RU2568486C2 - Multilayered proppant and method for obtaining it - Google Patents

Multilayered proppant and method for obtaining it Download PDF

Info

Publication number
RU2568486C2
RU2568486C2 RU2014100524/05A RU2014100524A RU2568486C2 RU 2568486 C2 RU2568486 C2 RU 2568486C2 RU 2014100524/05 A RU2014100524/05 A RU 2014100524/05A RU 2014100524 A RU2014100524 A RU 2014100524A RU 2568486 C2 RU2568486 C2 RU 2568486C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
mixture
proppant
aluminosilicate raw
granules
stage
Prior art date
Application number
RU2014100524/05A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2014100524A (en
Inventor
Владимир Анатольевич Можжерин
Виктор Павлович Мигаль
Александр Николаевич Новиков
Галина Николаевна Салагина
Вячеслав Яковлевич Сакулин
Евгений Аркадьевич Штерн
Борис Абрамович Симановский
Олег Михайлович Розанов
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Боровичский комбинат огнеупоров"
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 Открытое акционерное общество "Боровичский комбинат огнеупоров" filed Critical Открытое акционерное общество "Боровичский комбинат огнеупоров"
Priority to RU2014100524/05A priority Critical patent/RU2568486C2/en
Publication of RU2014100524A publication Critical patent/RU2014100524A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2568486C2 publication Critical patent/RU2568486C2/en

Links

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: invention relates to production of proppants, used in petroleum and gas extraction by method of hydraulic fracturing. Multilayered proppant is obtained on the basis of sintered aluminosilicate raw material in form of granules, with pycnometric density 2.0-3.5 g/cm3 and size 0.2-2.5 mm. Proppant consists of core and two layers - inner and outer, with core consisting of mixture of aluminosilicate raw material and pore-forming agent, inner layer above core consists of mixture of aluminosilicate raw material and mineraliser, outer layer consists of mixture of aluminosilicate raw material and fluorite. in method for obtaining multilayered proppant, including granulation of mixture of aluminosilicate raw material with pore-forming agents, mineralisers and fluorite with addition of binding component in mixer-granulator with rotating at constant rate disc bowl and rotor mixer, rotation rate of which is changed depending on granulation stage, drying at 110-300°C, sieving of dried granules, burning of granules in rotating furnace, sieving burnt granules into marketable fractions, granulation is carried out in three stages: at first stage mixture of aluminosilicate raw material and pore-forming agent is granulated, at second stage mixture of aluminosilicate raw material and mineraliser is granulated, at third stage mixture of aluminosilicate raw material and fluorite is granulated.
EFFECT: invention makes it possible to obtain proppant with low pycnometric density and high mechanical strength.
13 cl, 1 tbl

Description

Изобретение относится к производству проппантов - расклинивающих гранул, применяемых при добыче нефти и газа методом гидравлического разрыва пласта.The invention relates to the production of proppants - proppant granules used in oil and gas production by hydraulic fracturing.

Гидравлический разрыв пласта (ГРП) - наиболее прогрессивный способ добычи нефти и газа, позволяющий значительно увеличить производительность скважин. Сущность метода ГРП заключается в закачивании под большим давлением вязкой жидкости гидроразрыва 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 при высоких температурах.Hydraulic fracturing (Fracturing) is the most advanced method of oil and gas production, which can significantly increase the productivity of wells. The essence of the hydraulic fracturing method is to pump a viscous hydraulic fracturing fluid under high pressure into oil and gas reservoirs, as a result of which a fracture forms in the reservoir, into which the fluid penetrates. To keep the cracks in the open state, spherical granules (proppants) are added to the injected liquid, which, penetrating the liquid into the crack and filling it, create a strong proppant frame with high permeability to oil and gas. Proppants are able to withstand high reservoir pressures and withstand aggressive environments at high temperatures.

Основными характеристиками проппантов, которые обеспечивают их соответствие международному стандарту качества ISO 13053, являются прочность на раздавливание, плотность, кислотостойкость, сферичность и округлость, проводимость и проницаемость. Проводимость в значительной степени зависит от прочности гранул и их сферичности. Чем выше прочность гранул, тем дольше сохраняется порозность упаковки в трещине гидроразрыва, а, следовательно, и проводимость скважины. Как правило, прочные проппанты - это керамические проппанты, которые получают из алюмосиликатного сырья.The main characteristics of proppants that ensure their compliance with the international quality standard ISO 13053 are crush strength, density, acid resistance, sphericity and roundness, conductivity and permeability. Conductivity is largely dependent on the strength of the granules and their sphericity. The higher the strength of the granules, the longer the porosity of the package remains in the fracture, and, consequently, the conductivity of the well. As a rule, durable proppants are ceramic proppants, which are obtained from aluminosilicate raw materials.

Стоимость расходуемых материалов, таких как рабочая жидкость гидроразрыва и проппантов, составляет значительную часть стоимости всей операции гидроразрыва пласта. Снижение стоимости проппантов может быть достигнуто, в частности, снижением температуры обжига гранул. В свою очередь, снижение температуры спекания приводит к уменьшению плотности проппанта. Проппанты с более низкой плотностью требуют менее вязких, а, следовательно, более дешевых жидкостей для их закачки в трещину гидроразрыва. Таким образом, снижение температуры спекания при получении керамических проппантов позволяет повысить эффективность гидроразрыва пласта.The cost of consumables, such as hydraulic fracturing fluid and proppants, is a significant part of the cost of the entire hydraulic fracturing operation. Reducing the cost of proppants can be achieved, in particular, by lowering the firing temperature of the granules. In turn, a decrease in sintering temperature leads to a decrease in proppant density. Lower density proppants require less viscous and, therefore, cheaper liquids to pump them into the fracture. Thus, a decrease in sintering temperature during the production of ceramic proppants can increase the efficiency of hydraulic fracturing.

Получению керамических проппантов низкой плотности посвящены многие публикации и изобретения. Керамические проппанты и способ их получения описаны в изобретении /1/. Авторы предлагают получать керамические проппанты следующего состава, масс.%: Al2O3 - 52-58; SiO2 - 32-39. Плотность проппантов составляет 2,63-2,67 г/см3, объемная плотность составляет 1,48-1,56 г/см3. Кроме того, авторы предлагают исходный алюмосиликатный материал - глины Missouri, содержащие (масс.%): Al2O3 - 32-35; SiO2 - 56-59. Плотность таких проппантов составляет 2,65 г/см3, объемная плотность составляет 1,44 г/см3. Содержание Fe2O3 в исходном материале составляет 1,5-5,0 масс.%. Гранулы получают грануляцией необожженного сырья. Полученные гранулы обжигают при 1285°C-1330°C, в течение 30 минут. В качестве наполнителей используют рутил, бентонит, шамот, нефелиновые сиениты, полевой шпат, тальк.Many publications and inventions have been devoted to producing ceramic proppants of low density. Ceramic proppants and the method for their preparation are described in the invention / 1 /. The authors propose to obtain ceramic proppants of the following composition, wt.%: Al 2 O 3 - 52-58; SiO 2 - 32-39. The proppant density is 2.63-2.67 g / cm 3 , bulk density is 1.48-1.56 g / cm 3 . In addition, the authors propose the original aluminosilicate material - Missouri clays containing (wt.%): Al 2 O 3 - 32-35; SiO 2 56-59. The density of such proppants is 2.65 g / cm 3 , bulk density is 1.44 g / cm 3 . The content of Fe 2 O 3 in the starting material is 1.5-5.0 wt.%. Granules are obtained by granulation of raw material. The granules obtained are fired at 1285 ° C-1330 ° C for 30 minutes. Rutile, bentonite, chamotte, nepheline syenites, feldspar, talc are used as fillers.

Для уменьшения плотности проппантов авторы изобретения /2/ предлагают вводить в состав исходных компонентов ароматические поликонденсированные полимеры, имеющие температуру полимеризации по крайней мере 120°C. В описании изобретения приводятся многочисленные производные данного полимера и оптимальные соотношения их с основными компонентами шихты.To reduce the density of proppants, the inventors / 2 / propose introducing aromatic polycondensed polymers having a polymerization temperature of at least 120 ° C into the composition of the starting components. In the description of the invention are numerous derivatives of this polymer and their optimal ratio with the main components of the charge.

