RU2798284C1 - Charge for obtaining proppant and proppant - Google Patents
Charge for obtaining proppant and proppant Download PDFInfo
- Publication number
- RU2798284C1 RU2798284C1 RU2022121190A RU2022121190A RU2798284C1 RU 2798284 C1 RU2798284 C1 RU 2798284C1 RU 2022121190 A RU2022121190 A RU 2022121190A RU 2022121190 A RU2022121190 A RU 2022121190A RU 2798284 C1 RU2798284 C1 RU 2798284C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- proppant
- temperature
- granules
- tio
- concentrate
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к производству проппанта - расклинивающего агента, применяемого при добыче нефти и газа методом гидравлического разрыва пласта (ГРП).The invention relates to the production of proppant - a proppant used in the production of oil and gas by hydraulic fracturing (HF).
Гидравлический разрыв пласта - эффективный способ добычи нефти и газа, позволяющий значительно увеличить производительность скважин, использовать трудноизвлекаемые месторождения углеводородов. Сущность метода ГРП заключается в закачивании под большим давлением вязкой жидкости в нефте- и газоносные пласты, в результате чего в продуктивном пласте образуются трещины, в которые проникает жидкость гидроразрыва. Для сохранения трещин в разомкнутом состоянии в закачиваемую жидкость добавляют сферические гранулы (проппант), которые, проникая с жидкостью в трещину и заполняя ее, создают прочный расклинивающий каркас с высокой проницаемостью для нефти и газа. Проппант отличаются способностью выдерживать высокие пластовые давления и противостоять агрессивной среде при высоких температурах.Hydraulic fracturing is an effective method of oil and gas production, which allows to significantly increase the productivity of wells and use hard-to-recover hydrocarbon deposits. The essence of the hydraulic fracturing method consists in pumping a viscous fluid under high pressure into oil and gas bearing formations, as a result of which fractures are formed in the productive formation, into which the hydraulic fracturing fluid penetrates. To keep fractures open, spherical granules (proppant) are added to the injected fluid, which, penetrating into the fracture with the fluid and filling it, create a strong wedging frame with high permeability to oil and gas. Proppants are distinguished by their ability to withstand high formation pressures and withstand aggressive environments at high temperatures.
Существуют различные виды проппанта - кварцевый песок, керамический проппант, кварцевый песок и керамический проппант со смоляным покрытием, синтетические полимерные гранулы, использование которых зависит от условий их эксплуатации. Керамический проппант, как правило, получают из алюмосиликатного или магнийсиликатного сырья. В последние годы за рубежом при добыче углеводородов на сланцевых месторождениях используют фракционированный кварцевый песок в огромных количествах. Отказ от керамических проппантов объясняется, во-первых тем, что потребность в проппантах составила десятки миллионов тонн, и синтез керамических проппантов в таком количестве стал невозможным по экономической причине, и во-вторых, тем, что для добычи углеводородов на сланцевых месторождениях можно использовать проппанты низкой прочности.There are various types of proppant - quartz sand, ceramic proppant, quartz sand and resin-coated ceramic proppant, synthetic polymer granules, the use of which depends on their operating conditions. Ceramic proppant, as a rule, is obtained from aluminosilicate or magnesium silicate raw materials. In recent years, large quantities of fractionated quartz sand have been used abroad in the production of hydrocarbons in shale deposits. The refusal of ceramic proppants is explained, firstly, by the fact that the need for proppants amounted to tens of millions of tons, and the synthesis of ceramic proppants in such quantities became impossible for economic reasons, and secondly, by the fact that proppants can be used to produce hydrocarbons in shale deposits. low strength.
В России потребность в керамических проппантах возрастает, так как большинство разработанных месторождений и перспективных залежей углеводородов находятся на больших глубинах (более 3000 м), где требуются проппанты высокой прочности. В настоящее время лишь керамические проппанты с прочной кристаллической структурой способны обеспечить требуемую эффективность при добыче трудноизвлекаемых углеводородов.In Russia, the need for ceramic proppants is increasing, since most of the developed fields and promising hydrocarbon deposits are located at great depths (more than 3000 m), where high strength proppants are required. Currently, only ceramic proppants with a strong crystalline structure can provide the required efficiency in the production of hard-to-recover hydrocarbons.
Использование алюмосиликатного сырья для производства проппанта позволяет получать прочную муллитокорундовую структуру обожженных гранул, что дает возможность применять такой проппант в любых условиях добычи нефти и газа методом гидроразрыва пласта. По мере выработки месторождений минерального сырья его качество ухудшается - уменьшается содержание оксида алюминия при увеличении содержания оксида кремния. Это сказывается не только на физико-химических свойствах проппантов, но и на условиях обжига гранул: сужается температурный интервал их спекания, что требует удержания температуры обжига 1450-1480°С в интервале 20-30°С. Превышение этого интервала приводит к образованию жидкой фазы, спеков и остановке процесса спекания.The use of aluminosilicate raw materials for the production of proppant makes it possible to obtain a strong mullite-corundum structure of fired granules, which makes it possible to use such proppant in any conditions of oil and gas production by hydraulic fracturing. As deposits of mineral raw materials are developed, their quality deteriorates - the content of aluminum oxide decreases with an increase in the content of silicon oxide. This affects not only the physical and chemical properties of the proppants, but also the conditions for firing the granules: the temperature range of their sintering narrows, which requires maintaining the firing temperature of 1450-1480°C in the range of 20-30°C. Exceeding this interval leads to the formation of a liquid phase, sintering and stopping the sintering process.
В мировой практике производства керамических проппантов для улучшения процесса спекания алюмосиликатных гранул в исходную шихту вводят различные добавки, которые влияют не только на температурный режим обжига гранул, но и позволяют корректировать те или иные характеристики получаемых керамических проппантов. Некоторые добавки в исходную шихту уменьшают температуру спекания, другие - ускоряют скорость твердофазовых реакций получения кристаллической структуры, третьи - порообразующие добавки - способствуют получению пористой структуры проппантов с низкой плотностью. Существуют добавки-минерализаторы, которые существенно влияют на размер и форму образующихся кристаллов муллита, корунда, кристобалита, кварца и др., что в итоге позволяет получать проппанты с заданными свойствами.In the world practice of ceramic proppants production, in order to improve the sintering process of aluminosilicate granules, various additives are introduced into the initial charge, which not only affect the temperature regime of granules firing, but also make it possible to correct certain characteristics of the obtained ceramic proppants. Some additives to the initial mixture reduce the sintering temperature, others accelerate the rate of solid-phase reactions for obtaining a crystal structure, and others - pore-forming additives - contribute to the formation of a porous structure of low-density proppants. There are additives-mineralizers that significantly affect the size and shape of the resulting crystals of mullite, corundum, cristobalite, quartz, etc., which ultimately makes it possible to obtain proppants with desired properties.
Из уровня техники известно получение проппанта в смесителе-грануляторе из различных видов алюмосиликатного сырья. Например, в патентах /1-6/ описаны различные исходные материалы, условия их предварительной подготовки, способы грануляции и получения керамического проппанта.It is known from the prior art to obtain proppant in a mixer-granulator from various types of aluminosilicate raw materials. For example, patents /1-6/ describe various starting materials, conditions for their preliminary preparation, methods for granulation and obtaining ceramic proppant.
Авторы патента /5/ предлагают получать проппант из алюмосиликатного сырья - смеси боксита или каолина, или глины и белитового шлама - отхода глиноземного производства, содержащего 0,5-30,0 масс. % белитового шлама. Добавка белитового шлама обеспечивает снижение температуры спекания гранул и получение проппантов с низкой плотностью. Однако, применение в качестве одного из компонентов сырья белитового шлама эффективно для маложелезистых алюмосиликатных материалов, что ограничивает его применение.The authors of the patent /5/ propose to obtain proppant from aluminosilicate raw materials - a mixture of bauxite or kaolin, or clay and belite sludge - waste from alumina production, containing 0.5-30.0 wt. % belite sludge. The addition of belite slurry provides a decrease in the sintering temperature of the granules and the production of low-density proppants. However, the use of belite sludge as one of the raw material components is effective for low-iron aluminosilicate materials, which limits its use.
