RU2521989C1 - High-strength magnesium silicate proppant obtaining method - Google Patents

High-strength magnesium silicate proppant obtaining method Download PDF

Info

Publication number
RU2521989C1
RU2521989C1 RU2013109711/03A RU2013109711A RU2521989C1 RU 2521989 C1 RU2521989 C1 RU 2521989C1 RU 2013109711/03 A RU2013109711/03 A RU 2013109711/03A RU 2013109711 A RU2013109711 A RU 2013109711A RU 2521989 C1 RU2521989 C1 RU 2521989C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
proppant
strength
mixture
magnesium silicate
density
Prior art date
Application number
RU2013109711/03A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Василий Александрович Плотников
Александр Сергеевич Плинер
Виктор Георгиевич Пейчев
Сергей Юрьевич Плинер
Сергей Фёдорович Шмотьев
Вячеслав Михайлович Сычёв
Евгений Васильевич Рожков
Original Assignee
Общество С Ограниченной Ответственностью "Форэс"
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
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=51217184&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=RU2521989(C1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Общество С Ограниченной Ответственностью "Форэс" filed Critical Общество С Ограниченной Ответственностью "Форэс"
Priority to RU2013109711/03A priority Critical patent/RU2521989C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2521989C1 publication Critical patent/RU2521989C1/en

Links

Abstract

FIELD: oil and gas industry.
SUBSTANCE: high-strength magnesium silicate proppant obtaining method that includes milling of the source mixture, its granulating and annealing of the obtained granules, milling of the source mixture with MgO content equal to 24-28 wt % is made up to the particle size of 8 mcm and less, and granulation process is made with water with added sodium or potassium salt of naphthalenesulphonic acid polymethylene or polycarboxymethylene of a sulphonic acid in quantity 0.02-0.07% of the mixture weight in terms of solid matter. The invention is developed in the secondary claims.
EFFECT: obtainment of a high-strength proppant of a medium density.
3 cl, 2 ex, 2 tbl

Description

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к технологии изготовления керамических проппантов, предназначенных для использования в качестве расклинивающих агентов при добыче нефти или газа методом гидравлического разрыва пласта - ГРП.The invention relates to the oil and gas industry, and in particular to the technology of manufacturing ceramic proppants intended for use as proppants in oil or gas production by hydraulic fracturing - hydraulic fracturing.

Гидравлический разрыв пласта является процессом нагнетания жидкостей в нефтеносный или газоносный подземный пласт при достаточно высоких скоростях и давлениях, в результате чего пласт растрескивается. Для удерживания трещины в открытом состоянии после снятия давления разрыва применяется расклинивающий агент (проппант), который смешивается с нагнетаемой жидкостью. Применение ГРП увеличивает поток текучих сред из нефтяного или газового резервуара в скважину за счет увеличения общей площади контакта между резервуаром и скважиной, а также за счет того, что слой проппанта в трещине имеет более высокую проницаемость, чем проницаемость пласта.Hydraulic fracturing is the process of injecting fluids into an oil or gas-bearing underground formation at sufficiently high speeds and pressures, as a result of which the formation cracks. To keep the crack open after relieving the burst pressure, a proppant (proppant) is used that mixes with the injected fluid. The use of hydraulic fracturing increases the flow of fluids from an oil or gas reservoir into the well by increasing the total contact area between the reservoir and the well, and also because the proppant layer in the fracture has higher permeability than the permeability of the formation.

Современные материалы, широко используемые для закрепления трещин в раскрытом состоянии, можно разделить на два вида - кварцевые пески и синтетические проппанты. К физическим характеристикам проппантов, которые влияют на проводимость трещины, относятся такие параметры, как прочность, гранулометрический состав, наличие примесей, растворимость в кислотах, форма гранул (сферичность и округлость) и плотность.Modern materials, widely used for fixing cracks in the open state, can be divided into two types - quartz sands and synthetic proppants. The physical characteristics of proppants that affect the conductivity of a crack include parameters such as strength, particle size distribution, the presence of impurities, acid solubility, granule shape (sphericity and roundness), and density.

Первым и наиболее часто используемым материалом для закрепления трещин являются пески, плотность которых составляет приблизительно 2,65 г/см3. Пески обычно используются при гидроразрыве пластов, в которых напряжение сжатия не превышает 40 МПа. Кроме того, все большее применение находит песок, зерна которого имеют на поверхности специальное полимерное покрытие, повышающее прочность и препятствующее выносу частиц проппанта из трещины. В конце 70-х годов с созданием новых среднепрочных и высокопрочных синтетических проппантов начался подъем в области применения ГРП на газовых и нефтяных месторождениях, приуроченных к плотным песчаникам и известнякам, расположенным на больших глубинах.The first and most commonly used material for fixing cracks are sands, the density of which is approximately 2.65 g / cm 3 . Sands are usually used for hydraulic fracturing, in which the compressive stress does not exceed 40 MPa. In addition, sand is increasingly used, the grains of which have a special polymer coating on the surface, which increases strength and prevents proppant particles from being removed from the fracture. In the late 70s, with the creation of new medium-strength and high-strength synthetic proppants, an increase began in the field of hydraulic fracturing in gas and oil fields confined to dense sandstones and limestones located at great depths.

