RU2644359C1

RU2644359C1 - Ceramic proppant

Info

Publication number: RU2644359C1
Application number: RU2016143366A
Authority: RU
Inventors: Сергей Юрьевич Плинер; Виктор Георгиевич Пейчев; Сергей Фёдорович Шмотьев; Василий Александрович Плотников; Евгений Васильевич Рожков; Вячеслав Михайлович Сычев
Original assignee: Общество С Ограниченной Ответственностью "Форэс"
Priority date: 2016-11-03
Filing date: 2016-11-03
Publication date: 2018-02-09

Abstract

FIELD: oil production industry.

SUBSTANCE: invention refers to the oil and gas production industry, namely to ceramic proppants, intended for use as propping agents at production of oil or gas by penetrating fluid method. Ceramic proppant, made of natural magnesia-silicate raw material and containing in its composition maghemite in an amount of 0.3-20.0% by weight. Invention is developed in dependent claims of the formula.

EFFECT: technical result is the reduction of proppant breaking.

3 cl, 5 ex, 1 tbl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к керамическим проппантам, предназначенным для использования в качестве расклинивающих агентов при добыче нефти или газа методом гидравлического разрыва пласта - ГРП. Гидравлический разрыв пласта представляет собой механическое воздействие на продуктивный пласт, в результате которого порода разрывается по плоскостям минимальной прочности под действием избыточного давления, создаваемого закачкой в скважину жидкости разрыва. После разрыва под воздействием давления жидкости трещина увеличивается, возникает ее связь с системой естественных трещин, не вскрытых скважиной, и с зонами повышенной проницаемости. В образованные трещины жидкостями разрыва транспортируют зернистый расклинивающий материал (проппант), закрепляющий трещины в раскрытом состоянии после снятия избыточного давления. Проппанты (расклиниватели) представляют собой прочные сферические гранулы. В качестве проппантов используются различные органические и неорганические материалы, среди которых наиболее применяемыми являются природный песок с полимерным покрытием или без него, а также керамические проппанты. Расширение спроса на проппант, продиктованное увеличением добычи углеводородов, требует создания продукта с определенными показателями плотности, прочности, сферичности/округлости, а также производства расклинивающих агентов, обладающих уникальными свойствами. Например, с целью увеличения проницаемости проппантной пачки на поверхности гранул формируют выступы определенного размера или с целью снижения насыпной плотности проппанта внутри каждой отдельно взятой гранулы создают изолированные поры контролируемого размера и т.д.The invention relates to the oil and gas industry, in particular to ceramic proppants intended for use as proppants in oil or gas production by hydraulic fracturing - hydraulic fracturing. Hydraulic fracturing is a mechanical effect on the reservoir, as a result of which the rock breaks along the planes of minimum strength under the influence of excess pressure created by the injection of fracturing fluid into the well. After a fracture under the influence of fluid pressure, the crack grows, its connection with a system of natural cracks not opened by the well, and with zones of increased permeability. Granular proppant (proppant) is transported to the formed cracks by fracturing fluids, which fixes the cracks in the open state after the overpressure is removed. Proppants (proppants) are strong spherical granules. Various organic and inorganic materials are used as proppants, among which the most used are natural sand with or without a polymer coating, as well as ceramic proppants. The growing demand for proppant, dictated by the increase in hydrocarbon production, requires the creation of a product with certain indicators of density, strength, sphericity / roundness, as well as the production of proppants with unique properties. For example, in order to increase the proppant pack permeability, protrusions of a certain size are formed on the surface of the granules or in order to reduce the proppant bulk density inside each individual granule, isolated pores of a controlled size are created, etc.

