RU2500713C9 - Method for manufacturing of high-silica ceramic proppant for shale gas production - Google Patents

Method for manufacturing of high-silica ceramic proppant for shale gas production Download PDF

Info

Publication number
RU2500713C9
RU2500713C9 RU2012107383A RU2012107383A RU2500713C9 RU 2500713 C9 RU2500713 C9 RU 2500713C9 RU 2012107383 A RU2012107383 A RU 2012107383A RU 2012107383 A RU2012107383 A RU 2012107383A RU 2500713 C9 RU2500713 C9 RU 2500713C9
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
granules
proppant
water
grinding
slip
Prior art date
Application number
RU2012107383A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2500713C2 (en
RU2012107383A (en
Inventor
Виктор Георгиевич Пейчев
Александр Сергеевич Плинер
Николай Александрович Митюшов
Владимир Владимирович Алексеев
Original Assignee
Общество С Ограниченной Ответственностью "Форэс"
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 "Форэс" filed Critical Общество С Ограниченной Ответственностью "Форэс"
Priority to RU2012107383A priority Critical patent/RU2500713C9/en
Publication of RU2012107383A publication Critical patent/RU2012107383A/en
Publication of RU2500713C2 publication Critical patent/RU2500713C2/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2500713C9 publication Critical patent/RU2500713C9/en

Links

Images

Landscapes

  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
  • Lubricants (AREA)
  • Separation Of Suspended Particles By Flocculating Agents (AREA)

Abstract

FIELD: oil and gas industry.
SUBSTANCE: in method for manufacturing of high-silica ceramic proppant for shale gas production that includes grinding of charge material, formation and roasting of granules grinding is made in the following sequence - at first dry grinding and then wet grinding with addition of water-soluble polymer binding agent and 0.3-3.0 % by weight of water soluble salt of mineral acid capable of forming crystalline hydrates, which molecule holds up at least 6 water molecules with dehydrating temperature not less than 100°C; in the capacity of liquefier and plasticiser liquid glass is used in quantity of 0.5-3.5 % by weight respectively and low-molecular polyalkylgeneglycol in quantity of 0.005-0.03 % by weight with production of ceramic slurry with moisture content of 25-30 % by weight, flowability of 100 mm at least and temperature of 40-60°C; granules are shaped by dispergation of produced ceramic slurry through at least one metering orifice into water solution of fixative agent which forms water insoluble compound with the above binding agent, with use of side or axial vibration impact on laminar flow during dispergation with subsequent drying and roasting of granules.
EFFECT: reducing bulk specific gravity of proppant at increase of proppant pack permeability and retention of high durability of proppant.
2 cl, 4 ex, 2 tbl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к газонефтедобывающей промышленности, а именно к технологии изготовления керамических проппантов, предназначенных для использования в качестве расклинивающих агентов при добыче газа или нефти методом гидравлического разрыва пласта - ГРП.The invention relates to the oil and gas industry, namely to a technology for the manufacture of ceramic proppants intended for use as proppants in the production of gas or oil by hydraulic fracturing - hydraulic fracturing.

Проппанты (расклиниватели) - прочные гранулы, удерживающие трещины ГРП от смыкания под большим давлением и обеспечивающие необходимую производительность газовых и/или нефтяных скважин путем создания в пласте проводящего канала. В качестве проппантов используют песок, дробь, дробленую скорлупу грецких орехов, стеклосферы, полимерные или керамические гранулы и пр. Каждый из применяемых видов расклинивателей имеет свои преимущества и свои недостатки, а выбор того или иного типа проппанта осуществляется сервисными компаниями, исходя из конкретных условий залегания добываемого сырья.Proppants (proppants) are strong granules that keep hydraulic fractures from closing under high pressure and provide the necessary productivity of gas and / or oil wells by creating a conductive channel in the formation. Sand, shot, crushed walnut shells, glass spheres, polymer or ceramic granules, etc. are used as proppants. Each of the types of proppants used has its advantages and disadvantages, and the choice of one or another type of proppant is carried out by service companies, based on the specific conditions of occurrence extracted raw materials.

В последние годы в связи с ростом цен на энергоносители быстрыми темпами развиваются технологии извлечения углеводородов из нетрадиционных источников. Например, совершенствование технологии горизонтального бурения в сочетании с гидроразрывом сделало рентабельной добычу сланцевого газа. Поскольку у горизонтальной и разорванной скважины в сланце площадь контакта с породой в сотни раз выше, чем у традиционной вертикальной, такая скважина имеет коммерческие дебиты. В соответствии с технологией добычи сланцевого газа, в газоносных сланцевых пластах пробуриваются горизонтальные скважины, куда затем закачивается под давлением смесь проппанта и жидкости ГРП. Гидроудар разрушает перегородки газовых карманов, что позволяет собрать все запасы газа и обойтись без бурения множества вертикальных скважин. Технология многоступенчатого гидроразрыва пласта в сочетании с горизонтальным бурением стала серьезным технологическим прорывом, обеспечившим доступ к новым сырьевым запасам. Однако, добыча сланцевых углеводородов обладает рядом особенностей: во-первых, высокая твердость породы усложняет бурение и последующую эксплуатацию скважины; во-вторых, малый поровый объем снижает выход продукта с единицы объема месторождения; в-третьих, плохая связность пор снижает скорость истечения продукта по коллектору к стволу скважины, т.е. скважина имеет ограниченную область дренирования. В итоге - количество запасов газа, осваиваемых одной скважиной, низкое, а время ее эксплуатации ограничено.In recent years, in connection with the rise in energy prices, technologies for extracting hydrocarbons from unconventional sources have been rapidly developing. For example, advances in horizontal drilling technology combined with hydraulic fracturing have made shale gas production profitable. Since a horizontal and fractured well in shale has a rock contact area hundreds of times higher than a traditional vertical well, such a well has commercial production rates. In accordance with shale gas production technology, horizontal wells are drilled in gas-bearing shale formations, where a mixture of proppant and hydraulic fracturing fluid is then injected under pressure. Water hammer destroys the partitions of gas pockets, which allows you to collect all gas reserves and do without drilling many vertical wells. Multi-stage hydraulic fracturing technology combined with horizontal drilling has become a major technological breakthrough, providing access to new reserves. However, the production of shale hydrocarbons has a number of features: firstly, the high hardness of the rock complicates the drilling and subsequent operation of the well; secondly, a small pore volume reduces the product yield per unit volume of the field; thirdly, poor pore connectivity reduces the rate of product flow through the reservoir to the wellbore; the well has a limited drainage area. As a result, the amount of gas reserves developed by one well is low, and the time of its operation is limited.