Среднепрочными являются керамические проппанты плотностью 2,7 - 3,3 г/см3, используемые при напряжении сжатия до 69 МПа. Сверхпрочные проппанты с плотностью 3,3 - 3,8 г/см3, используются при напряжении сжатия до 100 МПа. Производятся и используются также облегченные проппанты с плотностью 2,55 г/см3 и менее.Medium-strength are ceramic proppants with a density of 2.7 - 3.3 g / cm 3 used with a compression stress of up to 69 MPa. Heavy-duty proppants with a density of 3.3 - 3.8 g / cm 3 are used at compression stresses up to 100 MPa. Lightweight proppants with a density of 2.55 g / cm 3 or less are also produced and used.

Среди синтетических проппантов, масштабно применяемых в операциях ГРП, на протяжении десятилетий лидировали керамические проппанты, изготовленные из природного алюмосиликатного сырья и обладающие необходимыми техническими характеристиками. Крупнейшим мировым производителем алюмосиликатных проппантов является компания CARBO Ceramics. В этой связи общепринятой среди потребителей считается предлагаемая компанией классификация проппантов по плотности и прочности. Продуктовая линейка фирмы представлена высокопрочными и высокоплотными проппантами (плотность - 3,56 г/см3, насыпной вес - 2,0 г/см3), среднепрочными и среднеплотными проппантами (плотность - 2,7 г/см3, насыпной вес - 1,56 г/см3) и облегченными проппантами (плотность - 2,55 г/см3, насыпной вес - 1,4 г/см3), не обладающими выдающимися прочностными характеристиками, однако имеющими низкую плотность. Аналогичную линейку алюмосодержащих проппантов предлагают производители КНР и Бразилии. Таким образом, упрочнение известных проппантов и перевод их в разряд высокопрочных, достигается исключительно за счет значительного увеличения плотности материала с переходом его в категорию высокоплотных проппантов посредством изменения химического состава шихты, связанного с увеличением содержания Al2O3.Among the synthetic proppants that are widely used in hydraulic fracturing operations, ceramic proppants made from natural aluminosilicate raw materials and possessing the necessary technical characteristics have been leading for decades. The world's largest producer of aluminosilicate proppants is CARBO Ceramics. In this regard, the classification of proppants by density and strength proposed by the company is considered generally accepted among consumers. The company's product line is represented by high-strength and high-density proppants (density - 3.56 g / cm 3 , bulk density - 2.0 g / cm 3 ), medium-strength and medium-density proppants (density - 2.7 g / cm 3 , bulk density - 1 , 56 g / cm 3 ) and lightweight proppants (density - 2.55 g / cm 3 , bulk density - 1.4 g / cm 3 ), which do not have outstanding strength characteristics, but have a low density. A similar line of aluminum-containing proppants is offered by manufacturers of the PRC and Brazil. Thus, hardening of known proppants and transferring them to high-strength discharge is achieved solely due to a significant increase in the density of the material with its transition to the category of high-density proppants by changing the chemical composition of the charge associated with an increase in the Al 2 O 3 content.

В последнее десятилетие все большее доверие потребителей завоевывают магнийсиликатные проппанты, производимые из природного сырья на основе серпентинита, оливинита, дунита как самостоятельно, так и в виде смеси с природным кварцполевошпатным песком. Указанные проппанты на рынке представлены в основном среднеплотными и среднепрочными гранулами ForeProp и ForesMgLight (плотность - 2,7 г/см3, насыпной вес - 1,54 - 1,56 г/см3).In the last decade, magnesium silicate proppants, manufactured from natural raw materials based on serpentinite, olivinite, dunite, both independently and in the form of a mixture with natural quartz-feldspar sand, have gained increasing consumer confidence. These proppants on the market are mainly represented by medium-dense and medium-strength granules ForeProp and ForesMgLight (density - 2.7 g / cm 3 , bulk density - 1.54 - 1.56 g / cm 3 ).

В последние годы в связи с ростом цен на энергоносители быстрыми темпами развиваются технологии извлечения углеводородов из труднодоступных и нетрадиционных источников. Например, совершенствование технологии горизонтального бурения в сочетании с гидроразрывом сделало рентабельной добычу сланцевого газа и сланцевой нефти. В этой связи в ближайшее время прогнозируется увеличение спроса на высокопрочный проппант с минимальной плотностью, поскольку именно плотность проппанта определяет перенос и расположение проппанта вдоль трещины. Легкий проппант дольше поддерживается во взвешенном состоянии в транспортирующей его жидкости, поэтому может быть доставлен на более далекое расстояние вдоль крыльев трещины. Кроме того, использование низкоплотного проппанта позволяет применять более легкие жидкости и пониженные скорости закачки.In recent years, in connection with rising energy prices, technologies for the extraction of hydrocarbons from hard-to-reach and non-traditional sources have been developing rapidly. For example, improvements in horizontal drilling technology in combination with hydraulic fracturing have made cost-effective production of shale gas and shale oil. In this regard, in the near future, an increase in demand for high-strength proppant with a minimum density is predicted, since it is the proppant density that determines the transport and location of proppant along the crack. Lightweight proppant is suspended longer in the fluid transporting it, so it can be delivered to a longer distance along the wings of the crack. In addition, the use of low-density proppant allows the use of lighter fluids and lower injection speeds.

