RU2728300C1 - Способ получения проппанта - сырца из природного магнийсиликатного сырья - Google Patents

Способ получения проппанта - сырца из природного магнийсиликатного сырья Download PDF

Info

Publication number
RU2728300C1
RU2728300C1 RU2019103707A RU2019103707A RU2728300C1 RU 2728300 C1 RU2728300 C1 RU 2728300C1 RU 2019103707 A RU2019103707 A RU 2019103707A RU 2019103707 A RU2019103707 A RU 2019103707A RU 2728300 C1 RU2728300 C1 RU 2728300C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
raw material
magnesium silicate
proppant
raw
dunite
Prior art date
Application number
RU2019103707A
Other languages
English (en)
Inventor
Наталья Николаевна Уткина
Дмитрий Александрович Галиос
Артем Николаевич Медведев
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Платинус"
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 Общество с ограниченной ответственностью "Платинус" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Платинус"
Priority to RU2019103707A priority Critical patent/RU2728300C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2728300C1 publication Critical patent/RU2728300C1/ru

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/16—Shaped 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
    • C04B35/20—Shaped 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
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/62605—Treating the starting powders individually or as mixtures
    • C04B35/62695—Granulation or pelletising
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/63—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B using additives specially adapted for forming the products, e.g.. binder binders
    • C04B35/632—Organic additives
    • C04B35/636—Polysaccharides or derivatives thereof
    • C04B35/6365—Cellulose or derivatives thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K8/00—Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
    • C09K8/60—Compositions for stimulating production by acting on the underground formation
    • C09K8/80—Compositions for reinforcing fractures, e.g. compositions of proppants used to keep the fractures open

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)

Abstract

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. Для расширения сырьевой базы и производства проппанта-сырца с высокой прочностью первоначально производят обжиг магнийсиликатного сырья, получаемого из смеси природного магнийсиликатного сырья дунита 65-70 мас.% с кварцевым песком 30-35 мас.%, которые после обжига промалывают до получения магнийсиликатной шихты с размером песчинок не более 25 мкм, затем проводят гранулирование, сушку при температуре 160-260°С в течение 1,8-2,2 часов и рассев высушенных гранул с получением фракции гранулята размером 1,1-1,2 мм. Гранулирование магнийсиликатного сырья, получаемого из обожженной смеси дунита с кварцевым песком, проводят в грануляторе-смесителе в течение 5-6 мин при добавлении связующего в количестве 10-20 мас.% от исходного сырья. В течение первых 0,8-1 мин сырье перемешивают на воде, содержащей органическое связующее, состоящее из 1,0-2,0 мас.% карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ) и 0,5-1 мас.% три полифосфата натрия (ТПФН), затем в течение 2,0-3,0 мин равномерно заливают связующее через распылительную воронку, и далее в течение 1-2 мин накатывают шарики (гранулы) проппанта-сырца. 1 з.п. ф-лы, 3 пр.