Для проведения ГРП автор изобретения /3/ предлагает использовать проппанты, состоящие из несмешивающихся внешней затвердевающей оболочки и внутреннего наполнителя. В то время, как внешняя оболочка становится прочнее в условиях трещины гидроразрыва, внутренняя часть проппантов удаляется в результате физико-химических взаимодействий, образуя поры внутри проппантов. Наружная оболочка проппантов состоит из армированного композиционного материала, который включает в себя группу цемента, цементную пену, полимеры, смолы, алюминий и комбинации из них. Внутренний наполнитель проппантов состоит из углеродистых нанотрубок, фуллеренов (аллотропных форм углерода), кремнезема, металла и их комбинаций. Предложенные проппанты обладают высокой прочностью, препятствуют обратному выносу при гидроразрыве и имеют низкую плотность.For hydraulic fracturing, the inventor / 3 / proposes the use of proppants consisting of an immiscible external hardening shell and internal filler. While the outer shell becomes stronger under the conditions of a hydraulic fracture, the inner part of the proppants is removed as a result of physico-chemical interactions, forming pores inside the proppants. The outer shell of the proppants consists of a reinforced composite material, which includes a group of cement, cement foam, polymers, resins, aluminum, and combinations thereof. The internal proppant filler consists of carbon nanotubes, fullerenes (allotropic forms of carbon), silica, metal, and combinations thereof. The proposed proppants have high strength, prevent backflow during hydraulic fracturing and have a low density.

Проппанты, полученные в соответствии с патентом /4/, состоят из ядра, полученного из низкоглиноземистого алюмосиликатного сырья, и оболочки, полученной из высокоглиноземистого сырья. Проппанты с различной плотностью и прочностью обжигают при температурах 1000-1550°C.The proppants obtained in accordance with the patent / 4 / consist of a core obtained from low-alumina aluminosilicate raw materials and a shell obtained from high-alumina raw materials. Proppants with different densities and strengths are fired at temperatures of 1000-1550 ° C.

Способ изготовления легковесного кремнеземистого проппанта описан в патенте /5/. При получении проппантов в кремнеземистую шихту, содержащую материал - источник диоксида кремния в виде кварцполевошпатного песка и/или кварцита, дополнительно вводят материал - источник оксида магния с размером частиц 5 мкм и менее при следующем соотношении компонентов (в пересчете на прокаленное вещество), мас.%: SiO2 88-94; MgO - 0,3-9, природные примеси - остальное. Предложенный способ позволяет снизить абсолютную плотность проппанта при сохранении прочности проппанта и приемлемых значений разрушаемости проппантной пачки.A method of manufacturing a lightweight silica proppant is described in the patent / 5 /. Upon receipt of proppants in a siliceous mixture containing a source of silicon dioxide in the form of silica feldspar sand and / or quartzite, an additional source of magnesium oxide with a particle size of 5 μm or less is additionally introduced in the following ratio of components (in terms of calcined substance), wt. %: SiO 2 88-94; MgO - 0.3-9, natural impurities - the rest. The proposed method allows to reduce the absolute density of the proppant while maintaining the strength of the proppant and acceptable values of the destruction of the proppant pack.

В патенте /6/ для производства проппантов используют каолин, содержащий, мас.%: каолинит - 70,0-90,0; псевдокристаллический или аморфный гиббсит - 5,0 - 25,0; другие кристаллические минералы - менее 5,0. Отмечаются ограничения на содержание свободного кварца. Его количество не должно превышать 2,0-5,0 мас.%. Допускается незначительное содержание анатаза и рутила. Наиболее вредными примесями, которые отрицательно влияют на свойства получаемых проппантов, авторы считают кварц, рутил, сидерит, марказит и монтмориллонит. Проппанты, полученные из такого материала, содержат, мас.%: Al2O3 - 43,0-58,0; SiO2 - 37,0-52,0; Fe2O3 - менее 2,0-5,0. Сырой материал предварительно обжигают при достаточно низкой температуре (<900°C), чтобы предупредить разложение глины на муллит и кристобалит. Прокаленный материал измельчают до крупности 5,0-8,0 мкм, после чего перемешивают со связующим компонентом в виде сухого порошка кукурузного крахмала в количестве 1,0-2,0 мас.% от массы загруженной каолиновой глины. Грануляцию проводят в смесителе-грануляторе при добавлении воды для растворения связующего компонента. Обжиг высушенных при 150-260°C гранул осуществляют при 1400-1470°C в течение 0,5-1,0 часа. Затем гранулы рассевают на товарные фракции, основная из которых - 20/40 меш.In the patent / 6 / for the production of proppants use kaolin containing, wt.%: Kaolinite - 70.0-90.0; pseudocrystalline or amorphous gibbsite - 5.0 - 25.0; other crystalline minerals - less than 5.0. Limitations on the content of free quartz are noted. Its amount should not exceed 2.0-5.0 wt.%. Low levels of anatase and rutile are allowed. The authors consider quartz, rutile, siderite, marcasite and montmorillonite to be the most harmful impurities that adversely affect the properties of the obtained proppants. The proppants obtained from such a material contain, wt.%: Al 2 O 3 - 43.0-58.0; SiO 2 - 37.0-52.0; Fe 2 O 3 - less than 2.0-5.0. The raw material is pre-fired at a sufficiently low temperature (<900 ° C) to prevent the decomposition of clay into mullite and cristobalite. The calcined material is ground to a particle size of 5.0-8.0 μm, and then mixed with a binder component in the form of a dry powder of corn starch in an amount of 1.0-2.0 wt.% By weight of loaded kaolin clay. Granulation is carried out in a mixer-granulator with the addition of water to dissolve the binder component. Firing of granules dried at 150-260 ° C is carried out at 1400-1470 ° C for 0.5-1.0 hours. Then the granules are sieved into commercial fractions, the main of which is 20/40 mesh.

Известны двухслойные проппанты /7/ с основой в виде сферических частиц из керамики, оксидов металлов, которые могут содержать микросферы, ценосферы, что уменьшает плотность проппантов.Known two-layer proppants / 7 / with a base in the form of spherical particles of ceramics, metal oxides, which may contain microspheres, cenospheres, which reduces the density of proppants.

Послойно наносить несколько микропокрытий для обеспечения высокой прочности проппантов предлагают авторы патента /8/. Вначале гранулы разогревают до температур 85-380°C, затем на поверхность гранул наносят тонкий слой клеящего вещества, после чего последовательно напыляют различные участки проппантов полимерными смолами и затвердевающими добавками, такими как глина, оксиды металлов и т.д.Layered to apply several microcoatings to ensure high strength proppants offer the authors of the patent / 8 /. First, the granules are heated to a temperature of 85-380 ° C, then a thin layer of adhesive is applied to the granule surface, after which various sections of the proppants are subsequently sprayed with polymer resins and hardening additives, such as clay, metal oxides, etc.

Согласно патенту /9/ США №4493875 на сердцевину гранул, полученных из песка, оксида алюминия или керамики, наносят покрытие из стеклянных микросфер. Пикнометрическая плотность сердцевины составляет не менее 2,2 г/см3, пикнометрическая плотность покрытия - 0,8 г/см3.According to patent / 9 / US No. 4493875 on the core of granules obtained from sand, aluminum oxide or ceramic, a coating of glass microspheres is applied. The pycnometric density of the core is at least 2.2 g / cm 3 , the pycnometric density of the coating is 0.8 g / cm 3 .

Наиболее близким по совокупности признаков к данному изобретению (прототипом) является патент РФ /10/. Проппант согласно данному патенту получен в виде гранул с пикнометрической плотностью 1,0-3,0 г/см3 и размерами 0,2-4,0 мм. Гранула содержит сердцевину и оболочку. Сердцевина получена из измельченных порошков алюмосиликатов, содержащих частицы с размерами 20-50 нм в количестве 5,0-25,0 мас.% от массы исходных порошков алюмосиликатов. Оболочка выполнена с внутренним связующим слоем и наружным слоем, содержащим измельченный порошок неорганических материалов с размерами частиц 20-50 нм в количестве 25,0-90,0 мас.% от массы неорганических материалов.The closest set of features to this invention (prototype) is the patent of the Russian Federation / 10 /. The proppant according to this patent is obtained in the form of granules with a pycnometric density of 1.0-3.0 g / cm 3 and sizes of 0.2-4.0 mm The granule contains a core and a shell. The core is obtained from crushed aluminosilicate powders containing particles with sizes of 20-50 nm in an amount of 5.0-25.0 wt.% By weight of the starting aluminosilicate powders. The shell is made with an inner binder layer and an outer layer containing crushed powder of inorganic materials with particle sizes of 20-50 nm in an amount of 25.0-90.0 wt.% By weight of inorganic materials.