Известен высокопрочный бокситовый проппант CARBOHSP с насыпным весом 2,0 г/см3 (здесь и далее для характеристики плотности продукта будет использоваться насыпной вес). Несмотря на уникальные прочностные характеристики, указанный проппант имеет один существенный недостаток - высокую плотность. В связи с этим возникают трудности при его транспортировке к месту проведения ГРП.Known high-strength bauxite proppant CARBOHSP with a bulk density of 2.0 g / cm 3 (hereinafter, bulk density will be used to characterize the density of the product). Despite the unique strength characteristics, this proppant has one significant drawback - high density. In this regard, difficulties arise during its transportation to the place of hydraulic fracturing.

Известен также среднепрочный алюмосиликатный проппант средней плотности CARBOECONOPROP (насыпной вес - 1,56 г/см3). Известный материал обладает пониженной плотностью, однако имеет при этом недостаточно высокую прочность, что не позволяет использовать проппант в глубоких скважинах с высоким давлением смыкания.Also known medium-strength aluminosilicate proppant medium density CARBOECONOPROP (bulk density of 1.56 g / cm 3 ). Known material has a reduced density, however, it has not enough high strength, which does not allow the use of proppant in deep wells with a high closing pressure.

Известен способ изготовления легковесного магнийсиликатного проппанта и проппант (патент РФ №2437913), включающий термообработку магнийсодержащего компонента - источника оксида магния, его совместный помол с кремнеземсодержащим компонентом, грануляцию полученной шихты, обжиг полученных гранул и их рассев. Шихта содержит (в пересчете на прокаленное вещество), масс.%: SiO2 64-72, MgO 11-18, природные примеси - остальное, а термообработку осуществляют при температуре не более 1080°С. Легковесный магнийсиликатный проппант, характеризующийся тем, что он получен указанным выше способом. Проппант, полученный известным способом, имеет насыпной вес 1,42 г/см3, однако прочность гранул остается недостаточно высокой.A known method of manufacturing a lightweight magnesium silicate proppant and proppant (RF patent No. 2437913), including heat treatment of a magnesium-containing component - a source of magnesium oxide, its joint grinding with a silica-containing component, granulation of the resulting mixture, firing of the obtained granules and their sieving. The mixture contains (in terms of calcined substance), wt.%: SiO 2 64-72, MgO 11-18, natural impurities - the rest, and heat treatment is carried out at a temperature of not more than 1080 ° C. Lightweight magnesium silicate proppant, characterized in that it is obtained by the above method. The proppant obtained in a known manner has a bulk density of 1.42 g / cm 3 , however, the strength of the granules remains not high enough.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому техническому решению является способ изготовления магнийсиликатного проппанта и проппант (патент РФ №2463329), включающий подготовку исходных компонентов шихты, их помол с комплексной спекающей добавкой до фракции менее 30 мкм, гранулирование шихты, обжиг и рассев обожженных гранул. В качестве указанной добавки используют смесь брусита, колеманита, кремнефтористого натрия и фаялита в количестве 0,4-3,0% от массы шихты на основе магнийсиликатного сырья, при следующем их соотношении, % от массы шихты: брусит 0,1-1,0, колеманит 0,1-0,6, кремнефтористый натрий 0,1-0,4, фаялит 0,1-1,0, при общем содержании MgO в шихте - 19-48 масс.%. Причем обжиг осуществляют при температуре 1150-1220°С, а в качестве основного компонента шихты используют природное магнийсиликатное сырье - серпентинит; оливинит, дунит как самостоятельно, так и в виде смеси с природным кварцполевошпатным песком. Магнийсиликатный проппант характеризуется тем, что он получен указанным выше способом.The closest in technical essence to the claimed technical solution is a method of manufacturing a magnesium silicate proppant and proppant (RF patent No. 2463329), which includes preparing the initial components of the mixture, grinding them with a complex sintering additive to a fraction of less than 30 microns, granulating the mixture, calcining and sieving the calcined granules. As the specified additives, a mixture of brucite, colemanite, sodium silicofluoride and fayalite is used in an amount of 0.4-3.0% by weight of a mixture based on magnesium silicate raw materials, in the following ratio,% by weight of a mixture: brucite 0.1-1.0 , colemanite 0.1-0.6, sodium silicofluoride 0.1-0.4, fayalite 0.1-1.0, with a total MgO content in the charge of 19-48 wt.%. Moreover, firing is carried out at a temperature of 1150-1220 ° C, and as the main component of the charge using natural magnesium silicate raw materials - serpentinite; olivinite, dunite both independently and as a mixture with natural quartz feldspar sand. Magnesium silicate proppant is characterized in that it is obtained by the above method.