Прочный проппант, содержащий золу, образующуюся при сжигании углей, предложен в изобретении /7/. Для получения проппанта используют золу в смеси с фосфорной кислотой, которая создает прочную связь между твердыми исходными частицами. Для улучшения свойств проппанта в его состав вводят соединения многовалентных ионов, которые также увеличивают прочность структуры проппанта. Кроме того, предложено наносить смоляное покрытие на поверхность гранул.A durable proppant containing ash formed during coal combustion is proposed in the invention /7/. To obtain proppant, ash is used in a mixture with phosphoric acid, which creates a strong bond between the solid initial particles. To improve the properties of the proppant, compounds of multivalent ions are introduced into its composition, which also increase the strength of the proppant structure. In addition, it is proposed to apply a resin coating on the surface of the granules.
В патенте /8/ для получения проппанта предлагается смесь каолиновой глины и аморфного микрокристаллического кремнезема. Каолиновые глины предварительно обжигают при температуре ниже температур образования муллита и кристобалита. Добавка аморфного микрокристаллического кремнезема, который отличается высокой химической активностью, позволяет уменьшить температуру спекания, не снижая прочность проппанта. Однако аморфный микрокристаллический кремнезем является дорогостоящим реагентом, что увеличивает себестоимость проппанта.In the patent /8/ to obtain a proppant, a mixture of kaolin clay and amorphous microcrystalline silica is proposed. Kaolin clays are pre-fired at temperatures below the formation temperatures of mullite and cristobalite. The addition of amorphous microcrystalline silica, which is characterized by high chemical activity, makes it possible to reduce the sintering temperature without reducing the strength of the proppant. However, amorphous microcrystalline silica is an expensive reagent, which increases the cost of the proppant.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению (прототипом) является патент /9/. Шихта и способ получения проппанта. 13.01.2017, в котором описана шихта для получения проппанта, включающая алюмосиликатное сырье и спекающую добавку, которая содержит в качестве алюмосиликатного сырья смесь состава, мас. %: минеральная часть угля Канско-Ачинского или Кузнецкого, или Экибастузского или Подмосковного угольных бассейнов - отходы обогащения угля или их смесь с золошлаком и/или золой уноса 10,0-90,0 и, по крайней мере, один компонент из: боксит, каолин, кианит, силлиманит, андалузит, аморфный глинозем - остальное, а в качестве спекающей добавки - по крайней мере, один компонент из: белитовый шлам, мел технический, доломит, борная кислота, фторид аммония или кальция, при следующем соотношении компонентов, мас. %: указанный алюмосиликатный компонент 70,0-99,5, указанная спекающая добавка 0,5-30,0. Кроме того, в данном прототипе приводится способ получения проппанта методом грануляции предварительно термообработанных компонентов шихты с добавкой связующего вещества.The closest in technical essence to the claimed invention (prototype) is a patent /9/. Charge and method for producing proppant. 01/13/2017, which describes a mixture for producing proppant, including aluminosilicate raw materials and a sintering additive, which contains a composition mixture as aluminosilicate raw materials, wt. %: the mineral part of the coal of the Kansko-Achinsk or Kuznetsk, or Ekibastuz or Moscow region coal basins - coal enrichment waste or their mixture with ash and slag and / or fly ash 10.0-90.0 and at least one component from: bauxite, kaolin, kyanite, sillimanite, andalusite, amorphous alumina - the rest, and as a sintering additive - at least one component from: belite sludge, technical chalk, dolomite, boric acid, ammonium or calcium fluoride, in the following ratio, wt. %: specified aluminosilicate component 70.0-99.5, specified sintering additive 0.5-30.0. In addition, this prototype provides a method for producing proppant by granulation of pre-heat-treated charge components with the addition of a binder.
Недостатком данного прототипа и ранее известных изобретений является необходимость строгого соблюдения небольшого интервала (10-15°С) температурного режима обжига гранул. Указанные трудности обжига особенно существенны при, как правило, нестабильном химическом и минералогическом составах компонентов шихты.The disadvantage of this prototype and previously known inventions is the need for strict adherence to a small interval (10-15°C) of the temperature regime for firing granules. These difficulties of firing are especially significant when, as a rule, the chemical and mineralogical compositions of the charge components are unstable.
Шихта для получения проппанта и проппант, описанные в данном изобретении, позволяют устранить недостатки прототипа и приведенных аналогов.Blend to obtain proppant and proppant described in this invention, allow you to eliminate the shortcomings of the prototype and the above analogues.
Задачей изобретения является получение проппанта из шихты, содержащей алюмосиликатное сырье и минеральную добавку, позволяющую не только получить более прочную структуру обожженных гранул, но и расширить температурный интервал их спекания.The objective of the invention is to obtain a proppant from a charge containing aluminosilicate raw materials and a mineral additive, which makes it possible not only to obtain a stronger structure of fired granules, but also to expand the temperature range of their sintering.
Поставленная задача решается тем, что шихта для получения проппанта в виде гранул включает предварительно термообработанное при температуре 850-1450°С, по крайней мере, одно алюмосиликатное сырье, выбранное из группы: бокситы, каолины, кианиты, андалузиты, силлиманиты, и предварительно термообработанную при температуре 1350-1450°С минеральную добавку, при этом минеральная добавка представляет собой, по крайней мере, один концентрат, выбранный из группы:The problem is solved by the fact that the charge for obtaining proppant in the form of granules includes at least one aluminosilicate raw material preliminarily heat-treated at a temperature of 850-1450 ° C, selected from the group: bauxites, kaolins, kyanites, andalusites, sillimanites, and pre-heat-treated at temperature of 1350-1450°C mineral additive, while the mineral additive is at least one concentrate selected from the group:
ильменитовый концентрат, содержащий, масс. %: TiO2 54,0-60,0; Fe2O3 23,0-30,0; Cr2O3 3,0-5,0; SiO2 2,0-4,0; Al2O3 1,5-4,0; MgO 1,0-3,0; MnO 1,0-2,0; P2O5 0,2-0,5; относительное изменение массы при прокаливании 0,1-0,3;ilmenite concentrate containing, wt. %: TiO 2 54.0-60.0; Fe 2 O 3 23.0-30.0; Cr 2 O 3 3.0-5.0; SiO 2 2.0-4.0; Al 2 O 3 1.5-4.0; MgO 1.0-3.0; MnO 1.0-2.0; P 2 O 5 0.2-0.5; relative change in mass during calcination 0.1-0.3;
рутил-лейкоксеновый концентрат, содержащий, масс. %: TiO2 65,0-73,0; Fe2O3 7,0-15,0; Cr2O3 2,0-6,0; SiO2 2,0-4,0; Al2O3 2,0-4,0; MgO 0,8-3,0; MnO 1,0-2,5; P2O5 0,5-1,5; относительное изменение массы при прокаливании 0,5-1,5;rutile-leucoxene concentrate containing, wt. %: TiO 2 65.0-73.0; Fe 2 O 3 7.0-15.0; Cr 2 O 3 2.0-6.0; SiO 2 2.0-4.0; Al 2 O 3 2.0-4.0; MgO 0.8-3.0; MnO 1.0-2.5; P 2 O 5 0.5-1.5; relative change in mass during calcination 0.5-1.5;
лейкоксеновый концентрат, содержащий, масс. %: TiO2 45,0-65,0; Fe2O3 4,0-8,0; SiO2 25,0-30,0; Al2O3 4,0-8,0; MgO 0,1-0,5; относительное изменение массы при прокаливании 0,3-0,6,leucoxene concentrate containing, wt. %: TiO 2 45.0-65.0; Fe 2 O 3 4.0-8.0; SiO 2 25.0-30.0; Al 2 O 3 4.0-8.0; MgO 0.1-0.5; relative change in mass during calcination 0.3-0.6,
при соотношении компонентов шихты, масс. %: алюмосиликатное сырье 70,0-95,0; минеральная добавка 5,0-30,0, при этом проппант, полученный из данной шихты, включает в себя, по крайней мере, одну из товарных фракций, мкм: 1400-2000, 1000-1700, 850-1700, 850-1180, 600-1180, 425-850, 300-600, 212-425, 150-212 и менее 2000, при любом соотношении масс указанных фракций.at the ratio of the components of the charge, wt. %: aluminosilicate raw materials 70.0-95.0; mineral additive 5.0-30.0, while the proppant obtained from this mixture includes at least one of the commercial fractions, microns: 1400-2000, 1000-1700, 850-1700, 850-1180, 600-1180, 425-850, 300-600, 212-425, 150-212 and less than 2000, at any mass ratio of the indicated fractions.