Таким образом, увеличение полноты извлечения продукта из скважины является основным направлением совершенствования технологии добычи сланцевых углеводородов. Поскольку после проведения ГРП степень извлечения сланцевого газа в значительной мере определяется проницаемостью проппантной пачки. К самому проппанту предъявляются особые требования. Для облегчения транспортировки проппанта к месту проведения гидроразрыва, величина его насыпной плотности должна быть менее 1,45 г/см3, предпочтительно менее 1,4 г/см3, при этом механическая прочность гранул должна быть достаточной для противодействия разрушающим нагрузкам твердых сланцевых пород. Кроме того, для увеличения проводимости слоя проппанта показатель сферичности/округлости гранул должен быть не менее 0,9. Учитывая тот факт, что общая себестоимость работ по извлечению сланцевого газа составляет значительную величину, проппант должен быть изготовлен из дешевого, доступного природного сырья, а технологический процесс его производства должен быть максимально упрощен. Принимая во внимание приведенные факты и соображения, можно сделать вывод о том, что в настоящее время на рынке отсутствуют проппанты, обладающие оптимальной совокупностью указанных выше характеристик.Thus, an increase in the completeness of product recovery from a well is the main direction of improving the technology for the production of shale hydrocarbons. Since after hydraulic fracturing, the degree of shale gas recovery is largely determined by the permeability of the proppant pack. There are special requirements for the proppant itself. To facilitate the transportation of the proppant to the fracturing site, its bulk density should be less than 1.45 g / cm 3 , preferably less than 1.4 g / cm 3 , while the mechanical strength of the granules should be sufficient to withstand the destructive loads of hard shale rocks. In addition, to increase the conductivity of the proppant layer, the sphericity / roundness of the pellets should be at least 0.9. Considering the fact that the total cost of shale gas extraction works is significant, the proppant should be made from cheap, affordable natural raw materials, and the technological process of its production should be simplified as much as possible. Taking into account the above facts and considerations, we can conclude that currently there are no proppants on the market that have the optimal combination of the above characteristics.

Известен способ изготовления проппанта из стеклянных сфер (патент РФ № 2336293), включающий получение расплава оксидов с последующим формированием из него сфер, их охлаждением и дополнительной изотермической выдержкой в течение 8-25 минут при температуре 870-1100°C до получения стеклокристаллической структуры. Указанным способом получают проппант со сферичностью 0,93-0,97 и округлостью 0,93-0,95.A known method of manufacturing a proppant from glass spheres (RF patent No. 2336293), including obtaining a melt of oxides, followed by the formation of spheres from it, their cooling and additional isothermal holding for 8-25 minutes at a temperature of 870-1100 ° C until a glass-crystalline structure is obtained. In this way, a proppant is obtained with a sphericity of 0.93-0.97 and a roundness of 0.93-0.95.

К недостаткам известного способа можно отнести сложность технологического процесса, а именно необходимость установки двух высокотемпературных агрегатов - плавильной печи для варки стекла и вращающейся печи для дополнительной термообработки гранул, а также необходимость проведения перед отжигом тщательного рассева гранул из-за большого разброса размеров сфер по диаметру и наличия значительного количества стекловаты. В результате чего выход товарных фракций проппанта не превышает 60%. Необходимо отметить, что, несмотря на высокие показатели сферичности/округлости и низкую разрушаемость гранул стеклокристаллических проппантов на воздухе, при их эксплуатации во влажной среде, в условиях высоких давлений и температур происходит значительная потеря прочности. Этот недостаток присущ подавляющему большинству стеклокерамических материалов и объясняется физико-химическими особенностями их структуры. В связи с этим, проппанты данного вида рекомендуется использовать при давлениях не превышающих 6000 psi. Применение в качестве проппанта стеклянных и стеклокристаллических сфер ограничивается также тем, что в отличие от керамических гранул, указанные материалы имеют низкую трещиностойкость и их разрушение при достижении критических давлений носит хрупкий лавинообразный характер. Кроме того, известный проппант обладает высокой (более 1,55 г/см3) насыпной плотностью. Совокупность перечисленных недостатков не позволяет эффективно применять данный продукт при добыче сланцевого газа.The disadvantages of the known method include the complexity of the technological process, namely, the need to install two high-temperature units - a melting furnace for melting glass and a rotary furnace for additional heat treatment of granules, as well as the need for thorough screening of granules before annealing due to the large variation in the size of spheres in diameter and the presence of a significant amount of glass wool. As a result, the yield of commercial proppant fractions does not exceed 60%. It should be noted that, despite the high sphericity / roundness and low destructibility of glass-crystalline proppant granules in air, when they are used in a humid environment, at high pressures and temperatures, there is a significant loss of strength. This disadvantage is inherent in the overwhelming majority of glass-ceramic materials and is explained by the physicochemical features of their structure. In this regard, proppants of this type are recommended for use at pressures not exceeding 6000 psi. The use of glass and glass-crystalline spheres as a proppant is also limited by the fact that, in contrast to ceramic granules, these materials have low fracture toughness and their fracture when critical pressures are reached has a brittle avalanche-like character. In addition, the known proppant has a high (more than 1.55 g / cm 3 ) bulk density. The combination of the above disadvantages does not allow the effective use of this product in shale gas production.

Известен также способ изготовления изделий из алюминиевых шлаков (патент РФ № 2163227), в котором керамические расклиниватели нефтяных скважин получают из более дешевого глиноземсодержащего сырья. Способ включает в себя следующие операции: спекание исходного сырья, его измельчение, компактирование и обжиг полученных гранул. Спекание исходного сырья осуществляют в аглочаше при 1360-1650°C, а обжиг гранул ведут - при 1180-1350°C. Измельчение осуществляют мокрым помолом в слабокислой среде при pH 4,5-6,0 до удельной поверхности более 12000 см2/г, а компактирование изделий осуществляется грануляцией из порошков, полученных распылительной сушкой шликера (БРС) в присутствии 0,01-0,3% гидрофобного ПАВ. Данный способ изготовления проппанта был реализован на предприятиях ООО «Форэс» (РФ, г. Екатеринбург) при влажности шликера, подаваемого в БРС, 32-35 масс.%.There is also known a method of manufacturing products from aluminum slag (RF patent No. 2163227), in which ceramic oil well wedgers are produced from cheaper alumina-containing raw materials. The method includes the following operations: sintering the feedstock, grinding it, compacting and firing the resulting granules. The sintering of the feedstock is carried out in a sinter bowl at 1360-1650 ° C, and the firing of the granules is carried out at 1180-1350 ° C. Grinding is carried out by wet grinding in a weakly acidic medium at a pH of 4.5-6.0 to a specific surface of more than 12000 cm 2 / g, and the compaction of products is carried out by granulation from powders obtained by spray drying of a slip (BRS) in the presence of 0.01-0.3 % hydrophobic surfactant. This proppant manufacturing method was implemented at the enterprises of Fores LLC (RF, Yekaterinburg) at a moisture content of the slip fed to the BRS of 32-35 wt.%.

