают измельченные отработанные катализаторы Сульфрен-процесса и продолжают грануляцию в аналогичных условиях до образования гранул с размерами 0,2-2,5 мм. На заключительной стадии грануляции после прекращения подачи связующего в смеситель-гранулятор подают измельченный отработанный катализатор в количестве 10,0-15,0 мас.% от массы исходной шихты при низких оборотах роторной мешалки (11,5-13,3 м/сек). Подача измельченного отработанного катализатора без связующего на заключительной стадии грануляции позволяет стабилизировать размер образовавшихся гранул и получить более гладкую поверхность. Сырые гранулы выгружают, сушат в сушильном барабане при температуре 150-300°С, рассевают на заданные фракции, обжигают во вращающейся печи при температуре 1300-1600°С, после чего обожженные гранулы рассевают на товарные фракции.
Водную суспензию связующего приготавливают в обогреваемом реакторе с центральной мешалкой при 50-90°С, добавляя в воду соответствующие количества порошка связующего.
Полученные проппанты имеют плотность 2,3-2,5 г/см3, объемную плотность 1,5-1,7 г/см3, сферичность и округлость по Крумбейну и Слоссу 0,8-0,9. Данные проппанты обладают достаточной механической прочностью - количество разрушенных гранул с размерами 0,4-0,8 мм при давлении 69 МПа не превышает 10,0 мас.%, что соответствует требованиям международного стандарта API RP 60, и могут быть использованы при добыче нефти и газа методом гидравлического разрыва пласта.
В нижеприведенных примерах за 100% принята масса исходного сырья, состоящего из низкоглиноземистого и высокоглиноземистого материалов. Во всех примерах использован одинаковый связующий компонент - 3,0 % водная суспензия карбометилцеллюлозы.
Пример 1. Проппант, состоящий из ядра и оболочки, содержит в качестве низкоглиноземистого вещества, образующего ядро гранулы, золу от сжигания углей, содержащую, мас.%: Al2О3 - 27,2; SiO2 - 62,8; Fe2O3 - 3,26; CaO - 1,18; MgO - 1,5; Na2O - 0,5, Ка2О - 0,5, С - 3,0; а в качестве высокоглиноземистого вещества, образующего оболочку гранулы, отработанные катализаторы Сульфрен процесса, содержащие, мас.%: Al2О3 - 96,2; СаО - 2,9; MgO - 06; Na2O - 0,2; Ка2О - 0,1. Содержание золы в общей массе исходной шихты составляет 50,0 мас.%. Отработанные катализаторы обжигают во вращающейся печи при температуре 700°С, после чего измельчают в шаровой мельнице до крупности менее 1,5 мм. Тонкий помол отработанных катализаторов проводят в трубной мельнице до средней крупности частиц 5 мкм. Аналогичному помолу в трубной мельнице подвергают золу. Первоначально 150 кг измельченной золы загружают в смеситель-гранулятор Eirich с вращающейся с постоянной скоростью тарельчатой чашей (линейная скорость 1,5 м/сек) при скорости вращения роторной мешалки 13,0 м/сек. Затем в гранулятор вводят 40 кг приготовленной 3,0 мас.% водной суспензии карбометилцеллюлозы. Во время подачи связующего скорость вращения роторной мешалки увеличивают до 32 м/сек. При этой скорости вращения грануляцию проводят в течение 1,5 минуты до образования гранул с размерами 0,15-2,0 мм. После чего в гранулятор загружают 150 кг измельченных отработанных катализаторов и продолжают грануляцию при подаче связующего в количестве 40 кг 3,0 мас.% водной суспензии карбометилцеллюлозы при увеличении скорости вращения роторной мешалки до 32 м/сек. Через 1,5 минуты грануляции после прекращения подачи связующего и снижения скорости вращения роторной мешалки до 13,0 м/сек в смеситель-гранулятор подают 40 кг измельченного отработанного катализатора. Вращение чаши и роторной мешалки в данных условиях продолжают 2 минуты до формирования хорошо окатанных гранул с размерами 0,2-2,5 мм. Полученные гранулы сушат во вращающемся сушильном барабане при температуре 180-200°С. Высушенные гранулы после отсева заданной фракции обжигают во вращающейся печи при температуре 1500°С. Обожженные проппанты с плотностью 2,6 г/см3 и насыпным весом 1,7 г/см3 рассевают на товарные фракции.