Недостатком перечисленных изобретений является строгое ограничение по содержанию в алюмосиликатном сырье кристаллического кварца, количество которого не должно превышать 5,0 мас.%. Кроме того, при получении пористой структуры обожженных гранул и снижении температуры обжига проппантов, снижается их механическая прочность.The disadvantage of these inventions is a strict restriction on the content of crystalline quartz in aluminosilicate raw materials, the amount of which should not exceed 5.0 wt.%. In addition, upon receipt of the porous structure of the calcined granules and a decrease in the proppant firing temperature, their mechanical strength decreases.

Перечисленные недостатки позволяют устранить проппанты, полученные согласно предлагаемому изобретению. Задачей изобретения является получение проппантов с низкой пикнометрической плотностью и высокой прочностью. Решение данной задачи увеличивает эффективность метода ГРП за счет использования легких, прочных проппантов и дешевых жидкостей гидроразрыва с низкой вязкостью.These disadvantages can eliminate proppants obtained according to the invention. The objective of the invention is to obtain proppants with low pycnometric density and high strength. The solution to this problem increases the efficiency of the hydraulic fracturing method through the use of lightweight, durable proppants and cheap fracturing fluids with low viscosity.

Поставленная задача решается тем, что проппант, используемый при добыче нефти и газа методом гидравлического разрыва пласта, полученный на основе спеченного алюмосиликатного сырья в виде гранул, с пикнометрической плотностью 2,0-3,5 г/см3 и размерами 0,2-2,5 мм, состоит из ядра и двух слоев - внутреннего и наружного, при этом ядро состоит из смеси алюмосиликатного сырья и порообразователя, внутренний слой над ядром состоит из смеси алюмосиликатного сырья и минерализатора, наружный слой состоит из смеси алюмосиликатного сырья и флюорита. При получении проппанта грануляцию ведут в смесителе-грануляторе с вращающейся с постоянной скоростью тарельчатой чашей и роторной мешалкой, скорость вращения которой изменяют в зависимости от стадии грануляции, при этом на первой стадии гранулируют смесь алюмосиликатного сырья и порообразователя, на второй стадии гранулируют смесь алюмосиликатного сырья и минерализатора, на третьей стадии гранулируют смесь алюмосиликатного сырья и флюорита, а линейная скорость вращения лопастей роторной мешалки на первой стадии грануляции составляет 60-80 м/сек; на второй стадии грануляции - 40-60 м/сек; на третьей стадии грануляции - 25-40 м/сек.The problem is solved in that the proppant used in oil and gas production by hydraulic fracturing, obtained on the basis of sintered aluminosilicate raw materials in the form of granules, with a pycnometric density of 2.0-3.5 g / cm 3 and sizes of 0.2-2 , 5 mm, consists of a core and two layers - inner and outer, while the core consists of a mixture of aluminosilicate raw materials and a blowing agent, the inner layer above the core consists of a mixture of aluminosilicate raw materials and a mineralizer, and the outer layer consists of a mixture of aluminosilicate raw materials and fluorite. Upon receipt of the proppant, the granulation is carried out in a granulator-mixer with a constant speed rotating bowl and a rotary mixer, the rotation speed of which is changed depending on the granulation stage, the mixture of aluminosilicate raw material and the blowing agent is granulated in the first stage, the mixture of aluminosilicate raw materials is granulated in the second stage and mineralizer, in the third stage granulate a mixture of aluminosilicate raw materials and fluorite, and the linear speed of rotation of the blades of a rotary mixer in the first stage of granulation was 60-60 m / s; at the second stage of granulation - 40-60 m / s; at the third stage of granulation - 25-40 m / s.

Использование постадийной грануляции позволяет получить проппанты с максимальной концентрацией пор в сердцевине гранулы с прочной кристаллической структурой. Применение порообразователей на первой стадии грануляции и минерализирующих добавок на второй и третьей стадиях грануляции создает оптимальные условия для твердофазовых превращений при спекании алюмосиликатного сырья, снижает температуру и плотность проппантов. Высокая прочность проппантов, полученных в соответствии с предлагаемым изобретением, достигается благодаря тому, что при высокой концентрации пор в ядре (сердцевине) гранулы, наружные слои отличаются малопористой прочной кристаллической структурой, что обеспечивается использованием соответствующих минерализаторов.The use of stepwise granulation allows to obtain proppants with a maximum concentration of pores in the core of the granule with a strong crystalline structure. The use of blowing agents in the first stage of granulation and mineralizing additives in the second and third stages of granulation creates optimal conditions for solid-phase transformations during sintering of aluminosilicate raw materials, reduces the temperature and density of proppants. The high strength of the proppants obtained in accordance with the invention is achieved due to the fact that, at a high concentration of pores in the core (core) of the granule, the outer layers have a low-porous strong crystalline structure, which is ensured by the use of appropriate mineralizers.

Уменьшение пикнометрической плотности проппантов может быть достигнуто введением порообразующих добавок на первой стадии грануляции. В данном изобретении предлагается использовать методы химического порообразования и выгорающих добавок, которые позволяют получить поры с минимальными размерами, что, в свою очередь, необходимо для достижения высокой механической прочности обожженных проппантов. Сущность этих методов образования пор заключается в том, что, распределяясь равномерно в объеме исходной смеси, мелко измельченные порообразующие компоненты при термообработке гранул либо выгорают, либо в результате химических превращений выделяют газ, который образует внутренние поры в структуре проппантов.A decrease in the pycnometric density of proppants can be achieved by the introduction of pore-forming additives in the first stage of granulation. The present invention proposes to use methods of chemical pore formation and burnable additives, which allow to obtain pores with a minimum size, which, in turn, is necessary to achieve high mechanical strength of the calcined proppants. The essence of these methods of pore formation is that, being distributed evenly in the volume of the initial mixture, the finely ground pore-forming components either burn out during the heat treatment of the granules or, as a result of chemical transformations, produce gas that forms internal pores in the proppant structure.

Одним из наиболее распространенных порообразующих веществ является мел технический. Карбонат кальция - CaCO3 является основой мела технического. Доломит - смешанный карбонат кальция и магния, также можно рассматривать в качестве доступного порообразователя при промышленном производстве пористых проппантов. При использовании в качестве порообразователей талька, карбонатов и/или гидрокарбонатов щелочных и/или щелочноземельных металлов механизм образования пор такой же, как и при использовании мела технического и доломита - при температурах спекания 900-1500°C происходит диссоциация с выделением углекислого газа. Применение сульфатов и/или нитратов щелочных и/или щелочноземельных металлов отличается тем, что при температурах спекания гранул происходит выделение газов оксидов серы и/или оксидов азота, которые и являются источниками образования мелких пор внутри спеченной структуры проппантов. Механизм порообразования при использование выгорающих добавок - нефтяного кокса, пекового кокса, смолы, горючих сланцев, графита, различных видов каменных углей, древесного угля, древесной муки, золы от сжигания углей - состоит в том, что углерод, присутствующий во всех этих добавках, при температурах спекания гранул окисляется, образуя CO или CO2. Технический результат при выборе любых перечисленных порообразователей практически одинаков, что подтверждено экспериментально (см. таблицу).One of the most common pore-forming substances is technical chalk. Calcium carbonate - CaCO 3 is the basis of technical chalk. Dolomite, a mixed calcium and magnesium carbonate, can also be considered as an affordable blowing agent in the industrial production of porous proppants. When using talc, carbonates and / or bicarbonates of alkali and / or alkaline earth metals as pore formers, the pore formation mechanism is the same as when using technical chalk and dolomite - at sintering temperatures of 900-1500 ° C, carbon dioxide is dissociated. The use of sulfates and / or nitrates of alkali and / or alkaline earth metals is characterized in that at the sintering temperatures of the granules, gases of sulfur oxides and / or nitrogen oxides are released, which are the sources of the formation of small pores inside the sintered proppant structure. The mechanism of pore formation when using burnable additives - petroleum coke, pitch coke, tar, oil shale, graphite, various types of coal, charcoal, wood flour, ash from burning coal - is that the carbon present in all of these additives the sintering temperature of the granules is oxidized, forming CO or CO 2 . The technical result when choosing any of the listed blowing agents is almost the same, which is confirmed experimentally (see table).

