RU2389710C1 - Способ получения алюмосиликатного пропанта и состав для его получения - Google Patents

Способ получения алюмосиликатного пропанта и состав для его получения Download PDF

Info

Publication number
RU2389710C1
RU2389710C1 RU2009112899/03A RU2009112899A RU2389710C1 RU 2389710 C1 RU2389710 C1 RU 2389710C1 RU 2009112899/03 A RU2009112899/03 A RU 2009112899/03A RU 2009112899 A RU2009112899 A RU 2009112899A RU 2389710 C1 RU2389710 C1 RU 2389710C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
additive
refractory clay
clay
making
granules
Prior art date
Application number
RU2009112899/03A
Other languages
English (en)
Inventor
Татьяна Викторовна Вакалова (RU)
Татьяна Викторовна Вакалова
Валерий Матвеевич Погребенков (RU)
Валерий Матвеевич Погребенков
Антонина Александровна Решетова (RU)
Антонина Александровна Решетова
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский политехнический университет
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 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский политехнический университет filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский политехнический университет
Priority to RU2009112899/03A priority Critical patent/RU2389710C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2389710C1 publication Critical patent/RU2389710C1/ru

Links

Landscapes

  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)

Abstract

Изобретение относится к получению гранулированных керамических материалов, предназначенных для использования в качестве расклинивающих агентов - пропантов при добыче нефти и газа методом гидравлического разрыва пласта. Технический результат - снижение температуры обжига гранулированного материала для получения высокопрочных алюмосиликатных пропантов. Способ получения алюмосиликатного пропанта включает брикетирование огнеупорного глинистого сырья, термическую обработку брикета при температуре 850-900°С, дробление обожженного брикета до размеров 1-2 мм, совместный тонкий помол сухим способом до размеров менее 0,063 мм с упрочняющей добавкой, гранулирование сырьевой смеси до насыпной плотности гранул не менее 1,0 г/см3 и обжиг гранул при температуре 1400-1450°С. Состав для получения указанного пропанта содержит в качестве огнеупорного глинистого сырья обогащенный каолин или огнеупорную глину с содержанием глинистых минералов не менее 80%, в том числе каолинита не менее 70%, свободного кварца не более 5%, щелочных оксидов не более 1,0-1,5%, в качестве упрочняющей добавки - железооксидную добавку из группы пиритные огарки или железная руда с содержанием FeO+Fe2O3 не менее 65% при их соотношении, мас.%: обожженное глинистое сырье - огнеупорная глина или обогащенный каолин - 90,0-93,5, железооксидная добавка 6,5-10,0. 2 н.п. ф-лы, 3 табл.