Характеристика проппантов фракции 0,4-0,8 мм для всех примеров приведена в таблице.
Пример 2. Проппант, состоящий из ядра и оболочки, как в примере 1, отличающийся тем, что содержит в качестве низкоглиноземистого вещества, образующего ядро гранулы, золу от сжигания углей в количестве 95,0 мас.% от общей массы шихты.
Пример 3. Проппант, состоящий из ядра и оболочки, как в примере 1, отличающийся тем, что содержит в качестве низкоглиноземистого вещества, образующего ядро гранулы, золу от сжигания углей в количестве 45,0 мас.% от общей массы шихты.
Пример 4. Проппант, состоящий из ядра и оболочки, как в примере 1, отличающийся тем, что содержит в качестве низкоглиноземистого вещества, образующего ядро гранулы, золу от сжигания углей в количестве 97,0 мас.% от общей массы шихты.
Пример 5. Проппант, состоящий из ядра и оболочки, как в примере 1, отличающийся тем, что содержит в качестве низкоглиноземистого вещества, образующего ядро гранулы, золу от сжигания углей в количестве 70,0 мас.% от общей массы шихты.
Пример 6. Проппант, состоящий из ядра и оболочки, как в примере 5, отличающийся тем, что содержит в качестве высокоглиноземистого вещества, образующего оболочку гранулы, высокоглиноземистые бокситы, предварительно обожженные при 1350°С, содержащие, мас.%: Al2О3 - 71,3; SiO2 - 16,9; Fe2О3 - 1,7; TiO2 - 4,2; СаО - 0,6; MgO - 0,7; Na2O - 0,6; Ка2О - 0,5.
Пример 7. Проппант, состоящий из ядра и оболочки, как в примере 5, отличающийся тем, что содержит в качестве высокоглиноземистого вещества, образующего оболочку гранулы, глиноземную пыль электрофильтров печей кальцинации гидрооксида алюминия, содержащую, мас.%: Al2О3 - 99,1; Fe2О3 - 0,35; Na2O - 0,35; Ка2О - 0,2.
Пример 8. Проппант, состоящий из ядра и оболочки, как в примере 5, отличающийся тем, что содержит в качестве высокоглиноземистого вещества, образующего оболочку гранулы, промышленный глинозем, содержащий, мас.%: Al2О3 - 99,5; Fe2О3 - 0,1; Na2O -0,3; Ка2O - 0.1.
Пример 9. Проппант, состоящий из ядра и оболочки, как в примере 5, отличающийся тем, что содержит в качестве низкоглиноземистого вещества, образующего ядро гранулы, каолин, предварительно обожженный при 1350°С, содержащий, мас.%: Al2О3 - 29,5; SiO2 -65,7; Fe2O3 - 1,2; TiO2 - 1,4; CaO - 0,5; MgO - 0,5; Na2O - 0,8; Ka2O - 0,7; а в качестве высокоглиноземистого вещества, образующего оболочку гранулы, отработанные катализаторы Сульфрен процесса, содержащие, мас.%: Al2О3 - 96,2; CaO - 2,9; MgO - 06; Na2O - 0,2; Ка2O - 0,1.
Пример 10. Проппант, состоящий из ядра и оболочки, как в примере 9, отличающийся тем, что содержит в качестве высокоглиноземистого вещества, образующего оболочку гранулы, высокоглиноземистые бокситы, предварительно обожженные при 1350°С, содержащие, мас.%: Al2О3 - 71,3; SiO2 - 16,9; Fe2O3 - 1,7; TiO2 - 4,2; CaO - 0,6; MgO - 0,7; Na2O - 0,6; Ка2O - 0,5.
Пример 11. Проппант, состоящий из ядра и оболочки, как в примере 9, отличающийся тем, что содержит в качестве высокоглиноземистого вещества, образующего оболочку гранулы, глиноземную пыль электрофильтров печей кальцинации гидрооксида алюминия, содержащую, мас.%: Al2О3 - 99,1; Fe2O3 - 0,35; Na2O - 0,35; Ка2O - 0,2.
