RU2589785C1 - Reinforcing material for polymer coating applied on the surface of proppant - Google Patents

Reinforcing material for polymer coating applied on the surface of proppant

Info

Publication number
RU2589785C1
RU2589785C1 RU2015108733A RU2015108733A RU2589785C1 RU 2589785 C1 RU2589785 C1 RU 2589785C1 RU 2015108733 A RU2015108733 A RU 2015108733A RU 2015108733 A RU2015108733 A RU 2015108733A RU 2589785 C1 RU2589785 C1 RU 2589785C1
Authority
RU
Grant status
Grant
Patent type
Prior art keywords
proppant
coating
material
invention
polymer
Prior art date
Application number
RU2015108733A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виктор Георгиевич Пейчев
Василий Александрович Плотников
Евгений Олегович Сидоров
Александр Сергеевич Плинер
Евгений Анатольевич Прибытков
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
Grant date

Links

Abstract

FIELD: oil and gas industry.
SUBSTANCE: invention relates to production of ceramic proppants intended for use as proppants when extracting oil or gas using hydraulic fracturing treatment, HFT. Use of dust wastes formed during serpentinite annealing, as reinforcing material for polymer coating applied on surface of proppant, wherein above dust wastes are added in amount 0.05-0.5 % of proppant weight. Invention is developed in depending points of the formula.
EFFECT: wider raw material base when producing proppant with reinforced coating.
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 oil and gas industry, namely to manufacturing of ceramic proppant technology for use as proppants in oil or gas reservoir by fracturing - 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. Hydraulic fracturing is a process of injecting fluids into an oil-bearing or gas-bearing subterranean formation at high speeds and pressures, resulting in crack formation. Для удерживания трещины в открытом состоянии после снятия давления разрыва применяется расклинивающий агент (проппант), который смешивается с нагнетаемой жидкостью. To hold the crack open state proppant used after removing the burst pressure (proppant), which mixes with the injected fluid. 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. Application 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 due to the fact that the layer of proppant having a 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. Modern materials are widely used for fixing cracks in the open state can be divided into two types - quartz sand and synthetic proppants. К физическим характеристикам проппантов, которые влияют на проводимость трещины и дебит скважины, относятся такие параметры, как разрушаемость, гранулометрический состав, форма гранул (сферичность и округлость) и плотность. The physical characteristics of the proppant, which affect the fracture conductivity and production rate are parameters such as degradability, grain size, form of granules (sphericity and roundness) and density. По плотности проппанты подразделяются на высокоплотные, средней плотности, легковесные и ультралегковесные. Density proppants are divided into high-density, medium-density, lightweight and ultralegkovesnye. Разрушаемость расклинивающих агентов возрастает с уменьшением их плотности. Destructible proppants increases with decreasing density. С целью снижения разрушаемости легковесных и ультралегковесных гранул расклинивателя и предотвращения его обратного выноса применяют различные полимерные материалы, которые наносят на поверхность гранул в виде тонкопленочного покрытия. To reduce the degradability and lightweight ultralegkovesnyh rasklinivatelya granules and prevent its removal reverse employ different polymeric materials which is applied to the surface of the granules in the form of a thin film coating. Для еще большего снижения разрушаемости проппанта полимерное покрытие армируют тонкодисперсными минеральными порошками, синтетическими или минеральными волокнами. To further reduce the degradability proppant reinforced polymeric coating finely divided mineral powders, synthetic or mineral fibers.

Известен способ изготовления проппанта с покрытием и проппант (патент РФ №2435823), который включает нанесение на поверхность гранулы покрытия, состоящего из связующего и волокна, часть которого выходит за пределы слоя связующего. A method for manufacturing a coated proppant and proppant (RF Patent №2435823), which comprises applying to the surface coating beads consisting of a binder and fibers, part of which extends beyond the bonding layer. Соотношение длины каждого волокна к диаметру гранулы составляет от 0,06 до 0,44. The ratio of each fiber length to diameter of the granules is from 0.06 to 0.44. Кроме того, гранулы дополнительно обрабатывают кремнийорганическим или фторуглеродным гидрофобизатором в количестве от 0,5% до 10% от массы волокон. In addition, the granules further treated with silicone or fluorocarbon hydrophobizator in an amount from 0.5% to 10% by weight of fibers. Проппант получают указанным выше способом. The proppant prepared by the above method. В качестве указанного волокнистого материала используют волокна шелка, вискозу, хлопковую пряжу, базальтовое волокно, муллитокремнеземистое волокно. As said fibrous material is a silk fiber, rayon, cotton yarn, basalt fiber, mullite fiber.