Description

Изобретение относится к получению гранулированных керамических материалов, предназначенных для использования в различных отраслях промышленности, например, в качестве расклинивающих агентов (пропантов) при добыче нефти и газа методом гидравлического разрыва пласта.
Существующие пропанты различают по составу и по ряду свойств, в том числе по плотности и прочности, подразделяя на легковесные (насыпная плотность не более 1,57 г/см3) со средней прочностью и тяжелые (насыпная плотность более 1,57 г/см3) с высокой прочностью. Преимущества пропантов малой плотности ощутимы в жидкой среде низкой и средней вязкости, легче проводимой через пропантовый слой. Такие пропанты наиболее эффективны в скважинах с низким и средним давлением и малоэффективны в скважинах с высоким давлением. Поэтому главной проблемой при разработке технологии керамических пропантов является обеспечение таких взаимно конкурирующих свойств гранулированного материала, как его высокая прочность при сохранении низких значений насыпной плотности.
Известен способ и состав шихты для получения алюмосиликатных пропантов, где в качестве исходного сырья используют каолин, содержащий 30,0-42,5 мас.% Al2O3 /Симановский Б.А., Розанов О.М., Можжерин В.А. и др. Способ переработки алюмокремниевого сырья. Патент РФ на изобретение №2140874. Заявл. 10.02.1998, опубл. 10.11.1999/. Недостатком является большая насыпная плотность пропантов (более 1,62-1,80 г/см3), ограничивающая область его применения, поскольку при проведении гидроразрыва нефтегазового пласта с подобными тяжелыми пропантами приходится использовать более вязкие и дорогие флюиды. Высокая температура обжига пропантов (1450°С) приводит к дополнительным энергозатратам.
Известен состав пропанта, содержащего керамические гранулы сферической формы из спеченного сырья - каолиновой глины, включающей оксиды алюминия, кремния, железа и титана, где в качестве исходного сырья используют обогащенную каолиновую глину следующего состава, мас.%: оксид алюминия - 41-43; оксид кремния - 45-50; оксид железа - не более 1, 2 /Пястолов A.M., Миленин С.И. Проппант. Патент РФ на изобретение №2166079. Заявл. 23.12.1999. Опубл. 27.04.2001/. Недостатком является узкий диапазон содержаний оксидов алюминия и кремния и жесткие ограничения по содержанию примесных оксидов железа и титана в исходном глинистом сырье, что делает невозможным использование с этой целью глин многих месторождений, поскольку большинство обогащенных каолинитовых глин имеют более широкий интервал содержания указанных оксидов (на прокаленное вещество): оксид алюминия - 33-45 мас.%; оксид кремния - 51-60 мас.%. Содержание оксида железа часто доходит до 2-3 мас.%, а оксида титана - до 1-1,5 мас.%.
Известен состав шихты и способ получения легковесных высокопрочных керамических пропантов, включающий термическую обработку исходного алюмосиликатного сырья, в качестве которого используют каолин, помол обработанного сырья, отсев фракций, имеющих размеры, отличающиеся от заданных, с последующим их возвратом на стадию помола, гранулирование термически обработанного алюмосиликатного сырья при постоянном перемешивании массы и ее увлажнении, сушку и предварительный рассев полученных гранул с возвратом на помол гранул, отличающихся от заданного размера, окончательный обжиг гранул и рассев обожженных гранул. При этом перед гранулированием термически обработанного алюмосиликатного сырья (каолина) в него вводят минерализатор в количестве от 2 до 5% и дисперсностью 10 мкм следующего химического состава (мас.%): 31 TiO2 в форме рутила; 27 FeO; 13 SiO2; 3,8 MnO; 1,7 Cr2O3; 1,1 MgO, а термическую обработку исходного сырья проводят при температуре от 1025 до 1145°С, обеспечивающую полное разложение каолинита, начало образования кристаллов муллита и выделение и модификационные превращения стеклофазы /Ипатов С.А., Потапов М.А. Способ получения легковесных высокопрочных керамических пропантов. Патент РФ на изобретение №2203248. Заявл. 14.06.2002, опубл. 27.04.2003/. Недостатком способа являются необходимость в предварительной высокотемпературной термообработке каолина в температурном интервале от 1025 до 1145°С и жесткие требования по обеспечению гранулометрического состава измельченного каолина с массовой долей частиц менее 2 мкм - 20%, менее 5 мкм - 45%, менее 10 мкм - 60%, менее 50 мкм - 85%. Это снижает надежность выполнения заданных параметров технологического процесса и может явиться причиной нестабильности характеристик готовой продукции.
Наиболее близким к предлагаемому является способ получения и состав алюмосиликатной шихты для производства гранул, включающий 70-99,5 мас.% обожженного каолина с содержанием 30-45% Al2O3 и 0,5-30 мас.% упрочняющей добавки, содержащей следующие вещества или их смеси: глиноземная пыль, бадделеит, обожженный при температуре 800-1100°С циркониевый концентрат и необожженный боксит /Симановский Б.А., Розанов О.М., Можжерин В.А. и др. Алюмокремниевая шихта для производства гранул. Патент РФ на изобретение №2140875. Заявл. 10.02.1998, опубл. 11.10.1999). Недостатком шихты данного состава является высокая насыпная плотность (1,67-1,89 г/см3) пропантов и высокая температура обжига гранул (1450°С и более). Кроме того, невысокие значения сферичности и округлости пропантов (в среднем 0,8) отрицательно сказываются на износе нефтяного оборудования.