Пример 12. Проппант, состоящий из ядра и оболочки, как в примере 9, отличающийся тем, что содержит в качестве высокоглиноземистого вещества, образующего оболочку гранулы, промышленный глинозем, содержащий, мас.%: Al2О3 - 99,5; Fe2O3 - 0,1; Na2O -0,3; Ка2O - 0.1.
Пример 13. Проппант, состоящий из ядра и оболочки, как в примере 5, отличающийся тем, что содержит в качестве низкоглиноземистого вещества, образующего ядро гранулы, нефелин, предварительно обожженные при 1100°С, содержащие, мас.%: Al2О3 - 28,3; SiO2 -52,0; Fe2O3 - 2,2; CaO - 2,3; MgO - 0,7; Na2O + Ка2O - 14,5; в качестве высокоглиноземистого вещества, образующего оболочку гранулы, отработанные катализаторы Сульфрен процесса, содержащие, мас.%: Al2О3 - 96,2; CaO - 2,9; MgO - 06; Na2O - 0,2; Ка2O - 0,1; а высушенные гранулы после отсева заданной фракции обжигают во вращающейся печи при температуре 1300°С.
Пример 14. Проппант, состоящий из ядра и оболочки, как в примере 13, отличающийся тем, что содержит в качестве низкоглиноземистого вещества, образующего ядро гранулы, Кия-Шалтырские нефелиновые сиениты, предварительно обожженные при 1100°С, содержащие, мас.%: Al2О3 - 26,2; SiO2 - 56,7; Fe2O3 - 2,4; CaO - 2,3; MgO - 0,4; Na2O + Ка2O - 12,0.
Проппанты, полученные в примерах 1-14, исследованы на основные показатели качества. Сферичность и округлость определяли по шкале Крумбейна и Слосса, где за 1,0 приняты сферичность и округлость идеальной сферы. Реакционную способность определяли растворением в смеси 12% HCl и 3% HF. Для сравнения свойств проппантов, полученных по предлагаемому изобретению, со свойствами проппантов, полученных в условиях прототипа, приведены характеристики этих гранул в примере 15.
| Таблица | ||||||
| № п.п. | Пикнометрическая плотность, г/см3 |
насыпная плотность, г/см3 | округлость | сферичность | прочность (количество разрушенных частиц), мас.% при давлении 69 МПа | Растворимость в смеси кислот HCl и HF, мас.% |
| 1 | 2,65 | 1,72 | 0,8 | 0,8 | 9,3 | 3,8 |
| 2 | 2,48 | 1,57 | 0,8 | 0,8 | 10,5 | 4,9 |
| 3 | 2,70 | 1,75 | 0,7 | 0,8 | 11,4 | 4,5 |
| 4 | 2,45 | 1,52 | 0,8 | 0,7 | 12,9 | 5,2 |
| 5 | 2,60 | 1,71 | 0,9 | 0,9 | 8,4 | 3,5 |
| 6 | 2,58 | 1,70 | 0,8 | 0,9 | 9,0 | 3,8 |
| 7 | 2,62 | 1,74 | 0,8 | 0,8 | 9,7 | 4,0 |
| 8 | 2,64 | 1,77 | 0,9 | 0,9 | 9,4 | 3,6 |
| 9 | 2,71 | 1,78 | 0,8 | 0,9 | 9,5 | 3,8 |
| 10 | 2,69 | 1,73 | 0,8 | 0,8 | 9,2 | 4,2 |
| 11 | 2,75 | 1,80 | 0,9 | 0,9 | 8,9 | 3,5 |
| 12 | 2,77 | 1,82 | 0,9 | 0,8 | 9,0 | 3,9 |
| 13 | 2,65 | 1,75 | 0,8 | 0,8 | 9,9 | 4,3 |
| 14 | 2,67 | 1,77 | 0,8 | 0,9 | 9,8 | 3,9 |
| 15 | 2,70 | 1,80 | 0,8 | 0,8 | 11,3 | 4,8 |
Как следует из приведенных данных, лучшими показателями качества обладают проппанты, полученные в условиях примера 5, т.е. проппанты, содержащие в качестве низкоглиноземистого вещества, образующего ядро гранулы, золу от сжигания улей в количестве 70,0 мас.% от общей массы шихты, а в качестве высокоглиноземистого вещества, образующего оболочку гранулы, отработанные катализаторы Сульфрен процесса. Следует отметить, что и проппанты, полученные в условиях примеров 6-14, содержащие различные сочетания алюмосиликатных веществ и полученные по предлагаемому способу, отвечают международным требованиям стандарта API RP 60 и могут быть использованы при добыче нефти и газа методом гидравлического разрыва пласта.