Проппант, полученный указанным способом, имеет насыпной вес 1,52 - 1,7 г/см3 в зависимости от содержания MgO в шихте, что позволяет классифицировать его как проппант средней плотности. В то же время повышенные показатели разрушаемости гранул не позволяют отнести продукт к разряду высокопрочных проппантов. Недостаточная прочность материала отчасти обусловлена тем, что при грануляции шихты, измельченной до фракции менее 30 мкм, не удается значительно уплотнить гранулу проппанта - сырца. Вследствие чего после обжига гранулы проппанта содержат избыточное количество пор. Например, насыпной вес проппанта, содержащего 24 - 28 масс.% MgO, составляет 1,56 - 1,58 г/см3.The proppant obtained in this way has a bulk density of 1.52 - 1.7 g / cm 3 depending on the MgO content in the charge, which allows it to be classified as medium density proppant. At the same time, the increased destruction characteristics of the granules do not allow the product to be classified as high-strength proppants. The insufficient strength of the material is partly due to the fact that when granulating the mixture, crushed to a fraction of less than 30 microns, it is not possible to significantly compact the raw proppant granule. As a result, after firing, the proppant granules contain an excessive number of pores. For example, the bulk weight of the proppant containing 24 to 28 wt.% MgO is 1.56 to 1.58 g / cm 3 .

Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является получение среднеплотного (с насыпным весом 1,6-1,64 г/см3) высокопрочного магнийсиликатного проппанта при незначительном уплотнении материала и без изменения его химического состава.The technical problem to be solved by the claimed invention is directed is to obtain a medium-density (with a bulk density of 1.6-1.64 g / cm 3 ) high-strength magnesium silicate proppant with a slight compaction of the material and without changing its chemical composition.

Указанный результат достигается тем, что в способе изготовления высокопрочного магнийсиликатного проппанта, включающем помол исходной шихты, ее гранулирование и обжиг полученных гранул, помол исходной шихты, содержащей 24-28 масс.% MgO, осуществляют до фракции 8 мкм и менее, а гранулирование производят на воде с добавлением натриевой или калиевой соли полиметиленнафталинсульфокислоты или поликарбоксиметилен-сульфокислоты в количестве 0,02-0,07% от массы шихты в пересчете на твердое вещество. Обжиг гранул производят в окислительной среде. Кроме того, в исходную шихту вводят спекающие добавки.This result is achieved by the fact that in the method of manufacturing high-strength magnesium silicate proppant, including grinding the initial charge, granulating and firing the obtained granules, grinding the initial charge containing 24-28 wt.% MgO, is carried out to a fraction of 8 μm or less, and granulation is carried out on water with the addition of the sodium or potassium salt of polymethylene naphthalene sulfonic acid or polycarboxymethylene sulfonic acid in an amount of 0.02-0.07% of the mass of the charge in terms of solid. Pellets are fired in an oxidizing environment. In addition, sintering additives are introduced into the initial charge.

Магнийсиликатные проппанты в силу особенностей исходного сырья, используемого для их изготовления, изначально обладают более низким насыпным весом по сравнению с известными металлическими, металлокерамическими и керамическими высокопрочными проппантами.Magnesium silicate proppants, due to the peculiarities of the feedstock used for their manufacture, initially have a lower bulk density compared to the known metal, ceramic-metal and ceramic high-strength proppants.

Однако только при содержании MgO в шихте в количестве, не превышающем 28 масс.%, продукт имеет насыпной вес менее 1,65 г/см3. Увеличение содержания MgO в шихте свыше 28 масс.% приводит к повышению плотности проппанта, а снижение содержания MgO в шихте ниже 24 масс.% вызывает падение механической прочности материала.However, only when the MgO content in the mixture in an amount not exceeding 28 wt.%, The product has a bulk density of less than 1.65 g / cm 3 . An increase in the MgO content in the charge over 28 wt.% Leads to an increase in proppant density, and a decrease in the MgO content in the charge below 24 wt.% Causes a decrease in the mechanical strength of the material.

Упрочнение проппанта, получаемого заявляемым способом, достигается совокупным действием двух факторов: увеличением глубины помола исходной шихты до фракции 8 мкм и менее, а также введением в шихту растворов указанных солей. Тонкий помол обеспечивает более плотную укладку частиц при грануляции, кроме того, возрастает степень механической активации поверхности частиц. В свою очередь введение в шихту раствора солей полиметиленнафталинсульфокислот и поликарбоксиметиленсульфокислот в заявляемом количестве придает системе тиксотропные свойства, то есть при увеличении скорости сдвига вязкость системы снижается и возрастает пластичность массы. При этом процесс уплотнения частиц шихты во время грануляции приобретает более равномерный характер. Высокая смачиваемость и подвижность тонкодисперсных частиц относительно друг друга при грануляции увеличивает насыпной вес сырцовых гранул и повышает прочность обожженного проппанта.The hardening of the proppant obtained by the claimed method is achieved by the combined action of two factors: an increase in the grinding depth of the initial mixture to a fraction of 8 μm or less, as well as the introduction of solutions of these salts into the mixture. Fine grinding provides a denser packing of particles during granulation, in addition, the degree of mechanical activation of the surface of the particles increases. In turn, the introduction of a mixture of a solution of salts of polymethylene naphthalene sulfonic acids and polycarboxymethylene sulfonic acids in the claimed amount gives the system thixotropic properties, that is, with an increase in shear rate, the viscosity of the system decreases and the plasticity of the mass increases. Moreover, the process of compaction of the particles of the mixture during granulation becomes more uniform. The high wettability and mobility of the fine particles relative to each other during granulation increases the bulk density of the raw granules and increases the strength of the calcined proppant.