Самостоятельной группой проппантов являются расклиниватели, обладающие магнитными свойствами. Известен патент США №6,116,342, в котором предпринимается попытка управлять обратным притоком в ходе операций ГРП. Согласно этому изобретению комбинация проппанта и отдельного намагниченного материала закачивается в разрыв пласта. Намагниченный материал содержит намагничиваемый металл, который может иметь форму шариков, волокон, полос, частиц и т.д, или металл может быть вкраплен или нанесен в виде покрытия на неметаллический материал. По мере того как намагниченный материал заполняет пустоты или каналы, расположенные внутри зародыша проппанта, через которые оседающий проппант и частицы природной формации могут истекать из формации, намагниченный материал образует сгустки частиц, которые притягиваются друг к другу благодаря магнитному притяжению. Такие сгустки предположительно способствуют формированию мостов проницаемых проппантов. Мосты из намагниченного материала проппантов затрудняют обратный приток проппантов и твердых веществ формации, одновременно позволяя углеводороду проходить через пласт.An independent group of proppants are proppants with magnetic properties. Known US patent No. 6,116,342, in which an attempt is made to control the return flow during hydraulic fracturing operations. According to this invention, a combination of proppant and a single magnetized material is injected into the fracturing. The magnetized material contains a magnetizable metal, which may be in the form of balls, fibers, strips, particles, etc., or the metal may be interspersed or coated as a coating on a non-metallic material. As the magnetized material fills the voids or channels located inside the proppant nucleus through which the settling proppant and particles of the natural formation can flow out of the formation, the magnetized material forms clumps of particles that are attracted to each other due to magnetic attraction. Such clots are believed to contribute to the formation of bridges of permeable proppants. Bridges made from magnetized proppant material make it difficult for the proppants and formation solids to flow back, while allowing hydrocarbon to pass through the formation.

Недостатками известного технического решения является двухкомпонентный состав расклинивателя и высокая трудоемкость производства его компонентов, поскольку намагниченный материал, используемый вместе с проппантом определенного размера, должен иметь такой же фракционный состав для гарантии того, чтобы зародыш проппанта, содержащий намагниченный материал, имел достаточную проницаемость. Намагниченный материал должен быть включен в разрыв вместе с проппантом в количестве от примерно 0,1% до примерно 25% от массы проппанта, предпочтительно в пределах от примерно 1% до 5% от массы проппанта. В этой связи возникают определенные трудности в подборе магнитного компонента, так как последний должен иметь насыпной вес, близкий к насыпному весу проппанта, для предотвращения расслоения материала при проведении ГРП. Необходимо отметить также, что при осуществлении кислотной обработки трещины с целью удаления остатков неразложившегося геля жидкости ГРП магнитные частицы будут интенсивно взаимодействовать с кислотой.The disadvantages of the known technical solution are the two-component composition of the proppant and the high complexity of the production of its components, since the magnetized material used together with the proppant of a certain size must have the same fractional composition to ensure that the proppant nucleus containing the magnetized material has sufficient permeability. The magnetized material should be included in the gap together with the proppant in an amount of from about 0.1% to about 25% by weight of the proppant, preferably in the range of from about 1% to 5% by weight of the proppant. In this regard, certain difficulties arise in the selection of the magnetic component, since the latter must have a bulk density close to the bulk density of the proppant to prevent separation of the material during hydraulic fracturing. It should also be noted that during the acid treatment of the fracture in order to remove the remnants of the undecomposed fracturing fluid gel, the magnetic particles will intensively interact with the acid.