Claims (9)
1. Проппант, используемый при добыче нефти и газа методом гидравлического разрыва пласта, полученный из спеченного двухкомпонентного алюмосиликатного сырья в виде гранул с плотностью 2,2-3,0 г/см3 и размерами 0,2-2,5 мм, состоящих из ядра и оболочки, отличающийся тем, что один из компонентов алюмосиликатного сырья, образующий ядро гранулы, - низкоглиноземистое вещество, содержащее менее 30,0 мас.% оксида алюминия, - зола от сжигания углей, предварительно обожженные каолин, нефелин, нефелиновый сиенит, полевой шпат, сланец или шламовые отходы глиноземного производства, а другой компонент алюмосиликатного сырья, образующий оболочку гранулы, - высокоглиноземистое вещество, содержащее более 70,0 мас.% оксида алюминия, - глиноземная пыль электрофильтров печей кальцинации гидрооксида алюминия, промышленный глинозем, предварительно обожженные боксит, отработанные катализаторы на основе активной формы оксида алюминия.
2. Проппант по п.1, отличающийся тем, что содержание низкоглиноземистого вещества в общей массе сырья составляет 50,0-95,0 мас.%.
3. Проппант по п.1, отличающийся тем, что содержание высокоглиноземистого вещества в общей массе сырья составляет 5,0-50,0 мас.%.
4. Способ получения проппанта из двухкомпонентного алюмосиликатного сырья, включающий гранулирование при добавлении связующего компонента в смесителе-грануляторе с вращающейся с постоянной скоростью тарельчатой чашей и роторной мешалкой, скорость вращения которой изменяют в зависимости от стадии грануляции, сушку, рассев высушенных гранул, обжиг гранул во вращающейся печи, рассев обожженных гранул на товарные фракции, отличающийся тем, что при получении проппанта по п.1 на первой стадии грануляции используют низкоглиноземистое вещество, а после образования гранул с размерами 0,15-2,0 мм на второй стадии грануляции в гранулятор добавляют высокоглиноземистое вещество и продолжают грануляцию до образования гранул с размерами 0,2-2,5 мм.
5. Способ по п.4, отличающийся тем, что предварительный обжиг низкоглиноземистого вещества - каолина, нефелина, нефелинового сиенита, полевого шпата, сланца или шламовых отходов глиноземного производства - осуществляют при температуре 700-1200°С, а высокоглиноземистого вещества - отработанных катализаторов на основе активной формы оксида алюминия, боксита - при температуре 700-1400°С.
6. Способ по п.4, отличающийся тем, что осуществляют тонкий помол низкоглиноземистого и высокоглиноземистого вещества.
7. Способ по п.4, отличающийся тем, что для грануляции используют связующий компонент в виде водной суспензии органического связующего - карбометилцеллюлозы, метилцеллюлозы, лигносульфатов технических или водной суспензии глины.
8. Способ по п.4, отличающийся тем, что концентрация связующего компонента в водной суспензии составляет 1,0-10,0 мас.%, а количество добавляемой водной суспензии в процессе грануляции составляет 10,0-40,0 мас.% от массы исходной шихты.