При помоле шихты до фракции крупнее 8 мкм разрушаемость проппанта возрастает. При уменьшении количества заявляемых солей менее 0,02 масс.% действие добавки малозаметно, увеличение количества указанных солей выше 0,07 масс.% не приводит к дальнейшему увеличению прочности материала.When grinding the mixture to a fraction larger than 8 μm, the proppant breakability increases. With a decrease in the number of declared salts of less than 0.02 wt.%, The effect of the additive is hardly noticeable, an increase in the number of these salts above 0.07 wt.% Does not lead to a further increase in the strength of the material.

В исходную шихту могут вводиться различные спекающие добавки, например неорганические фториды, брусит, добавки, содержащие оксиды кальция, железа, калия, натрия.Various sintering additives can be introduced into the initial charge, for example, inorganic fluorides, brucite, additives containing oxides of calcium, iron, potassium, and sodium.

Учитывая тот факт, что измельченная шихта на основе природного магнийсиликатного сырья, используемая для изготовления проппанта в соответствии с заявляемым техническим решением, содержит примеси как окисленного, так и металлического железа (привносится в шихту при интенсивном помоле), обжиг гранул целесообразно производить в окислительной атмосфере. В этом случае удается снизить негативное воздействие, оказываемое на микро и макроструктуру керамики в результате инверсии FeO↔Fe2O3, происходящей при высокотемпературном обжиге.Considering the fact that the crushed mixture based on natural magnesium silicate raw materials used for the manufacture of proppant in accordance with the claimed technical solution contains impurities of both oxidized and metallic iron (introduced into the mixture with intensive grinding), it is advisable to burn the granules in an oxidizing atmosphere. In this case, it is possible to reduce the negative effect exerted on the micro and macrostructure of ceramics as a result of the inversion of FeO↔Fe 2 O 3 occurring during high-temperature firing.

Примеры осуществления изобретения.Examples of carrying out the invention.

Пример 1.Example 1

4 кг смеси высококремнеземистого кварцполевошпатного песка, высушенного при температуре 150°C в течение 1 часа и серпентинита, термообработанного при температуре 1000°C (содержание MgO в шихте 24 масс.%), подвергали совместному помолу до фракции менее 8 мкм. Контроль фракционного состава проводили на анализаторе размера частиц Horiba LA - 300. Полученный материал гранулировали на лабораторном тарельчатом грануляторе, при этом в воду для грануляции добавляли натриевую соль полиметиленнафталинсульфокислоты из расчета 0,02% от массы шихты. Гранулят обжигали при температуре 1230°C. Пробу обожженных проппантов фракции 30/60 меш направляли на определение насыпного веса и разрушаемости по общепринятой методике ISO 13503 - 2:2006. Подобным образом были изготовлены пробы с различным содержанием в шихте MgO и натриевой соли полиметилен-нафталинсульфокислоты. Результаты измерений представлены в таблице 1.4 kg of a mixture of high silica quartz feldspar sand, dried at a temperature of 150 ° C for 1 hour and serpentinite, heat-treated at a temperature of 1000 ° C (MgO content in the charge 24 wt.%), Was subjected to joint grinding to a fraction of less than 8 μm. The fractional composition was monitored on a Horiba LA - 300 particle size analyzer. The obtained material was granulated on a laboratory plate granulator, while the polymethylene naphthalene sulfonic acid sodium salt was added to the granulation water at the rate of 0.02% of the charge mass. The granulate was fired at a temperature of 1230 ° C. A sample of fired proppants of the 30/60 mesh fraction was sent to determine the bulk density and destructibility according to the generally accepted methodology of ISO 13503 - 2: 2006. Similarly, samples were prepared with different contents of MgO and the sodium salt of polymethylene-naphthalene sulfonic acid in the mixture. The measurement results are presented in table 1.