Известен также патент США №7,754,659, в котором представлен способ обработки подземного пласта, включающий закачивание в разрыв пласта частиц, содержащих композиционный проппант, где указанный композиционный проппант содержит субстрат проппанта, имеющего плотно прилегающее покрытие из частиц магнитного металла, где частицы магнитного металла составляют от 0,1% до 10,0% композиционного проппанта по массе, где субстрат проппанта достаточно прочный и выдерживает давление смыкания трещины, по крайней мере, 3,000 psi. Магнитный металл, измельченный до среднего размера 15 мкм, приклеивается на разогретую поверхность субстрата проппанта при помощи фенолформальдегидной смолы. Для этого в расплавленной при температуре 140-150°C новолачной фенолформальдегидной смоле диспергируют магнитный порошок, из расплавленной смолы формируют тонкий лист, который охлаждают, повторно измельчают и наносят на разогретый до температуры 232-260°C субстрат проппанта. Охлажденный проппант намагничивается в постоянном магнитном поле. Применение такого проппанта позволяет снизить нежелательный поток твердых веществ, проходящих через пласт во время добычи углеводорода. Недостатком известного способа является сложность технологии нанесения магнитной субстанции на поверхность проппанта, обусловленная необходимостью предварительного измельчения магнитного металла и особенностями его закрепления на поверхности частицы проппанта при помощи фенолформальдегидной смолы. Процесс требует нагрева как смолы, так и субстрата проппанта, что ведет к дополнительным энергозатратам и предполагает установку оборудования для каталитического сжигания вредных летучих продуктов от используемых смол или клеев. Кроме того, вызывает сомнение возможность равномерного распределения магнитных частиц по поверхности гранулы. Необходимо заметить, что покрытие, нанесенное известным способом, при технологических перемещениях и при смыкании трещины будет отслаиваться от поверхности частицы-носителя, нарушая тем самым единство магнитного поля в пачке проппанта, также возможно нарушение покрытия при кислотной обработке трещины.Also known is US patent No. 7,754,659, which presents a method of treating an underground formation, comprising injecting particles containing a composite proppant into the formation fracture, wherein said composite proppant contains a proppant substrate having a tight-fitting coating of magnetic metal particles, where the magnetic metal particles are from 0 , 1% to 10.0% by weight of the composite proppant, where the proppant substrate is strong enough to withstand a crack closure pressure of at least 3,000 psi. Magnetic metal, crushed to an average size of 15 μm, is glued to the heated surface of the proppant substrate using phenol-formaldehyde resin. To do this, magnetic powder is dispersed in the novolac phenol-formaldehyde resin molten at a temperature of 140-150 ° C, a thin sheet is formed from the molten resin, which is cooled, re-crushed and applied to a proppant substrate heated to a temperature of 232-260 ° C. The cooled proppant is magnetized in a constant magnetic field. The use of such a proppant reduces the unwanted flow of solids passing through the formation during hydrocarbon production. The disadvantage of this method is the complexity of the technology of applying a magnetic substance to the surface of the proppant, due to the need for preliminary grinding of the magnetic metal and the peculiarities of its fixing on the surface of the proppant particles using phenol-formaldehyde resin. The process requires heating both the resin and the proppant substrate, which leads to additional energy consumption and involves the installation of equipment for the catalytic combustion of harmful volatile products from the used resins or adhesives. In addition, it is doubtful whether the uniform distribution of magnetic particles on the surface of the granule. It should be noted that the coating applied in a known manner, during technological movements and when the crack is closed, will peel off from the surface of the carrier particle, thereby violating the unity of the magnetic field in the proppant pack, and coating failure during acid treatment of the crack is also possible.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому решению является патент РФ 2476477, в котором композиционный магнийсиликатный проппант получен из железосодержащего сырья путем подготовки исходных компонентов шихты, их помола, гранулирования и обжига, причем на стадии помола в шихту с содержанием железа в пересчете на Fe₂O₃ не менее 4 масс. % вводят смесь кремнефтористого натрия и колеманита, измельченную до размера не более 2 мкм, в количестве 0,12-0,6% от массы шихты при следующем содержании указанных компонентов, масс. %:The closest in technical essence to the claimed solution is the patent of the Russian Federation 2476477, in which the composite magnesium silicate proppant is obtained from iron-containing raw materials by preparing the initial components of the mixture, grinding, granulating and firing, and at the stage of grinding into a mixture with iron content in terms of Fe ₂ O ₃ not less than 4 mass. % enter a mixture of sodium silicofluoride and colemanite, crushed to a size of not more than 2 microns, in an amount of 0.12-0.6% by weight of the charge in the following content of these components, mass. %:

колеманитcolemanite 0,02-0,20.02-0.2 кремнефтористый натрийsodium silicofluoride 0,1-0,4,0.1-0.4

а обжиг проппанта осуществляют при температуре ниже температуры инверсии Fe₃O₄↔Fe₂O₃ при обжиге в окислительной атмосфере и ниже температуры инверсии Fe₃O₄↔FeO при обжиге в восстановительной атмосфере. В качестве железосодержащего магнийсиликатного сырья используют серпентинит и/или оливинит как самостоятельно, так и в смеси с природным кварцполевошпатным песком. Кроме того, на поверхность проппанта наносят полимерное покрытие, при этом полимерное покрытие наносят при комнатной температуре. Технической задачей, решаемой в известном патенте, является получение проппанта с устойчивыми магнитными свойствами, сохраняющимися при любом механическом и химическом воздействии на гранулы за счет того, что магнитные частицы равномерно распределены по всему объему гранулы проппанта и являются неотъемлемой частью керамической кристаллической решетки материала. Магнитным компонентом в составе указанного проппанта является магнетит (Fe₃O₄).and the proppant is fired at a temperature below the inversion temperature of Fe ₃ O ₄ ↔ Fe ₂ O ₃ when fired in an oxidizing atmosphere and below the inversion temperature of Fe ₃ O ₄ ↔ Fe e during firing in a reducing atmosphere. Serpentinite and / or olivinite both independently and mixed with natural quartz feldspar sand are used as iron-containing magnesium silicate raw materials. In addition, a polymer coating is applied to the surface of the proppant, while the polymer coating is applied at room temperature. The technical problem solved in the known patent is the production of proppant with stable magnetic properties that are preserved during any mechanical and chemical action on the granules due to the fact that the magnetic particles are uniformly distributed throughout the volume of the proppant granule and are an integral part of the ceramic crystal lattice of the material. The magnetic component in the composition of the specified proppant is magnetite (Fe ₃ O ₄ ).

Недостатком известного проппанта является повышенная разрушаемость гранул, обусловленная тем, что при образовании относительно крупнозернистого магнетита (Fe₃O₄), диспергированного в кристаллической решетке и придающего проппанту магнитные свойства, происходит некоторое разупорядочивание микроструктуры керамики, что снижает прочностные характеристики гранул проппанта.A disadvantage of the known proppant is the increased destruction of the granules, due to the fact that upon the formation of relatively coarse-grained magnetite (Fe ₃ O ₄ ) dispersed in the crystal lattice and imparting magnetic properties to the proppant, there is some disordering of the ceramic microstructure, which reduces the strength characteristics of the proppant granules.

Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является снижение разрушаемости проппанта за счет дисперсионного упрочнения входящей в его состав стеклофазы при сохранении его магнитных свойств.The technical problem to be solved by the claimed invention is directed is to reduce proppant destructibility due to dispersion hardening of the glass phase included in its composition while maintaining its magnetic properties.