Улучшение процессов спекания керамических материалов возможно за счет активации процессов синтеза муллита и спекания алюмосиликатной керамики на основе природного огнеупорного сырья малыми добавками минерализаторов. Основанием для выбора минерализирующих добавок явился прогнозируемый характер их воздействия на процессы фазообразования и спекания алюмосиликатной керамики. Добавки оксидов 3d-переходных элементов (Ti, Mn, Fe) в виде оксидов и соединений: рутила TiO2, железной руды (Fe2O3), марганцевого концентрата (MnO2) увеличивают скорость высокотемпературных фазовых превращений в алюмосиликатных системах.Improving the sintering processes of ceramic materials is possible due to the activation of mullite synthesis and sintering of aluminosilicate ceramics based on natural refractory raw materials with small additives of mineralizers. The basis for the selection of mineralizing additives was the predicted nature of their impact on the phase formation and sintering of aluminosilicate ceramics. Additives of oxides of 3d transition elements (Ti, Mn, Fe) in the form of oxides and compounds: rutile TiO 2 , iron ore (Fe 2 O 3 ), manganese concentrate (MnO 2 ) increase the rate of high-temperature phase transformations in aluminosilicate systems.

Известно, что соединения фтора являются активным минерализатором в процессе полиморфного перехода низкотемпературных фаз оксида алюминия в стабильную α-форму. Эффективность применения фторсодержащих добавок обусловлена малой концентрацией, необходимой для образования активных центров реакции муллитообразования и наличием относительно дешевых природных соединений. Несмотря на незначительное содержание соединения фтора оказывают заметное минерализирующее действие. Повышая подвижность анионной подрешетки оксидов, фториды тем самым создают благоприятные условия кристаллизации вторичного муллита. Влияние фторсодержащей среды фиксируется уже, начиная с температуры обжига 1200°C.It is known that fluorine compounds are an active mineralizer during the polymorphic transition of the low-temperature phases of aluminum oxide into a stable α-form. The effectiveness of the use of fluorine-containing additives is due to the low concentration necessary for the formation of active centers of the mullite formation reaction and the presence of relatively cheap natural compounds. Despite the low content of fluorine compounds have a significant mineralizing effect. By increasing the mobility of the anionic sublattice of oxides, fluorides thereby create favorable crystallization conditions for secondary mullite. The influence of a fluorine-containing medium is already fixed, starting from a firing temperature of 1200 ° C.

Уменьшение скорости вращения центральной роторной мешалки при постадийной грануляции позволяет получить равномерную плотную упаковку и максимальную площадь контакта частиц исходного материала в объеме гранулы. Это, в свою очередь, увеличивает скорость твердофазовых реакций при обжиге гранул.The decrease in the rotation speed of the central rotary mixer during stepwise granulation allows to obtain uniform dense packing and maximum contact area of the particles of the starting material in the volume of the granule. This, in turn, increases the rate of solid-phase reactions during firing of granules.

Пример 1. Многослойный проппант и способ его получения с использованием в качестве алюмосиликатного сырья боксита (ТУ 1512-006-00200992-2001), содержащего (масс.%): Al2O3 - 71,3; Fe2O3 - 1,7; SiO2 - 16,9; TiO2 - 4,2; CaO+MgO - 0,9; K2O+Na2O - 1,0. Гранулирование осуществляли в смесителе-грануляторе с вращающейся с постоянной скоростью тарельчатой чаши, а скорость вращения роторной мешалки изменяли в зависимости от стадии грануляции. На первой стадии грануляции в смеситель-гранулятор загружали боксит и порообразователь - мел технический (МТД-1 ТУ 21-020350-06-92), содержание которого в смеси с бокситом составляет 5,0 масс.%, затем подавали 3% раствор карбометилцеллюлозы. При этом линейная скорость вращения лопастей роторной мешалки на первой стадии грануляции составляла 65 м/сек. На второй стадии грануляции загружали боксит и минерализатор - марганцевый концентрат - MnO2 (марка «К», ТУ 0731-001-76903609-2009), содержание которого в смеси с бокситом составляет 5,0 масс.%, затем добавляли 3% раствор карбометилцеллюлозы, а скорость вращения уменьшали до 50 м/сек. На третьей стадии грануляции применяли боксит и флюорит (плавиковый шпат) CaF2 - ГОСТ 7619.0-81, содержание которого в смеси с бокситом составляет 3,0 масс.%, при этом скорость вращения лопастей роторной мешалки уменьшали до 40 м/сек. Общая масса исходной смеси боксита с добавками составляет 1000 г, при этом масса боксита с порообразователем для образования ядра составляет 200 г - 20,0 масс.%, масса боксита с минерализатором для образования внутреннего слоя над ядром составляет 400 г - 40,0 масс.%, масса боксита с флюоритом для образования наружного слоя составляет 400 г - 40,0 масс.%. Для грануляции использовали 200 г (20,0 масс.% от массы исходной смеси) 3% раствора карбометилцеллюлозы. Полученные гранулы сушили при 200°C и рассевали, выделяя фракции 0,4-1,7 мм, которые обжигали во вращающейся печи при температуре 1450°C и рассевали на товарные фракции 0,4-0,8 мм и 0,8-1,6 мм.Example 1. A multilayer proppant and method for its production using bauxite as an aluminosilicate raw material (TU 1512-006-00200992-2001) containing (wt.%): Al 2 O 3 - 71.3; Fe 2 O 3 - 1.7; SiO 2 - 16.9; TiO 2 - 4.2; CaO + MgO - 0.9; K 2 O + Na 2 O - 1.0. Granulation was carried out in a granulator-mixer with a rotating dish-shaped bowl rotating at a constant speed, and the rotation speed of the rotary mixer was changed depending on the granulation stage. At the first stage of granulation, bauxite and a technical chalking agent (MTD-1 TU 21-020350-06-92) were loaded into the granulator-mixer, the content of which in the mixture with bauxite was 5.0 wt.%, Then a 3% carbomethyl cellulose solution was fed. Moreover, the linear speed of rotation of the blades of the rotary mixer in the first stage of granulation was 65 m / s. At the second stage of granulation, bauxite and a mineralizer — manganese concentrate — MnO 2 (grade K, TU 0731-001-76903609-2009) were loaded, the content of which in a mixture with bauxite is 5.0 wt.%, Then a 3% solution of carbomethyl cellulose was added , and the rotation speed was reduced to 50 m / s. In the third stage of granulation, bauxite and fluorite (fluorspar) CaF 2 - GOST 7619.0-81, the content of which in a mixture with bauxite was 3.0 mass%, were used, while the rotational speed of the rotor mixer blades was reduced to 40 m / s. The total mass of the initial mixture of bauxite with additives is 1000 g, while the mass of bauxite with a blowing agent for the formation of the core is 200 g - 20.0 wt.%, The mass of bauxite with a mineralizer for the formation of the inner layer above the core is 400 g - 40.0 mass. %, the mass of bauxite with fluorite for the formation of the outer layer is 400 g - 40.0 wt.%. For granulation used 200 g (20.0 wt.% From the mass of the initial mixture) of a 3% solution of carbomethyl cellulose. The obtained granules were dried at 200 ° C and scattered, separating fractions of 0.4-1.7 mm, which were burned in a rotary kiln at a temperature of 1450 ° C and scattered into commercial fractions of 0.4-0.8 mm and 0.8-1 , 6 mm.

Свойства проппантов, описанных в примерах, и прототипа приведены в таблице.The properties of the proppants described in the examples and the prototype are shown in the table.

Пример 2. Многослойный проппант и способ его получения, как в примере 1, отличающийся тем, что содержание мела технического в смеси с бокситом составляет 1,0 масс.%. Полученные гранулы обжигали при 1500°C.Example 2. A multilayer proppant and method for its preparation, as in example 1, characterized in that the technical chalk content in the mixture with bauxite is 1.0 wt.%. The obtained granules were fired at 1500 ° C.

Пример 3. Многослойный проппант и способ его получения, как в примере 1, отличающийся тем, что содержание мела технического в смеси с бокситом составляет 25,0 масс.%. Полученные гранулы обжигали при 1400°C.Example 3. Multilayer proppant and the method of its production, as in example 1, characterized in that the technical chalk content in the mixture with bauxite is 25.0 wt.%. The obtained granules were fired at 1400 ° C.