Недостатком известного технического решения является необходимость предварительной подготовки волокнистого материала - измельчения до требуемой длины органических, синтетических и минеральных волокон, кроме того, минеральное волокно перед измельчением требует обязательной термообработки. A disadvantage of the known technical solutions is the need for pretreatment of the fiber material - chopping to the desired length of organic, synthetic and mineral fibers, in addition, mineral fiber before grinding necessarily require heat treatment.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому решению является патент США 5,597,784 «Композитное и усиленное покрытие для проппантов и микрочастиц», в котором высокопрочная частица, состоящая из субстрата частицы, по существу отвержденного внутреннего полимерного покрытия, внешнего полимерного покрытия и усиливающего (армирующего) агента, встроенного на границе между внутренним и внешним полимерным покрытием, используется в ГРП подземной формации, причем подходящими усиливающими агентами являются различные минеральные наполни The closest in technical essence to the claimed one solution is U.S. Patent No. 5,597,784 "Composite and reinforced coating for proppants and microparticles," in which high-strength particle consisting of substrate particles substantially cured inner polymeric coating, the outer polymer coating and reinforcing (reinforcing) agent embedded at the boundary between the inner and outer polymeric coating used in fracturing a subterranean formation, wherein the suitable reinforcing agents include various mineral fill тели, включая коллоидальный диоксид кремния, кварцевую муку, тальк, глину, слюду, асбест, карбонат кальция, сульфат кальция, металл и волластонит. Teli, including fumed silica, silica flour, talc, clay, mica, asbestos, calcium carbonate, calcium sulfate, wollastonite and metal. Кроме того, общим для всех подходящих усиливающих агентов является требование, чтобы размер таких усиливающих агентов был, как правило, меньше, чем 300 меш, а армирующие материалы волокнистой или стержневой породы должны быть меньше, чем приблизительно 0,006″ (15 мкм) и предпочтительно 0,002″ (5 мкм) в длину. Furthermore, common for all suitable enhancing agents is the requirement that the amount of the reinforcing agents was as a rule smaller than 300 mesh, and reinforcements of fibrous or rod rocks should be less than about 0.006 "(15 micron), and preferably 0.002 "(5 mm) in length. Из всех усиливающих материалов, предпочтение отдается кварцевой муке фракции примерно 325 меш. Of all reinforcing materials, preference is given to a quartz flour fractions of about 325 mesh.

Недостатком известного технического решения является необходимость специальной предварительной подготовки армирующего агента - тонкого помола зернистых материалов и минеральных волокон, кроме того, минеральные волокнистые материалы перед измельчением нуждаются в обязательной термической обработке. A disadvantage of the known technical solutions is the need for a special pretreatment of the reinforcing agent - fine grinding granular materials and mineral fibers, in addition, mineral fiber materials prior to grinding require compulsory heat treatment.

Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является расширение сырьевой базы производства проппанта за счет вовлечения в производство пылевидных отходов обжига серпентинита, уловленных аспирационными системами. The technical problem solved by the invention is to expand the resource base proppant production due to involvement in the production of waste dust firing of serpentinite, trapped aspiration systems.

Указанная задача решается тем, что пылеотходы, образующиеся при обжиге серпентинита, применяются в качестве армирующего материала для полимерного покрытия, наносимого на поверхность проппанта, причем указанные пылеотходы вводятся в количестве 0,05-0,5% от массы проппанта, а в качестве указанного полимера используют фенолформальдегидную или эпоксидную смолу. This problem is solved in that pyleothody generated during firing of serpentinite, used as a reinforcing material for the polymeric coating on the proppant surface, said pyleothody administered in an amount of 0.05-0.5% by weight of the proppant, and as said polymer using phenol formaldehyde or an epoxy resin. Кроме того, указанное покрытие наносят на магнийсиликатный или высококремнеземистый проппант. Moreover, the coating applied to the proppant vysokokremnezemisty or magnesium silicate.