Указанный результат достигается тем, что керамический проппант, изготовленный из природного магнезиально-силикатного сырья, в своем составе содержит маггемит в количестве 0,3-20,0 масс. %. При этом керамический проппант содержит 8-45 масс. % MgO. Кроме того, керамический проппант имеет поверхностное полимерное покрытие. В качестве природного магнезиально-силикатного сырья, применяемого в рамках заявляемого технического решения, используют природные железосодержащие серпентиниты, оливиниты, дуниты, тальк, как самостоятельно, так и в смеси с природными песками, в том числе с песками, содержащими в своем составе легкоплавкие красножгущиеся глины. Также используют обогащенные железистыми соединениями смеси магнезита, брусита с природными песками. Технология изготовления магнийсодержащих проппантов предполагает предварительный обжиг магнийсиликатного сырья, как правило при температуре 900-1150°C, его помол как самостоятельно, так и в смеси с природным песком, грануляцию обожженного материала и обжиг гранул проппанта-сырца. Обжиг проппанта-сырца обычно производится в температуре 1200-1350°C. Во время термообработки исходного сырья и проппанта-сырца оксид железа, присутствующий в исходном материале, меняет валентность и может находиться как в виде FeO, так и виде Fe₃O₄ (магнетита), α-Fe₂O₃ (гематита), γ-Fe₂O₃ (маггемита). Маггемит также, как и магнетит, представляет собой магнитный оксид железа, высокие магнитные характеристики которого явились причиной его использования для производства различных магнитных материалов, среди них и производство материалов для магнитных элементов памяти (γ-Fe₂O₃ служит носителем звука и изображения в магнитных лентах). Известно также, что в керамических матрицах маггемит сохраняется только в наноразмерном состоянии, крупнозернистый маггемит термически не стабилен. Специалистам также известно, что маггемит неустойчив к нагревам и, начиная, примерно с 300°C, переходит в гематит. Маггемиты с изоморфными примесями более устойчивы к нагревам и сохраняются до 700°C. Известно также, что, например, в керамической матрице на основе SiO₂ можно сохранить до 8 масс. % наноразмерного (3-8 нм) термостабильного маггемита при температурах до 1100°C. При дальнейшем повышении температуры и/или увеличении размера частиц γ-Fe₂O₃ маггемит необратимо переходит в гематит (см., например, Особенности состояния оксида железа в матрице диоксида кремния. Д.А. Котиков, М.И. Ивановская, В.В. Паньков. НИИ физико-химических проблем Белорусского государственного университета, Беларусь, 220030, Минск, Ленинградская, 14, kotsikau@bsu.by).This result is achieved in that the ceramic proppant made from natural magnesia-silicate raw materials contains maghemite in an amount of 0.3-20.0 mass. % In this case, the ceramic proppant contains 8-45 mass. % MgO. In addition, the ceramic proppant has a surface polymer coating. As a natural magnesia-silicate raw material used in the framework of the claimed technical solution, natural iron-containing serpentinites, olivinites, dunites, talc are used, both independently and in a mixture with natural sands, including sands containing fusible red-burning clays in their composition . Mixtures of magnesite, brucite and natural sands enriched with ferruginous compounds are also used. The manufacturing technology of magnesium-containing proppants involves preliminary roasting of magnesium silicate raw materials, usually at a temperature of 900-1150 ° C, grinding it both independently and in a mixture with natural sand, granulation of the calcined material and roasting of raw proppant granules. Raw proppant firing is usually done at a temperature of 1200–1350 ° C. During the heat treatment of the feedstock and the raw proppant, the iron oxide present in the feedstock changes the valency and can be either in the form of FeO or Fe ₃ O ₄ (magnetite), α-Fe ₂ O ₃ (hematite), γ- Fe ₂ O ₃ (maghemite). Maghemite, like magnetite, is magnetic iron oxide, the high magnetic characteristics of which have led to its use for the production of various magnetic materials, among them the production of materials for magnetic memory elements (γ-Fe ₂ O ₃ serves as a carrier of sound and image in magnetic tapes). It is also known that maghemite is preserved in ceramic matrices only in the nanoscale state, coarse-grained maghemite is thermally unstable. Professionals are also aware that maghemite is unstable to heat and, starting at about 300 ° C, goes into hematite. Maghemites with isomorphic impurities are more resistant to heat and persist up to 700 ° C. It is also known that, for example, up to 8 masses can be stored in a ceramic matrix based on SiO ₂ . % nanoscale (3-8 nm) thermostable maghemite at temperatures up to 1100 ° C. With a further increase in temperature and / or increase in particle size of γ-Fe ₂ O _3, maghemite irreversibly transforms into hematite (see, for example, Features of the state of iron oxide in a silicon dioxide matrix. D.A. Kotikov, M.I. Ivanovskaya, V. V. Pankov, Research Institute of Physicochemical Problems of the Belarusian State University, Belarus, 14, Leningradskaya, 220030, kotsikau@bsu.by).