Description

Заявляемое изобретение «Способ получения проппанта-сырца из природного магнийсиликатного сырья» 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).
Гидравлический разрыв пласта является процессом нагнетания жидкостей в нефтеносный или газоносный подземный пласт при достаточно высоких скоростях и давлениях, в результате чего пласт растрескивается. Для удержания трещины в открытом состоянии после снятия давления разрыва применяется расклинивающие агенты (проппанты) - прочные гранулы, которые смешиваются с нагнетаемой жидкостью и удерживают трещины гидроразрыва пласта (ГРП) от смыкания под большим давлением тем самым обеспечивают необходимую производительность нефтяных и/или газовых скважин путем обеспечения в пласте проводящего канала. Применение гидравлического разрыва пласта 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 керамических расклинивателей в трещине имеет более высокую проницаемость, чем проницаемость пласта.
Среди керамических расклинивателей магнийсиликатные проппанты являются наиболее применяемыми, поскольку обладают высокими значениями прочности, сферичности и округлости. Однако, магнийсиликатные проппанты имеют высокий насыпной вес. Между тем, снижение плотности проппанта позволяет использовать низковязкую жидкость ГРП, применяемую для заполнения трещин проппантом, что сокращает стоимость самой жидкости, а также снижает вероятность того, что жидкость ГРП, остающаяся в пласте, блокирует поток нефти и газа. Кроме того, снижение плотности расклинивающего агента облегчает и удешевляет процесс закачки проппанта в скважину, а сам проппант может глубже проникать в трещину, увеличивая тем самым производительность нефтяной или газовой скважины.
В качестве исходных материалов для производства проппантов в зависимости от условий их применения используют кварцевый песок, бокситы, каолины, оксиды алюминия и циркония, различные алюмосиликатные и магнийсиликатные виды сырья. Проппанты, изготовленные из магнийсиликатного сырья занимают все большую долю рынка. Это обусловлено дешевизной и доступностью сырьевых природных материалов, а также тем, что по основным эксплуатационным характеристикам (плотности, гранулометрическому составу, сопротивлению раздавливанию, проницаемости) они не уступают, а по ряду параметров превосходят другие виды проппантов.
Известен способ получения керамических расклинивателей нефтяных скважин, (см. патент RU №2235703, МПК С04В 35/20, 35/622, опубл. 10.09.2004), характеризующийся тем, что в качестве керамического материала берут материал на основе форстерита с содержанием последнего от 55 до 80%. Согласно данному способу, исходный керамический материал на основе форстерита последовательно измельчают гранулируют и обжигают при температуре от 1150°С до 1350°С.
Недостатками известного способа является низкая прочность сырцовых гранул и высокая запыленность обожженного проппанта. В гидротермальных условиях форстерит частично гидратируется, поэтому механическая прочность гранул расклинивающего агента заметно снижается.
Данный недостаток обусловлен низкой прочностью гранул проппанта-сырца, приводящей к тому, что при подаче материала на сушку и обжиг происходит истирание и выкрашивание поверхности гранул, что вызывает повышенное пылеобразование. Частички пыли при обжиге припекаются к поверхности проппанта, а при последующих технологических перемещениях вновь отслаиваются, увеличивая тем самым запыленность продукта.
Известен также способ изготовления керамических расклинивателей нефтяных скважин, характеризующийся тем, что в качестве керамического материала используют метасиликат магния и/или метасиликат кальция, который последовательно измельчают, гранулируют до насыпного веса сырых гранул не менее 1,2 г/см3 и обжигают при температуре от 1215°С-1290°С. Измельчение метасиликата магния и/или метасиликата кальция производят до фракции менее 0,1 мм, а грануляцию - до фракции 0,2-1,8 мм. Измельченный метасиликат перед грануляцией смешивают с модифицирующими и спекающими добавками, например, оксидом титана, силикатом циркония, оксидом железа, глиной и др. (см. патент RU №2235702, МПК С04В 35/16, 20, 22; Е21В 43/267, опубл. 20.04.2004).
Недостатком известного способа является низкая прочность сырцовых гранул и высокая запыленность обожженного проппанта, а следовательно, низкая проницаемость при их эксплуатации. Использование в качестве связующей добавки незначительного количества глины лишь частично увеличивает прочность гранул проппанта-сырца и снижает общую запыленность продукта.
Этот недостаток обусловлен тем, что в данном способе используют узкий диапазон спекания ΔТмакс. Из-за узкого диапазона спекания изготовление таких расклинивающих наполнителей является сложным и дорогостоящим. Кроме того, вследствие узкого диапазона температуры спекания, обжиг во вращающейся печи в стандартных промышленных условиях будет приводить к получению недообожженных пористых частиц расклинивающего наполнителя и переобожженных расплавленных частиц расклинивающего наполнителя. Следует также заметить, что узкий диапазон спекания требует большей выдержки материала расклинивающего наполнителя при температуре спекания для достижения равномерного распределения температуры. Это приводит к росту кристаллов метасиликата магния и фазовому превращению во время процесса охлаждения, что также снижает качество получаемого расклинивающего наполнителя.
Наиболее близким к заявляемому способу является принятый за прототип способ изготовления магнийсиликатного проппанта, описанный в патенте RU №2476478, МПК C09K 8/80, С04В 35/622, опубл. 27.02.2013, включающий подготовку исходных компонентов шихты, их помол, гранулирование, обжиг и рассев обожженных гранул, гранулирование производят на воде, содержащей, по крайней мере, одну соль натрия, калия, магния и кальция из группы водорастворимых хлоридов, сульфатов и карбонатов в количестве 18-38 г/л, при следующем содержании указанных солей, г/л:
соли натрия 13,3-30,0
соли магния 2,6-6,0
соли калия 0,7-1,5
соли кальция 0,3-0,5.
Причем в качестве основного компонента шихты используют природное магнийсиликатное сырье, предпочтительно из серпентинита (Mg, Fe)2SiO4 и/или оливина, как самостоятельно, так и в смеси с природным кварцевошпатным песком. Обжиг проппанта осуществляют при температуре 1160-1280°С, а в качестве указанной воды используют морскую или океаническую воду.