Заявляемое техническое решение может применяться для любых типов проппантов и на любых предприятиях, производящих проппант с полимерным покрытием, вместе с тем, наиболее эффективным представляется его использование на предприятиях, производящих магнийсиликатный проппант. The claimed technical solution can be applied to any type of proppant and any plants producing proppant coated, however, it seems most effective use in plants producing magnesium silicate proppant. Это обусловлено тем, что основным сырьем для изготовления магнийсодержащих проппантов являются термообработанный серпентинит и кварцполевошпатный песок, следовательно, именно на этих предприятиях образуются значительные количества пыли, образующейся в процессе обжига серпентинита. This is because the main raw material for the production of magnesium-containing proppants are heat-treated serpentinite and quartz-feldspar sand, therefore on these plants produce large amounts of dust generated during the firing of serpentinite. Кроме того, указанные предприятия производят легковесный проппант с содержанием MgO менее 18 масс. Moreover, these plants produce a lightweight proppant with MgO content less than 18 wt. % и ультралегковесный проппант, изготовленный на основе кварцполевошпатных песков. % And ultralegkovesny proppant manufactured on the basis of quartz-feldspar sands. Пылеотходы обжига серпентинита - пылеунос, уловленный аспирационными системами, представляет собой термообработанную смесь тонкодисперсного форстерита и/или метасиликата магния и микроволокон асбеста. Pyleothody firing of serpentinite - dust discharge, caught aspiration systems, the mixture is heat-treated fine particulate forsterite and / or magnesium metasilicate microfibers and asbestos. По гранулометрическому составу материал близок к требованиям, предъявляемым к армирующему агенту в патенте США 5,597,784, и имеет размер менее 30 мкм с преобладающим размером компонентов 5-15 мкм. Granulometric composition material similar to the requirements for a reinforcing agent in U.S. Patent No. 5,597,784, and has a size less than 30 microns with a predominant size of components is 5-15 microns. Термообработка серпентинита, производимая, как правило, при температуре 900-1200°C, придает армирующему агенту дополнительную прочность, а сочетание порошкообразных микрочастиц с волокнами усиливает упрочняющий эффект армирующей добавки. Heat treatment of serpentinite produced usually at a temperature of 900-1200 ° C, imparts additional strength reinforcing agent, and a combination of powdered microparticles to the fibers enhances the reinforcing effect of the reinforcing additives. В настоящее время пылеунос обжига серпентинита, уловленный системами аспирации, собирается и утилизируется на специальных полигонах в установленном порядке. Currently, the dust discharge firing of serpentinite, caught aspiration systems, collected and disposed of in special landfills in the prescribed manner.

Для армирования могут быть использованы различные полимерные материалы, однако, по мнению авторов, наиболее предпочтительными являются фенолформальдегидные или эпоксидные смолы. Various polymeric materials, however, in our opinion, are the most preferred phenol or epoxy resins may be used for reinforcement. Армированное пылеотходами обжига серпентинита полимерное покрытие может быть как однослойным, так и многослойным, что в конечном итоге определяется требованиями, предъявляемыми потребителями к прочностным характеристикам проппанта. Pyleothodami firing of serpentinite reinforced polymeric coating may be a single layer or multilayer that is ultimately determined by the requirements to the strength characteristics consumers proppant. Количество вводимых пылеотходов определяется гранулометрическим составом проппанта, при этом оптимальным, по мнению авторов, является содержание пылеуноса в покрытии от 0,05 до 0,5 масс. The amount administered is determined by a granulometry pyleothodov proppant, wherein the optimal, according to the authors, the dust discharge is content in the coating of 0.05 to 0.5 wt. %. %. При введении пылеуноса обжига серпентинита в полимерное покрытие в количестве менее 0,05% от массы проппанта, армирующее действие добавки малозаметно, при увеличении количества указанной добавки свыше 0,5% от массы проппанта, последняя плохо удерживается на поверхности проппанта, нарушается сплошность покрытия, а также показатели сферичности/округлости гранул. When administered dust discharge firing of serpentinite in the polymeric coating in an amount of less than 0.05% by weight of the proppant, reinforcing effect additives unobtrusive, with increasing amounts of said additive more than 0.5% by weight of the proppant, the latter poorly retained on the surface of the proppant is broken continuity of the coating, and as indicators of sphericity / roundness granules. Кроме того, образуется некоторое количество сростков гранул проппанта, требующих дополнительной переработки, что усложняет технологический процесс. In addition, a certain number of splices proppant granules, requiring additional processing which complicates the process.