Авторами заявляемого технического решения экспериментальным путем была установлена возможность образования и сохранения в составе магнийсиликатного проппанта оксида железа в форме наноразмерного маггемита в заявляемых количествах при температурах спекающего обжига проппанта (1200-1350°C). Вероятно, это связано с тем, что магнийсиликатная матрица, содержащая значительное количество стеклофазы (из-за легкоплавких примесей, входящих в состав природных магнийсиликатов и песков), способна при более высоких температурах удерживать большее количество маггемита. Образованию и сохранению маггемита может также способствовать двойной обжиг материала (предварительный обжиг природного магнийсиликата и окончательный обжиг проппанта-сырца) и тонкое измельчение шихты. Причем, во время обжига γ-Fe₂O₃ растворяется в стеклофазе и при быстром охлаждении кристаллизуется в виде нанодисперсных включений. При этом в ходе исследований ожидаемо отмечалось стабильное увеличение прочностных характеристик проппанта. Таким образом, замена зернистого магнетита на наноразмерный маггемит снижает степень разупорядоченности керамической матрицы и повышает прочностные характеристики проппанта.The authors of the claimed technical solution experimentally established the possibility of the formation and preservation of magnesium oxide in the composition of magnesium silicate proppant in the form of nanosized maghemite in the claimed amounts at proppant sintering temperatures (1200-1350 ° C). This is probably due to the fact that the magnesium silicate matrix, which contains a significant amount of glass phase (due to the fusible impurities that make up natural magnesium silicates and sands), is capable of retaining a greater amount of maghemite at higher temperatures. The formation and preservation of maghemite can also be facilitated by double firing of the material (preliminary firing of natural magnesium silicate and final firing of raw proppant) and fine grinding of the charge. Moreover, during firing, γ-Fe ₂ O ₃ dissolves in the glass phase and crystallizes in the form of nanodispersed inclusions with rapid cooling. Moreover, in the course of research, a steady increase in the strength characteristics of proppant was expected. Thus, the replacement of granular magnetite with nanosized maghemite reduces the degree of disorder of the ceramic matrix and increases the strength characteristics of proppant.

Маггемит, также как и магнетит является ферримагнетиком, вследствие чего оба материала обладают близкими магнитными характеристиками. Вместе с тем, по всей вероятности, маггемит в отличие от магнетита в магнийсиликатной матрице сохраняется только в составе стеклофазы и исключительно в виде наноразмерных частиц. Наноразмерные частицы, находящиеся в стеклофазе, оказывают на стеклофазу упрочняющее воздействие (эффект дисперсионного упрочнения), в результате чего снижается разрушаемость расклинивателя. При этом магнитные характеристики проппанта сохраняются. Следует подчеркнуть, что маггемит является катион - дефицитным соединением и используется в качестве сорбента для ядовитых металлов (свинец, мышьяк, кобальт). Следовательно, проппант, содержащий γ-Fe₂O₃, может в какой-то степени поглощать ядовитые металлы из проходящего сквозь них углеводорода.Maghemite, as well as magnetite, is a ferrimagnet, as a result of which both materials have similar magnetic characteristics. At the same time, in all probability, maghemite, unlike magnetite, in the magnesium silicate matrix is preserved only in the glass phase and exclusively in the form of nanosized particles. Nanosized particles in the glass phase exert a reinforcing effect on the glass phase (dispersion hardening effect), as a result of which the proppant breakability is reduced. In this case, the magnetic characteristics of the proppant are preserved. It should be emphasized that maghemite is a cation-deficient compound and is used as a sorbent for toxic metals (lead, arsenic, cobalt). Consequently, a proppant containing γ-Fe ₂ O ₃ can to some extent absorb toxic metals from the hydrocarbon passing through them.