Пример 4. Многослойный проппант и способ его получения, как в примере 1, отличающийся тем, что содержание марганцевого концентрата - MnO2 в смеси с бокситом составляет 1,0 масс.%. Полученные гранулы обжигали при 1500°C.Example 4. A multilayer proppant and a method for its preparation, as in example 1, characterized in that the content of manganese concentrate - MnO 2 in a mixture with bauxite is 1.0 wt.%. The obtained granules were fired at 1500 ° C.

Пример 5. Многослойный проппант и способ его получения, как в примере 1, отличающийся тем, что содержание марганцевого концентрата - MnO2 в смеси с бокситом составляет 20,0 масс.%. Полученные гранулы обжигали при 1400°C.Example 5. A multilayer proppant and a method for its preparation, as in example 1, characterized in that the content of manganese concentrate - MnO 2 in a mixture with bauxite is 20.0 wt.%. The obtained granules were fired at 1400 ° C.

Пример 6. Многослойный проппант и способ его получения, как в примере 1, отличающийся тем, что содержание флюорита в смеси с бокситом составляет 1,0 масс.%.Example 6. Multilayer proppant and method for its preparation, as in example 1, characterized in that the fluorite content in the mixture with bauxite is 1.0 wt.%.

Пример 7. Многослойный проппант и способ его получения, как в примере 1, отличающийся тем, что содержание флюорита в смеси с бокситом составляет 15,0 масс.%. Полученные гранулы обжигали при 1400°C.Example 7. A multilayer proppant and a method for its preparation, as in example 1, characterized in that the fluorite content in the mixture with bauxite is 15.0 wt.%. The obtained granules were fired at 1400 ° C.

Пример 8. Многослойный проппант и способ его получения, как в примере 1, отличающийся тем, что масса боксита с порообразователем для образования ядра составляет 50 г - 5,0 масс.%, масса боксита с минерализатором для образования внутреннего слоя над ядром составляет 450 г - 45,0 масс.%, масса боксита с флюоритом для образования наружного слоя составляет 500 г - 50,0 масс.%. После сушки при 300°C и рассева гранулы фракции 0,2-2,5 мм обжигали во вращающейся печи при температуре 1600°C и рассевали на товарные фракции 0,2-0,6 мм, 0,6-1,0 мм, 1,0-1,7 мм и 1,7-2,4 мм.Example 8. A multilayer proppant and a method for producing it, as in example 1, characterized in that the mass of bauxite with a pore former for the formation of the core is 50 g - 5.0 wt.%, The mass of bauxite with a mineralizer for the formation of the inner layer above the core is 450 g - 45.0 wt.%, The mass of bauxite with fluorite for the formation of the outer layer is 500 g - 50.0 wt.%. After drying at 300 ° C and sieving, the granules of the 0.2-2.5 mm fraction were fired in a rotary kiln at a temperature of 1600 ° C and scattered into commodity fractions of 0.2-0.6 mm, 0.6-1.0 mm, 1.0-1.7 mm and 1.7-2.4 mm.

Пример 9. Многослойный проппант и способ его получения, как в примере 1, отличающийся тем, что масса боксита с порообразователем для образования ядра составляет 350 г - 35,0 масс.%, масса боксита с минерализатором для образования внутреннего слоя над ядром составляет 200 г - 20,0 масс.%, масса боксита с флюоритом для образования наружного слоя составляет 450 г - 45,0 масс.%. Example 9. A multilayer proppant and a method for its preparation, as in example 1, characterized in that the mass of bauxite with a pore former for the formation of the core is 350 g - 35.0 wt.%, The mass of bauxite with a mineralizer for the formation of the inner layer above the core is 200 g - 20.0 wt.%, The mass of bauxite with fluorite for the formation of the outer layer is 450 g - 45.0 wt.%.

Пример 10. Многослойный проппант и способ его получения, как в примере 1, отличающийся тем, что линейная скорость вращения лопастей роторной мешалки на первой стадии грануляции составляла 60 м/сек; на второй стадии грануляции - 40 м/сек; на третьей стадии грануляции - 25 м/сек.Example 10. A multilayer proppant and a method for its preparation, as in example 1, characterized in that the linear speed of rotation of the blades of the rotary mixer in the first stage of granulation was 60 m / s; at the second stage of granulation - 40 m / s; at the third stage of granulation - 25 m / s.

Пример 11. Многослойный проппант и способ его получения, как в примере 1, отличающийся тем, что линейная скорость вращения лопастей роторной мешалки на первой стадии грануляции составляла 80 м/сек; на второй стадии грануляции - 60 м/сек; на третьей стадии грануляции - 40 м/сек. Пример 12. Многослойный проппант и способ его получения, как в примере 1, отличающийся тем, что в качестве алюмосиликатного сырья использовали каолин (ТУ 5729-070-00284530-96) следующего состава (масс.%): Al2O3 - 29,5; SiO2 - 65,7; Fe2O3 - 1,2; TiO2 - 1,4; CaO - 0,5; MgO - 0,5; Na2O - 0,8; Ka2O - 0,7. Для грануляции в качестве связующего компонента использовали 400 г (40,0 масс.% от массы исходной смеси) 3% раствора метилцеллюлозы. Обжиг высушенных и рассеянных гранул осуществляли при 1250°C.Example 11. A multilayer proppant and a method for its preparation, as in example 1, characterized in that the linear speed of rotation of the blades of the rotary mixer in the first stage of granulation was 80 m / s; at the second stage of granulation - 60 m / s; at the third stage of granulation - 40 m / s. Example 12. A multilayer proppant and a method for its preparation, as in example 1, characterized in that kaolin (TU 5729-070-00284530-96) of the following composition (wt.%): Al 2 O 3 - 29, was used as aluminosilicate raw material 5; SiO 2 - 65.7; Fe 2 O 3 - 1.2; TiO 2 - 1.4; CaO - 0.5; MgO - 0.5; Na 2 O - 0.8; Ka 2 O - 0.7. For granulation, 400 g (40.0 wt% of the initial mixture) of a 3% methylcellulose solution were used as a binder component. The firing of the dried and dispersed granules was carried out at 1250 ° C.

Пример 13. Многослойный проппант и способ его получения, как в примере 12, отличающийся тем, что сушку гранул проводили при 110°C, а обжиг высушенных и рассеянных гранул осуществляли при 1100°C. Example 13. A multilayer proppant and a method for its preparation, as in example 12, characterized in that the granules were dried at 110 ° C, and the dried and dispersed granules were fired at 1100 ° C.

Пример 14. Многослойный проппант и способ его получения, как в примере 1, отличающийся тем, что в качестве алюмосиликатного сырья использовали кианит (ТУ 14-10-017-98) следующего состава (масс.%): Al2O3 - 62,25; SiO2 - 37,53; CaO - 0,07; K2O - 0,04. Для грануляции в качестве связующего компонента использовали 100 г (10,0 масс.% от массы исходной смеси) 3% раствора карбометилцеллюлозы. Обжиг высушенных и рассеянных гранул осуществляли при 1350°C.Example 14. A multilayer proppant and a method for its preparation, as in example 1, characterized in that the aluminosilicate raw materials used kyanite (TU 14-10-017-98) of the following composition (wt.%): Al 2 O 3 - 62, 25; SiO 2 - 37.53; CaO - 0.07; K 2 O - 0.04. For granulation, 100 g (10.0 wt% of the initial mixture) of 3% carbomethyl cellulose solution was used as a binder component. The firing of dried and dispersed granules was carried out at 1350 ° C.

Пример 15. Многослойный проппант и способ его получения, как в примере 1, отличающийся тем, что в качестве алюмосиликатного сырья использовали андалузит (ТУ 2458-285-00204197-2003) следующего состава (масс.%): Al2O3 - 63,18; SiO2 - 35,32; CaO+ MgO - 0,09; K2O - 0,05. Обжиг высушенных и рассеянных гранул осуществляли при 1400°C.Example 15. A multilayer proppant and a method for its preparation, as in example 1, characterized in that the andalusite (TU 2458-285-00204197-2003) of the following composition (wt.%): Al 2 O 3 - 63, was used as aluminosilicate raw material eighteen; SiO 2 35.32; CaO + MgO - 0.09; K 2 O - 0.05. The firing of the dried and dispersed granules was carried out at 1400 ° C.