9. Способ по п.4, отличающийся тем, что обжиг высушенных гранул ведут при температуре 1100-1600°С.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004126647/03A RU2267010C1 (ru) | 2004-09-02 | 2004-09-02 | Проппант и способ его получения |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004126647/03A RU2267010C1 (ru) | 2004-09-02 | 2004-09-02 | Проппант и способ его получения |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2267010C1 true RU2267010C1 (ru) | 2005-12-27 |
Family
ID=35870410
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2004126647/03A RU2267010C1 (ru) | 2004-09-02 | 2004-09-02 | Проппант и способ его получения |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2267010C1 (ru) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008130279A2 (en) * | 2007-04-20 | 2008-10-30 | Schlumberger Canada Limited | Low-density ceramic proppant and its production method |
| WO2009134159A1 (en) * | 2008-04-28 | 2009-11-05 | Schlumberger Canada Limited | Strong low density ceramics |
| RU2478597C2 (ru) * | 2008-12-31 | 2013-04-10 | Сэнт-Гобен Керамикс Энд Пластикс, Инк. | Керамическое изделие и способ его изготовления |
| RU2482155C1 (ru) * | 2011-10-12 | 2013-05-20 | Открытое акционерное общество "Боровичский комбинат огнеупоров" | Проппант |
| RU2484887C2 (ru) * | 2007-12-19 | 2013-06-20 | Снпе Материо Энергетик | Снижение чувствительности кристаллов взрывчатых энергетических веществ путем нанесения на них покрытия, кристаллы таких веществ с покрытием и энергетические материалы |
| RU2544209C1 (ru) * | 2011-03-29 | 2015-03-10 | Сэнт-Гобэн Керамикс Энд Пластикс, Инк. | Керамическая частица и способ ее получения |
| RU2559266C1 (ru) * | 2014-08-05 | 2015-08-10 | Открытое акционерное общество "Боровичский комбинат огнеупоров" | Проппант и способ получения проппанта |
| EP2864443A4 (en) * | 2012-06-26 | 2016-01-06 | Brownwood Clay Holdings Llc | BALLASTIC PELLETS WITH A PARTICULAR MATERIAL OF CONVENTIONAL SOUND FOR USE AS A SUPPORT FOR THE HYDRAULIC FRACTURING OF OIL AND GAS BORE |
| RU2644369C1 (ru) * | 2016-09-19 | 2018-02-09 | Акционерное общество "Боровичский комбинат огнеупоров" | Способ получения проппанта и проппант |
| RU2650145C1 (ru) * | 2017-02-09 | 2018-04-09 | Акционерное общество "Боровичский комбинат огнеупоров" | Шихта и способ получения проппанта |
| CN112877054A (zh) * | 2021-01-12 | 2021-06-01 | 中国石油天然气股份有限公司 | 一种自悬浮支撑剂及制备方法 |
| WO2021116168A1 (en) * | 2019-12-12 | 2021-06-17 | University Of Exeter | Refractory materials and methods of manufacture thereof |
| CN114426429A (zh) * | 2020-09-02 | 2022-05-03 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种填充砂混合料、陶粒填充砂及其制备方法和应用 |
-
2004
- 2004-09-02 RU RU2004126647/03A patent/RU2267010C1/ru active
Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008130279A3 (en) * | 2007-04-20 | 2008-12-11 | Schlumberger Ca Ltd | Low-density ceramic proppant and its production method |
| US8420578B2 (en) | 2007-04-20 | 2013-04-16 | Schlumberger Technology Corporation | Low-density ceramic proppant and its production method |
| WO2008130279A2 (en) * | 2007-04-20 | 2008-10-30 | Schlumberger Canada Limited | Low-density ceramic proppant and its production method |
| RU2484887C2 (ru) * | 2007-12-19 | 2013-06-20 | Снпе Материо Энергетик | Снижение чувствительности кристаллов взрывчатых энергетических веществ путем нанесения на них покрытия, кристаллы таких веществ с покрытием и энергетические материалы |
| WO2009134159A1 (en) * | 2008-04-28 | 2009-11-05 | Schlumberger Canada Limited | Strong low density ceramics |