Нами впервые установлено, что использование при производстве проппанта, по крайней мере, одной из минеральных добавок: ильменитовый концентрат, рутил-лейкоксеновый концентрат, лейкоксеновый концентрат позволяет увеличить температурный интервал обжига гранул из алюмосиликатного сырья и увеличить прочность получаемого проппанта и, таким образом, повысить эффективность использования алюмосиликатного сырья и расширить сырьевую базу производства проппанта.We have established for the first time that the use of at least one of the mineral additives in the production of proppant: ilmenite concentrate, rutile-leucoxene concentrate, leucoxene concentrate makes it possible to increase the temperature range for firing granules from aluminosilicate raw materials and increase the strength of the resulting proppant and, thus, increase efficiency. use of aluminosilicate raw materials and expand the raw material base for proppant production.
Основной оксид, содержащийся в минеральной добавке, - диоксид титана (TiO2). Диоксид титана обладает комплексом уникальных свойств, в том числе физической и химической стабильностью, низкой стоимостью и безопасностью, определяющих его важную роль для промышленности.The main oxide contained in the mineral additive is titanium dioxide (TiO 2 ). Titanium dioxide has a set of unique properties, including physical and chemical stability, low cost and safety, which determine its important role for industry.
Добавка диоксида титана к алюмосиликатному сырью расширяет интервалы спекания и улучшает качество керамического материала. Добавка диоксида титана, позволяет стабилизировать физико-механические характеристики керамики на основе алюмосиликатов, уменьшая негативное влияние природных примесей. Проппанты с добавками диоксида титана отличаются хорошо окристаллизованной структурой. Относительная чистота корундовой фазы в алюмосиликатах с увеличенным содержанием TiO2 обязана именно тиалитовой фазе (твердый раствор Al2TiO3⋅Fe2TiO3⋅Ti3O5). При высокотемпературном процессе спекания часть позиций алюминия замещаются атомами Fe и Ti, оксидные примеси (Fe2O3, MgO, СаО) образуют твердые растворы на основе аносовита путем частичного замещения титана катионами 2-х и 3-х валентных металлов. Жидкая фаза облегчает диффузию примесных элементов в тиалитовую фазу, а структура тиалита способна принять эти примеси. После обжига алюмосиликатного сырья с добавками диоксида титана образуется керамическая структура с основными кристаллическими фазами: корунд, муллит и твердый раствор на основе тиалита (Al2TiO3⋅Fe2TiO3). Тиалитовая фаза, которая концентрирует в своей решетке большинство примесей из алюмосиликатов, обеспечивает снижение количества примесей в основной структурообразующей муллито-корундовой фазе, а также и уменьшение силикатных соединений в зернограничной фазе.The addition of titanium dioxide to the aluminosilicate raw material extends the sintering intervals and improves the quality of the ceramic material. The addition of titanium dioxide makes it possible to stabilize the physical and mechanical characteristics of ceramics based on aluminosilicates, reducing the negative impact of natural impurities. Titanium dioxide proppants have a well-crystallized structure. The relative purity of the corundum phase in aluminosilicates with an increased content of TiO 2 is due precisely to the thialite phase (solid solution of Al 2 TiO 3 ⋅Fe 2 TiO 3 ⋅Ti 3 O 5 ). During the high-temperature sintering process, some aluminum positions are replaced by Fe and Ti atoms, oxide impurities (Fe 2 O 3 , MgO, CaO) form solid solutions based on anosovite by partial replacement of titanium by cations of 2- and 3-valent metals. The liquid phase facilitates the diffusion of impurity elements into the thialite phase, and the structure of thialite is capable of accepting these impurities. After firing aluminosilicate raw materials with additions of titanium dioxide, a ceramic structure is formed with the main crystalline phases: corundum, mullite, and a solid solution based on thialite (Al 2 TiO 3 ⋅ Fe 2 TiO 3 ). The thialite phase, which concentrates most of the impurities from aluminosilicates in its lattice, reduces the amount of impurities in the main structure-forming mullite-corundum phase, as well as the reduction of silicate compounds in the grain-boundary phase.
В России наиболее перспективными источниками диоксида титана являются ильменитовый концентрат и рутил-лейкоксеновый концентрат - продукция Туганского Горно-обогатительного комбината (ТГОК «ИЛЬМЕНИТ») - уникальное месторождение и производство в России, и лейкоксеновый концентрат - продукция Ярегского рудного узла (Южный Тиман), являющаяся наиболее дешевым и доступным источником оксида титана. Более 50% разведанных запасов титанового сырья в России сосредоточено в Ярегском нефтетитановом месторождении в Республике Коми. Основным титаносодержащим минералом Ярегского месторождения является лейкоксен, представляющий собой полиминеральный агрегат, состоящий в основном из микрокристаллов диоксида титана, разного количества тонкоизмельченного кварца в срастании с алюмосиликатами.In Russia, the most promising sources of titanium dioxide are ilmenite concentrate and rutile-leucoxene concentrate - the products of the Tugan Mining and Processing Plant (TGOK "ILMENIT") - a unique deposit and production in Russia, and leucoxene concentrate - the products of the Yaregsky ore cluster (Southern Timan), which is the cheapest and most accessible source of titanium oxide. More than 50% of the explored reserves of titanium raw materials in Russia are concentrated in the Yaregskoye oil-titanium deposit in the Komi Republic. The main titanium-containing mineral of the Yarega deposit is leucoxene, which is a polymineral aggregate consisting mainly of titanium dioxide microcrystals, various amounts of finely ground quartz intergrown with aluminosilicates.
Ильменитовый концентрат, соответствующий ТУ 07.29.19-010-58914756-2020, имеет химический состав, масс. %: TiO2 не менее 54,0; Al2O3 не более 4,0; Fe2O3 не более 30,0; SiO2 не более 4,0; влажность не более 0,5.Ilmenite concentrate, corresponding to TU 07.29.19-010-58914756-2020, has a chemical composition, wt. %: TiO 2 not less than 54.0; Al 2 O 3 not more than 4.0; Fe 2 O 3 not more than 30.0; SiO 2 not more than 4.0; humidity not more than 0.5.
Химический состав рутил-лейкоксенового концентрата в соответствии с ТУ 07.29.19-011-58914756-2020, масс. %: TiO2 не менее 65,0; Al2O3 не более 4,0; Fe2O3 не более 15,0; SiO2 не более 4,0; влажность не более 0,5.The chemical composition of the rutile-leucoxene concentrate in accordance with TU 07.29.19-011-58914756-2020, wt. %: TiO 2 not less than 65.0; Al 2 O 3 not more than 4.0; Fe 2 O 3 not more than 15.0; SiO 2 not more than 4.0; humidity not more than 0.5.
Лейкоксеновый концентрат, который соответствует ТУ 07.29.19-004-87707082-2018, содержит, масс. %: TiO2 не менее 45,0; Al2O3 не более 8,0; Fe2O3 не более 8,0.Leucoxene concentrate, which complies with TU 07.29.19-004-87707082-2018, contains, wt. %: TiO 2 not less than 45.0; Al 2 O 3 not more than 8.0; Fe 2 O 3 not more than 8.0.