Усложнение технологического процесса путем введения в технологическую цепочку мокрого помола и башенного распылительного сушила позволяет в некоторой степени повысить сферичность гранул за счет формирования зародышей микросфер уже на выходе из БРС, однако вследствие высокой влажности распыляемого шликера показатели сферичности и округлости остаются недостаточно высокими. Кроме того, усложняет технологию предварительный высокотемпературный обжиг исходного сырья. Необходимо отметить, что проппант, получаемый известным способом, имеет высокий насыпной вес. Таким образом, эффективность использования указанного продукта при добыче сланцевого газа будет недостаточно высокой.The complication of the technological process by introducing wet grinding and a spray drying tower into the technological chain makes it possible to somewhat increase the sphericity of the granules due to the formation of microsphere nuclei already at the outlet of the BRS, however, due to the high moisture content of the sprayed slip, the sphericity and roundness indicators remain insufficiently high. In addition, the technology is complicated by the preliminary high-temperature calcination of the feedstock. It should be noted that the proppant obtained by the known method has a high bulk density. Thus, the efficiency of using this product in shale gas production will not be high enough.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому решению является способ изготовления легковесного проппанта и проппант (патент РФ № 2425084), включающий сушку исходных компонентов шихты, их дозирование, помол, гранулирование шихты и обжиг полученных гранул. Для изготовления проппанта используют шихту состава, мас.%: кварцполе-вопшатовый песок 90,0-97,0, глина и/или каолин 3,0-10,0, а обжиг осуществляют при скорости нагрева 350-370°C/ч и скорости охлаждения 800-820°C/ч. Причем для увлажнения шихты используют 2-8%-ный раствор гидроксида натрия и/или гидроксида калия, помол компонентов шихты осуществляют до фракции не более 40 мкм при содержании фракции не более 5 мкм не менее 60 мас.%, указанную сушку осуществляют при температуре 200-240°C. Легковесный проппант характеризуется тем, что он получен указанным выше способом.The closest in technical essence to the claimed solution is a method of manufacturing a lightweight proppant and proppant (RF patent No. 2425084), including drying the initial components of the charge, dosing, grinding, granulating the charge and firing the resulting granules. For the manufacture of proppant, a charge is used with the composition, wt%: quartz-field-voshatovy sand 90.0-97.0, clay and / or kaolin 3.0-10.0, and firing is carried out at a heating rate of 350-370 ° C / h and cooling rate 800-820 ° C / h. Moreover, to moisten the charge, a 2-8% solution of sodium hydroxide and / or potassium hydroxide is used, the components of the charge are milled to a fraction of no more than 40 μm with a fraction of no more than 5 μm of at least 60 wt%, said drying is carried out at a temperature of 200 -240 ° C. Lightweight proppant is characterized by the fact that it is obtained by the above method.

К недостаткам известного способа, наряду с повышенным насыпным весом, можно также отнести невысокие показатели сферичности/округлости проппанта, обусловленные способом формования сырцовых гранул, осуществляемым на грануляторе тарельчатого типа. В режиме постоянного перемещения окатываемого материала по поверхности тарели происходит перераспределение частиц внутри гранулы - более крупные частицы перемещаются на поверхность гранулы, ухудшая показатели округлости. Кроме того, указанное перераспределение частиц вызывает искажение геометрической формы гранул из-за неравномерной объемной усадки при обжиге, что приводит к ухудшению их сферичности.The disadvantages of the known method, along with the increased bulk density, can also be attributed to the low sphericity / roundness of the proppant, due to the method of molding raw granules, carried out on a disc-type granulator. In the mode of constant movement of the rolled material over the surface of the plate, the particles are redistributed inside the granule - larger particles move to the surface of the granule, deteriorating the roundness indicators. In addition, the specified redistribution of particles causes a distortion of the geometric shape of the granules due to uneven volumetric shrinkage during firing, which leads to a deterioration in their sphericity.

Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является снижение насыпного веса проппанта при одновременном увеличении проницаемости проппантной пачки, осуществляемых путем получения гранул с общей сферичностью и округлостью не менее 0,9 и колебаниями по диаметру гранул не более 10%, а также за счет сохранения высокой прочности гранул.The technical problem to be solved by the claimed invention is to reduce the bulk weight of the proppant while increasing the permeability of the proppant pack, carried out by obtaining granules with a total sphericity and roundness of at least 0.9 and fluctuations in the diameter of the granules of no more than 10%, as well as due to maintaining the high strength of the granules.

Указанный результат достигается тем, что в способе изготовления высококремнеземистого керамического проппанта для добычи сланцевого газа, включающем помол исходной шихты, формирование гранул и их обжиг, помол осуществляют последовательно - сначала сухой, а затем мокрый с добавлением при мокром помоле водорастворимого полимерного связующего и 0,3-3,0 масс.% водорастворимых солей минеральных кислот, способных образовывать кристаллогидраты, молекула которых удерживает не менее 6 молекул воды с температурой дегидратации не ниже 100°C, а также в качестве разжижителя и пластификатора соответственно жидкое стекло в количестве 0,5-3,5 масс.% и низкомолекулярные полиалкиленгликоли в количестве 0,005-0,03 масс.% с получением шликера влажностью 25-30 масс.%, растекаемостью - не менее 100 мм и температурой - 40-60°C, формирование гранул осуществляют путем диспергирования полученного шликера через, по крайней мере, одно калибровочное отверстие в водный раствор закрепляющего вещества, образующего с указанным связующим водонерастворимое соединение, с использованием при диспергировании бокового или осевого вибрационного воздействия на ламинарный поток шликера с последующей сушкой и обжигом гранул. Исходная шихта представляет собой природный песок или смесь природных песков различных месторождений.This result is achieved by the fact that in the method of manufacturing a high-silica ceramic proppant for shale gas production, including grinding the initial charge, forming granules and firing them, grinding is carried out sequentially - first dry, and then wet with the addition of a water-soluble polymer binder during wet grinding and 0.3 -3.0 wt.% Of water-soluble salts of mineral acids capable of forming crystalline hydrates, the molecule of which holds at least 6 water molecules with a dehydration temperature of at least 100 ° C, and also as a thinner and plasticizer, respectively, liquid glass in an amount of 0.5-3 , 5 wt.% And low-molecular polyalkylene glycols in an amount of 0.005-0.03 wt.% To obtain a slip with a moisture content of 25-30 wt.%, A spreadability of at least 100 mm and a temperature of 40-60 ° C, the formation of granules is carried out by dispersing the obtained slip through at least one calibration hole into an aqueous solution of a fixing agent forming with the specified binder is a water-insoluble compound, with the use of lateral or axial vibration impact on the laminar flow of the slip during dispersion, followed by drying and firing of the granules. The initial charge is natural sand or a mixture of natural sands from various deposits.

Выбор природных песков в качестве шихты для изготовления проппанта обусловлен, во-первых, тем, что из данного вида сырья можно получить продукт, обладающий низким насыпным весом, во-вторых, тем, что природные пески являются наиболее доступным, дешевым и не требующим предварительной высокотемпературной обработки материалом, в некоторых случаях требуется лишь сушка песка для предотвращения запаривания мельницы сухого помола.The choice of natural sands as a charge for the manufacture of proppant is due, firstly, to the fact that from this type of raw material it is possible to obtain a product with a low bulk density, and secondly, to the fact that natural sands are the most accessible, cheap and do not require preliminary high-temperature processing with material, in some cases only sand drying is required to prevent steaming of the dry grinding mill.