| US20110111990A1 (en) * | 2008-04-28 | 2011-05-12 | Elena Mikhailovna Pershikova | Strong low density ceramics |
| RU2478597C2 (ru) * | 2008-12-31 | 2013-04-10 | Сэнт-Гобен Керамикс Энд Пластикс, Инк. | Керамическое изделие и способ его изготовления |
| RU2544209C1 (ru) * | 2011-03-29 | 2015-03-10 | Сэнт-Гобэн Керамикс Энд Пластикс, Инк. | Керамическая частица и способ ее получения |
| RU2482155C1 (ru) * | 2011-10-12 | 2013-05-20 | Открытое акционерное общество "Боровичский комбинат огнеупоров" | Проппант |
| EP2864443A4 (en) * | 2012-06-26 | 2016-01-06 | Brownwood Clay Holdings Llc | BALLASTIC PELLETS WITH A PARTICULAR MATERIAL OF CONVENTIONAL SOUND FOR USE AS A SUPPORT FOR THE HYDRAULIC FRACTURING OF OIL AND GAS BORE |
| RU2559266C1 (ru) * | 2014-08-05 | 2015-08-10 | Открытое акционерное общество "Боровичский комбинат огнеупоров" | Проппант и способ получения проппанта |
| RU2644369C1 (ru) * | 2016-09-19 | 2018-02-09 | Акционерное общество "Боровичский комбинат огнеупоров" | Способ получения проппанта и проппант |
| RU2650145C1 (ru) * | 2017-02-09 | 2018-04-09 | Акционерное общество "Боровичский комбинат огнеупоров" | Шихта и способ получения проппанта |
| WO2021116168A1 (en) * | 2019-12-12 | 2021-06-17 | University Of Exeter | Refractory materials and methods of manufacture thereof |
| CN114867553A (zh) * | 2019-12-12 | 2022-08-05 | 埃克塞特大学 | 耐火材料及其制造方法 |
| CN114426429A (zh) * | 2020-09-02 | 2022-05-03 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种填充砂混合料、陶粒填充砂及其制备方法和应用 |
| CN112877054A (zh) * | 2021-01-12 | 2021-06-01 | 中国石油天然气股份有限公司 | 一种自悬浮支撑剂及制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2267010C1 (ru) | Проппант и способ его получения | |
| RU2346971C2 (ru) | Проппант, способ его получения и способ его применения | |
| KR101501293B1 (ko) | 프로판트 조성물 및 제조 방법 | |
| CA1251223A (en) | Ceramic spheroids having low density and high crush resistance | |
| RU2344155C2 (ru) | Проппант на основе алюмосиликатов, способ его получения и способ его применения | |
| CN108603102B (zh) | 陶粒支撑剂及其制造方法 | |
| US8063000B2 (en) | Low bulk density proppant and methods for producing the same | |
| CN107474820B (zh) | 制备压裂支撑剂用组合物和压裂支撑剂及其制备方法 | |
| CN110564400B (zh) | 利用油基钻屑热解析残渣烧结的压裂支撑剂及其制备方法 | |
| RU2098618C1 (ru) | Способ получения расклинивающего агента | |
| CN106365651B (zh) | 球形骨料增强耐火材料的制备方法 | |
| AU2018200659A1 (en) | Proppant Material Incorporating Fly Ash and Method of Manufacture | |
| RU2339670C1 (ru) | Пористый проппант и способ его получения | |
| CN103820101B (zh) | 一种耐酸的石油压裂支撑剂及其制造方法 | |
| CN103740356A (zh) | 一种石油压裂支撑剂及其制造方法 | |
| RU2191169C1 (ru) | Шихта и способ получения гранулированного шамота, используемого в качестве расклинивающего агента | |
| RU2389710C1 (ru) | Способ получения алюмосиликатного пропанта и состав для его получения | |
| RU2392251C1 (ru) | Способ получения алюмосиликатного пропанта и его состав | |
| RU2014281C1 (ru) | Шихта для производства гранул и способ их получения | |
| RU2203248C1 (ru) | Способ получения легковесных высокопрочных керамических пропантов | |
| RU2559266C1 (ru) | Проппант и способ получения проппанта | |
| RU2491254C1 (ru) | Способ переработки лома огнеупорных, строительных и керамических материалов для получения керамических сфер и керамическая сфера | |
| RU2644369C1 (ru) | Способ получения проппанта и проппант | |
| Vakalova et al. | Alumosilicate ceramic proppants based on natural refractory raw materials | |
| SU1066967A1 (ru) | Способ изготовлени легкого заполнител |