Ильменитовый и рутил-лейкоксеновый концентраты выделяют при обогащении тита-номагнетитовых железных руд, в котором содержится, масс. %: TiO2 40-60, FeO+Fe2O3 ~ 50 и пустой породы (CaO, MgO, Al2O3, SiO2) 5-7, причем титан в виде минерала ильменита FeO⋅TiO2. Лейкоксеновый концентрат получают обогащением лейкоксеновых руд, химический состав которых приведен в таблице 1 /10/.Ilmenite and rutile-leucoxene concentrates are isolated during the enrichment of titanomagnetite iron ores, which contains, wt. %: TiO 2 40-60, FeO + Fe 2 O 3 ~ 50 and gangue (CaO, MgO, Al 2 O 3 , SiO 2 ) 5-7, with titanium in the form of the mineral ilmenite FeO⋅TiO 2 . Leucoxene concentrate is obtained by enrichment of leucoxene ores, the chemical composition of which is given in table 1 /10/.
Химический состав ильменитового концентрата, использованного при получении проппанта в приведенных примерах данного изобретения, следующий, масс. %: TiO2 58,8; Fe2O3 26,29; Cr2O3 4,39; SiO2 3,32; Al2O3 3,76; MgO 1,03; MnO 1,18; P2O5 0,32; относительное изменение массы при прокаливании 0,20; прочие - 0,71.The chemical composition of the ilmenite concentrate used to obtain the proppant in the examples of this invention, the following, wt. %: TiO 2 58.8; Fe 2 O 3 26.29; Cr2O3 4.39 ; SiO 2 3.32; Al 2 O 3 3.76; MgO 1.03; MNO 1.18; P 2 O 5 0.32; relative change in mass upon ignition 0.20; others - 0.71.
Химический состав рутил-лейкоксенового концентрата, использованного при получении проппанта в приведенных примерах данного изобретения, следующий, масс. %: TiO2 69,8; Fe2O3 12,45; Cr2O3 4,74; SiO2 3,47; Al2O3 3,51; MgO 1,03; MnO 1,88; P2O5 0,97; относительное изменение массы при прокаливании 0,81; прочие 1,34.The chemical composition of the rutile-leucoxene concentrate used to obtain the proppant in the examples of this invention is as follows, wt. %: TiO 2 69.8; Fe 2 O 3 12.45; Cr2O3 4.74 ; SiO 2 3.47; Al 2 O 3 3.51; MgO 1.03; MNO 1.88; P 2 O 5 0.97; relative change in mass upon ignition 0.81; others 1.34.
В примерах данного изобретения использовали лейкоксеновый концентрат следующего химического состава, масс. %: TiO2 57,63; Fe2O3 6,74; SiO2 28,81; Al2O3 6,15; MgO 0,13; прочие 0,54. /11/.In the examples of this invention used leucoxene concentrate of the following chemical composition, wt. %: TiO 2 57.63; Fe 2 O 3 6.74; SiO2 28.81; Al 2 O 3 6.15; MgO 0.13; others 0.54. /eleven/.
Проппант получали в высокоскоростном смесителе-грануляторе с центральной роторной мешалкой. Грануляцию проводили в соответствии с патентами /2, 12/. При получении гранул проводят помол шихты, состоящей из предварительно термообработанного при температуре 850-1450°С алюмосиликатного сырья, по крайней мере, одного компонента из: бокситы, каолины, кианиты, андалузиты, силлиманиты, и предварительно термообработанной при температуре 1350-1450°С минеральной добавки, по крайней мере одного компонента из: ильменитовый концентрат, рутил-лейкоксеновый концентрат, лейкоксеновый концентрат. Помол шихты проводят до содержания частиц с размерами менее 63 мкм >90,0 мас. % при среднем размере частиц 3,0-5,0 мкм. Измельченную шихту гранулируют в смесителе-грануляторе с использованием связующего: 3%-го водного раствора карбоксиметилцеллюлозы или метилцеллюлозы, или лигносульфонатов техническим при количестве связующего 10,0-40,0% от массы шихты. Полученные гранулы сушат при 200-650°С, рассевают на соответствующие фракции, обжигают во вращающейся печи при 1100-1500°С, охлаждают до температуры окружающей среды и рассевают полученный проппант на товарные фракции. Температура сушки определяется количеством связующего при грануляции - увеличение связующего требует увеличения температуры сушки. Выбранный интервал сушки обеспечивает минимальное время сушки при сохранении прочности высушенных гранул.The proppant was produced in a high-speed mixer-granulator with a central rotary agitator. Granulation was carried out in accordance with patents /2, 12/. Upon receipt of the granules, a charge is milled, consisting of aluminosilicate raw materials pre-heat-treated at a temperature of 850-1450 ° C, at least one component of: bauxites, kaolins, kyanites, andalusites, sillimanites, and mineral pre-heat-treated at a temperature of 1350-1450 ° C additives, at least one component of: ilmenite concentrate, rutile-leucoxene concentrate, leucoxene concentrate. The grinding of the mixture is carried out to the content of particles with sizes less than 63 μm >90.0 wt. % with an average particle size of 3.0-5.0 microns. The crushed mixture is granulated in a mixer-granulator using a binder: a 3% aqueous solution of carboxymethylcellulose or methylcellulose, or technical lignosulfonates at a binder amount of 10.0-40.0% by weight of the mixture. The resulting granules are dried at 200-650°C, screened into appropriate fractions, fired in a rotary kiln at 1100-1500°C, cooled to ambient temperature, and the resulting proppant is screened into marketable fractions. The drying temperature is determined by the amount of binder during granulation - an increase in the binder requires an increase in the drying temperature. The selected drying interval ensures the minimum drying time while maintaining the strength of the dried granules.
Для получения проппанта использование в качестве алюмосиликатного сырья бокситов, каолинов, кианитов, андалузитов, силлиманитов обосновано, во-первых, возможностью получить прочную муллитокорундовую структуру проппанта, пригодного для добычи нефти и газа при любых условиях залегания месторождений; во-вторых, доступностью этих видов минерального сырья, что обеспечивает экономическую эффективность производства проппанта. Проппант, полученный из алюмосиликатного сырья, как правило, используют при пластовых давлениях до 10000 psi (68,9 МПа).To obtain proppant, the use of bauxites, kaolins, kyanites, andalusites, sillimanites as aluminosilicate raw materials is justified, firstly, by the possibility of obtaining a strong mullite-corundum proppant structure suitable for oil and gas production under any field occurrence conditions; secondly, the availability of these types of mineral raw materials, which ensures the economic efficiency of proppant production. Aluminosilicate-derived proppant is typically used at reservoir pressures up to 10,000 psi (68.9 MPa).
Алюмосиликатное сырье, применяемое для получения проппанта: бокситы, каолины, кианиты, андалузиты, силлиманиты, предварительно обжигали при температуре 850-1450°С .Такой диапазон температур обжига исходного сырья определяется содержанием в нем оксида алюминия. При этих температурах происходит активизация кристаллической структуры компонентов алюмосиликатного сырья, что обеспечивает минимизацию объемных изменений при обжиге гранул.Aluminosilicate raw materials used to produce proppant: bauxites, kaolins, kyanites, andalusites, sillimanites, were pre-fired at a temperature of 850-1450 ° C. This range of firing temperatures of the feedstock is determined by the content of aluminum oxide in it. At these temperatures, the crystal structure of the components of the aluminosilicate raw material is activated, which ensures the minimization of volumetric changes during the firing of the granules.
