RU2196889C1 - Проппанты и способ их изготовления - Google Patents
Проппанты и способ их изготовления Download PDFInfo
- Publication number
- RU2196889C1 RU2196889C1 RU2001113937A RU2001113937A RU2196889C1 RU 2196889 C1 RU2196889 C1 RU 2196889C1 RU 2001113937 A RU2001113937 A RU 2001113937A RU 2001113937 A RU2001113937 A RU 2001113937A RU 2196889 C1 RU2196889 C1 RU 2196889C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- proppants
- production
- component
- iron oxide
- clay
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
Использование: получение расклинивающих агентов - проппантов (П) для закрепления трещин при гидроразрыве нефтеносных пластов. Технический результат - получение П с высокой механической прочностью при использовании недорогого сырья - техногенных материалов, что удешевляет их производство. Этому способствует также снижение температуры обжига гранул П. П получены из керамической массы состава, мас.%: корундосодержащий материал 20-80, циклонная пыль абразивного производства 10-40, глинистый компонент 10-40 с огнеупорностью 1100-1500oС (в частности, красная глина 20-80 и каолин 20-80) и связующее 10-30 (сверх 100%, в частности водный раствор карбоксиметилцеллюлозы); возможно дополнительное включение железооксидообразующего компонентов 2-15, например железной окалины. П изготовляют из керамической массы, содержащей совместно измельченные указанные исходные компоненты, путем гранулирования массы и обжига гранул, предпочтительно при 1200-1400oС. 2 с. и 7 з.п. ф-лы, 1 табл.
Description
Группа изобретений, объединенных единым изобретательским замыслом, относится к получению расклинивающих агентов-проппантов, применяемых для закрепления трещин, образуемых при гидроразрыве нефтеносных пластов.
Известны керамические гранулы-проппанты, полученные из техногенного сырья - зол от сжигания бурых и каменных углей с введением различных спекающих добавок (патент РФ 2098618, Е 21 В 43/267, 1997 г.). Однако данное изобретение не учитывает использование других видов техногенного сырья, которые целесообразно применять для производства проппантов с целью повышения экологической безопасности.
Наиболее близкими к патентуемому изобретению по количеству существенных признаков следует считать проппанты, которые получают из керамической массы, включающей бокситы (корундосодержащие материалы), подвергнутые кальцинированному обжигу, размолотые до двух видов фракций и увлажненные водным раствором органического связующего или водным раствором суспензии глины (глинистый компонент) - патент РФ 2133716, Е 21 В 43/267, 1999 г.
Использование природного исходного сырья - бокситов, подвергнутых кальцинированному обжигу, удорожает производство проппантов.
Кроме того, полученные проппанты имеют недостаточно высокую прочность.
Известны способы получения проппантов, например, патент РФ 2098618, Е 21 В 43/267, 1997 г.; патент РФ 2133716, Е 21 В 43/267, 1999 г. и др. Наиболее близким к патентуемому способу является способ изготовления проппантов по патенту РФ 2133716, Е 21 В 43/267, 1999 г. Он заключается в том, что получают керамическую массу путем измельчения предварительно кальцинированных (обожженных) бокситов до двух видов фракций (крупной и мелкой), загрузки сначала крупной фракции в гранулятор, увлажнения ее органическим связующим или глинистым компонентом, подачи в гранулятор тонкой фракции, их гранулирование и обжиг во вращающейся печи при высоких температурах 1550-1570oС.
Использование природного исходного сырья - бокситов, подвергнутых предварительному кальцинированию, и применение высокотемпературного обжига удорожает производство проппантов; полученные проппанты имеют недостаточно высокую прочность.
Патентуемые изобретения направлены на расширение сырьевой базы для производства проппантов из техногенных материалов и получения из них проппантов с высокими эксплуатационными свойствами, а также на повышение экологической безопасности за счет утилизации техногенных материалов.
Технический результат, который может быть получен при использовании изобретений, состоит в удешевлении производства проппантов и повышении их механической прочности.