Получение тонкодисперсной жидкоподвижной суспензии с небольшой влажностью является необходимым условием для формирования качественных сфер путем диспергирования шликера в закрепляющий раствор. Избыточная (более 30 масс.%) влажность суспензии приводит к тому, что во время сушки в сырцовых гранулах возникают усадочные дефекты, сохраняющиеся и в обожженных сферах, кроме того, из-за низкой плотности сырцовых гранул при технологических перемещениях, а также во время сушки и обжига происходит значительное пылеобразование. Вышеперечисленные факторы в значительной степени снижают показатели округлости/сферичности продукта. Необходимо добавить, что испарение лишней воды ведет к перерасходу энергии и увеличению себестоимости продукции. Недостаточная (менее 25 масс.%) влажность шликера приводит к ухудшению истечения шликера через калибровочные отверстия и нарушению сферичности гранул уже на стадии соприкосновения капель шликера с поверхностью раствора закрепляющего вещества. Недостаточная (менее 100 мм) растекаемость приводит к забиванию калибровочных отверстий каплеобразующего устройства, что препятствует формованию гранул. Для предотвращения расслоения высококремнеземистого шликера и создания постоянного ламинарного режима его истечения, температуру суспензии необходимо поддерживать в интервале 40-60°C. При температуре шликера ниже 40°C и выше 60°C происходит его загустевание, расслоение, нарушение ламинарности потока, забивание магистральных трубопроводов и калибровочных отверстий. Введение в шликер водорастворимых солей минеральных кислот, способных образовывать кристаллогидраты, удерживающие значительные количества молекул воды, обусловлено необходимостью упрочнения сырцовых гранул и организации замедленного влагоудаления при сушке. Кристаллогидраты, сохраняющие влагу при температурах выше 100°C, позволяют избежать лавинообразного удаления влаги в начальной стадии обжига продукта, в результате чего уменьшается степень деформации обожженных гранул. Предварительная деаэрация шликера, например его вакуумирование, также способствует сохранению высоких показателей сферичности/округлости гранул и их прочностных характеристик. Добавка водорастворимых солей минеральных кислот в количестве менее 0,3 масс.% не оказывает заметного влияния на свойства продукта, увеличение количества добавки свыше 3 масс.% вызывает изменение микроструктуры керамики и отрицательно сказывается на прочностных характеристиках материала.Obtaining a finely dispersed liquid-mobile suspension with low moisture content is a prerequisite for the formation of high-quality spheres by dispersing a slip into a fixing solution. Excessive (more than 30 wt.%) Suspension moisture leads to the fact that during drying, shrinkage defects appear in the raw granules, which persist in the fired spheres, in addition, due to the low density of raw granules during technological movements, as well as during drying and firing, significant dust formation occurs. The above factors significantly reduce the roundness / sphericity of the product. It should be added that the evaporation of excess water leads to energy overruns and an increase in production costs. Insufficient (less than 25 wt%) moisture content of the slip leads to deterioration of slip flow through the calibration holes and disruption of the sphericity of the granules already at the stage of contact of slip drops with the surface of the fixing agent solution. Insufficient (less than 100 mm) spreading leads to clogging of the calibration holes of the droplet forming device, which prevents the formation of granules. To prevent stratification of high-silica slip and create a constant laminar flow regime, the temperature of the suspension must be maintained in the range of 40-60 ° C. At a slip temperature below 40 ° C and above 60 ° C, it thickens, stratifies, breaks the laminar flow, clogs main pipelines and calibration holes. The introduction of water-soluble salts of mineral acids into the slurry, capable of forming crystalline hydrates that retain significant amounts of water molecules, is due to the need to harden the raw granules and organize delayed moisture removal during drying. Crystalline hydrates, which retain moisture at temperatures above 100 ° C, prevent an avalanche-like removal of moisture at the initial stage of product firing, as a result of which the degree of deformation of the fired granules is reduced. Preliminary deaeration of the slip, for example, its evacuation, also contributes to the preservation of high sphericity / roundness of the granules and their strength characteristics. The addition of water-soluble salts of mineral acids in an amount of less than 0.3 wt% does not significantly affect the properties of the product, an increase in the amount of the additive over 3 wt% causes a change in the microstructure of the ceramic and adversely affects the strength characteristics of the material.

В шликер с температурой 40-60°C, полученный последовательно выполненными сухим, а затем мокрым помолом или приготовленный из заранее измельченного исходного материала путем добавления воды, вводят водорастворимое полимерное связующее вещество, а в качестве разжижителя и пластификатора используют соответственно жидкое стекло в количестве 0,5-3,5 масс.% и низкомолекулярные полиалкиленгликоли (например, полиэтиленгликоль) в количестве 0,005-0,03 масс.%. Могут использоваться и другие разжижители и пластификаторы, пригодные для применения в высококремнеземистых суспензиях.A water-soluble polymer binder is introduced into a slip with a temperature of 40-60 ° C, obtained by successively dry and then wet grinding or prepared from a pre-crushed starting material by adding water, and as a thinner and plasticizer, water glass is used, respectively, in an amount of 0, 5-3.5 wt.% And low-molecular polyalkylene glycols (for example, polyethylene glycol) in the amount of 0.005-0.03 wt.%. Can be used and other thinners and plasticizers, suitable for use in high-silica suspensions.

При использовании разжижителя в количестве менее 0,5 масс.% влияние добавки малозаметно, увеличение количества разжижителя свыше 3,5 масс.% не приводит к улучшению текучести суспензии и вызывает коагуляцию твердых частиц в шликере. Добавка низкомолекулярных полиалкиленгликолей способствует улучшению прохождения шликера через калибровочные отверстия и ускоряет сфероидизацию сырцовых гранул. Применение добавки в количестве менее 0,005 масс.% не оказывает существенного влияния на свойства суспензии, увеличение количества добавки свыше 0,03 масс.% не приводит к улучшению реологических характеристик шликера. Водорастворимое полимерное связующее вещество выбирается из группы карагенов, пектинов, желатинов, альгинатов, целлюлоз, карбоксиметилированных полисахаридов, агара, крахмала, гуаровой смолы, ксантановой смолы, производных акриловой кислоты, полиолов. Количество связующего вещества зависит от его вида и типа закрепляющего вещества.When using a thinner in an amount of less than 0.5 wt.%, The effect of the additive is hardly noticeable, an increase in the amount of a thinner over 3.5 wt.% Does not lead to an improvement in the fluidity of the suspension and causes coagulation of solid particles in the slip. The addition of low molecular weight polyalkylene glycols improves the passage of the slip through the calibration holes and accelerates the spheroidization of the raw granules. The use of an additive in an amount of less than 0.005 wt% does not significantly affect the properties of the suspension, an increase in the amount of the additive above 0.03 wt% does not improve the rheological characteristics of the slip. The water-soluble polymeric binder is selected from the group of carrageens, pectins, gelatins, alginates, celluloses, carboxymethylated polysaccharides, agar, starch, guar gum, xanthan gum, acrylic acid derivatives, polyols. The amount of binder depends on the type of binder and the type of binder.