Предварительную термообработку минеральной добавки проводят при температуре 1350-1450°С. Такой температурный режим обжига ильменитового, рутил-лейкоксенового и лейкоксенового концентратов способствует перекристаллизации и укрупнению зерен рутила (TiO2) от 1-5 до 70-250 мкм. В условиях обжига перекристаллизация и укрупнение зерен рутила начинаются при температуре 1350°С, и с повышением температуры до 1450°С постепенно ускоряются. Одновременно происходит превращение кварца в кристобалит, который образует мелкодисперсную хорошо кристаллизованную микроструктуру. Небольшая часть SiO2 связывается с примесными компонентами концентрата в силикаты сложного состава. Силикаты в условиях обжига с кристобалитом образуют твердый раствор в виде стекла и распределяются по границам между зернами рутила и свободного кристобалита. При охлаждении обожженных концентратов стекло кристаллизуется с выделением тонкодисперсных кристаллов кристобалита и силикатов, что создает благоприятные условия для совместного помола с предварительно термообработанным алюмосиликатным сырьем /13/.Preliminary heat treatment of the mineral additive is carried out at a temperature of 1350-1450°C. Such a temperature regime of firing ilmenite, rutile-leucoxene and leucoxene concentrates promotes recrystallization and enlargement of rutile grains (TiO 2 ) from 1-5 to 70-250 microns. Under firing conditions, recrystallization and coarsening of rutile grains begin at a temperature of 1350°C, and gradually accelerate with an increase in temperature to 1450°C. At the same time, quartz is transformed into cristobalite, which forms a finely dispersed, well-crystallized microstructure. A small part of SiO 2 binds with the impurity components of the concentrate into silicates of complex composition. Silicates under firing conditions with cristobalite form a solid solution in the form of glass and are distributed along the boundaries between grains of rutile and free cristobalite. When the fired concentrates are cooled, the glass crystallizes with the release of fine crystals of cristobalite and silicates, which creates favorable conditions for joint grinding with pre-heat-treated aluminosilicate raw materials /13/.
В данном изобретении для получения гранул использовали связующие, которые обладают высокими адгезионными свойствами по отношению к минеральным источникам сырья. Из таких связующих наиболее доступными являются карбометилцеллюлоза, метилцеллюлоза, лигносульфаты технические. Все перечисленные связующие при растворении в воде образуют золь-гель растворы, которые содержат во взвешенном состоянии наночастицы, обладающие высокой поверхностной энергией. Обволакивая частицы измельченного минерального сырья, связующее создает условия для возникновения прочных связей между этими частицами. Механизм действия всех предлагаемых в данной заявке связующих одинаков, и достаточно близки технические результаты их применения.In this invention, to obtain granules, binders were used that have high adhesive properties with respect to mineral sources of raw materials. Of these binders, the most accessible are carbomethylcellulose, methylcellulose, technical lignosulfates. All of the listed binders, when dissolved in water, form sol-gel solutions that contain nanoparticles with high surface energy in a suspended state. Enveloping the particles of crushed mineral raw materials, the binder creates conditions for the emergence of strong bonds between these particles. The mechanism of action of all binders proposed in this application is the same, and the technical results of their application are quite close.
Следует обратить внимание, что среди товарных фракций, на которые рассевают проппант в соответствии с данным изобретением, есть фракция менее 14 меш (менее 2000 мкм). Это полифракционный проппант, описанный в патенте /14/. Полифракционный проппант имеет ряд преимуществ по сравнению с фракционным проппантом. Несмотря на то, что в настоящее время при выполнении ГРП применяют лишь проппант определенных фракций, в перспективе, по мере освоения новых способов использования проппанта, полифракционный проппант станет преобладающим.It should be noted that among the commercial fractions on which the proppant is screened in accordance with this invention, there is a fraction less than 14 mesh (less than 2000 microns). This is a polyfractional proppant described in the patent /14/. Polyfractional proppant has a number of advantages over fractional proppant. Despite the fact that at present only proppant of certain fractions is used in hydraulic fracturing, in the future, as new methods of using proppant are mastered, multi-fraction proppant will become predominant.
Ниже приведены примеры, которыми подтверждаются, но не исчерпываются возможности использования шихты при получении проппанта в соответствии с данным изобретением.Below are examples that confirm, but do not exhaust the possibilities of using the mixture in obtaining proppant in accordance with this invention.
Пример 1. Шихта для получения проппанта в количестве 1000 г содержит 900 г (90,0 масс. %) алюмосиликатного сырья - предварительно термообработанный при 1200°С боксит (ТУ 1512-006-00200992-2001), содержащий, масс. %: Al2O3 68,3; Fe2O3 9,7; SiO2 16,4; TiO2 4,2; CaO+MgO 0,9; Na2OK2O 0,5 и 100 г (10,0 масс. %) минеральной добавки - предварительно термообработанный при 1400°С ильменитовый концентрат. Грануляцию предварительно измельченной шихты проводили в смесителе-грануляторе Eirich при подаче связующего - 3,0% водного раствора карбометилцеллюлозы (ТУ 2231-001-53535770-2010) в количестве 300 г (30,0 масс. %) и, после образования гранул дополнительно в гранулятор добавляли 150 г предварительно измельченной шихты. Высушенные при температуре 400°С гранулы обжигали при температуре 1400°С. Обожженные гранулы рассевали на товарные фракции, мкм: 1400-2000, 850-1180, 425-850, 212-425 и менее 150 при соотношении их масс 1:3:3:1:1. Пикнометрическая плотность полученного проппанта составляла 3,0 г/см3.Example 1. The mixture for obtaining proppant in the amount of 1000 g contains 900 g (90.0 wt. %) of aluminosilicate raw materials - bauxite pre-heat-treated at 1200 ° C (TU 1512-006-00200992-2001), containing, wt. %: Al 2 O 3 68.3; Fe 2 O 3 9.7; SiO 2 16.4; TiO 2 4.2; CaO+MgO 0.9; Na 2 OK 2 O 0.5 and 100 g (10.0 wt.%) mineral additives - pre-heat-treated at 1400°C ilmenite concentrate. The granulation of the pre-crushed mixture was carried out in an Eirich mixer-granulator with the addition of a binder - 3.0% aqueous solution of carbomethylcellulose (TU 2231-001-53535770-2010) in the amount of 300 g (30.0 wt. %) and, after the formation of granules, an additional granulator added 150 g of pre-crushed charge. Dried at a temperature of 400°C, the granules were fired at a temperature of 1400°C. The calcined granules were screened into commercial fractions, microns: 1400-2000, 850-1180, 425-850, 212-425 and less than 150 at a ratio of their masses of 1:3:3:1:1. The pycnometric density of the resulting proppant was 3.0 g/cm 3 .
Свойства проппанта фракции 425-850 мкм и 850-1180 мкм, полученного в соответствии с приведенными примерами, приведены в таблице 2. Температурный интервал спекания высушенных гранул определяли как интервал между минимальной температурой, при которой начинается спекание гранул, и температурой, при которой гранулы расплавляются за счет образования жидкой фазы. При такой температуре образуется некондиционный проппант.The properties of the proppant fraction 425-850 µm and 850-1180 µm, obtained in accordance with the examples given, are shown in Table 2. due to the formation of a liquid phase. At this temperature, substandard proppant is formed.
Пример 2. Проппант из шихты как в примере 1, отличающийся тем, что высушенные гранулы обжигали при температуре 1430°С.Example 2. The proppant from the charge as in example 1, characterized in that the dried granules were fired at a temperature of 1430°C.
Пример 3. Проппант из шихты как в примере 1, отличающийся тем, что высушенные гранулы обжигали при температуре 1440°С.Example 3. Proppant from the mixture as in example 1, characterized in that the dried granules were fired at a temperature of 1440°C.
Пример 4. Проппант из шихты как в примере 1, отличающийся тем, что высушенные гранулы обжигали при температуре 1450°С. Гранулы оплавились. Рассев на фракции невозможен.Example 4. Proppant from the mixture as in example 1, characterized in that the dried granules were fired at a temperature of 1450°C. The granules melted. Sieving into factions is not possible.