Задачей предлагаемого изобретения является уменьшение насыпной плотности пропантов и снижение температуры обжига гранулированного материала для получения высокопрочных легковесных алюмосиликатных пропантов.
Изобретение заключается в активации процесса спекания алюмосиликатной керамической массы за счет использования упрочняющей добавки.
Поставленная задача обеспечивается совокупностью операций, включающей брикетирование огнеупорного глинистого сырья, термическую обработку брикета при температуре 850-900°С, дробление обожженного брикета до размеров 1-2 мм, его совместный тонкий помол сухим способом до размеров менее 0,063 мм с упрочняющей добавкой, гранулирование сырьевой смеси до насыпной плотности гранул не менее 1,0 г/см3 и обжиг гранул при температуре 1400-1450°С.
При этом в качестве огнеупорного глинистого сырья используют обогащенный каолин или огнеупорную глину с содержанием глинистых минералов не менее 80%, в том числе каолинита не менее 70%, свободного кварца не более 5%, щелочных оксидов не более 1,0-1,5%, в качестве упрочняющей добавки используют железооксидную добавку из группы: пиритные огарки или железная руда с содержанием FeO+Fe2O3 не менее 65%, при их соотношении в керамической массе состава (мас.%): обожженное глинистое сырье (огнеупорная глина или обогащенный каолин) - 90,0-93,5, железооксидная добавка - 6,5-10,0.
Использование огнеупорной глины или обогащенного каолина с содержанием свободного кварца более 5% отрицательно сказывается на прочностных свойствах гранулированного материала, что обусловлено разупрочняющим действием кварца в результате его модификационных превращений при обжиге, протекающих с изменением (увеличением) объема.
Использование обогащенного каолина или огнеупорной глины с содержанием глинистых минералов не менее 80%, в том числе каолинита не менее 70%, необходимо для обеспечения максимального выхода основной кристаллической фазы (муллита), определяющей прочностные свойства алюмосиликатной керамики.
Содержание в огнеупорной глине или обогащенном каолине щелочных оксидов более 1,5% приводит к образованию повышенного количества стеклофазы, обеспечивающей снижение механической прочности керамической структуры.
Использование в качестве упрочняющей добавки железооксидной добавки из группы: пиритные огарки или железная руда с содержанием FeO+Fe2O3 не менее 65%, обусловлено необходимостью снижения температуры обжига пропанта за счет активации процесса спекания алюмосиликатной керамической массы.
Пример
В качестве огнеупорного глинистого сырья по заявляемому способу используют обогащенный каолин месторождения «Журавлиный Лог».
В качестве упрочняющей добавки используют пиритные огарки в виде технического продукта и железную руду Бакчарского месторождения Томской области.
Характеристика сырьевых компонентов по химическому составу приведена в таблице 1.
Компонентный состав шихт для получения пропантов приведен в таблице 2.
Огнеупорное сырье (каолин) предварительно уплотняют путем брикетирования и обжигают при температуре 850-900°С с целью дегидратации основного глинистого минерала (каолинита).
Обожженный брикет дробят до размеров 1-2 мм и подвергают совместному тонкому помолу сухим способом с упрочняющей добавкой до полного прохода через сито 0063. Для предотвращения налипания материала на стенки мельницы и агрегирования частиц тонкоизмельченного материала используют добавку ПАВ (олеиновую кислоту) в количестве 0,5 мас.%.
Гранулирование измельченной сырьевой смеси проводят в лопастном смесителе до насыпной плотности не менее 1 г/см3 с использованием в качестве увлажняющей и пластифицирующей добавки глиняного шликера плотностью 1,15-1,20 г/см3 или 0,3%-го раствора органического связующего (карбоксиметилцеллюлозы) в количестве, обеспечивающем влажность массы 16-18%.
С целью предотвращения припекания в обжиге свежесформованные гранулы опудривают техническим глиноземом или каолином, высушивают до воздушно-сухого состояния и обжигают при температуре 1400-1450°С в электрической печи, после чего охлаждают и рассеивают на необходимые фракции.
На обожженных гранулах фракцией 20/40 (0,4-0,8 мм), представляющих собой товарные алюмосиликатные пропанты, определяют прочность на сжатие, насыпную массу, истинную плотность, сферичность и округлость гранул (таблица 3).
Использование в качестве упрочняющей добавки железооксидной добавки из группы пиритные огарки или железная руда с содержанием FeO+Fe2O3 не менее 65% обеспечивает снижение температуры обжига пропанта за счет активации процесса спекания алюмосиликатной керамической массы.
Таблица 1
Химический состав сырьевых материалов
Сырьевой компонент Содержание оксидов, мас.%
SiO2 Al2O3+TiO2 Fe2O3 MgO CaO R2O+P2O5+V2O5 Δmпрк.
каолин месторождения «Журавлиный Лог» 47,06 36,50 1,01 0,20 0,80 1,02 13,01
пиритные огарки 13,56 2,08 74,58 1,53 2,05 сл. 6,19
железная руда Бакчарского месторождения 11,20 5,01 67,06 0,50 1,40 3,58 11,26
Таблица 2
Компонентные составы керамических масс
Компоненты Прототип Содержание компонентов в составах, мас.%
1 2 3 4 5 6 7 Запредельные составы
A Б
Обожженный каолин месторождения «Журавлиный Лог» 94 100 93,5 91,5 90,0 93,5 91,5 90,0 95 87
пиритные огарки - - 6,5 8,5 10 - - - 5 13
железная руда Бакчарского месторождения - - - - - 6,5 8,5 10 - -
бадделеит 6 - - - - - - - - -
Figure 00000001