Шликер, содержащий все необходимые добавки, диспергируют через калибровочные отверстия на капли требуемого диаметра, которые отверждают в растворе закрепляющего вещества, после чего полученные сферы высушивают и обжигают при температуре, достаточной для максимального уплотнения гранул. Диспергирование осуществляют путем бокового или осевого вибрационного воздействия на ламинарный поток шликера. Диаметр калибровочных отверстий определяется заданным фракционным составом проппанта. Приготовление раствора закрепляющего вещества осуществляется в зависимости от вида и количества полимерного связующего, а концентрация закрепляющего раствора подбирается индивидуально для каждой пары - полимерное связующее вещество/закрепляющее вещество. В качестве закрепляющего вещества могут быть использованы, например, соли Me2+, Me3+, Н+,

Figure 00000001
,
Figure 00000002
и т.д.The slip containing all the necessary additives is dispersed through the calibration holes into drops of the required diameter, which are cured in a solution of a fixing agent, after which the resulting spheres are dried and fired at a temperature sufficient for maximum compaction of the granules. Dispersion is carried out by lateral or axial vibration action on the laminar flow of the slip. The diameter of the calibration holes is determined by the specified fractional composition of the proppant. The preparation of the fixing agent solution is carried out depending on the type and amount of the polymer binder, and the concentration of the fixing solution is selected individually for each pair - polymer binder / fixing agent. As anchoring agent, for example, salts Me 2+ , Me 3+ , H + ,
Figure 00000001
,
Figure 00000002
etc.

Заявляемый способ изготовления проппанта путем сфероидизации концентрированного высококремнеземистого шликера с заданными реологическими характеристиками позволяет получать продукт практически монофракционного гранулометрического состава, чего невозможно достичь с использованием других известных способов. Поскольку из-за быстрого отверждения не происходит миграции крупных частиц на поверхность гранулы, реализуется возможность получения гранулята с идеальными показателями сферичности и округлости. Кроме того, высокая плотность сырцовых гранул позволяет в значительной степени уменьшить усадочную деформацию материала при сушке и обжиге, а также сохранить достаточно высокие прочностные характеристики готового проппанта. Варьирование влагосодержания суспензии в заявляемом интервале дает возможность производить проппант с различным насыпным весом. Изготовление проппанта по предлагаемому способу позволяет снизить требования к качеству рассева и значительно уменьшить количество рассевного оборудования, так как в данном техническом решении рассев нужен лишь для отделения обломков гранул, которые могут образовываться при технологических перемещениях, сушке и обжиге проппанта - сырца. Проппант с улучшенными показателями сферичности и округлости обеспечивает преимущественно ламинарный режим движения углеводородов внутри проппантной пачки, а практически монофракционный состав материала гарантирует образование между гранулами высокопроницаемых крупных пустот, не заполненных сферами меньшего диаметра. Наличие однородных крупных пор между гранулами укорачивает длину пути добываемого углеводорода внутри слоя проппанта и поддерживает ламинарность потока за счет отсутствия резкого изменения сечения каналов в пачке проппанта. Следует также подчеркнуть, что проппантная пачка, состоящая из гранул с бездефектной поверхностью, способна выдерживать без выкрашивания значительные сжимающие нагрузки за счет проскальзывания гранул относительно друг друга. Совокупность вышеизложенных преимуществ проппанта, получаемого заявляемым способом, позволяет производить продукт, обладающий повышенной проводимостью.The inventive method for manufacturing a proppant by spheroidizing a concentrated high-silica slip with specified rheological characteristics makes it possible to obtain a product of practically monofraction granulometric composition, which cannot be achieved using other known methods. Since, due to rapid curing, large particles do not migrate to the surface of the granule, it is possible to obtain a granulate with ideal sphericity and roundness. In addition, the high density of raw granules makes it possible to significantly reduce the shrinkage deformation of the material during drying and firing, as well as to maintain sufficiently high strength characteristics of the finished proppant. Varying the moisture content of the suspension in the claimed range makes it possible to produce proppant with different bulk density. The production of proppant according to the proposed method allows to reduce the requirements for the quality of sieving and significantly reduce the number of sieving equipment, since in this technical solution, sieving is needed only to separate the fragments of granules that can be formed during technological movements, drying and firing of proppant - raw. The proppant with improved sphericity and roundness provides a predominantly laminar flow of hydrocarbons inside the proppant pack, and the almost monofractional composition of the material guarantees the formation of high-permeability large voids between the granules, not filled with spheres of a smaller diameter. The presence of uniform large pores between the granules shortens the length of the path of the produced hydrocarbon within the proppant layer and maintains the laminar flow due to the absence of a sharp change in the cross-section of the channels in the proppant pack. It should also be emphasized that a proppant pack consisting of granules with a defect-free surface is able to withstand significant compressive loads without spalling due to the slippage of the granules relative to each other. The combination of the above advantages of the proppant obtained by the inventive method allows the production of a product with increased conductivity.