Пример 5. Шихта для получения проппанта как в примере 1, отличающаяся тем, что содержит 800 г (80 масс. %) алюмосиликатного сырья - предварительно термообработанного при температуре 850°С каолина (ТУ 5729-070-00284530-96), содержащего мас. %: Al2O3 29,5; SiO2 65,7; Fe2O3 1,2; TiO2 1,4; СаО 0,5; MgO 0,5; Na2O 0,8; Ka2O 0,4 и 200 г (20 масс. %) минеральной добавки - предварительно термообработанный при температуре 1450°С рутил-лейкоксеновый концентрат. В качестве связующего использовали 3-% раствор метилцеллюлозы (ТУ 6-05-1857-78) в количестве 100 г (10,0 масс. %). Обжиг высушенных при температуре 200°С гранул осуществляли при температуре 1100°С. Пикнометрическая плотность полученного проппанта составляла 1,5 г/см3.Example 5. The mixture for obtaining proppant as in example 1, characterized in that it contains 800 g (80 wt. %) of aluminosilicate raw materials - kaolin pre-heat-treated at a temperature of 850 ° C (TU 5729-070-00284530-96), containing wt. %: Al 2 O 3 29.5; SiO2 65.7; Fe 2 O 3 1.2; TiO 2 1.4; CaO 0.5; MgO 0.5; Na 2 O 0.8; Ka 2 O 0.4 and 200 g (20 wt.%) mineral additives - pre-heat-treated at a temperature of 1450°C rutile-leucoxene concentrate. As a binder, a 3% solution of methylcellulose (TU 6-05-1857-78) was used in an amount of 100 g (10.0 wt.%). Roasting dried at a temperature of 200°C granules was carried out at a temperature of 1100°C. The pycnometric density of the obtained proppant was 1.5 g/cm 3 .
Пример 6. Проппант из шихты как в примере 4, отличающийся тем, что высушенные гранулы обжигали при температуре 1130°С.Example 6. The proppant from the charge as in example 4, characterized in that the dried granules were fired at a temperature of 1130°C.
Пример 7. Проппант из шихты как в примере 4, отличающийся тем, что высушенные гранулы обжигали при температуре 1150°С.Example 7. The proppant from the mixture as in example 4, characterized in that the dried granules were fired at a temperature of 1150°C.
Пример 8. Проппант из шихты как в примере 4, отличающийся тем, что высушенные гранулы обжигали при температуре 1155°С. Гранулы оплавились. Рассев на фракции невозможен.Example 8. The proppant from the mixture as in example 4, characterized in that the dried granules were fired at a temperature of 1155°C. The granules melted. Sieving into factions is not possible.
Пример 9. Шихта для получения проппанта как в примере 1, отличающаяся тем, что содержит 700 г (70 масс. %) алюмосиликатного сырья - предварительно термообработанного при температуре 1450°С кианита (ТУ 14-10-017-98), содержащего мас. %: Al2O3 62,25; SiO2 37,53; СаО 0,18; K2O 0,04 и 300 г (30 масс. %) минеральной добавки - предварительно термообработанного при температуре 1350°С ильменитового концентрата. В качестве связующего использовали 3-% раствор лигносульфатов технических (ТУ 13-0281036-029-94) в количестве 400 г (40,0 масс. %). Обжиг высушенных при температуре 650°С гранул осуществляли при температуре 1500°С. Пикнометрическая плотность полученного проппанта составляла 2,8 г/см3.Example 9. The mixture for obtaining proppant as in example 1, characterized in that it contains 700 g (70 wt. %) of aluminosilicate raw materials - kyanite pre-heat-treated at a temperature of 1450 ° C (TU 14-10-017-98), containing wt. %: Al 2 O 3 62.25; SiO 2 37.53; CaO 0.18; K 2 O 0.04 and 300 g (30 wt.%) mineral additives - pre-heat-treated at a temperature of 1350°C ilmenite concentrate. A 3% solution of technical lignosulfates (TU 13-0281036-029-94) in the amount of 400 g (40.0 wt %) was used as a binder. The firing of the granules dried at a temperature of 650°C was carried out at a temperature of 1500°C. The pycnometric density of the resulting proppant was 2.8 g/cm 3 .
Пример 10. Проппант из шихты как в примере 7, отличающийся тем, что высушенные гранулы обжигали при температуре 1470°С.Example 10. The proppant from the charge as in example 7, characterized in that the dried granules were fired at a temperature of 1470°C.
Пример 11. Проппант из шихты как в примере 7, отличающийся тем, что высушенные гранулы обжигали при температуре 1440°С.Example 11. The proppant from the charge as in example 7, characterized in that the dried granules were fired at a temperature of 1440°C.
Пример 12. Проппант из шихты как в примере 7, отличающийся тем, что высушенные гранулы обжигали при температуре 1510°С. Гранулы оплавились. Рассев на фракции невозможен.Example 12. The proppant from the mixture as in example 7, characterized in that the dried granules were fired at a temperature of 1510°C. The granules melted. Sieving into factions is not possible.
Пример 13. Шихта для получения проппанта как в примере 1, отличающаяся тем, что содержит 950 г (95,0 масс. %) алюмосиликатного сырья - предварительно термообработанного при температуре 1400°С силлиманита (ТУ 39-0147001-105-93), содержащего мас. %: Al2O3 57,3; Fe2O3 1,8; SiO2 38,5; TiO2 2,2; СаО 0,1; K2O+Na2O 0,1 и 50 г (5,0 масс. %) минеральной добавки - предварительно термообработанного при температуре 1350°С рутил-лейкоксено-вого концентрата. В качестве связующего использовали 3-% водный раствор карбометилцел-люлозы (ТУ 2231-001-5353570-2010) в количестве 350 г (35,0 масс. %). Обжиг высушенных при температуре 500°С гранул осуществляли при температуре 1450°С. Пикнометрическая плотность полученного проппанта составляла 2,7 г/см3.Example 13. The mixture for obtaining proppant as in example 1, characterized in that it contains 950 g (95.0 wt. %) of aluminosilicate raw materials - sillimanite pre-heat-treated at a temperature of 1400 ° C (TU 39-0147001-105-93), containing wt. %: Al 2 O 3 57.3; Fe 2 O 3 1.8; SiO 2 38.5; TiO 2 2.2; CaO 0.1; K 2 O+Na 2 O 0.1 and 50 g (5.0 wt. %) of a mineral additive - a rutile-leucoxene concentrate pre-heat-treated at a temperature of 1350 ° C. A 3% aqueous solution of carbomethylcellulose (TU 2231-001-5353570-2010) was used as a binder in an amount of 350 g (35.0 wt.%). The firing of the pellets dried at a temperature of 500°C was carried out at a temperature of 1450°C. The pycnometric density of the resulting proppant was 2.7 g/cm 3 .
Пример 14. Проппант из шихты как в примере 10, отличающийся тем, что высушенные гранулы обжигали при температуре 1480°С.Example 14. The proppant from the charge as in example 10, characterized in that the dried granules were fired at a temperature of 1480°C.
Пример 15. Проппант из шихты как в примере 10, отличающийся тем, что высушенные гранулы обжигали при температуре 1490°С.Example 15. The proppant from the mixture as in example 10, characterized in that the dried granules were fired at a temperature of 1490°C.
Пример 16. Проппант из шихты как в примере 10, отличающийся тем, что высушенные гранулы обжигали при температуре 1495°С. Гранулы оплавились. Рассев на фракции невозможен.Example 16. The proppant from the charge as in example 10, characterized in that the dried granules were fired at a temperature of 1495°C. The granules melted. Sieving into factions is not possible.