Для достижения этого проппанты получены из керамической массы следующего состава, мас.%:
Корундосодержащий материал - 20-80
Циклонная пыль абразивного производства - 10-40
Глинистый компонент - 10-40
Связующее (сверх 100%) - 10-30
В качестве корундосодержащего материала используют материал с относительно невысоким содержание Аl2О3, например отходы корундового производства. Циклонная пыль также является техногенным сырьем - отходом абразивного производства. При этом глинистый компонент, имеющий огнеупорность 1100-1500oС, включает, мас.%:
Красная глина - 20-80
Каолин - 20-80
Такой глинистый компонент обуславливает получение высокопластичной плотной керамической массы и снижение температуры ее спекания, что приводит к получению проппантов с высокой механической прочностью.
Корундосодержащий материал - 20-80
Циклонная пыль абразивного производства - 10-40
Глинистый компонент - 10-40
Связующее (сверх 100%) - 10-30
В качестве корундосодержащего материала используют материал с относительно невысоким содержание Аl2О3, например отходы корундового производства. Циклонная пыль также является техногенным сырьем - отходом абразивного производства. При этом глинистый компонент, имеющий огнеупорность 1100-1500oС, включает, мас.%:
Красная глина - 20-80
Каолин - 20-80
Такой глинистый компонент обуславливает получение высокопластичной плотной керамической массы и снижение температуры ее спекания, что приводит к получению проппантов с высокой механической прочностью.
Нами установлено, что в этой композиции введение в качестве связующего водного раствора карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ) способствует получению наиболее плотных и прочных проппантов.
Механизм получения проппантов заключается в формировании плотной и прочной структуры гранул вследствие использования мелкодисперсных техногенных компонентов, связанных указанным глинистым компонентом при использовании водного раствора КМЦ.
При содержании в керамической массе циклонной пыли и глинистого компонента менее 10% соответственно не происходит формирование прочных гранул вследствие слабого связывания частиц корундосодержащего материала и его затвердения. При содержании в керамической массе этих компонентов более 40% каждого также не получаются прочные гранулы ввиду их пластической деформации под воздействием собственного веса.
Использование глинистого компонента с огнеупорностью 1100-1500oС обуславливает низкотемпературное спекание проппантов и их удешевление. Такая низкая огнеупорность глинистого компонента достигается указанным сочетанием красной глины и каолина. При ином их соотношении (более высоком содержании каолина) повышается огнеупорность глинистого компонента, что приводит к слабому спеканию проппантов; при повышенном содержании красной глины - к оплавлению и деформации гранул.
В соответствии с п.5 формулы изобретения проппанты дополнительно содержат железооксидообразующий компонент при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Корундосодержащий материал - 20-78
Циклонная пыль абразивного производства - 10-35
Глинистый компонент - 10-30
Железооксидообразующий компонент - 2-15
Связующее (сверх 100%) - 10-30
В качестве железооксидообразующего компонента возможно использовать различные техногенные материалы: железную окалину, циклонную пыль чугуно- и сталеплавильного производства, отходы прокатного производства и др. Наиболее предпочтительно использовать в патентуемой композиции железную окалину.
Корундосодержащий материал - 20-78
Циклонная пыль абразивного производства - 10-35
Глинистый компонент - 10-30
Железооксидообразующий компонент - 2-15
Связующее (сверх 100%) - 10-30
В качестве железооксидообразующего компонента возможно использовать различные техногенные материалы: железную окалину, циклонную пыль чугуно- и сталеплавильного производства, отходы прокатного производства и др. Наиболее предпочтительно использовать в патентуемой композиции железную окалину.
Наличие железооксидообразующего компонента способствует образованию железистосиликатной жидкой фазы, которая способствует лучшему спеканию частиц корундосодержащего компонента и повышению тем самым прочности проппантов.
При содержании железооксидообразующего компонента менее 2% не достигается повышение прочности проппантов ввиду их слабого спекания.
При содержании железооксидообразующего компонента более 15% гранулы деформируются под воздействием повышенного содержания железистосиликатной жидкой фазы.
Указанный технический результат в способе изготовления проппантов достигается тем, что получают керамическую массу путем совместного измельчения корундосодержащего материала, циклонной пыли абразивного производства и глинистого компонента, затем увлажнения смеси связующим, гранулирования массы и обжига гранул. Введение указанных компонентов при их совместном измельчении приводит к гомогенизации смеси, увлажнение которой приводит к формированию стабильных и прочных гранул.