Примеры осуществления изобретения. Exemplary embodiments of the invention.

Пример 1. Пробу легковесных (насыпная плотность 1,4 г/см) магнийсиликатных проппантов фракции 12/18 меш массой 1 кг нагревали до температуры 145°C и помещали в лопастной смеситель, куда вводили физическую смесь сухой фенолформальдегидной смолы (марка СФ-010) и уротропина в качестве отвердителя при следующем соотношении компонентов: смола + уротропин - 1.8% от массы проппантов (смола - 154,8 г, уротропин - 25,2 г). EXAMPLE 1 A sample of light-weight (bulk density 1.4 g / cm) magnesium silicate proppant 12/18 mesh fraction weighing 1 kg were heated to 145 ° C and placed in a paddle mixer, where the injected physical mixture of dry phenol formaldehyde resin (Grade SF-010) and hexamine as a curing agent in the following ratio: methenamine resin + - 1.8% by weight of the proppants (resin - 154.8 g, methenamine - 25.2 g). Проппант и смолу перемешивали в течение 2 минут, затем в смеситель добавляли 5 г пылеотходов обжига серпентинита и продолжали перемешивание в течение 1 минуты. The proppant and the resin was stirred for 2 minutes then added to the mixer 5 g pyleothodov firing of serpentinite, and stirring was continued for 1 minute. После перемешивания проппанты выгружали и охлаждали естественным образом. After stirring proppants discharged and cooled naturally. Аналогичным образом получали проппанты с различным содержанием пылеотходов обжига серпентинита. Similarly prepared proppants with different contents pyleothodov firing of serpentinite. У подготовленных таким образом проппантов производилось определение разрушаемости по общепринятой методике ISO 13503-2:2006(Е). We prepared so proppants produced according to the standard definition of destructible method ISO 13503-2: 2006 (E). Результаты измерений представлены в таблице 1. The measurement results are shown in Table 1.

Пример 2. Пробу ультралегковесных (насыпная плотность 1,2 г/см) высококремнеземистых проппантов фракции 12/18 меш массой 1 кг нагревали до температуры 190°C и помещали в лопастный смеситель, куда вводили твердую эпоксидную смолу марки DER-671 в количестве 1,0% от массы проппантов, проппант и смолу перемешивали в течение 1 минуты, далее в материал добавляли расчетное количество отвердителя DEH-82. Example 2. A sample ultralegkovesnyh (bulk density 1.2 g / cm) vysokokremnezemistyh proppant 12/18 mesh fraction weighing 1 kg were heated to 190 ° C temperature and placed in a paddle mixer, where the injected solid epoxy resin DER-671 brand in an amount of 1, 0% by weight of the proppant, the proppant, and the resin stirred for 1 minute, then the material was added in the calculated amount of curing agent DEH-82. Смесь перемешивали в течение 1 минуты, затем в смеситель добавляли 0,5 г пылеотходов обжига серпентинита и продолжали перемешивание в течение 1 минуты, после чего в смеситель вновь вводили эпоксидную смолу марки DER-671 в количестве 1,0% от массы проппантов, перемешивали материал в течение 1 минуты, добавляли расчетное количество отвердителя DEH-82 и продолжали перемешивание в течение 2 минут. The mixture was stirred for 1 minute, then the mixer was added 0.5 g pyleothodov firing of serpentinite, and stirring was continued for 1 minute and then re-introduced into the mixer brand epoxy resin DER-671 in an amount of 1.0% by weight of the proppant, mixed material for 1 minute was added the calculated quantity of hardener DEH-82, and stirring was continued for 2 minutes. После чего проппанты выгружали и охлаждали естественным образом. Then proppants discharged and cooled naturally. Аналогично получали проппанты с различным содержанием пылеотходов обжига серпентинита. Similarly prepared proppants with different contents pyleothodov firing of serpentinite. У подготовленных таким образом проппантов производилось определение разрушаемости по общепринятой методике ISO 13503-2:2006(Е). We prepared so proppants produced according to the standard definition of destructible method ISO 13503-2: 2006 (E). Результаты измерений представлены в таблице 2. The measurement results are shown in Table 2.