Пример 16. Многослойный проппант и способ его получения, как в примере 1, отличающийся тем, что в качестве алюмосиликатного сырья использовали силлиманит (ТУ 39-0147001-105-93) следующего состава (масс.%): Al2O3 - 57,3; Fe2O3 - 0,7; SiO2 - 38,5; TiO2 - 2,2; CaO - 0,1; K2O+Na2O - 0,1. Обжиг высушенных и рассеянных гранул осуществляли при 1300°C.Example 16. A multilayer proppant and a method for its preparation, as in example 1, characterized in that sillimanite (TU 39-0147001-105-93) of the following composition (wt.%) Was used as aluminosilicate raw material: Al 2 O 3 - 57, 3; Fe 2 O 3 - 0.7; SiO 2 38.5; TiO 2 2.2; CaO - 0.1; K 2 O + Na 2 O - 0.1. The firing of the dried and dispersed granules was carried out at 1300 ° C.

Пример 17. Многослойный проппант и способ его получения, как в примере 14, отличающийся тем, что в качестве порообразователя использовали доломит (ТУ 5743-002-00285132-2010). Обжиг высушенных и рассеянных гранул осуществляли при 1450°C.Example 17. A multilayer proppant and a method for its preparation, as in example 14, characterized in that dolomite was used as a blowing agent (TU 5743-002-00285132-2010). The firing of the dried and dispersed granules was carried out at 1450 ° C.

Пример 18. Многослойный проппант и способ его получения, как в примере 14, отличающийся тем, что в качестве порообразователя использовали тальк (ТУ 21-25-159-90). Обжиг высушенных и рассеянных гранул осуществляли при 1450°C.Example 18. A multilayer proppant and a method for its preparation, as in example 14, characterized in that talc was used as a blowing agent (TU 21-25-159-90). The firing of the dried and dispersed granules was carried out at 1450 ° C.

Пример 19. Многослойный проппант и способ его получения, как в примере 14, отличающийся тем, что в качестве порообразователя использовали карбонат натрия (сода кальцинированная ГОСТ 5100-85). Обжиг высушенных и рассеянных гранул осуществляли при 1250°C.Example 19. A multilayer proppant and method for its preparation, as in example 14, characterized in that sodium carbonate was used as a blowing agent (soda ash GOST 5100-85). The firing of the dried and dispersed granules was carried out at 1250 ° C.

Пример 20. Многослойный проппант и способ его получения, как в примере 14, отличающийся тем, что в качестве порообразователя использовали сульфат натрия (ТУ 21-249-00204168-92). Обжиг высушенных и рассеянных гранул осуществляли при 1250°C.Example 20. A multilayer proppant and a method for its preparation, as in example 14, characterized in that sodium sulfate was used as a blowing agent (TU 21-249-00204168-92). The firing of the dried and dispersed granules was carried out at 1250 ° C.

Пример 21. Многослойный проппант и способ его получения, как в примере 14, отличающийся тем, что в качестве порообразователя использовали сульфат кальция (ТУ 0257-063-40065452-05), содержание которого в смеси с кианитом составляет 1,0 масс.%. Обжиг высушенных и рассеянных гранул осуществляли при 1300°C.Example 21. A multilayer proppant and a method for its preparation, as in example 14, characterized in that calcium sulfate (TU 0257-063-40065452-05) was used as a blowing agent, the content of which in the mixture with kyanite is 1.0 wt.%. The firing of the dried and dispersed granules was carried out at 1300 ° C.

Пример 22. Многослойный проппант и способ его получения, как в примере 14, отличающийся тем, что в качестве порообразователя использовали нитрат натрия (ГОСТ 4168-79). Обжиг высушенных и рассеянных гранул осуществляли при 1250°C.Example 22. A multilayer proppant and a method for its preparation, as in example 14, characterized in that sodium nitrate was used as a blowing agent (GOST 4168-79). The firing of the dried and dispersed granules was carried out at 1250 ° C.

Пример 23. Многослойный проппант и способ его получения, как в примере 14, отличающийся тем, что в качестве порообразователя использовали нефтяной кокс (ТУ 38.301-19-75-96), содержание которого в смеси с кианитом составляет 20,0 масс.%.Example 23. A multilayer proppant and a method for its preparation, as in example 14, characterized in that petroleum coke (TU 38.301-19-75-96) was used as a blowing agent, the content of which in a mixture with kyanite is 20.0 wt.%.

Обжиг высушенных и рассеянных гранул осуществляли при 1350°C.The firing of dried and dispersed granules was carried out at 1350 ° C.

Пример 24. Многослойный проппант и способ его получения, как в примере 14, отличающийся тем, что в качестве порообразователя использовали пековый кокс (ТУ У 231-00190443-071-2001), содержание которого в смеси с кианитом составляет 25,0 масс.%. Обжиг высушенных и рассеянных гранул осуществляли при 1350°C.Example 24. A multilayer proppant and method for its preparation, as in example 14, characterized in that pitch coke (TU U 231-00190443-071-2001), the content of which in a mixture with kyanite is 25.0 wt.%, Was used as a blowing agent. . The firing of dried and dispersed granules was carried out at 1350 ° C.

Пример 25. Многослойный проппант и способ его получения, как в примере 14, отличающийся тем, что в качестве порообразователя использовали горючие сланцы (ТУ 97300.05021610.012-95). Обжиг высушенных и рассеянных гранул осуществляли при 1300°C.Example 25. A multilayer proppant and a method for its preparation, as in example 14, characterized in that combustible shales were used as a blowing agent (TU 97300.05021610.012-95). The firing of the dried and dispersed granules was carried out at 1300 ° C.

Пример 26. Многослойный проппант и способ его получения, как в примере 14, отличающийся тем, что в качестве порообразователя использовали графит (ТУ 1916-109-071-2009). Обжиг высушенных и рассеянных гранул осуществляли при 1300°C.Example 26. A multilayer proppant and a method for its production, as in example 14, characterized in that graphite was used as a blowing agent (TU 1916-109-071-2009). The firing of the dried and dispersed granules was carried out at 1300 ° C.

Пример 27. Многослойный проппант и способ его получения, как в примере 14, отличающийся тем, что в качестве порообразователя использовали золу от сжигания углей (ОСТ 34-70-542-2001). Обжиг высушенных и рассеянных гранул осуществляли при 1250°C.Example 27. A multilayer proppant and a method for its production, as in example 14, characterized in that as a blowing agent used ash from burning coal (OST 34-70-542-2001). The firing of the dried and dispersed granules was carried out at 1250 ° C.

Пример 28. Многослойный проппант и способ его получения, как в примере 14, отличающийся тем, что в качестве порообразователя использовали древесный уголь (ТУ У 24.1-32692239-001-2006). Обжиг высушенных и рассеянных гранул осуществляли при 1200°C.Example 28. A multilayer proppant and a method for its preparation, as in example 14, characterized in that charcoal was used as a pore former (TU U 24.1-32692239-001-2006). The firing of the dried and dispersed granules was carried out at 1200 ° C.

Пример 29. Многослойный проппант и способ его получения, как в примере 1, отличающийся тем, что в качестве минерализатора использовали рутил - TiO2 (ТУ У 24.1-05766356-054:2005), содержание которого в смеси с бокситом составляет 1,0 масс.%. Обжиг высушенных и рассеянных гранул осуществляли при 1450°C.Example 29. A multilayer proppant and a method for its preparation, as in example 1, characterized in that rutile TiO 2 was used as a mineralizer (TU U 24.1-05766356-054: 2005), the content of which in a mixture with bauxite is 1.0 mass .%. The firing of the dried and dispersed granules was carried out at 1450 ° C.

Пример 30. Многослойный проппант и способ его получения, как в примере 1, отличающийся тем, что в качестве минерализатора использовали железную руду - Fe2O3 (ГОСТ Р 52939-2008), содержание которой в смеси с бокситом составляет 20,0 масс.%. Обжиг высушенных и рассеянных гранул осуществляли при 1300°C.Example 30. A multilayer proppant and a method for its preparation, as in example 1, characterized in that iron ore — Fe 2 O 3 (GOST R 52939-2008), the content of which in a mixture with bauxite is 20.0 mass, was used as a mineralizer. % The firing of the dried and dispersed granules was carried out at 1300 ° C.

Пример 31. Многослойный проппант и способ его получения, как в примере 1, отличающийся тем, что в качестве связующего компонента использовали 3% водный раствор метилцеллюлозы (ТУ 6-05-157-78).Example 31. A multilayer proppant and a method for its preparation, as in example 1, characterized in that a 3% aqueous solution of methyl cellulose was used as a binder component (TU 6-05-157-78).