Согласно п. 8 формулы изобретения, в процессе совместного измельчения корундосодержащего материала, циклонной пыли абразивного производства и глинистого компонента вводят железооксидообразующий компонент. Наличие железооксидообразующего компонента способствует лучшему спеканию гранул и улучшению гомогенизации массы.
Дополнительное отличие способа состоит в том, что обжиг гранул ведут при температурах 1200-1400oС, что приводит к оптимальному содержанию в гранулах жидкой фазы, сохранению ими округлой формы и высокой прочности. Пониженные температуры обжига проппантов по сравнению с прототипом удешевляют их производство за счет экономии топлива.
Патентуемые изобретения поясняются следующими примерами.
В качестве исходных компонентов использованы следующие техногенные и природные материалы:
Корундосодержащий материал - корундосодержащие отходы абразивного производства ОАО "Юргинский абразивный завод" с содержанием Аl2O3 около 85% и размером частиц менее 50 мкм.
Корундосодержащий материал - корундосодержащие отходы абразивного производства ОАО "Юргинский абразивный завод" с содержанием Аl2O3 около 85% и размером частиц менее 50 мкм.
Циклонная пыль абразивного производства ОАО "Юргинский абразивный завод" с содержанием Аl2O3 около 82% и размером частиц менее 10 мкм.
Красная глина с содержанием СаО ≤2,5 мас.%, находящаяся вблизи Юргинского абразивного завода.
Тисульский каолин с содержанием Аl2О3 около 30,7 мас.%, Кемеровская обл.
Железная окалина ОАО "Юргинский машиностроительный завод".
Карбоксилметилцеллюлоза марки КМЦ-Н.
Технология производства проппантов следующая.
Корундосодержащий материал, циклонную пыль, Тисульский каолин, железную окалину и красную глину совместно размалывали в шаровой мельнице до получения гомогенной тонкомолотой смеси, затем гранулировали с увлажнением водным раствором КМЦ-Н пл. 1,05 г/см3 до влажности 10-30% (сверх 100%), получали округлые гранулы со средним размером 1 мм, их обжигали при температуре 1300-1350oС с выдержкой 0,5-1,5 ч.
После обжига определяли предел прочности при сжатии проппантов по стандартной методике определения этого показателя у огнеупоров - одну гранулу раздавливали на гидравлическом прессе. Определяли средний предел прочности при сжатии (σсж) проппантов из 8-10 определений.
Составы проппантов и их прочность приведены в таблице.
Как видно из этой таблицы, прочность проппантов по предлагаемому изобретению выше, чем прочность проппантов по прототипу.
Преимущества предлагаемого изобретения следующие:
1. Расширяются составы дешевых техногенных сырьевых материалов для производства достаточно прочных проппантов.
1. Расширяются составы дешевых техногенных сырьевых материалов для производства достаточно прочных проппантов.
2. Улучшается экологическая безопасность окружающей среды за счет использования отходов.
3. Технология производства проппантов является простой; проппанты изготовляют на обычном типовом оборудовании.
4. Полученные проппанты являются дешевыми за счет использования местных техногенных материалов и пониженной температуре обжига проппантов.
Claims (6)
1. Проппанты, характеризующиеся тем, что они получены из керамической массы следующего состава, мас. %:
Корундосодержащий материал - 20-80
Циклонная пыль абразивного производства - 10-40
Глинистый компонент - 10-40
Связующее (сверх 100%) - 10-30
2. Проппанты по п. 1, характеризующиеся тем, что глинистый компонент имеет огнеупорность 1100-1500oС.
Корундосодержащий материал - 20-80
Циклонная пыль абразивного производства - 10-40
Глинистый компонент - 10-40
Связующее (сверх 100%) - 10-30
2. Проппанты по п. 1, характеризующиеся тем, что глинистый компонент имеет огнеупорность 1100-1500oС.
3. Проппанты по п. 2, характеризующиеся тем, что глинистый компонент представлен соотношением следующих компонентов, мас. %:
Красная глина - 20-80
Каолин - 20-80
4. Проппанты по п. 1 или 2, характеризующиеся тем, что связующее представлено водным раствором карбоксиметилцеллюлозы.
