RU2617853C1 - Способ изготовления магнезиально-кварцевой сырьевой шихты, используемой при производстве проппантов - Google Patents

Способ изготовления магнезиально-кварцевой сырьевой шихты, используемой при производстве проппантов Download PDF

Info

Publication number
RU2617853C1
RU2617853C1 RU2016100339A RU2016100339A RU2617853C1 RU 2617853 C1 RU2617853 C1 RU 2617853C1 RU 2016100339 A RU2016100339 A RU 2016100339A RU 2016100339 A RU2016100339 A RU 2016100339A RU 2617853 C1 RU2617853 C1 RU 2617853C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
proppants
serpentinite
raw material
charge
production
Prior art date
Application number
RU2016100339A
Other languages
English (en)
Inventor
Сергей Фёдорович Шмотьев
Сергей Юрьевич Плинер
Евгений Васильевич Рожков
Вячеслав Михайлович Сычев
Original Assignee
Сергей Фёдорович Шмотьев
Сергей Юрьевич Плинер
Евгений Васильевич Рожков
Вячеслав Михайлович Сычев
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 Сергей Фёдорович Шмотьев, Сергей Юрьевич Плинер, Евгений Васильевич Рожков, Вячеслав Михайлович Сычев filed Critical Сергей Фёдорович Шмотьев
Priority to RU2016100339A priority Critical patent/RU2617853C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2617853C1 publication Critical patent/RU2617853C1/ru

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/16Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on silicates other than clay
    • C04B35/20Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on silicates other than clay rich in magnesium oxide, e.g. forsterite
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/64Burning or sintering processes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K8/00Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
    • C09K8/60Compositions for stimulating production by acting on the underground formation
    • C09K8/80Compositions for reinforcing fractures, e.g. compositions of proppants used to keep the fractures open

Landscapes

  • Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)

Abstract

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к технологии изготовления керамических проппантов, в частности к подготовке сырьевой шихты, которую используют при производстве проппантов средней плотности. В способе изготовления шихты с содержанием MgO 18-28 мас.%, включающем обжиг и охлаждение серпентинита, его совместный помол с кварцполевошпатным песком до фракции менее 80 мкм, указанное охлаждение серпентинита производят со скоростью 350°С/ч и более, причем суммарное содержание энстатита и протоэнстатита в охлажденном материале не превышает 33 об.%. Технический результат - повышение размолоспособности шихты. 1 табл., 3 ил.