Пример 32. Многослойный проппант и способ его получения, как в примере 1, отличающийся тем, что в качестве связующего компонента использовали 3% водный раствор лигносульфатов технических (ЛСТ-ОСТ 13-185-73).Example 32. A multilayer proppant and a method for its preparation, as in example 1, characterized in that a 3% aqueous solution of technical lignosulfates (LST-OST 13-185-73) was used as a binder component.

Figure 00000001
Figure 00000002
Figure 00000001
Figure 00000002

Проппанты, полученные по предлагаемому изобретению, отличаются высокой прочностью при невысокой пикнометрической плотности. Многослойные проппанты, полученные на основе боксита, андалузита и силлиманита с минерализаторами и порообразующими добавками, могут быть эффективно использованы при добыче нефти и газа методом гидравлического разрыва при пластовых давлениях до 10000 psi.The proppants obtained according to the invention are distinguished by high strength at low pycnometric density. Multilayer proppants based on bauxite, andalusite and sillimanite with mineralizers and pore-forming additives can be effectively used in oil and gas production by hydraulic fracturing at reservoir pressures of up to 10,000 psi.

Список использованных источниковList of sources used

1. O′Brien F., Haller С. Керамические пропанты. Заявка США №20130255945. 03.10.2013.1. O′Brien F., Haller C. Ceramic proppants. US Application No. 201325255945. 10/03/2013.

2. Baleno Brian, Looney W.W., Ireland D.J. Проппанты и способ их применения при гидроразрыве пласта. Заявка США №20130112409. 09.05.2013.2. Baleno Brian, Looney W.W., Ireland D.J. Proppants and the method of their use in hydraulic fracturing. US Application No. 20130112409. 05/09/2013.

3. Norman Lewis R. Новый способ улучшения проводимости трещины. Заявка США №20130105167. 02.05.2013.3. Norman Lewis R. A new way to improve crack conductivity. US Application No. 20130105167. 05/02/2013.

4. Можжерин В.А., Мигаль В.П., Новиков А.Н., Салагина Г.Н., Сакулин В.Я., Штерн Е.А., Симановский Б.А., Розанов О.М. Проппант и способ его получения. Патент РФ RU 2392295. 20.06.2010.4. Mozherin V. A., Migal V. P., Novikov A. N., Salagina G. N., Sakulin V. Ya., Stern E. A., Simanovsky B. A., Rozanov O. M. Proppant and method for its production. RF patent RU 2392295. 06/20/2010.

5. Пейчев В.Г., Плотников В.А. Способ изготовления легковесного кремнеземистого проппанта и проппант. Патент РФ RU 2446200. 27.03.2012.5. Peychev V.G., Plotnikov V.A. A method of manufacturing a lightweight silica proppant and proppant. RF patent RU 2446200.03.03.2012.

6. Rumpf David S., Lemieux Paul R. Легкие проппанты для добычи нефти и газа. Патент США №5,030,603. 09.07.1991.6. Rumpf David S., Lemieux Paul R. Lightweight proppants for oil and gas. U.S. Patent No. 5,030,603. 07/09/1991.

7. Smith; Russell J., Loscutova John R., Whitsitt Elizabeth A., Coker Christopher E., Barron Andrew R., Wiesner Mark, Costantino Stephen A., Bordia Rajendra. Состав и способ получения проппанта. Заявка США №20090137433. 28.05.2009.7. Smith; Russell J., Loscutova John R., Whitsitt Elizabeth A., Coker Christopher E., Barron Andrew R., Wiesner Mark, Costantino Stephen A., Bordia Rajendra. The composition and method of producing proppant. US Application No. 20090137433. 05/28/2009.

8. Sinclair A. Richard, Akbar Syed Okell, Patrick R. Способ нанесения покрытий на проппанты. Патент США №7,135,231. 14.11.2006.8. Sinclair A. Richard, Akbar Syed Okell, Patrick R. Method for coating proppants. U.S. Patent No. 7,135,231. 11/14/2006.

9. Beck; Warren R., Castle; Richard В. Проппант для гидроразрыва и способ его получения. Патент США №4,493,875. 15.01.1985.9. Beck; Warren R., Castle; Richard V. Proppant for fracturing and method for its production. U.S. Patent No. 4,493,875. 01/15/1985.

10. Можжерин В.А., Мигаль В.П., Новиков А.Н., Салагина Г.Н., Сакулин В.Я., Штерн Е.А., Симановский Б.А., Розанов О.М. Проппант. Патент РФ RU 2442639.20.02.2012.10. Mozherin V.A., Migal V.P., Novikov A.N., Salagina G.N., Sakulin V.Ya., Stern E.A., Simanovsky B.A., Rozanov O.M. Proppant. RF patent RU 2442639.20.02.2012.

Claims (13)

1. Многослойный проппант, используемый при добыче нефти и газа методом гидравлического разрыва пласта, полученный на основе спеченного алюмосиликатного сырья в виде гранул, с пикнометрической плотностью 2,0-3,5 г/см3 и размерами 0,2-2,5 мм, состоящий из ядра и двух слоев - внутреннего и наружного, отличающийся тем, что ядро состоит из смеси алюмосиликатного сырья и порообразователя, внутренний слой над ядром состоит из смеси алюмосиликатного сырья и минерализатора, наружный слой состоит из смеси алюмосиликатного сырья и флюорита.1. Multilayer proppant used in oil and gas production by hydraulic fracturing, obtained on the basis of sintered aluminosilicate raw materials in the form of granules, with a pycnometric density of 2.0-3.5 g / cm 3 and dimensions of 0.2-2.5 mm consisting of a core and two layers - inner and outer, characterized in that the core consists of a mixture of aluminosilicate raw materials and a blowing agent, the inner layer above the core consists of a mixture of aluminosilicate raw materials and a mineralizer, the outer layer consists of a mixture of aluminosilicate raw materials and fluorite. 2. Многослойный проппант по п. 1, отличающийся тем, что алюмосиликатное сырье - бокситы, каолины, кианиты, андалузиты или силлиманиты.2. A multilayer proppant according to claim 1, characterized in that the aluminosilicate raw materials are bauxites, kaolins, kyanites, andalusites or sillimanites. 3. Многослойный проппант по п. 1, отличающийся тем, что порообразователь - доломит, мел технический, тальк, карбонаты и/или нитраты щелочных или щелочноземельных металлов, сульфаты щелочных или щелочноземельных металлов, нефтяной кокс, пековый кокс, горючие сланцы, графит, зола от сжигания углей, древесный уголь.3. The multilayer proppant according to claim 1, characterized in that the blowing agent is dolomite, industrial chalk, talc, carbonates and / or nitrates of alkali or alkaline earth metals, sulfates of alkali or alkaline earth metals, petroleum coke, pitch coke, oil shale, graphite, ash from burning coal, charcoal. 4. Многослойный проппант по п. 1, отличающийся тем, что минерализатор - оксиды 3d-переходных элементов (Ti, Mn, Fe) - рутил (TiO2), марганцевый концентрат (MnO2), железная руда (Fe2O3).4. A multilayer proppant according to claim 1, characterized in that the mineralizer - oxides of 3d transition elements (Ti, Mn, Fe) - rutile (TiO 2 ), manganese concentrate (MnO 2 ), iron ore (Fe 2 O 3 ). 5. Многослойный проппант по п. 1, отличающийся тем, что масса ядра составляет 5-35% от массы проппанта, масса внутреннего слоя составляет 10-50% от массы проппанта, масса наружного слоя составляет 10-50% от массы проппанта.5. The multilayer proppant according to claim 1, characterized in that the mass of the core is 5-35% by weight of the proppant, the mass of the inner layer is 10-50% by weight of the proppant, the mass of the outer layer is 10-50% by weight of the proppant. 6. Многослойный проппант по п. 1, отличающийся тем, что содержание порообразователя в смеси алюмосиликатного сырья и порообразователя составляет 1,0-25,0 масс.%.6. The multilayer proppant according to claim 1, characterized in that the content of the blowing agent in the mixture of aluminosilicate raw materials and the blowing agent is 1.0-25.0 wt.%. 7. Многослойный проппант по п. 1, отличающийся тем, что содержание минерализатора в смеси алюмосиликатного сырья и минерализатора составляет 1,0-20,0 масс.%.7. The multilayer proppant according to claim 1, characterized in that the content of the mineralizer in the mixture of aluminosilicate raw material and mineralizer is 1.0-20.0 wt.%. 8. Многослойный проппант по п. 1, отличающийся тем, что содержание флюорита в смеси алюмосиликатного сырья и флюорита составляет 1,0-15,0 масс.%.8. The multilayer proppant according to claim 1, characterized in that the fluorite content in the mixture of aluminosilicate raw materials and fluorite is 1.0-15.0 wt.%. 9. Способ получения многослойного проппанта, включающий гранулирование смеси алюмосиликатного сырья с порообразователями, минерализаторами и флюоритом 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 при 110-300°C, рассев высушенных гранул, обжиг гранул во вращающейся печи, рассев обожженных гранул на товарные фракции, отличающийся тем, что при получении проппанта по п. 1 грануляцию ведут в три стадии: на первой стадии гранулируют смесь алюмосиликатного сырья и порообразователя, на второй стадии гранулируют смесь алюмосиликатного сырья и минерализатора, на третьей стадии гранулируют смесь алюмосиликатного сырья и флюорита.9. A method of producing a multilayer proppant, including granulating a mixture of aluminosilicate raw materials with pore formers, mineralizers and fluorite by adding a binder component in a granulator mixer with a constant speed bowl and rotary mixer, the rotation speed of which varies depending on the granulation stage, drying at 110 -300 ° C, sieving the dried granules, firing the granules in a rotary kiln, sieving the calcined granules into commercial fractions, characterized in that when receiving proppant according to claim 1, gran The alumination is carried out in three stages: at the first stage, a mixture of aluminosilicate raw materials and a blowing agent is granulated, at the second stage a mixture of aluminosilicate raw materials and a mineralizer is granulated, and at a third stage, a mixture of aluminosilicate raw materials and fluorite is granulated. 10. Способ получения многослойного проппанта по п. 9, отличающийся тем, что для грануляции используют связующий компонент - 3%-ный водный раствор карбометилцеллюлозы, или метилцеллюлозы, или лигносульфатов технических.10. A method of producing a multilayer proppant according to claim 9, characterized in that for the granulation, a binder component is used - a 3% aqueous solution of carbomethyl cellulose, or methyl cellulose, or technical lignosulfates. 11. Способ получения многослойного проппанта по п. 9, отличающийся тем, что линейная скорость вращения лопастей роторной мешалки на первой стадии грануляции составляет 60-80 м/сек; на второй стадии грануляции - 40-60 м/сек; на третье стадии грануляции - 25-40 м/сек.11. The method of producing a multilayer proppant according to claim 9, characterized in that the linear speed of rotation of the blades of the rotary mixer in the first stage of granulation is 60-80 m / s; at the second stage of granulation - 40-60 m / s; at the third stage of granulation - 25-40 m / s. 12. Способ получения многослойного проппанта по п. 9, отличающийся тем, что количество связующего компонента составляет 10-40 масс.% от массы исходной смеси.12. A method of obtaining a multilayer proppant according to claim 9, characterized in that the amount of the binder component is 10-40 wt.% By weight of the initial mixture. 13. Способ получения многослойного проппанта по п. 9, отличающийся тем, что обжиг высушенных гранул ведут при температуре 1100-1600°C. 13. A method of obtaining a multilayer proppant according to claim 9, characterized in that the firing of the dried granules is carried out at a temperature of 1100-1600 ° C.
RU2014100524/05A 2014-01-09 2014-01-09 Multilayered proppant and method for obtaining it RU2568486C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014100524/05A RU2568486C2 (en) 2014-01-09 2014-01-09 Multilayered proppant and method for obtaining it