Пример 2.Example 2

3880 г смеси высококремнеземистого кварцполевошпатного песка, высушенного при температуре 150°C в течение 1 часа, и серпентинита, термообработанного при температуре 1000°C, а также 120 г комплексной спекающей добавки, содержащей 40 г брусита, 40 г фаялита, 24 г колеманита и 16 г кремнефтористого натрия (патент РФ №2463329) при содержании MgO в шихте 28 масс.%, подвергали совместному помолу до фракции менее 8 мкм. Контроль фракционного состава проводили на анализаторе размера частиц Horiba LA - 300. Полученный материал гранулировали на лабораторном тарельчатом грануляторе, при этом в воду для грануляции добавляли натриевую соль поликарбоксиметиленсульфокислоты из расчета 0,07% от массы шихты. Гранулят обжигали при температуре 1150°C в окислительной атмосфере. Пробу обожженных проппантов фракции 30/60 меш направляли на определение насыпного веса, разрушаемости и долгосрочной проводимости по общепринятой методике ISO 13503 - 2:2006. Подобным образом были изготовлены пробы с добавкой калиевой соли полиметиленнафталинсульфокислоты и калиевой соли поликарбоксиметиленсульфокислоты. Результаты измерений представлены в таблицах 1 и 2.3880 g of a mixture of high silica quartz feldspar sand, dried at a temperature of 150 ° C for 1 hour, and serpentinite, heat-treated at a temperature of 1000 ° C, as well as 120 g of a complex sintering additive containing 40 g of brucite, 40 g of fayalite, 24 g of colemanite and 16 g of sodium silicofluoride (RF patent No. 2463329) when the MgO content in the charge 28 wt.%, was subjected to joint grinding to a fraction of less than 8 microns. The fractional composition was monitored on a Horiba LA - 300 particle size analyzer. The obtained material was granulated on a laboratory plate granulator, while polycarboxymethylene sulfonic acid sodium salt was added to the granulation water at the rate of 0.07% of the charge mass. The granulate was calcined at a temperature of 1150 ° C in an oxidizing atmosphere. A sample of fired proppants of the 30/60 mesh fraction was sent to determine the bulk density, destructibility and long-term conductivity according to the generally accepted methodology ISO 13503 - 2: 2006. Similarly, samples were prepared with the addition of the potassium salt of polymethylene naphthalene sulfonic acid and the potassium salt of polycarboxymethylene sulfonic acid. The measurement results are presented in tables 1 and 2.

Таблица 1 Table 1 - Свойства обожженного проппанта - Properties of burnt proppant № п/пNo. p / p Содержание солевой добавкиThe content of salt additives Содержание MgO в шихте, масс.%The MgO content in the mixture, wt.% Насыпной вес, г/см3 Bulk weight, g / cm 3 Разрушаемость при 10000 psi, масс.%Destructibility at 10000 psi, wt.% 1. Проппант CARBOHSP1. The proppant CARBOHSP -- -- 2,02.0 0,60.6 2. Проппант патент РФ №24633292. Proppant RF patent No. 2463329 -- 2828 1,581,58 3,83.8 3. Пример 1 описания3. Example 1 description 0,02 масс.% натриевой соли полиметиленнафталинсульфокислоты0.02 wt.% Sodium salt of polymethylene naphthalene sulfonic acid 2424 1,61,6 1,51,5 4. Пример 1 описания4. Example 1 description 0,05 масс.% натриевой соли полиметиленнафталинсульфокислоты0.05 wt.% Sodium salt of polymethylene naphthalene sulfonic acid 2626 1,621,62 1,31.3 5. Пример 1 описания5. Example 1 description 0,07 масс.% натриевой соли полиметиленнафталинсульфокислоты0.07 wt.% Sodium salt of polymethylene naphthalene sulfonic acid 2828 1,631,63 1,01,0 6. Пример 1 описания6. Example 1 description 0,01 масс.% натриевой соли полиметиленнафталинсульфокислоты0.01 wt.% Sodium salt of polymethylene naphthalene sulfonic acid 2323 1,541,54 3,83.8 7. Пример 1 описания7. Example 1 description 0,09 масс.% натриевой соли полиметиленнафталинсульфокислоты0.09 wt.% Sodium salt of polymethylene naphthalene sulfonic acid 2929th 1,651.65 1,01,0 8. Пример 1 описания помол до фракции менее 10 мкм8. Example 1 descriptions of grinding to fractions less than 10 microns 0,07 масс.% натриевой соли полиметиленнафталинсульфокислоты0.07 wt.% Sodium salt of polymethylene naphthalene sulfonic acid 2828 1,591,59 1,71.7 9. Пример 2 описания9. Example 2 description 0,07 масс.% натриевой соли поликарбоксиметиленсульфокислоты0.07 wt.% Polycarboxymethylene sulfonic acid sodium salt 2828 1,641,64 0,80.8 10. Пример 2 описания10. Example 2 description 0,07 масс.% калиевой соли поликарбоксиметиленсульфокислоты0.07 wt.% Potassium salt of polycarboxymethylene sulfonic acid 2828 1,641,64 0,90.9 11. Пример 2 описания11. Example 2 description 0,07 масс.% калиевой соли полиметиленнафталинсульфокислоты0.07 wt.% Potassium salt of polymethylene naphthalene sulfonic acid 2828 1,641,64 0,70.7 Таблица 2 table 2 - Долгосрочная проводимость проппантов- Long-term proppant conductivity Давление смыкания, psiClosing Pressure, psi Долгосрочная проводимость, мДарси×фут при 121°CLong-term conductivity, mDarcy × ft at 121 ° C Проппант CAKBOHSPProppant CAKBOHSP Проппант по пат. РФ №2463329Proppant according to US Pat. RF №2463329 Проппант по заявл. способуProppant on the claim. way 20002000 32703270 32103210 34983498 40004000 32333233 28302830 33883388 60006000 27912791 22102210 27332733 80008000 23432343 19831983 22982298 1000010,000 18491849 16531653 17881788