Примеры осуществления изобретенияExamples of implementation of the invention

Пример 1Example 1

8 кг предварительно высушенного при температуре 150°C песка №1, содержащего: SiO2 - 91,45, Аl2O3 - 3,68, Fe2O3 - 0,77, CaO - 0,79, MgO - 0,05, Na2O - 0,42, K2O - 1,3, влага - 0,92, примеси – остальное, и 2 кг предварительно высушенного при температуре 150°C песка №2, содержащего, масс.%: SiO2 - 85,5, Аl2O3 - 7,8, Fе2O3 - 0,7, CaO - 1,4, MgO - 0,25, Na2O - 1,91, K2O - 1,22, влага - 1,25, примеси - остальное, подвергали последовательно сухому, а затем мокрому помолу до размера частиц менее 15 мкм. Контроль фракционного состава проводился на фотоседиментографе Horiba LA - 300. На стадии мокрого помола в мельницу добавляли 1,5 масс.% (150 г) алюмокалиевых квасцов (KAl(SO4)2⋅12H2O), 0,5 масс.% (50 г) натриевого жидкого стекла по ГОСТ 13078-81 (возможно применение калиевого жидкого стекла), полиэтиленгликоль ПЭГ - 200 в количестве 0,03 масс.% (3 г) и альгинат натрия в количестве 1,1 мас.% (110 г). Полученную суспензию сливали в расходный бак, оборудованный перемешивающим устройством, оснащенный системой подогрева и находящийся под разрежением 0,2 атм. Контроль растекаемости суспензии осуществляли по ГОСТ 26798.1-96. Шликер с влажностью 25 масс.%, растекаемостью 100 мм и температурой 60°С диспергировали через калибровочные отверстия каплеобразующего устройства в емкость с 6%-ным раствором хлористого кальция. Для формирования капель использовали источник вертикальных акустических колебаний частотой 550 Гц. Отвержденные гранулы отмывали от раствора хлористого кальция проточной водой, высушивали до влажности 1,5-2% и обжигали в лабораторной печи с карбидкремниевыми электронагревателями при температуре, достаточной для максимального уплотнения керамики. После спекания были получены гранулы фракции 30/50 меш. У полученных гранул определяли насыпной вес, округлость, сферичность, разрушаемость и проводимость по методике ISO 13503 - 2:2006 (Е). Для сравнения дополнительно были изготовлены проппанты фракции 30/50 меш сопоставимого насыпного веса по способу, указанному в патенте РФ № 2425084 (прототип). При использовании указанного шликера, имеющего растекаемость 95 мм, гранулы сформировать не удалось.8 kg of sand No. 1, pre-dried at a temperature of 150 ° C, containing: SiO 2 - 91.45, Al 2 O 3 - 3.68, Fe 2 O 3 - 0.77, CaO - 0.79, MgO - 0, 05, Na 2 O - 0.42, K 2 O - 1.3, moisture - 0.92, impurities - the rest, and 2 kg of sand No. 2, pre-dried at a temperature of 150 ° C, containing, wt%: SiO 2 - 85.5, Al 2 O 3 - 7.8, Fe 2 O 3 - 0.7, CaO - 1.4, MgO - 0.25, Na 2 O - 1.91, K 2 O - 1.22 , moisture - 1.25, impurities - the rest, were subjected to successive dry and then wet grinding to a particle size of less than 15 microns. The control of the fractional composition was carried out on a Horiba LA - 300 photosedimentograph. At the stage of wet grinding, 1.5 wt% (150 g) of potassium alum (KAl (SO 4 ) 2 ⋅12H 2 O), 0.5 wt% ( 50 g) sodium water glass in accordance with GOST 13078-81 (potassium water glass can be used), polyethylene glycol PEG - 200 in an amount of 0.03 wt% (3 g) and sodium alginate in an amount of 1.1 wt% (110 g) ... The resulting suspension was poured into a supply tank equipped with a stirring device, equipped with a heating system and under a vacuum of 0.2 atm. The control of the spreading of the suspension was carried out in accordance with GOST 26798.1-96. A slip with a moisture content of 25 wt%, a spreading capacity of 100 mm and a temperature of 60 ° C was dispersed through the calibration holes of the dropping device into a container with a 6% solution of calcium chloride. For the formation of drops, a source of vertical acoustic vibrations with a frequency of 550 Hz was used. The cured granules were washed from the calcium chloride solution with running water, dried to a moisture content of 1.5-2%, and fired in a laboratory furnace with silicon carbide electric heaters at a temperature sufficient for maximum compaction of the ceramics. After sintering, 30/50 mesh granules were obtained. The obtained granules were determined by the bulk density, roundness, sphericity, destructibility and conductivity according to the method of ISO 13503 - 2: 2006 (E). For comparison, proppants of 30/50 mesh fraction of comparable bulk density were additionally manufactured according to the method specified in RF patent No. 2425084 (prototype). When using the specified slip having a spreadability of 95 mm, granules could not be formed.

Результаты измерений приведены в таблице 1.The measurement results are shown in Table 1.

Пример 2Example 2

10 кг предварительно высушенного при температуре 150°C песка №1, содержащего: SiO2 - 91,45, Аl2O3 - 3,68, Fе2O3 - 0,77, CaO - 0,79, MgO - 0,05, Na2O - 0,42, W - 1,3, влага - 0,92, примеси - остальное, подвергали совместному сухому, а затем мокрому помолу до размера частиц менее 15 мкм. Контроль фракционного состава проводился на фотоседиментографе Horiba LA - 300. На стадии мокрого помола в мельницу добавляли 3,0 масс.% (300 г) сульфата магния (MgSO4⋅7Н2O), 3,5 масс.% (350 г) натриевого жидкого стекла по ГОСТ 13078-81, полиэтиленгликоль ПЭГ-200 в количестве 0,005 масс.% (0,5 г) и альгинат натрия в количестве 1,1 мас.% (110 г). Полученную суспензию сливали в расходный бак, оборудованный перемешивающим устройством, оснащенный системой подогрева и находящийся под разрежением 0,2 атм. Контроль растекаемости суспензии осуществляли по ГОСТ 26798.1-96. Шликер с влажностью 27 масс.%, растекаемостью 105 мм и температурой 50°С диспергировали через калибровочные отверстия каплеобразующего устройства в емкость с 6%-ным раствором хлористого кальция. Для формирования капель использовали источник вертикальных акустических колебаний частотой 550 Гц. Отвержденные гранулы отмывали от раствора хлористого кальция проточной водой, высушивали до влажности 1,5-2% и обжигали в лабораторной печи с карбидкремниевыми электронагревателями при температуре, достаточной для максимального уплотнения керамики. После спекания были получены гранулы фракции 20/40 меш. У полученных гранул определяли насыпной вес, округлость, сферичность, разрушаемость и проводимость по методике ISO 13503-2:2006 (Е). При использовании указанного шликера, имеющего растекаемость 98 мм, гранулы сформировать не удалось.10 kg of sand No. 1, pre-dried at a temperature of 150 ° C, containing: SiO 2 - 91.45, Al 2 O 3 - 3.68, Fe 2 O 3 - 0.77, CaO - 0.79, MgO - 0, 05, Na 2 O - 0.42, W - 1.3, moisture - 0.92, impurities - the rest, were subjected to joint dry and then wet grinding to a particle size of less than 15 microns. The control of the fractional composition was carried out on a Horiba LA - 300 photosedimentograph. At the stage of wet grinding, 3.0 wt% (300 g) of magnesium sulfate (MgSO 4 ⋅7H 2 O), 3.5 wt% (350 g) of sodium sulfate was added to the mill. liquid glass in accordance with GOST 13078-81, polyethylene glycol PEG-200 in an amount of 0.005 wt.% (0.5 g) and sodium alginate in an amount of 1.1 wt.% (110 g). The resulting suspension was poured into a supply tank equipped with a stirring device, equipped with a heating system and under a vacuum of 0.2 atm. The control of the spreading of the suspension was carried out in accordance with GOST 26798.1-96. A slip with a moisture content of 27 wt%, a spreading capacity of 105 mm and a temperature of 50 ° C was dispersed through the calibration holes of the droplet-forming device into a container with a 6% solution of calcium chloride. For the formation of drops, a source of vertical acoustic vibrations with a frequency of 550 Hz was used. The cured granules were washed from the calcium chloride solution with running water, dried to a moisture content of 1.5-2%, and fired in a laboratory furnace with silicon carbide electric heaters at a temperature sufficient for maximum compaction of the ceramics. After sintering, 20/40 mesh granules were obtained. The obtained granules were determined by the bulk density, roundness, sphericity, destructibility and conductivity according to the method of ISO 13503-2: 2006 (E). When using the specified slip having a spreadability of 98 mm, granules could not be formed.

Результаты измерений приведены в таблице 2.The measurement results are shown in Table 2.