Красная глина - 20-80
Каолин - 20-80
4. Проппанты по п. 1 или 2, характеризующиеся тем, что связующее представлено водным раствором карбоксиметилцеллюлозы.
5. Проппанты по любому из пп. 1-4, характеризующиеся тем, что керамическая масса дополнительно содержит железооксидообразующий компонент при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Корундосодержащий материал - 20-78
Циклонная пыль абразивного производства - 10-35
Глинистый компонент - 10-30
Железооксидообразующий компонент - 2-15
Связующее (сверх 100%) - 10-30
6. Проппанты по п. 5, характеризующиеся тем, что железооксидообразующий компонент представлен железной окалиной.
Корундосодержащий материал - 20-78
Циклонная пыль абразивного производства - 10-35
Глинистый компонент - 10-30
Железооксидообразующий компонент - 2-15
Связующее (сверх 100%) - 10-30
6. Проппанты по п. 5, характеризующиеся тем, что железооксидообразующий компонент представлен железной окалиной.
7. Способ изготовления проппантов, характеризующийся тем, что получают керамическую массу путем совместного измельчения корундосодержащего материала, циклонной пыли абразивного производства и глинистого компонента, затем увлажнения смеси связующим, гранулирования массы и обжига гранул.
8. Способ по п. 7, характеризующийся тем, что в процессе совместного измельчения корундосодержащего материала, циклонной пыли абразивного производства и глинистого компонента вводят железооксидообразующий компонент.
9. Способ по п. 7 или 8, характеризующийся тем, что обжиг гранул ведут при 1200-1400oС.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001113937A RU2196889C1 (ru) | 2001-05-21 | 2001-05-21 | Проппанты и способ их изготовления |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001113937A RU2196889C1 (ru) | 2001-05-21 | 2001-05-21 | Проппанты и способ их изготовления |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2196889C1 true RU2196889C1 (ru) | 2003-01-20 |
Family
ID=20249925
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2001113937A RU2196889C1 (ru) | 2001-05-21 | 2001-05-21 | Проппанты и способ их изготовления |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2196889C1 (ru) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7654323B2 (en) | 2005-09-21 | 2010-02-02 | Imerys | Electrofused proppant, method of manufacture, and method of use |
US7678723B2 (en) | 2004-09-14 | 2010-03-16 | Carbo Ceramics, Inc. | Sintered spherical pellets |
US7721804B2 (en) | 2007-07-06 | 2010-05-25 | Carbo Ceramics Inc. | Proppants for gel clean-up |
US7828998B2 (en) | 2006-07-11 | 2010-11-09 | Carbo Ceramics, Inc. | Material having a controlled microstructure, core-shell macrostructure, and method for its fabrication |
US8063000B2 (en) | 2006-08-30 | 2011-11-22 | Carbo Ceramics Inc. | Low bulk density proppant and methods for producing the same |
US8216675B2 (en) | 2005-03-01 | 2012-07-10 | Carbo Ceramics Inc. | Methods for producing sintered particles from a slurry of an alumina-containing raw material |
US8562900B2 (en) | 2006-09-01 | 2013-10-22 | Imerys | Method of manufacturing and using rod-shaped proppants and anti-flowback additives |
US20130345100A1 (en) * | 2012-06-26 | 2013-12-26 | Brownwood Clay Holdongs, LLC | Spherical pellets containing common clay particulate material useful as a proppant in hydraulic fracturing of oil and gas wells |
-
2001
- 2001-05-21 RU RU2001113937A patent/RU2196889C1/ru active
Cited By (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7825053B2 (en) | 2004-09-14 | 2010-11-02 | Carbo Ceramics Inc. | Sintered spherical pellets |
US7678723B2 (en) | 2004-09-14 | 2010-03-16 | Carbo Ceramics, Inc. | Sintered spherical pellets |