На поверхность проппанта, получаемого заявляемым способом, могут наноситься различные полимерные покрытия, например гидрофобизирующее (см. патент РФ №2342420) или покрытие, препятствующее их обратному выносу (см. патент РФ №2388787). В случае отслоения или растворения покрытия керамические гранулы не теряют магнитных свойств. С целью дополнительного ограничения обратного притока проппанта и твердых веществ пласта в ходе извлечения углеводорода, проппант перед подачей в скважину может намагничиваться в постоянном магнитном поле.On the surface of the proppant obtained by the claimed method, various polymer coatings can be applied, for example, hydrophobic (see RF patent No. 2342420) or a coating that prevents their reverse removal (see RF patent No. 2388787). In the case of peeling or dissolution of the coating, ceramic granules do not lose their magnetic properties. In order to further limit the reverse flow of proppant and formation solids during hydrocarbon recovery, the proppant can be magnetized in a constant magnetic field before being fed into the well.

Необходимо особо отметить, что авторами исследовались составы шихты по содержанию MgO, соответствующие ГОСТ Р54571 «Пропанты магнезиально-кварцевые», соответственно этим и определялись заявляемые пределы содержания маггемита в керамическом проппанте - 0,3-20,0 масс. %. При содержании маггемита в проппанте менее 0,3 масс. % расклиниватель не обладает заметными магнитными свойствами, в то же время в рамках исследуемых составов шихты авторами не зафиксировано содержание маггемита более 20 масс. %.It should be especially noted that the authors studied the composition of the mixture according to the MgO content, corresponding to GOST R54571 “Magnesian-quartz proppants”, and accordingly, the declared limits of the content of maghemite in ceramic proppant were determined - 0.3-20.0 mass. % When the content of maghemite in the proppant is less than 0.3 mass. % the proppant does not have noticeable magnetic properties, at the same time, the authors did not record maghemite content of more than 20 masses within the framework of the studied compositions of the charge. %

Примеры осуществления изобретения.Examples of carrying out the invention.

Пример 1. Предварительно обожженный серпентинит и высушенный природный песок смешивали в соотношении, обеспечивающем содержание MgO в шихте - 8 масс. %. Подготовленную смесь измельчали до фракции менее 40 мкм и гранулировали в тарельчатом грануляторе. Гранулированный материал обжигали в лабораторной печи при температуре 1220°C и охлаждали с определенной скоростью с целью сохранения образовавшегося в процессе обжига маггемита. У полученных гранул фракции 12/18 меш определяли разрушаемость при нагрузке 10000 psi по ГОСТ Р54571.Example 1. Pre-annealed serpentinite and dried natural sand were mixed in a ratio that provides the MgO content in the charge - 8 mass. % The prepared mixture was ground to a fraction of less than 40 μm and granulated in a plate granulator. The granular material was fired in a laboratory furnace at a temperature of 1220 ° C and cooled at a certain rate in order to preserve the maghemite formed during the firing process. The obtained granules of the 12/18 mesh fraction were deteriorated under a load of 10,000 psi according to GOST R54571.

Пример 2. Предварительно обожженный серпентинит с содержанием MgO 45 масс. %. измельчали до фракции менее 40 мкм и гранулировали в тарельчатом грануляторе. Гранулированный материал обжигали в лабораторной печи при температуре 1310°C и охлаждали с определенной скоростью с целью сохранения образовавшегося в процессе обжига маггемита. У полученных гранул фракции 12/18 меш определяли разрушаемость при нагрузке 10000 psi по ГОСТ Р54571.Example 2. Pre-calcined serpentinite with an MgO content of 45 wt. % crushed to a fraction of less than 40 microns and granulated in a dish-shaped granulator. The granular material was calcined in a laboratory furnace at a temperature of 1310 ° C and cooled at a certain rate in order to preserve the maghemite formed during the calcination process. The obtained granules of the 12/18 mesh fraction were deteriorated under a load of 10,000 psi according to GOST R54571.