Claims (2)

1. Способ получения алюмосиликатного керамического пропанта, включающий термическую обработку огнеупорного глинистого сырья, тонкий помол, смешивание с добавкой, гранулирование, сушку и обжиг гранулята, отличающийся тем, что огнеупорное глинистое сырье предварительно уплотняют путем брикетирования, термическую обработку брикетов осуществляют при температуре 850-900°С, дробление обожженного брикета проводят до размеров 1-2 мм, приготовление сырьевой смеси проводят путем совместного тонкого помола сухим способом до размеров менее 0,063 мм обоженного огнеупорного глинистого компонента с упрочняющей добавкой, гранулирование сырьевой смеси проводят до насыпной плотности гранул не менее 1,0 г/см3, а обжиг гранул осуществляют при температуре 1400-1450°С.
2. Состав для получения алюмосиликатного керамического пропанта, включающий огнеупорное глинистое сырье и упрочняющую добавку, отличающийся тем, что в качестве глинистого сырья используют обогащенный каолин или огнеупорную глину с содержанием глинистых минералов не менее 80%, в том числе каолинита не менее 70%, свободного кварца не более 5%; щелочных оксидов не более 1,0-1,5%, в качестве упрочняющей добавки используют железооксидную добавку из группы пиритные огарки или железная руда с содержанием FeO+Fe2O3 не менее 65%, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
обожженное глинистое сырье - обогащенный каолин или огнеупорная глина 90-93,5 железооксидная добавка 6,5-10,0
RU2009112899/03A 2009-04-06 2009-04-06 Способ получения алюмосиликатного пропанта и состав для его получения RU2389710C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009112899/03A RU2389710C1 (ru) 2009-04-06 2009-04-06 Способ получения алюмосиликатного пропанта и состав для его получения

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009112899/03A RU2389710C1 (ru) 2009-04-06 2009-04-06 Способ получения алюмосиликатного пропанта и состав для его получения

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2389710C1 true RU2389710C1 (ru) 2010-05-20

Family

ID=42676080

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009112899/03A RU2389710C1 (ru) 2009-04-06 2009-04-06 Способ получения алюмосиликатного пропанта и состав для его получения