Пример 3Example 3

10 кг предварительно высушенного при температуре 150°C песка №1, содержащего: SiO2 - 91,45, Аl2O3 - 3,68, Fe2O3 - 0,77, CaO - 0,79, MgO - 0,05, Na2O - 0,42, K2O - 1,3, влага - 0,92, примеси - остальное, подвергали совместному сухому, а затем мокрому помолу до размера частиц менее 15 мкм. Контроль фракционного состава проводился на фотоседиментографе Horiba LA - 300. На стадии мокрого помола в мельницу добавляли 0,3 масс.% (30 г) пирофосфата натрия (Na4P2O7⋅10Н2O), 1,5 масс.% (150 г) натриевого жидкого стекла по ГОСТ 13078-81, полиэтиленгликоль ПЭГ-200 в количестве 0,01 масс.% (1 г) и альгинат натрия в количестве 1,1 мас.% (110 г). Полученную суспензию сливали в расходный бак, оборудованный перемешивающим устройством, оснащенный системой подогрева и находящийся под разрежением 0,2 атм. Контроль растекаемости суспензии осуществляли по ГОСТ 26798.1-96. Шликер с влажностью 30 масс.%, растекаемостью 102 мм и температурой 40°C диспергировали через калибровочные отверстия каплеобразующего устройства в емкость с 6%-ным раствором хлористого кальция. Для формирования капель использовали источник вертикальных акустических колебаний частотой 550 Гц. Отвержденные гранулы отмывали от раствора хлористого кальция проточной водой, высушивали до влажности 1,5-2% и обжигали в лабораторной печи с карбидкремниевыми электронагревателями при температуре, достаточной для максимального уплотнения керамики. После спекания были получены гранулы фракции 20/40 меш. У полученных гранул определяли насыпной вес, округлость, сферичность, разрушаемость и проводимость по методике ISO 13503 - 2:2006 (Е). При использовании указанного шликера, имеющего растекаемость 98 мм, гранулы сформировать не удалось.10 kg of sand No. 1, pre-dried at a temperature of 150 ° C, containing: SiO 2 - 91.45, Al 2 O 3 - 3.68, Fe 2 O 3 - 0.77, CaO - 0.79, MgO - 0, 05, Na 2 O - 0.42, K 2 O - 1.3, moisture - 0.92, impurities - the rest, were subjected to joint dry and then wet grinding to a particle size of less than 15 microns. The fractional composition was monitored on a Horiba LA - 300 photosedimentograph. At the stage of wet grinding, 0.3 wt% (30 g) sodium pyrophosphate (Na 4 P 2 O 7 ⋅10Н 2 O), 1.5 wt% ( 150 g) sodium water glass in accordance with GOST 13078-81, polyethylene glycol PEG-200 in an amount of 0.01 wt% (1 g) and sodium alginate in an amount of 1.1 wt% (110 g). The resulting suspension was poured into a supply tank equipped with a stirring device, equipped with a heating system and under a vacuum of 0.2 atm. The control of the spreading of the suspension was carried out in accordance with GOST 26798.1-96. A slip with a moisture content of 30 wt%, a spreading capacity of 102 mm and a temperature of 40 ° C was dispersed through the calibration holes of a dropping device into a container with a 6% solution of calcium chloride. For the formation of drops, a source of vertical acoustic vibrations with a frequency of 550 Hz was used. The cured granules were washed from the calcium chloride solution with running water, dried to a moisture content of 1.5-2%, and fired in a laboratory furnace with silicon carbide electric heaters at a temperature sufficient for maximum compaction of the ceramics. After sintering, 20/40 mesh granules were obtained. The obtained granules were determined by the bulk density, roundness, sphericity, destructibility and conductivity according to the method of ISO 13503 - 2: 2006 (E). When using the specified slip having a spreadability of 98 mm, granules could not be formed.

Результаты измерений приведены в таблице 2.The measurement results are shown in Table 2.

Пример 4Example 4

10 кг предварительно высушенного при температуре 150°C песка №1, содержащего: SiO2 - 91,45, Аl2O3 - 3,68, Fe2O3 - 0,77, CaO - 0,79, MgO - 0,05, Na2O - 0,42, K2O - 1,3, влага - 0,92, примеси - остальное, подвергали совместному сухому, а затем мокрому помолу до размера частиц менее 15 мкм. Контроль фракционного состава проводился на фотоседиментографе Horiba LA - 300. На стадии мокрого помола в мельницу добавляли 0,3 масс.% (30 г) хлорида меди (СuCl2⋅3H2O), 1,5 масс.% (150 г) натриевого жидкого стекла по ГОСТ 13078-81, полиэтиленгликоль ПЭГ-200 в количестве 0,01 масс.% (1 г) и альгинат натрия в количестве 1,1 мас.% (110 г). Полученную суспензию сливали в расходный бак, оборудованный перемешивающим устройством, оснащенный системой подогрева и находящийся под разрежением 0,2 атм. Контроль растекаемости суспензии осуществляли по ГОСТ 26798.1-96. Шликер с влажностью 35 масс.%, растекаемостью 102 мм и температурой 65°C диспергировали через калибровочные отверстия каплеобразующего устройства в емкость с 6%-ным раствором хлористого кальция. Для формирования капель использовали источник вертикальных акустических колебаний частотой 550 Гц. Отвержденные гранулы отмывали от раствора хлористого кальция проточной водой, высушивали до влажности 1,5-2% и обжигали в лабораторной печи с карбидкремниевыми электронагревателями при температуре, достаточной для максимального уплотнения керамики. После спекания были получены гранулы фракции 20/40 меш. У полученных гранул определяли насыпной вес, округлость, сферичность, разрушаемость и проводимость по методике ISO 13503 - 2:2006 (Е). При использовании указанного шликера, с влажностью - 22 масс.%, температурой - 35°C и растекаемостью - 98 мм, гранулы сформировать не удалось.10 kg of sand No. 1, pre-dried at a temperature of 150 ° C, containing: SiO 2 - 91.45, Al 2 O 3 - 3.68, Fe 2 O 3 - 0.77, CaO - 0.79, MgO - 0, 05, Na 2 O - 0.42, K 2 O - 1.3, moisture - 0.92, impurities - the rest, were subjected to joint dry and then wet grinding to a particle size of less than 15 microns. The fractional composition was monitored on a Horiba LA - 300 photosedimentograph. At the stage of wet grinding, 0.3 wt% (30 g) copper chloride (CuCl 2 ⋅3H 2 O), 1.5 wt% (150 g) sodium chloride were added to the mill. liquid glass in accordance with GOST 13078-81, polyethylene glycol PEG-200 in an amount of 0.01 wt.% (1 g) and sodium alginate in an amount of 1.1 wt.% (110 g). The resulting suspension was poured into a supply tank equipped with a stirring device, equipped with a heating system and under a vacuum of 0.2 atm. The control of the spreading of the suspension was carried out in accordance with GOST 26798.1-96. A slip with a moisture content of 35 wt%, a spreading capacity of 102 mm and a temperature of 65 ° C was dispersed through the calibration holes of a dropping device into a container with a 6% solution of calcium chloride. For the formation of drops, a source of vertical acoustic vibrations with a frequency of 550 Hz was used. The cured granules were washed from the calcium chloride solution with running water, dried to a moisture content of 1.5-2%, and fired in a laboratory furnace with silicon carbide electric heaters at a temperature sufficient for maximum compaction of the ceramics. After sintering, 20/40 mesh granules were obtained. The obtained granules were determined by the bulk density, roundness, sphericity, destructibility and conductivity according to the method of ISO 13503 - 2: 2006 (E). When using the specified slip, with a moisture content of 22 wt.%, A temperature of 35 ° C and a spreadability of 98 mm, granules could not be formed.