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014100524/05A RU2568486C2 (en) 2014-01-09 2014-01-09 Multilayered proppant and method for obtaining it

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2014100524A RU2014100524A (en) 2015-07-20
RU2568486C2 true RU2568486C2 (en) 2015-11-20

Family

ID=53611353

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014100524/05A RU2568486C2 (en) 2014-01-09 2014-01-09 Multilayered proppant and method for obtaining it

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2568486C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2759835C2 (en) * 2016-05-23 2021-11-18 СЭСОЛ (ЮЭсЭй) КОРПОРЕЙШН High-strength molded aluminum oxides and method for obtaining such high-strength molded aluminum oxides

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115028430B (en) * 2022-07-11 2023-03-24 郑州市新郑梅久实业有限公司 Preparation method of low-density ceramsite proppant

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5030603A (en) * 1988-08-02 1991-07-09 Norton-Alcoa Lightweight oil and gas well proppants
RU2129987C1 (en) * 1998-01-09 1999-05-10 Открытое акционерное общество "Боровичский комбинат огнеупоров" Method of processing alumino-silicon crude
WO2003042497A1 (en) * 2001-11-09 2003-05-22 Badger Mining Corporation Composite silica oxide proppant material
RU2339670C1 (en) * 2007-02-26 2008-11-27 Открытое акционерное общество "Боровичский комбинат огнеупоров" Porous proplant and method for its fabrication
RU2442639C1 (en) * 2010-07-15 2012-02-20 Открытое акционерное общество "Боровичский комбинат огнеупоров" Proppant
RU2482155C1 (en) * 2011-10-12 2013-05-20 Открытое акционерное общество "Боровичский комбинат огнеупоров" Proppant
RU2507178C2 (en) * 2008-04-28 2014-02-20 Шлюмберже Текнолоджи Б.В. Method of obtaining proppant (versions) and method of hydraulic fracturing of stratum with application of obtained proppant (versions)

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5030603A (en) * 1988-08-02 1991-07-09 Norton-Alcoa Lightweight oil and gas well proppants
RU2129987C1 (en) * 1998-01-09 1999-05-10 Открытое акционерное общество "Боровичский комбинат огнеупоров" Method of processing alumino-silicon crude
WO2003042497A1 (en) * 2001-11-09 2003-05-22 Badger Mining Corporation Composite silica oxide proppant material
RU2339670C1 (en) * 2007-02-26 2008-11-27 Открытое акционерное общество "Боровичский комбинат огнеупоров" Porous proplant and method for its fabrication
RU2507178C2 (en) * 2008-04-28 2014-02-20 Шлюмберже Текнолоджи Б.В. Method of obtaining proppant (versions) and method of hydraulic fracturing of stratum with application of obtained proppant (versions)
RU2442639C1 (en) * 2010-07-15 2012-02-20 Открытое акционерное общество "Боровичский комбинат огнеупоров" Proppant
RU2482155C1 (en) * 2011-10-12 2013-05-20 Открытое акционерное общество "Боровичский комбинат огнеупоров" Proppant

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2759835C2 (en) * 2016-05-23 2021-11-18 СЭСОЛ (ЮЭсЭй) КОРПОРЕЙШН High-strength molded aluminum oxides and method for obtaining such high-strength molded aluminum oxides

Also Published As

Publication number Publication date
RU2014100524A (en) 2015-07-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2346971C2 (en) Propping agent, method for production and application thereof
US10000690B2 (en) Ceramic particles with controlled pore and/or microsphere placement and/or size and method of making same
CA2812578C (en) Light weight proppant with improved strength and methods of making same
CA2593594C (en) Ceramic proppant with low specific weight
US8178477B2 (en) Proppants with carbide and/or nitride phases
CA2540415C (en) Proppants and their manufacture
RU2507178C2 (en) Method of obtaining proppant (versions) and method of hydraulic fracturing of stratum with application of obtained proppant (versions)
CN101522856B (en) A composition and method for making a proppant
CA2466399C (en) Composite silica proppant material
CN108603102B (en) Ceramic proppant and its production method
MX2007008588A (en) Pyroprocessed aggregates comprising iba and low calcium silicoaluminous materials and methods for producing such aggregates.
RU2339670C1 (en) Porous proplant and method for its fabrication
RU2098618C1 (en) Method for production of propping agent
RU2568486C2 (en) Multilayered proppant and method for obtaining it
RU2211198C2 (en) Blend for manufacturing refractory high-strength spherical granules and a method for fabrication thereof
EP1659103B1 (en) Charging material for producing refractory high-strength spherical granules and method for the production thereof
RU2472837C2 (en) Light proppant
RU2229456C2 (en) Charge for manufacturing high-strength refractory spherical granules and a method for manufacture thereof
RU2482155C1 (en) Proppant
RU2559266C1 (en) Proppant and production method of proppant
RU2644369C1 (en) Proppant production method and proppant