Description

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к технологии изготовления керамических проппантов, в частности к подготовке сырьевой шихты, используемой при производстве проппантов средней плотности.
Проппанты - прочные сферические гранулы, удерживающие трещины ГРП от смыкания под большим давлением и обеспечивающие необходимую производительность нефтяных скважин путем создания в пласте проводящего канала. В качестве проппантов (расклинивателей) используются различные органические и неорганические материалы - скорлупа грецких орехов, песок, песок с полимерным покрытием, а также синтетические керамические гранулы. Применяемые в ГРП керамические проппанты подразделяются на высокоплотные, среднеплотные, легковесные и ультралегковесные. С учетом соотношения цена/качество проппанты средней плотности в настоящее время являются наиболее востребованными. Представленные на российском рынке проппанты производятся из алюмосиликатного или магнийсиликатного сырья. Использование природного магнийсиликатного сырья, являющегося доступным и не требующим значительных затрат на переработку, позволяет получать конкурентный в ценовом отношении продукт. Причем имеется возможность изготовления как плотного проппанта, полностью изготовленного из серпентинитоасбестовой породы, так и легковесного проппанта, изготовленного из смеси термообработанного серпентинита с кварцполевошпатным песком, а также наиболее востребованного в настоящее время на рынке проппанта средней плотности. Применительно к магнийсиликатным проппантам среднеплотными являются расклиниватели с содержанием MgO 18-28 масс. %.
Существуют две технологические схемы изготовления магнийсиликатного проппанта: в первом случае при шихтоподготовке используют сухой помол исходного сырья, во втором - комбинацию сухого и мокрого помола. Многолетними исследованиями, проводимыми авторами в области совершенствования технологии производства магнийсиликатных проппантов установлено, что применение мокрого помола является наиболее предпочтительным с точки зрения стабильности потребительских свойств расклинивателя.
Производство керамических магнийсиликатных проппантов с использованием мокрого измельчения включает следующие технологические переделы:
1) изготовление сырьевой шихты;
2) мокрый помол сырьевой шихты и получение шликера;
3) сушка шликера в башенном распылительном сушиле с получением формовочной шихты;
4) грануляция формовочной шихты с получением проппанта-сырца;
5) обжиг и рассев гранулированного проппанта-сырца.
Изготовление сырьевой шихты производится путем смешивания обожженного при температуре 750-1200°С (предпочтительно 1150-1160°С) серпентинита и кварцполевошпатного песка и ее последующего предварительного сухого измельчения, как правило, до фракции менее 80 мкм. Подготовка шликера осуществляется путем мокрого помола сырьевой смеси, как правило, до фракции менее 30 мкм (предпочтительно менее 10 мкм). Во время мокрого помола производится корректировка химического состава материала путем дополнительного введения в смесь термообработанного серпентинита или кварцполевошпатного песка, а также осуществляется введение пластифицирующих и модифицирующих добавок. Полученный шликер подвергается распылительной сушке в башенном распылительном сушиле (БРС), а полученная формовочная шихта (БРС - крупа) подается на грануляцию. Гранулированный проппант-сырец подвергается высокотемпературному обжигу, который производится для максимального уплотнения и оптимизации химического и фазового состава керамики.
Известны способы изготовления легковесного проппанта, полученного из смеси термообработанного серпентинита с кварцполевошпатным песком (см. патенты РФ №2437913, №2446200, №2547033). Известные способы изготовления легковесных расклинивателей, имеющих пониженное содержание MgO, выходят за рамки заявляемого технического решения. Способы изготовления магнийсиликатного проппанта средней плотности изложены в патентах РФ №2463329, №2521989.
Известна также шихта для изготовления магнийсиликатного проппанта (см. патент РФ №2563853), содержащая измельченную до фракции менее 8 мкм смесь термообработанного серпентинита и кварцполевошпатного песка. В качестве указанного песка шихта содержит песок Южно-Ильинского месторождения фракции менее 2 мм, состава, масс. %: диоксид кремния 90,0-91,0, оксид алюминия 3,3-3,5, оксид кальция 0,9-1,0, оксид железа 1,6-1,8, оксид калия 1,2-1,3, оксид натрия 0,7-0,8, примеси - остальное, при следующем соотношении компонентов шихты, масс. %: указанный серпентинит 61,0-67,0 указанный песок 33,0-39,0. Кроме того, магнийсиликатный проппант характеризуется тем, что он получен из указанной шихты.
Однако указанное техническое решение, так же как и другие перечисленные выше известные решения, относятся к способам изготовления магнийсодержащего проппанта и к составам формовочной, а не сырьевой шихты.
Вместе с тем, остается недостаточно изученным вопрос влияния способа изготовления исходной сырьевой шихты на процесс шихтопереработки, особенно при реализации мокрого способа производства проппанта, носящего многоступенчатый характер. В этом случае состав исходной сырьевой шихты, а также способ ее изготовления оказывают значительное влияние на процессы измельчения, реологические характеристики шликера, на механизмы каплеобразования при прохождении суспензии через форсунки БРС и равномерность режима сушки, а следовательно и на такие качества получаемого в дальнейшем гранулированного проппанта-сырца, как прочность, сферичность и округлость, определяющие, в конечном итоге, основные потребительские свойства готовой продукции.
Основной характеристикой исходной сырьевой шихты, оказывающей влияние на все стадии шихтопереработки, является ее размолоспособность. Сырьевые шихты, имеющие высокую размолоспособность, позволяют получать материал с высокой удельной поверхностью, что способствует получению седиментационно-устойчивого, текучего шликера и обеспечивает его беспрепятственное прохождение по трубопроводам и в особенности через форсунки БРС. При этом оптимизируются процессы сушки и грануляции материала. Кроме того, с повышением размолоспособности сырьевой шихты возрастает и производительность помольного оборудования.
Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение размолоспособности магнезиально-кварцевой сырьевой шихты.
Указанная задача решается тем, что способ изготовления магнезиально-кварцевой сырьевой шихты, используемой при производстве проппанта, содержащей 18-28 масс. % MgO, включает обжиг и охлаждение серпентинита, его совместный помол с кварцполевошпатным песком до фракции менее 80 мкм, причем указанное охлаждение серпентинита производят со скоростью более 350°С/ч, а суммарное содержание энстатита и протоэнстатита в охлажденном материале не превышает 33 об. %.
Общеизвестно, что при обжиге серпентинита его термический распад начинается при 600-700°С, повышение температуры способствует интенсификации перестройки кристаллической решетки так, что уже при 1100-1160°С начинают кристаллизоваться энстатит, протоэнстатит и форстерит, но фазы эти остаются еще слабо дифференцированными. Кроме того, в указанном интервале температур начинается образование жидкой фазы. Экспериментальным путем установлено, что полученные после охлаждения материала фазы энстатита и протоэнстатита, упрочненные стекловидной фазой, проявляют большую устойчивость к истирающим нагрузкам, чем форстерит. Следовательно, для повышения размолоспособности заявляемой магнезиально-кварцевой шихты необходимо оптимизировать фазовый состав термообработанного серпентинита. Авторами установлено, что фазовый состав материала можно регулировать, изменяя скорость его охлаждения. Охлаждение термообработанного серпентинита со скоростью выше 350°С/ч позволяет получать материал с содержанием энстатита и протоэнстатита менее 33 об.%, что обеспечивает повышение размолоспособности как самого термообработанного серпентинита, так и его смеси с кварцполевошпатным песком. Напротив, снижение скорости охлаждения термообработанного серпентинита до 350°С/ч и менее ведет к увеличению содержания энстатита и протоэнстатита более 33 об. % и уменьшению размолоспособности заявляемой шихты.
Измельчение заявляемой шихты до фракции менее 80 мкм обусловлено тем, что ее сухой помол эффективен только при грубом (крупнее 63 мкм) помоле. Граница 80 мкм определена экспериментально для данного конкретного материала.
Примеры осуществления изобретения
Сырьевую шихту с содержанием MgO 23 масс. % готовили путем сухого совместного помола до фракции менее 80 мкм термообработанного при температуре 1150°С и охлажденного со скоростью 900°С/ч серпентинитового щебня производства ЗАО «РУСТОНА» (РФ, КЧР, г. Черкесск) и кварцполевошпатного песка Малышевского месторождения (РФ, Свердловская обл.). Помол производили в лабораторной мельнице с металлическими мелющими телами. Затем смесь подвергали мокрому помолу до фракции менее 30 мкм, измеряя время, затраченное на измельчение. Контроль фракционного состава проводили на анализаторе размера частиц Horiba LA-300. Аналогичным образом готовили шихты с различным содержанием MgO, меняя скорость охлаждения обожженного серпентинита. Результаты измерений приведены в таблице. Типичные рентгенограммы образцов обожженного серпентинта, охлажденных с различными скоростями, представлены в приложении на рис. 1-3.
Анализ данных таблицы показывает, что заявляемый способ изготовления сырьевой шихты для производства магнезиально-кварцевого проппанта (примеры 1-5 таблицы), обеспечивает повышение размолоспособности материала, что позволяет оптимизировать процесс шихтопереработки. Авторы подтверждают, что сырьевые шихты, изготовленные из термообработанных серпентинитов и песков других месторождений, демонстрируют аналогичную динамику размолоспособности.
Figure 00000001