Недостатками известного способа являются узкая сырьевая база производства проппанта-сырца, не являющаяся дешевой и доступной в совокупности с недешевыми составляющими в виде солей натрия, калия, магния и кальция. Кроме того, используемая «в качестве указанной воды» морская или океаническая вода, которую заявитель получал из пакета «соль для ванн» не гарантирует идентичный состав с морской и океанической водой, тем более, что вода во всех морях и океанах имеет различный состав, например в воде Черного моря много сероводорода, а вода Мертвого моря имеет чрезвычайно большую концентрацию различных солей.
Технической проблемой заявленного изобретения «Способ получения проппанта-сырца из природного магнийсиликатного сырья» является расширение сырьевой базы производства проппанта-сырца, получение из дешевого и доступного природного сырья магнийсиликатного проппанта-сырца, обладающего хорошими эксплуатационными характеристиками,.
Техническим результатом заявленного изобретения «Способ получения проппанта-сырца из природного магнийсиликатного сырья» является расширение сырьевой базы и упрощение производства проппанта-сырца без ухудшения его прочностных характеристик.
Поставленный технический результат достигается тем, что в известном способе получения проппанта-сырца из природного магнийсиликатного сырья путем его помола и гранулирования, согласно изобретению, первоначально производят обжиг магнийсиликатного сырья, получаемого из смеси природного магнийсиликатного сырья дунита 65-70 масс. % с кварцевым песком 30-35 масс. %, которые после обжига промалывают до магнийсиликатной шихты с размером песчинок не более 25 мкм, затем проводят гранулирование, сушку при температуре 160-260°С в течение 1,8-2,2 часов и рассев высушенных гранул с получением фракции гранулята размером 1,1-1,2 мм, при этом, гранулирование магнийсиликатного сырья, проводят в грануляторе-смесителе в течение 5-6 мин. при добавлении связующего в количестве 10-20 масс. % от исходного сырья, причем в течение 0,8 -1 мин. сырье перемешивают на воде, содержащей органическое связующее, состоящее из 1,0-2,0 масс. % карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ) и 0,5-1 масс. % три пол и фосфата натрия (ТПФН), затем в течение 2,0-3,0х минут равномерно заливают связующее через распылительную воронку, и далее в течение 1-2 минут накатывают шарики (гранулы) проппанта-сырца, причем грануляцию предварительно обожженной смеси дунита с кварцевым песком при добавлении связующего проводят в роторном грануляторе-смесителе периодического действия.
В отличие от аналогов и прототипа преимуществом заявляемого изобретения «Способ получения проппанта-сырца из природного магнийсиликатного сырья» является то, что проппант-сырец получали из дунита - природного сырья, который является породообразующим минералом, как и кварцевый песок с которым его смешивают, и встречается на территории России повсеместно, что позволяет значительно расширить сырьевую базу производства проппанта-сырца, поскольку использование природного магнийсиликатного сырья, являющегося доступным и не требующим значительных затрат на переработку, позволяет получать конкурентный в ценовом отношении продукт.ричем имеется возможность изготовления как легковесного проппанта, изготовленного из смеси термообработанного дунита с кварцевым песком, а также наиболее востребованного в настоящее время на рынке проппанта средней плотности. В совокупности признаков, в предложенном способе используют смесь из природного магнийсиликатного сырья дунита 65-70 масс. % и кварцевого песка 30-35 масс. %, которые промалывают до магнийсиликатной шихты. В исходной шихте кварцевый песок является спекающей добавкой, на стадии помола. Использование смеси из природного магнийсиликатного сырья дунита 65-70 масс. % и кварцевого песка 30-35 масс. %, обусловлено доступностью и низкой стоимостью, а также необходимостью формирования в обожженных гранулах достаточного количества стеклофазы с целью сглаживания отрицательных эффектов полиморфных превращений метасиликата магния и присутствующего в качестве примеси метасиликата кальция, а также для предотвращения поверхностной гидратации MgO/СаО при эксплуатации пропанта-сырца. Помол предварительно обожженной смеси песка и магнийсиликатного сырья - дунита, имеющего массивную структуру и средний химический состав в виде: SiO2 35-40%TiO2, до 0,02%, Al2O3 до 2,5% Fe2O3 0,5-7%, FeO 3-6%, Mg 38-50%, СаО до 1,5%, Na2O до 0,3%, K2O до 0,25% обусловливает то, что образуется тонкомолотая магнийсиликатная шихта соединения по типу цемента, которая значительно упрочняет сырцовый гранулят и снижает пылеобразование во время сушки и обжига дунита, т.е. не снижает прочностных характеристик проппанта-сырца. Последующее гранулирование на воде предварительно обожженного дунита с кварцевым песком с размером песчинок не более 25 мкм, которое проводят в роторном грануляторе - смесителе периодического действия в течении 5,0-6,0 минут при добавлении наиболее доступного органического связующего, обладающего высокими адгезионными характеристиками, в виде карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ) и триполифосфата натрия (ТПФН) и обладающее также высокими адгезионными свойствами по отношению к магнийсиликатным источникам сырья. Органическое связующее в виде карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ) и триполифосфата натрия (ТПФН) при растворении в воде образует золь-гель раствор, содержащий во взвешенном состоянии наночастицы, обладающие высокой поверхностной энергией. Связующее, обволакивая частицы измельченного исходного природного магнийсиликатного сырья, создает условия для возникновения прочных связей между этими частицами. Использование органического связующего, обладающего высокими адгезионными характеристиками, в виде КМЦ и ТПФН, в количестве 10-20 масс. % от исходного сырья, и равномерная обработка в нем исходного сырья обеспечивает высокую прочность проппанта-сырца. Перемешивание сырья в течение первой 0,8-1,0 минут на воде, содержащей органическое связующее, состоящее из 1,0-2,0 масс. % карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ) и 0,5-1,0 масс. % триполифосфата натрия (ТПФН), а затем в течение последующих 2,0-3,0 минут равномерная обработка исходного смоченного сырья органическим связующим через распылительную воронку, и, далее, в течение 1-2 минут накатывание шариков-гранул проппанта-сырца, также приводит к значительному снижению запыленности, в конечном итоге. Таким образом, полученный проппант-сырец, обладающий хорошими эксплуатационными характеристиками, получали из дунита - природного сырья, который является породообразующим минералом, как и кварцевый песок, с которым его смешивают, и встречается на территории России повсеместно, что позволяет значительно расширить сырьевую базу производства проппанта-сырца.
Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения «Способ получения проппанта-сырца из природного магнийсиликатного сырья», позволил установить, что заявитель не обнаружил источник, характеризующийся признаками, тождественными совокупности всех существенных признаков заявленного изобретения «Способ получения проппанта-сырца из природного магнийсиликатного сырья», т.е. по имеющимся у заявителя сведениям, совокупность существенных признаков заявляемого изобретения «Способ получения проппанта-сырца из природного магнийсиликатного сырья» не известна из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения «Способ получения проппанта-сырца из природного магнийсиликатного сырья» критерию “новизна”. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволил выявить отличительные признаки в заявляемом изобретении «Способ получения проппанта-сырца из природного магнийсиликатного сырья», а именно то, что проппант-сырец получали из дунита - природного магнийсиликатного сырья, который является породообразующим минералом и встречается на территории России повсеместно, а также кварцевого песка, как спекающей добавки на стадии помола, что также обусловлено его доступностью и низкой стоимостью, что позволяет значительно расширить сырьевую базу производства проппанта-сырца, т.е. решить техническую проблему и достичь поставленный технический результат. Поскольку при помоле дунита, в природный состав которого входят соли магния, натрия, кальция и калия обусловлено то, что образуется тонкомолотая магнийсиликатная шихта соединения по типу цемента, значительно упрочняющая сырцовый гранулят и снижающая пылеобразование во время сушки и обжига дунита, а также введение в исходную шихту кварцевого песка, как спекающей добавки на стадии помола и обусловленного необходимостью формирования в обожженных гранулах достаточного количества стеклофазы, с целью сглаживания отрицательных эффектов полиморфных превращений метасиликата магния и присутствующего в качестве примеси метасиликата кальция, а также для предотвращения поверхностной гидратации MgO/СаО при эксплуатации пропанта-сырца, то следует заметить, что совокупность изложенных в формуле изобретения существенных признаков, по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату, обеспечивает расширение сырьевой базы производства проппанта-сырца с его высокой прочностью, что достаточно для решения технической проблемы и достижения технического результата. Следовательно, заявленное изобретение «Способ получения проппанта-сырца из природного магнийсиликатного сырья» соответствует критерию “новизна”.
Для проверки соответствия заявленного изобретения критерик “изобретательский уровень” заявитель провел дополнительный nonch известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявленного изобретения «Способ получения проппанта-сырца из природного магнийсиликатного сырья». Результаты поиска показали, чтс заявленное изобретение «Способ получения проппанта-сырца и; природного магнийсиликатного сырья», не вытекают для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние, предусматриваемое совокупностью существенных признаков заявленного изобретения, преобразований для достижения технического результата.
Следовательно, заявленное изобретение «Способ получения проппанта-сырца из природного магнийсиликатного сырья» соответствует критерию “изобретательский уровень”.
Таким образом, изложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного изобретения «Способ получения проппанта-сырца из природного магнийсиликатного сырья» технических средств, в описанных в заявке примерах конкретного выполнения, т.е. подтверждена возможность его осуществления. Технические средства, воплощающие заявляемое изобретение «Способ получения проппанта-сырца из природного магнийсиликатного сырья», способны обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата, а именно, использовать расширенную сырьевую базу производства проппанта-сырца с высокой прочностью и снижения, тем самым, запыленности обожженного проппанта, следовательно, заявленное изобретение, соответствует критерию “промышленная применимость”.
Сущность заявляемого изобретения «Способ получения проппанта-сырца из природного магнийсиликатного сырья» поясняется описанием примеров конкретного выполнения.
ПРИМЕР 1. Способ получения проппанта-сырца из природного магнийсиликатного сырья осуществляли следующим образом. Природное магнийсиликатное сырье дунит является породообразующим материалом и встречается на территории России повсеместно. Введение в исходную шихту кварцевого песка, как спекающей добавки на стадии обжига и помола, обусловлено его повсеместной доступностью, а также необходимостью формирования в обожженных гранулах достаточного количества стеклофазы, с целью сглаживания отрицательных эффектов полиморфных превращений метасиликата магния и присутствующего в качестве примеси метасиликата кальция, а также для предотвращения поверхностной гидратации MgO/СаО при эксплуатации пропанта-сырца. Первоначально исходный дунит подвергали сушке при температуре 150°С в течение часа. Состав высушенной пробы дунита состоял, согласно спектрально-эмиссионному анализу: MgO=37,6%; SiO2=27,0%; Cr2O3=16,9%; Fe2O3=12,4%; Al2O3=3,8%; Na2O=0,6%; СаО=1,5%; K2O=0,25%. Затем подготавливали исходное природное магнийсиликатное сырье, в качестве которого использовали смесь дунита 70 масс. % и кварцевого песка 30 масс. % после чего проводили обжиг и последующий помол исходного природного магнийсиликатного сырья до размера частиц 25 мкм. Поскольку в природный состав дунита входят соли магния, натрия, кальция и калия, согласно спектрально-эмиссионному анализу, обусловлено то, что при помоле исходного природного магнийсиликатного сырья образуется тонкомолотая магнийсиликатная шихта, представляющая собой соединение, по типу цемента, значительно упрочняющее сырцовый гранулят и снижающее пылеобразование во время сушки