Анализ данных таблиц показывает, что магнийсиликатный проппант, полученный заявляемым способом (примеры 3-5, 9-11 таблицы 1), по механической прочности и долгосрочной проводимости сопоставим с высокопрочным алюмосиликатным проппантом CARBOHSP, имея при этом меньший насыпной вес, и превосходит известные среднеплотные магнийсиликатные проппанты по устойчивости к действию сжимающей нагрузки и долгосрочной проводимости проппантной пачки. Следовательно, указанный продукт может быть классифицирован как среднеплотный высокопрочный магнийсиликатный проппант. Использование указанного проппанта позволит упростить и удешевить проведение операции ГРП за счет использования менее плотного геля, облегчения закачки, транспортировки и размещения проппанта (расклинивателя) в скважинах, особенно в скважинах со сложной геометрией.Analysis of these tables shows that the magnesium silicate proppant obtained by the claimed method (examples 3-5, 9-11 of table 1), in mechanical strength and long-term conductivity, is comparable with the high-strength aluminosilicate proppant CARBOHSP, while having a lower bulk density, and exceeds the known medium-density magnesium silicate proppants for resistance to compressive stress and long-term conductivity of the proppant pack. Therefore, this product can be classified as a medium dense high strength magnesium silicate proppant. The use of the indicated proppant will simplify and reduce the cost of hydraulic fracturing by using a less dense gel, facilitate the injection, transportation and placement of proppant (proppant) in wells, especially in wells with complex geometry.

Таким образом, заявляемое техническое решение позволяет расширить продуктовую линейку магнийсиликатных проппантов.Thus, the claimed technical solution allows you to expand the product line of magnesium silicate proppants.

Claims (3)

1. Способ изготовления высокопрочного магнийсиликатного проппанта, включающий помол исходной шихты, ее гранулирование и обжиг полученных гранул, отличающийся тем, что помол исходной шихты, содержащей 24-28 масс.% MgO, осуществляют до фракции 8 мкм и менее, а гранулирование производят на воде с добавлением натриевой или калиевой соли полиметиленнафталинсульфокислоты или поликарбоксиметиленсульфокислоты в количестве 0,02-0,07% от массы шихты в пересчете на твердое вещество.1. A method of manufacturing a high-strength magnesium silicate proppant, comprising grinding the initial charge, granulating it and firing the obtained granules, characterized in that the grinding of the initial charge containing 24-28 wt.% MgO is carried out to a fraction of 8 μm or less, and granulation is carried out on water with the addition of the sodium or potassium salt of polymethylene naphthalene sulfonic acid or polycarboxymethylene sulfonic acid in an amount of 0.02-0.07% by weight of the mixture, calculated on the solid. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что обжиг гранул производят в окислительной среде.2. The method according to claim 1, characterized in that the firing of the granules is carried out in an oxidizing environment. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в исходную шихту вводят спекающие добавки. 3. The method according to claim 1, characterized in that sintering additives are introduced into the initial charge.
RU2013109711/03A 2013-03-05 2013-03-05 High-strength magnesium silicate proppant obtaining method RU2521989C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013109711/03A RU2521989C1 (en) 2013-03-05 2013-03-05 High-strength magnesium silicate proppant obtaining method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013109711/03A RU2521989C1 (en) 2013-03-05 2013-03-05 High-strength magnesium silicate proppant obtaining method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2521989C1 true RU2521989C1 (en) 2014-07-10

Family

ID=51217184

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013109711/03A RU2521989C1 (en) 2013-03-05 2013-03-05 High-strength magnesium silicate proppant obtaining method

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2521989C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2563853C1 (en) * 2014-08-05 2015-09-20 Общество С Ограниченной Ответственностью "Форэс" Charge for magnesium-silicate proppant production, and proppant
RU2613676C1 (en) * 2015-11-19 2017-03-21 Общество с огранниченной ответственностью "ФОРЭС" Method for magnesium silicate proppant preparation, and proppant
RU2732770C2 (en) * 2018-10-31 2020-09-22 Общество с ограниченной ответственностью "Платинус" Method of producing magnesium-silicate proppant with a polymer coating and magnesium-silicate proppant
RU2742891C2 (en) * 2017-12-05 2021-02-11 ПВТ Эволюшн Лимитед Method for producing medium-density magnesium silicate proppant and proppant