Пример 17. Шихта для получения проппанта как в примере 1, отличающаяся тем, что содержит 750 г (75,0 масс. %) алюмосиликатного сырья - предварительно обожженного при 1250°С андалузита, содержащего мас. %: Al2O3 63,18; SiO2 35,32; CaO+MgO 1,45; K2O 0,05 и 250 г (25,0 масс. %) минеральной добавки - предварительно термообработанного при температуре 1420°С лейкоксенового концентрата. В качестве связующего использовали 3-% водный раствор карбометилцеллюлозы (ТУ 2231-001-53535770-2010) в количестве 250 г (25,0 масс. %). Обжиг высушенных при температуре 350°С гранул осуществляли при температуре 1320°С. Пикнометрическая плотность полученного проппанта составляла 2,5 г/см3.Example 17. The mixture for obtaining proppant as in example 1, characterized in that it contains 750 g (75.0 wt.%) of aluminosilicate raw materials - andalusite pre-fired at 1250°C, containing wt. %: Al 2 O 3 63.18; SiO 2 35.32; CaO+MgO 1.45; K 2 O 0.05 and 250 g (25.0 wt.%) mineral additives - pre-heat-treated at a temperature of 1420°C leucoxene concentrate. A 3% aqueous solution of carbomethylcellulose (TU 2231-001-53535770-2010) was used as a binder in an amount of 250 g (25.0 wt.%). The firing of the pellets dried at a temperature of 350°C was carried out at a temperature of 1320°C. The pycnometric density of the resulting proppant was 2.5 g/cm 3 .
Пример 18. Проппант из шихты как в примере 13, отличающийся тем, что высушенные гранулы обжигали при температуре 1350°С.Example 18. The proppant from the charge as in example 13, characterized in that the dried granules were fired at a temperature of 1350°C.
Пример 19. Проппант из шихты как в примере 13, отличающийся тем, что высушенные гранулы обжигали при температуре 1375°С.Example 19. The proppant from the mixture as in example 13, characterized in that the dried granules were fired at a temperature of 1375°C.
Пример 20. Проппант из шихты как в примере 13, отличающийся тем, что высушенные гранулы обжигали при температуре 1380°С. Гранулы оплавились. Рассев на фракции невозможен.Example 20. The proppant from the charge as in example 13, characterized in that the dried granules were fired at a temperature of 1380°C. The granules melted. Sieving into factions is not possible.
Пример 21. Проппант получен из шихты как в примере 1, отличающейся тем, шихта содержит 1000 г (100,0 масс. %) алюмосиликатного сырья - предварительно термообработанный при 1200°С боксит (ТУ 1512-006-00200992-2001), содержащий, масс. %: Al2O3 68,3; Fe2O3 9,7; SiO2 16,4; TiO2 4,2; CaO+MgO 0,9; Na2O+K2O 0,5 (без минеральной добавки). Обжиг высушенных гранул осуществляли при температуре 1400°С.Example 21. The proppant was obtained from a mixture as in example 1, differing in that the mixture contains 1000 g (100.0 wt.%) of aluminosilicate raw materials - bauxite pre-heat-treated at 1200 ° C (TU 1512-006-00200992-2001), containing, wt. %: Al 2 O 3 68.3; Fe 2 O 3 9.7; SiO 2 16.4; TiO 2 4.2; CaO+MgO 0.9; Na 2 O + K 2 O 0.5 (without mineral additives). The roasting of the dried granules was carried out at a temperature of 1400°C.
Пример 22. Проппант, как в примере 16, отличающийся тем, что обжиг высушенных гранул осуществляют при температуре 1420°С.Example 22. Proppant as in example 16, characterized in that the roasting of the dried granules is carried out at a temperature of 1420°C.
Пример 23. Проппант, как в примере 16, отличающийся тем, что обжиг высушенных гранул осуществляют при температуре 1425°С. Гранулы оплавились. Рассев на фракции невозможен.Example 23 Proppant as in example 16, characterized in that the roasting of the dried granules is carried out at a temperature of 1425°C. The granules melted. Sieving into factions is not possible.
В примерах 21-23 для сравнения приведены свойства и условия получения проппанта из боксита без минеральной добавки.In examples 21-23, for comparison, the properties and conditions for obtaining proppant from bauxite without a mineral additive are given.
Как видно из данных, приведенных в таблице 2, температурный интервал обжига высушенных гранул, полученных из предварительно термообработанного алюмосиликатного сырья с предварительно термообработанной минеральной добавкой, составляет от 40°С до 60°С, в то время как температурный интервал спекания высушенных гранул из предварительно термообработанного боксита без минеральной добавки составляет всего 20°С. При этом массовый процент разрушенных гранул при данном давлении у проппанта с минеральной добавкой меньше, то есть механическая прочность больше, чем у проппанта без минеральной добавки. Полимерное покрытие проппанта не изменяет установленные в данном изобретении закономерности влияния титансодержащих минеральных добавок на свойства проппанта, позволяя предотвратить их обратный вынос при добыче нефти и газа методом ГРП.As can be seen from the data shown in Table 2, the temperature range for firing dried granules obtained from pre-heat-treated aluminosilicate raw materials with pre-heat-treated mineral additive is from 40°C to 60°C, while the temperature range for sintering dried granules from pre-heat-treated bauxite without mineral additives is only 20°C. At the same time, the mass percentage of destroyed granules at a given pressure is lower for a proppant with a mineral additive, that is, the mechanical strength is greater than for a proppant without a mineral additive. The polymer coating of the proppant does not change the regularities of the effect of titanium-containing mineral additives on the properties of the proppant established in this invention, making it possible to prevent their reverse carryover during oil and gas production by hydraulic fracturing.
Список использованных источников публикацийList of used sources of publications
1. Симановский Б.А., Розанов О.М., Константинов С. В., Казаков А.И., Николаев В.И., Иллариошкин О.Е. Шихта для производства гранул и способ их получения. Патент RU №2014281. 15.06.1994.1. Simanovsky B.A., Rozanov O.M., Konstantinov S.V., Kazakov A.I., Nikolaev V.I., Illarioshkin O.E. Charge for the production of granules and a method for their production. Patent RU No. 2014281. 06/15/1994.
2. Симановский Б.А., Розанов О.М., Можжерин В.А. Мигаль В.П., Сакулин В.Я., Новиков А.Н., Салагина Г.Н., Штерн Е.А. Способ переработки алюмокремниевого сырья. Патент RU №2140874. 10.11.1999.2. Simanovsky B.A., Rozanov O.M., Mozhzherin V.A. Migal V.P., Sakulin V.Ya., Novikov A.N., Salagina G.N., Stern E.A. A method for processing aluminosilicon raw materials. Patent RU No. 2140874. 11/10/1999.
3. Можжерин В.А., Сакулин В.Я., Мигаль В.П., Новиков А.Н., Салагина Г.Н., Штерн Е.А., Симановский Б.А., Розанов О.М. Проппант и способ его получения. Патент RU №2267010. 27.12.2005.3. V. A. Mozhzherin, V. Ya. Proppant and method for its production. Patent RU No. 2267010. 12/27/2005.
4. Можжерин В.А., Сакулин В.Я., Мигаль В.П., Новиков А.Н., Салагина Г.Н., Штерн Е.А., Симановский Б.А., Розанов О.М. Пористый проппант и способ его получения. Патент RU №2339670. 27.11.2008.4. V. A. Mozhzherin, V. Ya. Porous proppant and method for its production. Patent RU No. 2339670. 11/27/2008.
5. Можжерин В.А., Сакулин В.Я., Мигаль В.П., Новиков А.Н., Салагина Г.Н., Штерн Е.А., Симановский Б.А., Розанов О.М. Проппант и способ его получения. Патент RU №2392295. 20.06.2010.5. V. A. Mozhzherin, V. Ya. Proppant and method for its production. Patent RU No. 2392295. 06/20/2010.
6. Можжерин В.А., Сакулин В.Я., Мигаль В.П., Новиков А.Н., Салагина Г.Н., Штерн Е.А., Симановский Б.А., Розанов О.М. Способ получения проппанта и проппант.Патент RU №2518618. 10.06.2014.6. V. A. Mozhzherin, V. Ya. Method for producing proppant and proppant. Patent RU No. 2518618. 06/10/2014.