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2389710C1 (ru)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2452759C1 (ru) * 2010-10-05 2012-06-10 Общество С Ограниченной Ответственностью "Форэс" Способ изготовления керамических проппантов
RU2459852C1 (ru) * 2011-04-19 2012-08-27 Общество С Ограниченной Ответственностью "Форэс" Способ изготовления керамического проппанта и проппант
RU2476476C2 (ru) * 2011-06-10 2013-02-27 Общество С Ограниченной Ответственностью "Форэс" Способ изготовления керамического проппанта и проппант
RU2482155C1 (ru) * 2011-10-12 2013-05-20 Открытое акционерное общество "Боровичский комбинат огнеупоров" Проппант
CN112958296A (zh) * 2021-02-05 2021-06-15 张鹏飞 压裂支撑剂石英砂干法生产粉体净化处理器
CN113604211A (zh) * 2021-08-11 2021-11-05 贵阳鑫睿材料科技有限公司 一种低品位铝土矿和硬质耐火粘土制备陶粒支撑剂的方法
RU2788201C1 (ru) * 2022-05-17 2023-01-17 Общество с ограниченной ответственностью "Лайк Филл" (ООО "Лайк Филл") Шихта для стеклокерамического пропанта и способ его получения

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2452759C1 (ru) * 2010-10-05 2012-06-10 Общество С Ограниченной Ответственностью "Форэс" Способ изготовления керамических проппантов
RU2459852C1 (ru) * 2011-04-19 2012-08-27 Общество С Ограниченной Ответственностью "Форэс" Способ изготовления керамического проппанта и проппант
RU2476476C2 (ru) * 2011-06-10 2013-02-27 Общество С Ограниченной Ответственностью "Форэс" Способ изготовления керамического проппанта и проппант
RU2482155C1 (ru) * 2011-10-12 2013-05-20 Открытое акционерное общество "Боровичский комбинат огнеупоров" Проппант
CN112958296A (zh) * 2021-02-05 2021-06-15 张鹏飞 压裂支撑剂石英砂干法生产粉体净化处理器
CN113604211A (zh) * 2021-08-11 2021-11-05 贵阳鑫睿材料科技有限公司 一种低品位铝土矿和硬质耐火粘土制备陶粒支撑剂的方法
RU2788201C1 (ru) * 2022-05-17 2023-01-17 Общество с ограниченной ответственностью "Лайк Филл" (ООО "Лайк Филл") Шихта для стеклокерамического пропанта и способ его получения

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2389710C1 (ru) Способ получения алюмосиликатного пропанта и состав для его получения
RU2694363C1 (ru) Керамический расклинивающий агент и его способ получения
RU2742891C2 (ru) Способ изготовления магнийсиликатного проппанта средней плотности и проппант
CN101617018A (zh) 支撑剂、支撑剂制备方法以及支撑剂的用途
RU2446200C1 (ru) Способ изготовления легковесного кремнеземистого проппанта и проппант
TWI732944B (zh) 含氧化鎂之尖晶石粉末及其製造方法
RU2459852C1 (ru) Способ изготовления керамического проппанта и проппант
RU2235703C1 (ru) Способ изготовления керамических расклинивателей нефтяных скважин
RU2392251C1 (ru) Способ получения алюмосиликатного пропанта и его состав
US20160053162A1 (en) Method of manufacturing of light ceramic proppants and light ceramic proppants
RU2191169C1 (ru) Шихта и способ получения гранулированного шамота, используемого в качестве расклинивающего агента
RU2588634C9 (ru) Способ получения керамического расклинивающего агента (варианты)
RU2608100C1 (ru) Шихта и способ получения проппанта
RU2476476C2 (ru) Способ изготовления керамического проппанта и проппант
RU2267010C1 (ru) Проппант и способ его получения
CN104276830B (zh) 一种炭素阳极焙烧炉火道用高铝拉砖及其制备方法
Gürel et al. Reactive alumina production for the refractory industry
WO2013124183A2 (de) Thermoschock- und korrosionsbeständiger keramikwerkstoff auf der basis von calciumzirkonat und verfahren zu seiner herstellung
RU2203248C1 (ru) Способ получения легковесных высокопрочных керамических пропантов
RU2739180C1 (ru) Способ получения магнийсиликатного проппанта и проппант
RU2728300C1 (ru) Способ получения проппанта - сырца из природного магнийсиликатного сырья
CN107108257B (zh) 具有受控的尺寸分布的陶瓷粉末
RU2582162C1 (ru) Способ утилизации отходов производства магнийсиликатного проппанта
RU2615197C1 (ru) Магнийсиликатный проппант
CA2003526A1 (en) Ceramic microspheres

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20110407