и обжига дунита и кварцевого песка. Гранулирование предварительно обожженного дунита в смеси с кварцевым песком проводили в роторном грануляторе-смесителе периодического действия при добавлении связующего в количестве 12 масс. % от исходного сырья. Для получения гранул использовали наиболее доступное, обладающее высокими адгезионными характеристиками, органическое связующее в виде карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ) и триполифосфата натрия (ТПФН), обладающее также высокими адгезионными свойствами по отношению к магнийсиликатным источникам сырья. Органическое связующее в виде карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ) и триполифосфата натрия (ТПФН) при растворении в воде образует золь-гель раствор, содержащий во взвешенном состоянии наночастицы, обладающие высокой поверхностной энергией. Связующее, обволакивая частицы измельченного исходного природного магнийсиликатного сырья, создает условия для возникновения прочных связей между этими частицами. Для гранулирования готовили смачивающий раствор на водной основе (500 мл. воды, 10 г. КМЦ и 5 г. ТПФН). Дозирование смачивающего раствора проводили в ручном режиме с помощью пульверизационного устройства: на 1,9 кг исходного материала добавляли 250 мл. подготовленного смачивающего раствора связующего. Гранулирование в роторном грануляторе-смесителе периодического действия проводили в течение 6,0 минут при добавлении органического связующего в количестве 2,5 масс. % от исходного сырья, причем в течение первой 1,0 минуты сырье перемешивали, затем в течение следующих 3,0 минут равномерно заливали через распылительную воронку связующее, состоящее из 1,5 масс. % карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ) и 1,0 масс. % триполифосфата натрия (ТПФН), и далее в течение 2 минут накатывали шарики-гранулы проппанта-сырца, после чего проводили сушку при 240°С в течение 2,2 часов и рассев высушенных гранул с получением фракции гранулята размером 1,2 мм. Прочность каждой отдельной гранулы полученного проппанта-сырца на разрушение составляла до 2,5 кг.
Таким образом, заявленное изобретение «Способ получения проппанта-сырца из природного магнийсиликатного сырья» позволит значительно расширить сырьевую базу производства проппантов, не снижая их конкурентную способность, т.е. достигается технический результат, а именно то, что магнийсиликатный проппант-сырец получают из природного сырья - дунита, который является породообразующим минералом и встречается на территории России повсеместно, как и кварцевый песок, выполняющий функцию спекающей добавки на стадии помола, что также обусловлено доступностью, и возможностью значительно расширить сырьевую базу производства магнийсиликатного проппанта-сырца, а также упростить способ получения магнийсиликатного проппанта-сырца без значительных затрат на переработку, т.е. позволяет получить конкурентный в ценовом отношении продукт. Поскольку в природный состав дунита входят соли магния, натрия, кальция и калия, обусловлено то, что при помоле образуется тонкомолотая магнийсиликатная шихта соединения, по типу цемента, значительно упрочняющая сырцовый гранулят и снижающая пылеобразование во время сушки и обжига дунита.
ПРИМЕР 2. Способ получения проппанта-сырца из природного магнийсиликатного сырья осуществляли следующим образом. Природное магнийсиликатное сырье дунит является породообразующим материалом и встречается на территории России повсеместно. Введение в исходную шихту кварцевого песка, как спекающей добавки на стадии помола, обусловлено его повсеместной доступностью, а также необходимостью формирования в обожженных гранулах достаточного количества стеклофазы, с целью сглаживания отрицательных эффектов полиморфных превращений метасиликата магния и присутствующего в качестве примеси метасиликата кальция, а также для предотвращения поверхностной гидратации MgO/СаО при эксплуатации пропанта-сырца. Первоначально исходный дунит подвергали сушке при температуре 150°С в течение часа. Состав высушенной пробы дунита состоял, согласно спектрально-эмиссионному анализу: MgO=37,6%; SiO2=27,0%; Cr2O3=16,9%; Fe2O3=12,4%; Al2O3=3,8%; Na2O=0,6%; СаО=1,5%; K2O=0,25%. Затем подготавливали исходное природное магнийсиликатное сырье, в качестве которого использовали смесь дунита 65 масс. % и кварцевого песка 35 масс. %, после чего проводили обжиг и помол исходного природного магнийсиликатного сырья до размера частиц 23 мкм. Поскольку в природный состав дунита входят соли магния, натрия, кальция и калия, обусловлено то, что при помоле исходного природного магнийсиликатного сырья образуется тонкомолотая магнийсиликатная шихта, представляющая собой соединение, по типу цемента, значительно упрочняющее сырцовый гранулят и снижающее пылеобразование во время сушки и обжига дунита и кварцевого песка. Гранулирование предварительно обожженного дунита в смеси с кварцевым песком проводили в роторном грануляторе-смесителе периодического действия при добавлении связующего в количестве 15 масс. % от исходного сырья. Для получения гранул использовали наиболее доступное, обладающее высокими адгезионными характеристиками, органическое связующее в виде карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ) и триполифосфата натрия (ТПФН), обладающее также высокими адгезионными свойствами по отношению к магнийсиликатным источникам сырья. Органическое связующее в виде КМЦ и ТПФН при растворении в воде образует золь-гель раствор, содержащий во взвешенном состоянии наночастицы, обладающие высокой поверхностной энергией. Связующее, обволакивая частицы измельченного исходного природного магнийсиликатного сырья, создает условия для возникновения прочных связей между этими частицами. Для гранулирования готовили смачивающий раствор на водной основе (500 мл. воды, 10 г. КМЦ и 5 г. ТПФН). Дозирование смачивающего раствора проводили в ручном режиме с помощью пульверизационного устройства: на 2,0 кг исходного материала добавляли 280 мл. подготовленного смачивающего раствора связующего. Гранулирование в роторном грануляторе-смесителе периодического действия проводили в течение 5,0 минут при добавлении органического связующего в количестве 3,0 масс. % от исходного сырья, причем в течение первой 1,0 минуты сырье перемешивали, затем в течение следующих 2,5 минут равномерно заливали через распылительную воронку связующее, состоящее из 2,0 масс. % карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ) и 1,0 масс. % триполифосфата натрия (ТПФН), и далее в течение 1,5 минут накатывали шарики-гранулы проппанта-сырца, после чего проводили сушку при 250°С в течение 2,0 часов и рассев высушенных гранул с получением фракции гранулята размером 1,1 мм. Прочность каждой отдельной гранулы полученного проппанта-сырца на разрушение составляла до 2,4 кг.