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2235703C1 (en) * 2003-05-12 2004-09-10 Шмотьев Сергей Федорович Method of manufacturing ceramic disjoining members for oil wells
US7521389B2 (en) * 2006-08-04 2009-04-21 Ilem Research And Development Establishment Ceramic proppant with low specific weight
CN101696113A (en) * 2009-10-23 2010-04-21 中钢集团洛阳耐火材料研究院有限公司 Method for preparing low-density sintered ceramisite fracturing proppant with low cost
RU2437913C1 (en) * 2010-06-03 2011-12-27 Общество С Ограниченной Ответственностью "Форэс" Procedure for preparation of light-weight magnesium-silicate propping agent and propping agent
RU2448142C2 (en) * 2007-08-28 2012-04-20 Имерис Proppants and anti-flowback additives made from sillimanite minerals, methods of production and methods of use
RU2463329C1 (en) * 2011-05-06 2012-10-10 Общество С Ограниченной Ответственностью "Форэс" Method of producing silicon-magnesium proppant, and proppant
RU2476476C2 (en) * 2011-06-10 2013-02-27 Общество С Ограниченной Ответственностью "Форэс" Manufacturing method of ceramic proppant, and proppant itself

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2235703C1 (en) * 2003-05-12 2004-09-10 Шмотьев Сергей Федорович Method of manufacturing ceramic disjoining members for oil wells
US7521389B2 (en) * 2006-08-04 2009-04-21 Ilem Research And Development Establishment Ceramic proppant with low specific weight
RU2448142C2 (en) * 2007-08-28 2012-04-20 Имерис Proppants and anti-flowback additives made from sillimanite minerals, methods of production and methods of use
CN101696113A (en) * 2009-10-23 2010-04-21 中钢集团洛阳耐火材料研究院有限公司 Method for preparing low-density sintered ceramisite fracturing proppant with low cost
RU2437913C1 (en) * 2010-06-03 2011-12-27 Общество С Ограниченной Ответственностью "Форэс" Procedure for preparation of light-weight magnesium-silicate propping agent and propping agent
RU2463329C1 (en) * 2011-05-06 2012-10-10 Общество С Ограниченной Ответственностью "Форэс" Method of producing silicon-magnesium proppant, and proppant
RU2476476C2 (en) * 2011-06-10 2013-02-27 Общество С Ограниченной Ответственностью "Форэс" Manufacturing method of ceramic proppant, and proppant itself

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2563853C1 (en) * 2014-08-05 2015-09-20 Общество С Ограниченной Ответственностью "Форэс" Charge for magnesium-silicate proppant production, and proppant
RU2563853C9 (en) * 2014-08-05 2021-03-18 Общество С Ограниченной Ответственностью "Форэс" Charge for magnesium-silicate proppant production, and proppant
RU2613676C1 (en) * 2015-11-19 2017-03-21 Общество с огранниченной ответственностью "ФОРЭС" Method for magnesium silicate proppant preparation, and proppant
RU2742891C2 (en) * 2017-12-05 2021-02-11 ПВТ Эволюшн Лимитед Method for producing medium-density magnesium silicate proppant and proppant
RU2732770C2 (en) * 2018-10-31 2020-09-22 Общество с ограниченной ответственностью "Платинус" Method of producing magnesium-silicate proppant with a polymer coating and magnesium-silicate proppant

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9399727B2 (en) Composition and method for producing an ultra-lightweight ceramic proppant
RU2694363C1 (en) Ceramic proppant and its production method
CN102786922B (en) Method for preparing high-strength oil fracturing proppant by high-iron bauxite
EA012824B1 (en) Sintered spherical pellets for gas and oil wells and a method of fracturing
US10093849B2 (en) Proppants and anti-flowback additives comprising flash calcined clay, methods of manufacture, and methods of use
RU2521989C1 (en) High-strength magnesium silicate proppant obtaining method
RU2613676C1 (en) Method for magnesium silicate proppant preparation, and proppant
US20160053162A1 (en) Method of manufacturing of light ceramic proppants and light ceramic proppants
CN103468239B (en) The Low-density high-intensity ceramsite proppant and preparation method thereof being raw material with flint clay
CN105131934B (en) A kind of double-layer high strength fracturing propping agents and preparation method thereof
CN103288428B (en) Method for preparing fracturing propping agent specially used for shale gas from poor bauxite
US20170275209A1 (en) Addition of mineral-containing slurry for proppant formation
CN103288431B (en) Method for preparing special high-strength fracturing propping agent for shale gas
RU2535540C1 (en) Ultralight siliceous magnesium-containing proppant manufacturing method
RU2563853C1 (en) Charge for magnesium-silicate proppant production, and proppant
CN104355597A (en) Low-density moderate-strength ceramsite and preparation method thereof
CN104910891A (en) Low-density ceramic fracturing propping agent and preparation method thereof
WO2014011066A1 (en) Light ceramic proppants and a method of manufacturing of light ceramic proppants
RU2650149C1 (en) Feed for manufacturing of light-proof silicon proppant and proppant
CA2717640C (en) Siliceous proppant process of manufacture
CN102899018B (en) High-strength high-density ceramic proppant and preparation method thereof
EA036797B1 (en) Raw charge for production of magnesia-quartz proppant
US20150240150A1 (en) Light ceramic proppants and a method of manufacturing of light ceramic proppants
BR102019017920A2 (en) PROPANTS PRODUCTION PROCESS FROM NICKEL FLOTATION WASTE
JPS6156754B2 (en)

Legal Events

Date Code Title Description
TC4A Change in inventorship

Effective date: 20160707

HE4A Change of address of a patent owner

Effective date: 20210623