US8216675B2 (en) | 2005-03-01 | 2012-07-10 | Carbo Ceramics Inc. | Methods for producing sintered particles from a slurry of an alumina-containing raw material |
US7654323B2 (en) | 2005-09-21 | 2010-02-02 | Imerys | Electrofused proppant, method of manufacture, and method of use |
US7828998B2 (en) | 2006-07-11 | 2010-11-09 | Carbo Ceramics, Inc. | Material having a controlled microstructure, core-shell macrostructure, and method for its fabrication |
US8063000B2 (en) | 2006-08-30 | 2011-11-22 | Carbo Ceramics Inc. | Low bulk density proppant and methods for producing the same |
US8562900B2 (en) | 2006-09-01 | 2013-10-22 | Imerys | Method of manufacturing and using rod-shaped proppants and anti-flowback additives |
US7721804B2 (en) | 2007-07-06 | 2010-05-25 | Carbo Ceramics Inc. | Proppants for gel clean-up |
US20130345100A1 (en) * | 2012-06-26 | 2013-12-26 | Brownwood Clay Holdongs, LLC | Spherical pellets containing common clay particulate material useful as a proppant in hydraulic fracturing of oil and gas wells |
US8772207B2 (en) * | 2012-06-26 | 2014-07-08 | Brownwood Clay Holdings, Llc | Spherical pellets containing common clay particulate material useful as a proppant in hydraulic fracturing of oil and gas wells |
US20140274818A1 (en) * | 2012-06-26 | 2014-09-18 | Brownwood Clay Holdings, Llc | Spherical pellets containing common clay particulate material useful as a proppant in hydraulic fracturing of oil and gas wells |
CN104583362A (zh) * | 2012-06-26 | 2015-04-29 | 布朗伍德粘土控股有限公司 | 用作油和气井水力压裂支撑剂的,包含普通粘土颗粒材料的球状颗粒 |
EP2864443A4 (en) * | 2012-06-26 | 2016-01-06 | Brownwood Clay Holdings Llc | BALLASTIC PELLETS WITH A PARTICULAR MATERIAL OF CONVENTIONAL SOUND FOR USE AS A SUPPORT FOR THE HYDRAULIC FRACTURING OF OIL AND GAS BORE |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4658899A (en) | Use of uncalcined/partially calcined ingredients in the manufacture of sintered pellets useful for gas and oil well proppants | |
US4623630A (en) | Use of uncalcined/partially calcined ingredients in the manufacture of sintered pellets useful for gas and oil well proppants | |
US4668645A (en) | Sintered low density gas and oil well proppants from a low cost unblended clay material of selected composition | |
KR900002819B1 (ko) | 고강도의 수경재 조성물 | |
EP0101855A1 (en) | Low density proppant for oil and gas wells | |
EP0116369A2 (en) | Proppant for fractured wells | |
JPS61501907A (ja) | 多孔質セラミック材およびその製造方法 | |
CA2673935A1 (en) | Proppant, proppant production method and use of proppant | |
WO2007016268A2 (en) | Sintered spherical pellets useful for gas and oil well proppants | |
US9587170B2 (en) | Proppant material incorporating fly ash and method of manufacture | |
RU2235703C1 (ru) | Способ изготовления керамических расклинивателей нефтяных скважин | |
EP0169412A1 (en) | Proppant for oil and gas wells | |
RU2196889C1 (ru) | Проппанты и способ их изготовления | |
CA2574505A1 (en) | Core for proppants as well as method for their production | |
RU2608100C1 (ru) | Шихта и способ получения проппанта | |
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 | |
EA008825B1 (ru) | Проппанты и способ их изготовления | |
RU2433106C2 (ru) | Способ получения теплоизоляционного гексаалюминаткальциевого материала | |
RU2633463C1 (ru) | СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ШИХТЫ ДЛЯ КОРУНДОВОЙ КЕРАМИКИ (варианты) | |
CN103242819A (zh) | 一种超高密度陶粒支撑剂及其制备方法 | |
RU2521680C1 (ru) | Проппант и способ его применения | |
RU2739158C1 (ru) | Способ получения проппанта | |
RU2783399C1 (ru) | Способ получения проппанта | |
RU2814680C1 (ru) | Способ производства проппанта для проведения гидроразрыва пласта | |
CN108640667A (zh) | 一种低温烧成轻质陶瓷制品及其制造工艺 |