Claims (1)

  1. Способ изготовления магнезиально-кварцевой сырьевой шихты, используемой при производстве проппанта, характеризующийся тем, что изготовление шихты, содержащей 18-28 мас.% MgO, включает обжиг и охлаждение серпентинита, его совместный помол с кварцполевошпатным песком до фракции менее 80 мкм, причем охлаждение серпентинита производят со скоростью более 350°C/ч, а суммарное содержание энстатита и протоэнстатита в охлажденном материале не превышает 33 об.%.
RU2016100339A 2016-01-11 2016-01-11 Способ изготовления магнезиально-кварцевой сырьевой шихты, используемой при производстве проппантов RU2617853C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016100339A RU2617853C1 (ru) 2016-01-11 2016-01-11 Способ изготовления магнезиально-кварцевой сырьевой шихты, используемой при производстве проппантов

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016100339A RU2617853C1 (ru) 2016-01-11 2016-01-11 Способ изготовления магнезиально-кварцевой сырьевой шихты, используемой при производстве проппантов

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2617853C1 true RU2617853C1 (ru) 2017-04-28

Family

ID=58697497

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016100339A RU2617853C1 (ru) 2016-01-11 2016-01-11 Способ изготовления магнезиально-кварцевой сырьевой шихты, используемой при производстве проппантов

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2617853C1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2761435C1 (ru) * 2020-12-29 2021-12-08 Общество С Ограниченной Ответственностью "Ника-Петротэк" Способ изготовления магнезиально-силикатного проппанта и пластифицирующая добавка для его осуществления
RU2781688C1 (ru) * 2022-04-12 2022-10-17 Общество С Ограниченной Ответственностью "Форэс" Шихта для изготовления керамического проппанта и проппант

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2235703C1 (ru) * 2003-05-12 2004-09-10 Шмотьев Сергей Федорович Способ изготовления керамических расклинивателей нефтяных скважин
US7521389B2 (en) * 2006-08-04 2009-04-21 Ilem Research And Development Establishment Ceramic proppant with low specific weight
RU2437913C1 (ru) * 2010-06-03 2011-12-27 Общество С Ограниченной Ответственностью "Форэс" Способ изготовления легковесного магнийсиликатного проппанта и проппант
RU2476477C1 (ru) * 2011-09-12 2013-02-27 Общество С Ограниченной Ответственностью "Форэс" Способ изготовления композиционного магнийсиликатного проппанта и проппант
RU2476478C1 (ru) * 2011-09-21 2013-02-27 Общество С Ограниченной Ответственностью "Форэс" Способ изготовления магнийсиликатного проппанта и проппант
RU2547033C1 (ru) * 2014-02-27 2015-04-10 Общество С Ограниченной Ответственностью "Форэс" Способ изготовления легковесного кремнеземистого магнийсодержащего проппанта
RU2563853C1 (ru) * 2014-08-05 2015-09-20 Общество С Ограниченной Ответственностью "Форэс" Шихта для изготовления магнийсиликатного проппанта и проппант