Анализ данных таблиц показывает, что использование пылеотходов обжига серпентинита в качестве армирующего материала для полимерного покрытия, наносимого на поверхность магнийсиликатного или высококремнеземистого проппанта (примеры 3-5 таблиц 1, 2) позволяет повысить прочность покрытия, кроме того, использование указанных отходов снижает себестоимость продукции и уменьшает экологическую нагрузку на окружающую среду. Analysis of the data tables shows that using the firing of serpentinite pyleothodov as a reinforcing material for the polymeric coating on the surface of magnesium silicate or vysokokremnezemistogo proppant (Examples 3-5 of Tables 1 and 2) improves the coating strength, in addition, the use of such waste products reduces the cost and reduces the environmental burden on the environment.

Figure 00000001

Figure 00000002

Claims (3)

  1. 1. Применение пылеотходов, образующихся при обжиге серпентинита, в качестве армирующего материала для полимерного покрытия, наносимого на поверхность проппанта, причем указанные пылеотходы вводятся в количестве 0,05-0,5% от массы проппанта. 1. Application pyleothodov generated during firing of serpentinite, as a reinforcing material for the polymeric coating on the proppant surface, said pyleothody administered in an amount of 0.05-0.5% by weight of the proppant.
  2. 2. Применение по п. 1, отличающееся тем, что в качестве указанного полимера используют фенолформальдегидную или эпоксидную смолу. 2. Use according to claim. 1, characterized in that as said polymer is a phenol-formaldehyde or an epoxy resin.
  3. 3. Применение по п. 1, отличающееся тем, что указанное покрытие наносится на магнийсиликатный или высококремнеземистый проппант. 3. Use according to claim. 1, characterized in that said coating is applied to or magnesium silicate vysokokremnezemisty proppant.
RU2015108733A 2015-03-12 2015-03-12 Reinforcing material for polymer coating applied on the surface of proppant RU2589785C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015108733A RU2589785C1 (en) 2015-03-12 2015-03-12 Reinforcing material for polymer coating applied on the surface of proppant

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015108733A RU2589785C1 (en) 2015-03-12 2015-03-12 Reinforcing material for polymer coating applied on the surface of proppant

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2589785C1 true RU2589785C1 (en) 2016-07-10

Family

ID=56371334

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015108733A RU2589785C1 (en) 2015-03-12 2015-03-12 Reinforcing material for polymer coating applied on the surface of proppant

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2589785C1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5597784A (en) * 1993-06-01 1997-01-28 Santrol, Inc. Composite and reinforced coatings on proppants and particles
RU2435823C1 (en) * 2010-05-17 2011-12-10 Общество С Ограниченной Ответственностью "Форэс" Procedure for preparing propping agent with coating and propping agent
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

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5597784A (en) * 1993-06-01 1997-01-28 Santrol, Inc. Composite and reinforced coatings on proppants and particles
RU2435823C1 (en) * 2010-05-17 2011-12-10 Общество С Ограниченной Ответственностью "Форэс" Procedure for preparing propping agent with coating and propping agent
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

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7867613B2 (en) Composition and method for making a proppant
US3929191A (en) Method for treating subterranean formations
US20060035790A1 (en) Control of particulate flowback in subterranean formations using elastomeric resin coated proppants
US6892813B2 (en) Methods for preventing fracture proppant flowback
Park et al. Studies on mechanical properties of concrete containing waste glass aggregate
US6372678B1 (en) Proppant composition for gas and oil well fracturing
US4439489A (en) Particles covered with a cured infusible thermoset film and process for their production
US20090137433A1 (en) Composition And Method For Making A Proppant
US4527627A (en) Method of acidizing propped fractures
US3888311A (en) Hydraulic fracturing method
US4585064A (en) High strength particulates
US7624802B2 (en) Low temperature coated particles for use as proppants or in gravel packs, methods for making and using the same
US4717594A (en) High strength particulates
US7754659B2 (en) Reducing flow-back in well treating materials
US20070204992A1 (en) Polyurethane proppant particle and use thereof
US4664819A (en) Proppant charge and method
US4732920A (en) High strength particulates
Tho-in et al. Pervious high-calcium fly ash geopolymer concrete
US4443347A (en) Proppant charge and method
US4564459A (en) Proppant charge and method
US4518039A (en) Method for treating subterranean formations
US7244492B2 (en) Soluble fibers for use in resin coated proppant
US20120157358A1 (en) Self-Toughened High-Strength Proppant and Methods Of Making Same
Kockal et al. Strength and elastic properties of structural lightweight concretes
US3998271A (en) Multiple fracturing of subterranean formations