7. Welton Thomas D. Scale Inhibiting Particulates. Заявка США №20120122741. 17.05.2012.7. Welton Thomas D. Scale Inhibiting Particulates. U.S. Application No. 20120122741. May 17, 2012.
8. Rumpf D.S., Lemieux P.R. Method for making lightweight proppant for oil and gas wells. Патент США №4977116. 11.12.1990.8. Rumpf D.S., Lemieux P.R. Method for making lightweight proppant for oil and gas wells. US Patent No. 4977116. 12/11/1990.
9. Можжерин B.A., Сакулин В.Я., Мигаль В.П., Новиков А.Н., Салагина Т.Н., Штерн Е.А., Симановский Б.А., Розанов О.М. Шихта и способ получения проппанта. Патент RU №2608100. 13.01.2017.9. V. A. Mozhzherin, V. Ya. Sakulin, V. P. Migal’, A. N. Novikov, T. N. Salagina, E. A. Stern, B. A. Charge and method for producing proppant. Patent RU No. 2608100. 01/13/2017.
10. В.Г. Колокольцев. Новое о титаноносности Ярегского рудного узла (Южный Тиман). Металлогения 2016.10. V.G. Kolokoltsev. New about the titanium content of the Yaregsky ore cluster (Southern Timan). Metallogeny 2016.
11. К.Л. Занавескин, Р.В. Лукашев, А.Н. Масленников, А.В. Терехов, М.Н. Махин, Л.Н. Занавескин. Получение пористых материалов из лейкоксенового концентрата. Неорганические материалы. Январь 2016.11. K.L. Zanaveskin, R.V. Lukashev, A.N. Maslennikov, A.V. Terekhov, M.N. Makhin, L.N. Zanaveskin. Preparation of porous materials from leucoxene concentrate. inorganic materials. January 2016.
12. Симановский Б.А., Розанов О.М., Можжерин В.А., Сакулин В.Я., Новиков Н.А., Салагина Г.Н., Штерн Е.А. Способ переработки алюмокремниевого сырья. Патент RU №2129987. 10.05.1999.12. Simanovsky B.A., Rozanov O.M., Mozhzherin V.A., Sakulin V.Ya., Novikov N.A., Salagina G.N., Shtern E.A. A method for processing aluminosilicon raw materials. Patent RU No. 2129987. May 10, 1999.
13. Садыков Г.Б., Зеленова И.М., Баканов В.К., Федун М.П. Способ получения искусственного рутила из лейкоксенового концентрата. Патент RU №2216517. 20.11.2003.13. Sadykov G.B., Zelenova I.M., Bakanov V.K., Fedun M.P. Method for producing artificial rutile from leucoxene concentrate. Patent RU No. 2216517. 11/20/2003.
14. Можжерин В.А., Сакулин В.Я., Мигаль В.П., Новиков А.Н., Салагина Г.Н.; Симановский Б.А., Розанов О.М. Шихта для получения полифракционного проппанта, способ его получения и применения при гидроразрыве пласта. Патент RU №2760662, 29.11.2021.14. V. A. Mozhzherin, V. Ya. Sakulin, V. P. Migal’, A. N. Novikov, and G. N. Salagina; Simanovsky B.A., Rozanov O.M. Mixture for producing polyfractional proppant, method for its production and application in hydraulic fracturing. Patent RU No. 2760662, 11/29/2021.
Claims (7)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2798284C1 true RU2798284C1 (en) | 2023-06-21 |
Family
ID=
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2145313C1 (en) * | 1998-04-21 | 2000-02-10 | Институт химии твердого тела Уральского Отделения РАН | Blend for manufacturing ceramic foam material (versions) |
| RU2447126C2 (en) * | 2010-03-17 | 2012-04-10 | Общество с ограниченной ответственностью "НОРМИН" | Proppant and production method thereof |
| RU2516208C2 (en) * | 2012-08-07 | 2014-05-20 | Открытое акционерное общество "Ключевский завод ферросплавов" (ОАО "КЗФ") | Titanium-containing charge for aluminothermal production of ferrotitanium, method of aluminothermal production of ferrotitanium and method of aluminothermal production of titanium-containing slag as component of titanium-containing charge for aluminothermal production of ferrotitanium |
| RU2608100C1 (en) * | 2015-08-25 | 2017-01-13 | Акционерное общество "Боровичский комбинат огнеупоров" | Charge and method of producing proppant |
| US9587170B2 (en) * | 2013-08-20 | 2017-03-07 | Epropp, Llc | Proppant material incorporating fly ash and method of manufacture |
| RU2619603C1 (en) * | 2016-01-18 | 2017-05-17 | Акционерное общество "Боровичский комбинат огнеупоров" | Proppant and method of proppant production |
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2145313C1 (en) * | 1998-04-21 | 2000-02-10 | Институт химии твердого тела Уральского Отделения РАН | Blend for manufacturing ceramic foam material (versions) |
| RU2447126C2 (en) * | 2010-03-17 | 2012-04-10 | Общество с ограниченной ответственностью "НОРМИН" | Proppant and production method thereof |
| RU2516208C2 (en) * | 2012-08-07 | 2014-05-20 | Открытое акционерное общество "Ключевский завод ферросплавов" (ОАО "КЗФ") | Titanium-containing charge for aluminothermal production of ferrotitanium, method of aluminothermal production of ferrotitanium and method of aluminothermal production of titanium-containing slag as component of titanium-containing charge for aluminothermal production of ferrotitanium |
| US9587170B2 (en) * | 2013-08-20 | 2017-03-07 | Epropp, Llc | Proppant material incorporating fly ash and method of manufacture |
| RU2608100C1 (en) * | 2015-08-25 | 2017-01-13 | Акционерное общество "Боровичский комбинат огнеупоров" | Charge and method of producing proppant |
| RU2619603C1 (en) * | 2016-01-18 | 2017-05-17 | Акционерное общество "Боровичский комбинат огнеупоров" | Proppant and method of proppant production |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2383578C2 (en) | Proppant, method of production and method of hydraulic break of formation using produced proppant | |
| RU2377272C2 (en) | Proppants and production methods thereof | |
| US8685902B2 (en) | Proppant, proppant production method and use of proppant | |
| Davis | Material Review: Alumina (Al 2 O 3). | |
| ES2452324T3 (en) | High temperature agglutinated submicrometric alpha alumina abrasives | |
| US20110111990A1 (en) | Strong low density ceramics | |
| CA2593594C (en) | Ceramic proppant with low specific weight | |
| Pavlushkin | Sintered corundum | |
| CN101914374B (en) | High-strength ceramsite propping agent and production method thereof | |
| CN108603102B (en) | Ceramic proppant and its production method | |
| EP0101855A1 (en) | Low density proppant for oil and gas wells | |
| CN109081615A (en) | A kind of road silicate cement clinker and preparation method thereof based on industrial residue | |
| KR102088077B1 (en) | Sintered alumina particle | |
| RU2608100C1 (en) | Charge and method of producing proppant | |
| RU2619603C1 (en) | Proppant and method of proppant production | |
| RU2798284C1 (en) | Charge for obtaining proppant and proppant | |
| Al-Ajeel et al. | Extraction of alumina from Iraqi colored kaolin by lime-sinter process | |
| Evans | The manufacture of alumina and its use in ceramics and related applications | |
| CN115180920A (en) | Ultralow-density ceramsite proppant and preparation method thereof | |
| WO2021049979A1 (en) | Charge for making artificial glass-crystal sand and method for producing same | |
| Hao et al. | Recycling of coal gangue to prepare low density ceramic proppants for coal bed methane wells | |
| RU2739180C1 (en) | Method of producing magnesium silicate proppant and proppant | |
| RU2650145C1 (en) | Charge and method of producing proppant | |
| Cardarelli et al. | Ceramics, Refractories, and Glasses | |
| RU2784663C1 (en) | Method for production of proppant and proppant |