Таким образом, заявленное изобретение «Способ получения проппанта-сырца из природного магнийсиликатного сырья» позволит значительно расширить сырьевую базу производства проппантов, не снижая их конкурентную способность, т.е. достигается технический результат, а именно то, что магнийсиликатный проппант-сырец получают из природного сырья - дунита, который является породообразующим минералом и встречается на территории России повсеместно, как и кварцевый песок, выполняющий функцию спекающей добавки на стадии помола, что также обусловлено доступностью, и возможностью значительно расширить сырьевую базу производства магнийсиликатного проппанта-сырца, а также упростить способ получения магнийсиликатного проппанта-сырца без значительных затрат на переработку, т.е. позволяет получить конкурентный в ценовом отношении продукт. Поскольку в природный состав дунита входят соли магния, натрия, кальция и калия, обусловлено то, что при помоле образуется тонкомолотая магнийсиликатная шихта соединения, по типу цемента, значительно упрочняющая сырцовый гранулят и снижающая пылеобразование во время сушки и обжига дунита.
ПРИМЕР 3. Способ получения проппанта-сырца из природного магнийсиликатного сырья осуществляли следующим образом. Природное магнийсиликатное сырье дунит является породообразующим материалом и встречается на территории России повсеместно. Введение в исходную шихту кварцевого песка, как спекающей добавки на стадии помола, обусловлено его повсеместной доступностью, а также необходимостью формирования в обожженных гранулах достаточного количества стеклофазы, с целью сглаживания отрицательных эффектов полиморфных превращений метасиликата магния и присутствующего в качестве примеси метасиликата кальция, а также для предотвращения поверхностной гидратации MgO/СаО при эксплуатации пропанта-сырца. Первоначально исходный дунит подвергали сушке при температуре 150°С в течение часа. Состав высушенной пробы дунита состоял, согласно спектрально-эмиссионному анализу: MgO=37,6%; SiO2=27,0%; Cr2O3=16,9%; Fe2O3=12,4%; Al2O3=3,8%; Na2O=0,6%; СаО=1,5%; K2O=0,25%. Затем подготавливали исходное природное магнийсиликатное сырье, в качестве которого использовали смесь дунита 68 масс. % и кварцевого песка 32 масс. % после чего проводили обжиг и помол исходного природного магнийсиликатного сырья до размера частиц 24 мкм. Поскольку в природный состав дунита входят соли магния, натрия, кальция и калия, обусловлено то, что при помоле исходного природного магнийсиликатного сырья образуется тонкомолотая магнийсиликатная шихта, представляющая собой соединение, по типу цемента, значительно упрочняющее сырцовый гранулят и снижающее пылеобразование во время сушки и обжига дунита и кварцевого песка. Гранулирование предварительно обожженного дунита в смеси с кварцевым песком проводили в роторном грануляторе-смесителе периодического действия при добавлении связующего в количестве 20 масс. % от исходного сырья. Для получения гранул использовали наиболее доступное, обладающее высокими адгезионными характеристиками, органическое связующее в виде карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ) и триполифосфата натрия (ТПФН), обладающее также высокими адгезионными свойствами по отношению к магнийсиликатным источникам сырья. Органическое связующее в виде КМЦ и ТПФН при растворении в воде образует золь-гель раствор, содержащий во взвешенном состоянии наночастицы, обладающие высокой поверхностной энергией. Обволакивая частицы измельченного исходного природного магнийсиликатного сырья связующее создает условия для возникновения прочных связей между этими частицами. Для гранулирования готовили смачивающий раствор на водной основе (500 мл. воды, 10 г. КМЦ и 5 г. ТПФН). Дозирование смачивающего раствора проводили в ручном режиме с помощью пульверизационного устройства: на 1,85 кг исходного материала добавляли 240 мл. подготовленного смачивающего раствора связующего. Гранулирование в роторном грануляторе-смесителе периодического действия проводили в течение 6,0 минут при добавлении органического связующего в количестве 2,8 масс. % от исходного сырья, причем в течение первой 1,0 минуты сырье перемешивали, затем в течение следующих 3,5 минут равномерно заливали через распылительную воронку связующее, состоящее из 1,8 масс. % карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ) и 1,0 масс. % триполифосфата натрия (ТПФН), и далее в течение 1,5 минут накатывали шарики-гранулы проппанта-сырца, после чего проводили сушку при 260°С в течение 2,0 часов и рассев высушенных гранул с получением фракции гранулята размером 1,2 мм. Прочность каждой отдельной гранулы полученного проппанта-сырца на разрушение составляла до 2,5 кг.
Таким образом, заявленное изобретение «Способ получения проппанта-сырца из природного магнийсиликатного сырья» позволит значительно расширить сырьевую базу производства проппанта-сырца, не снижая его конкурентную способность, т.е. достигается технический результат, а именно то, что магнийсиликатный проппант-сырец получают из природного сырья - дунита, который является породообразующим минералом и встречается на территории России повсеместно, как и кварцевый песок, выполняющий функцию спекающей добавки на стадии помола, что также обусловлено доступностью, и возможностью значительно расширить сырьевую базу производства магнийсиликатного проппанта-сырца, а также упростить способ получения магнийсиликатного проппанта-сырца без значительных затрат на переработку, т.е. позволяет получить конкурентный в ценовом отношении продукт. Поскольку в природный состав дунита входят соли магния, натрия, кальция и калия, обусловлено то, что при помоле образуется тонкомолотая магнийсиликатная шихта соединения, по типу цемента, значительно упрочняющая сырцовый гранулят и снижающая пылеобразование во время сушки и обжига дунита, то полученный магнийсиликатный проппант-сырец из природного магнийсиликатного сырья обладает хорошими эксплуатационными характеристиками.