Пример 3. Предварительно обожженный серпентинит и высушенный глинистый природный песок смешивали в соотношении, обеспечивающем содержание MgO в шихте - 25 масс. %. Подготовленную смесь измельчали до фракции менее 40 мкм и гранулировали в тарельчатом грануляторе. Гранулированный материал обжигали в лабораторной печи при температуре 1280°C и охлаждали с определенной скоростью с целью сохранения образовавшегося в процессе обжига маггемита. У полученных гранул фракции 12/18 меш определяли разрушаемость при нагрузке 10000 psi по ГОСТ Р54571.Example 3. Pre-calcined serpentinite and dried clay natural sand were mixed in a ratio that provides the MgO content in the mixture - 25 mass. % The prepared mixture was ground to a fraction of less than 40 μm and granulated in a plate granulator. The granular material was fired in a laboratory furnace at a temperature of 1280 ° C and cooled at a certain rate in order to preserve the maghemite formed during the firing process. The obtained granules of the 12/18 mesh fraction were deteriorated under a load of 10,000 psi according to GOST R54571.

Пример 4. Природный магнезит (MgCO₃) обрабатывали раствором хлорного железа, обжигали и смешивали с глинистым песком. Смесь измельчали до фракции менее 40 мкм и гранулировали в тарельчатом грануляторе. Гранулированный материал обжигали в лабораторной печи при температуре 1280°C и охлаждали с определенной скоростью с целью сохранения образовавшегося в процессе обжига маггемита. У полученных гранул фракции 12/18 меш определяли разрушаемость при нагрузке 10000 psi по ГОСТ Р54571.Example 4. Natural magnesite (MgCO ₃ ) was treated with a solution of ferric chloride, calcined and mixed with clay sand. The mixture was ground to a fraction of less than 40 μm and granulated in a disk granulator. The granular material was fired in a laboratory furnace at a temperature of 1280 ° C and cooled at a certain rate in order to preserve the maghemite formed during the firing process. The obtained granules of the 12/18 mesh fraction were deteriorated under a load of 10,000 psi according to GOST R54571.

Пример 5. На обожженный проппант из примера 1 наносили гидрофобизирующее полимерное покрытие, в качестве которого использовали силиконовый герметик «Пентэласт 1101» на основе поли(окси(диметилсилилена)). У полученных гранул фракции 12/18 меш определяли разрушаемость при нагрузке 10000 psi по ГОСТ Р54571.Example 5. A hydrophobizing polymer coating was applied to the calcined proppant from Example 1, using poly (oxy (dimethylsilylene)) silicone sealant Pentelast 1101. The obtained granules of the 12/18 mesh fraction were deteriorated under a load of 10,000 psi according to GOST R54571.

Аналогичными способами были изготовлены пробы с различным содержанием оксида магния и маггемита. Также для проведения сравнительных тестов была изготовлена проба проппанта фр. 12/18 меш по патенту РФ 2476477 из состава, имеющего наименьшую разрушаемость. Данные измерений приведены в таблице.Samples with different contents of magnesium oxide and maghemite were made by similar methods. Also, to conduct comparative tests, a sample of proppant fr. 12/18 mesh according to the patent of the Russian Federation 2476477 from the composition having the least destructibility. The measurement data are given in the table.

На рис. 1 представлены типичные рентгенограммы проппантов, полученных в соответствии с заявляемым техническим решением. Фото 1 демонстрирует магнитные свойства проппанта (см. Приложение).In fig. 1 presents typical radiographs of proppants obtained in accordance with the claimed technical solution. Photo 1 demonstrates the magnetic properties of proppant (see Appendix).

Анализ данных таблицы показывает, что проппанты, соответствующие заявляемому техническому решению, имеют более низкую разрушаемость в сравнении с прототипом при сохранении его магнитных свойств.Analysis of the data in the table shows that the proppants corresponding to the claimed technical solution have lower destructibility in comparison with the prototype while maintaining its magnetic properties.

Claims

1. Ceramic proppant made from natural magnesia-silicate raw materials, characterized in that it contains maghemite in an amount of 0.3-20.0 mass. %

2. The proppant under item 1, characterized in that it contains 8-45 mass. % MgO.

3. The proppant according to claim 1, characterized in that it has a surface polymer coating.