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2235703C1 (ru) * 2003-05-12 2004-09-10 Шмотьев Сергей Федорович Способ изготовления керамических расклинивателей нефтяных скважин
US7521389B2 (en) * 2006-08-04 2009-04-21 Ilem Research And Development Establishment Ceramic proppant with low specific weight
RU2437913C1 (ru) * 2010-06-03 2011-12-27 Общество С Ограниченной Ответственностью "Форэс" Способ изготовления легковесного магнийсиликатного проппанта и проппант
RU2476477C1 (ru) * 2011-09-12 2013-02-27 Общество С Ограниченной Ответственностью "Форэс" Способ изготовления композиционного магнийсиликатного проппанта и проппант
RU2476478C1 (ru) * 2011-09-21 2013-02-27 Общество С Ограниченной Ответственностью "Форэс" Способ изготовления магнийсиликатного проппанта и проппант
RU2547033C1 (ru) * 2014-02-27 2015-04-10 Общество С Ограниченной Ответственностью "Форэс" Способ изготовления легковесного кремнеземистого магнийсодержащего проппанта
RU2563853C1 (ru) * 2014-08-05 2015-09-20 Общество С Ограниченной Ответственностью "Форэс" Шихта для изготовления магнийсиликатного проппанта и проппант

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
RU 2476478 C1,, 27.02.2013. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2761435C1 (ru) * 2020-12-29 2021-12-08 Общество С Ограниченной Ответственностью "Ника-Петротэк" Способ изготовления магнезиально-силикатного проппанта и пластифицирующая добавка для его осуществления
RU2781688C1 (ru) * 2022-04-12 2022-10-17 Общество С Ограниченной Ответственностью "Форэс" Шихта для изготовления керамического проппанта и проппант

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2437913C1 (ru) Способ изготовления легковесного магнийсиликатного проппанта и проппант
US9234127B2 (en) Angular abrasive proppant, process for the preparation thereof and process for hydraulic fracturing of oil and gas wells
RU2459852C1 (ru) Способ изготовления керамического проппанта и проппант
RU2463329C1 (ru) Способ изготовления магнийсиликатного проппанта и проппант
US10442738B2 (en) Ceramic proppant and method for producing same
RU2742891C2 (ru) Способ изготовления магнийсиликатного проппанта средней плотности и проппант
US20160053162A1 (en) Method of manufacturing of light ceramic proppants and light ceramic proppants
RU2613676C1 (ru) Способ изготовления магнийсиликатного проппанта и проппант
CN102732245A (zh) 一种低密度陶粒支撑剂及其制备方法
CN107699225A (zh) 一种石油压裂支撑剂及生产工艺与用途
RU2476476C2 (ru) Способ изготовления керамического проппанта и проппант
US20170275209A1 (en) Addition of mineral-containing slurry for proppant formation
RU2617853C1 (ru) Способ изготовления магнезиально-кварцевой сырьевой шихты, используемой при производстве проппантов
WO2015047116A1 (en) Ceramic proppants of medium strength and a method for manufacturing thereof
US20170226410A1 (en) Proppant Material Incorporating Fly Ash and Method of Manufacture
RU2521989C1 (ru) Способ изготовления высокопрочного магнийсиликатного проппанта
EA007864B1 (ru) Проппанты и способ их изготовления
RU2615197C1 (ru) Магнийсиликатный проппант
CN103468240A (zh) 以焦宝石尾矿为原料的超低密陶粒支撑剂及其制备方法
RU2563853C1 (ru) Шихта для изготовления магнийсиликатного проппанта и проппант
RU2646910C1 (ru) Сырьевая шихта для изготовления магнизиально-кварцевого проппанта
RU2515280C2 (ru) Способ изготовления магнезиальнокварцевого проппанта
WO2014011066A1 (en) Light ceramic proppants and a method of manufacturing of light ceramic proppants
RU2215712C1 (ru) Шихта для получения легковесных высокопрочных керамических пропантов
CN113969160A (zh) 利用矿山尾矿生产的高强度陶粒支撑剂及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
QB4A Licence on use of patent

Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20171227

Effective date: 20171227

QZ41 Official registration of changes to a registered agreement (patent)

Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20171227

Effective date: 20180606

PD4A Correction of name of patent owner
QC41 Official registration of the termination of the licence agreement or other agreements on the disposal of an exclusive right

Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20171227

Effective date: 20190412

HE4A Change of address of a patent owner

Effective date: 20210611