Claims (2)

1. Способ получения проппанта–сырца из природного магнийсиликатного сырья путем его помола и гранулирования, отличающийся тем, что первоначально производят обжиг магнийсиликатного сырья, получаемого из смеси природного магнийсиликатного сырья дунита 65-70 мас.% с кварцевым песком 30-35 мас.%, которые после обжига промалывают до магнийсиликатной шихты c размером песчинок не более 25 мкм, затем проводят гранулирование, сушку при температуре 160–260°С в течение 1,8–2,2 ч и рассев высушенных гранул с получением фракции гранулята размером 1,1-1,2 мм, при этом гранулирование магнийсиликатного сырья, получаемого из обожженной смеси дунита с кварцевым песком, проводят в грануляторе–смесителе в течение 5-6 мин при добавлении связующего в количестве 10-20 мас.% от исходного сырья, причем в течение 0,8-1 мин сырье перемешивают на воде, содержащей органическое связующее, состоящее из 1,0–2,0 мас.% карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ) и 0,5–1 мас.% триполифосфата натрия (ТПФН), затем в течение 2,0–3,0 мин равномерно заливают связующее через распылительную воронку, и далее в течение 1-2 мин накатывают шарики (гранулы) проппанта-сырца.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что грануляцию предварительно обожженной смеси дунита с кварцевым песком при добавлении связующего проводят в роторном грануляторе-смесителе периодического действия.
RU2019103707A 2019-02-08 2019-02-08 Способ получения проппанта - сырца из природного магнийсиликатного сырья RU2728300C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019103707A RU2728300C1 (ru) 2019-02-08 2019-02-08 Способ получения проппанта - сырца из природного магнийсиликатного сырья

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019103707A RU2728300C1 (ru) 2019-02-08 2019-02-08 Способ получения проппанта - сырца из природного магнийсиликатного сырья

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2728300C1 true RU2728300C1 (ru) 2020-07-29

Family

ID=72085326

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019103707A RU2728300C1 (ru) 2019-02-08 2019-02-08 Способ получения проппанта - сырца из природного магнийсиликатного сырья

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2728300C1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116553910A (zh) * 2023-06-06 2023-08-08 武汉科技大学 一种石油压裂支撑剂及其制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110111990A1 (en) * 2008-04-28 2011-05-12 Elena Mikhailovna Pershikova Strong low density ceramics
RU2476478C1 (ru) * 2011-09-21 2013-02-27 Общество С Ограниченной Ответственностью "Форэс" Способ изготовления магнийсиликатного проппанта и проппант
RU2513792C1 (ru) * 2012-11-29 2014-04-20 Общество С Ограниченной Ответственностью "Форэс" Способ изготовления легковесного высококремнеземистого магнийсодержащего проппанта для добычи сланцевых углеводородов
WO2015148836A1 (en) * 2014-03-28 2015-10-01 Arr-Maz Products, L.P. Attrition resistant proppant composite and its composition matters
RU2615563C9 (ru) * 2016-02-19 2018-10-16 Общество С Ограниченной Ответственностью "Ника-Петротэк" Керамический расклинивающий агент и его способ получения

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110111990A1 (en) * 2008-04-28 2011-05-12 Elena Mikhailovna Pershikova Strong low density ceramics
RU2476478C1 (ru) * 2011-09-21 2013-02-27 Общество С Ограниченной Ответственностью "Форэс" Способ изготовления магнийсиликатного проппанта и проппант
RU2513792C1 (ru) * 2012-11-29 2014-04-20 Общество С Ограниченной Ответственностью "Форэс" Способ изготовления легковесного высококремнеземистого магнийсодержащего проппанта для добычи сланцевых углеводородов
WO2015148836A1 (en) * 2014-03-28 2015-10-01 Arr-Maz Products, L.P. Attrition resistant proppant composite and its composition matters
RU2615563C9 (ru) * 2016-02-19 2018-10-16 Общество С Ограниченной Ответственностью "Ника-Петротэк" Керамический расклинивающий агент и его способ получения

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116553910A (zh) * 2023-06-06 2023-08-08 武汉科技大学 一种石油压裂支撑剂及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4668645A (en) Sintered low density gas and oil well proppants from a low cost unblended clay material of selected composition
RU2344155C2 (ru) Проппант на основе алюмосиликатов, способ его получения и способ его применения
US7521389B2 (en) Ceramic proppant with low specific weight
EP2046914B1 (en) Precursor compositions for ceramic products
RU2437913C1 (ru) Способ изготовления легковесного магнийсиликатного проппанта и проппант
RU2463329C1 (ru) Способ изготовления магнийсиликатного проппанта и проппант
US10442738B2 (en) Ceramic proppant and method for producing same
EP0101855A1 (en) Low density proppant for oil and gas wells
CA1228226A (en) Sintered low density gas and oil well proppants from a low cost unblended clay material of selected compositions
EA012824B1 (ru) Расклинивающий агент для газовых и нефтяных скважин и способ трещинообразования подземной формации
RU2459852C1 (ru) Способ изготовления керамического проппанта и проппант
RU2742891C2 (ru) Способ изготовления магнийсиликатного проппанта средней плотности и проппант
RU2235703C1 (ru) Способ изготовления керамических расклинивателей нефтяных скважин
CN103666442B (zh) 低密高强陶粒支撑剂及其制备方法
US9587170B2 (en) Proppant material incorporating fly ash and method of manufacture
RU2476478C1 (ru) Способ изготовления магнийсиликатного проппанта и проппант
US20170275209A1 (en) Addition of mineral-containing slurry for proppant formation
RU2739180C1 (ru) Способ получения магнийсиликатного проппанта и проппант
RU2728300C1 (ru) Способ получения проппанта - сырца из природного магнийсиликатного сырья
CN109534793B (zh) 含假蓝宝石晶体的低密度石油压裂支撑剂及其制备方法
RU2521680C1 (ru) Проппант и способ его применения
CN113105881A (zh) 石油压裂陶粒支撑剂及其制备方法
RU2761435C1 (ru) Способ изготовления магнезиально-силикатного проппанта и пластифицирующая добавка для его осуществления
RU2742572C1 (ru) Способ изготовления магнезиально-силикатного проппанта и его состав
RU2761424C1 (ru) Сырьевая смесь для изготовления магнезиально-силикатного проппанта

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20210209

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20211119