Результаты измерений приведены в таблице 2.The measurement results are shown in Table 2.

Таблица 1. Свойства проппанта фракции 30/50 мешTable 1. Properties of proppant fraction 30/50 mesh № п/пP / p No. Насыпной вес, г/см3 Bulk weight, g / cm 3 Сферичность/ округлостьSphericity / roundness РазрушаемостьDestructible Проводимость при t=121°CConductivity at t = 121 ° C Нагрузка, psiLoad, psi Доля разрушенных гранул, масс.%The proportion of destroyed granules, wt.% Давление, рsiPressure, psi Проводимость, md-ftConductivity, md-ft Патент РФ №2425084 (прототип)RF patent No. 2425084 (prototype) 1,391.39 0,8/0,80.8 / 0.8 75007500 0,650.65 20002000 31123112 40004000 28402840 1000010000 3,23.2 60006000 15811581 1250012500 8,88.8 80008000 670670 1500015000 17,517.5 1000010000 411411 Пример 1Example 1 1,411.41 0,9/0,90.9 / 0.9 75007500 0,40,4 20002000 35063506 40004000 31423142 1000010000 2,42.4 60006000 24462446 1250012500 4,44.4 80008000 11451145 1500015000 7,67.6 1000010000 773773 Таблица 2. Свойства проппанта фракции 20/40 мешTable 2. Properties of proppant fraction 20/40 mesh № п/пP / p No. Насыпной вес, г/см3 Bulk weight, g / cm 3 Сферичность/ округлостьSphericity / roundness РазрушаемостьDestructible Проводимость при t=121°CConductivity at t = 121 ° C Нагрузка, psiLoad, psi Доля разрушенных гранул, масс.%The proportion of destroyed granules, wt.% Давление, рsiPressure, psi Проводимость, md-ftConductivity, md-ft Пример 2*Example 2 * 1,261.26 0,9/0,90.9 / 0.9 75007500 6,06.0 20002000 1012210122 1000010000 10,410.4 40004000 53445344 60006000 20142014 80008000 663663 1000010000 360360 Пример 3*Example 3 * 1,131.13 0,9/0,90.9 / 0.9 75007500 9,79,7 20002000 98109810 1000010000 17,517.5 40004000 37893789 60006000 10161016 80008000 321321 1000010000 154154 Пример 4*Example 4 * 1,121.12 0,7/0,80.7 / 0.8 75007500 14,114.1 20002000 73207320 1000010000 22,522.5 40004000 21052105 60006000 480480 80008000 111111 1000010000 -- * - поскольку способ, указанный в патенте РФ № 2425084 (прототип), не позволяет получать плотно спеченный проппант с насыпным весом менее 1,32 г/см3 провести корректное сравнение показателей проводимости прототипа данной фракции с заявляемым способом не представляется возможным.* - since the method specified in the patent of the Russian Federation No. 2425084 (prototype) does not allow obtaining a densely sintered proppant with a bulk density of less than 1.32 g / cm 3 , it is not possible to correctly compare the conductivity indicators of the prototype of this fraction with the claimed method.

Авторы заявляют, что в рамках предлагаемого технического решения возможно получать проппанты с регулируемым и контролируемым насыпным весом, что делает возможным их эффективное использование с более простыми жидкостями ГРП, например, с реагентом на водной основе, который легче удаляется из проппантной пачки после гидроразрыва и имеет более низкую стоимость.The authors declare that within the framework of the proposed technical solution it is possible to obtain proppants with an adjustable and controlled bulk density, which makes it possible to efficiently use them with simpler hydraulic fracturing fluids, for example, with a water-based reagent, which is easier to remove from the proppant pack after fracturing and has more low cost.

Анализ данных таблиц показывает, что заявляемый способ изготовления высококремнеземистого проппанта (примеры 1, 2, 3 таблиц 1, 2), сочетающий совокупность реологических характеристик концентрированного шликера с методом формирования из него гранул, позволяет получать продукт по своим свойствам превосходящий известные аналоги, который может быть рекомендован для использования при добыче сланцевого газа.Analysis of these tables shows that the claimed method for the manufacture of high-silica proppant (examples 1, 2, 3 tables 1, 2), combining a set of rheological characteristics of a concentrated slip with the method of forming granules from it, makes it possible to obtain a product superior in its properties to known analogues, which can be recommended for use in shale gas production.

Claims (2)

1. Способ изготовления высококремнеземистого керамического проппанта для добычи сланцевого газа, включающий помол исходной шихты, формирование гранул и их обжиг, отличающийся тем, что помол осуществляют последовательно – сначала сухой, а затем мокрый с добавлением при мокром помоле водорастворимого полимерного связующего и 0,3-3,0 мас.% водорастворимой соли минеральной кислоты, способной образовывать кристаллогидраты, молекула которых удерживает не менее 6 молекул воды с температурой дегидратации не ниже 100°С, а также в качестве разжижителя и пластификатора – соответственно жидкое стекло в количестве 0,5-3,5 мас.% и низкомолекулярный полиалкиленгликоль в количестве 0,005-0,03 мас.% с получением шликера влажностью 25-30 мас.%, растекаемостью – не менее 100 мм и температурой 40-60°С, формирование гранул осуществляют путем диспергирования полученного шликера через, по крайней мере, одно калибровочное отверстие в водный раствор закрепляющего вещества, образующего с указанным связующим водонерастворимое соединение, с использованием при диспергировании бокового или осевого вибрационного воздействия на ламинарный поток шликера с последующей сушкой и обжигом гранул.1. A method of manufacturing a high-silica ceramic proppant for shale gas production, including grinding the initial charge, forming granules and roasting them, characterized in that grinding is carried out sequentially - first dry, and then wet with the addition of a water-soluble polymer binder during wet grinding and 0.3- 3.0 wt.% Of a water-soluble salt of a mineral acid capable of forming crystalline hydrates, the molecule of which holds at least 6 water molecules with a dehydration temperature of at least 100 ° C, and also as a thinner and plasticizer - water glass, respectively, in an amount of 0.5-3 , 5 wt.% And low-molecular polyalkylene glycol in an amount of 0.005-0.03 wt.% To obtain a slip with a moisture content of 25-30 wt.%, A spreadability of at least 100 mm and a temperature of 40-60 ° C, the formation of granules is carried out by dispersing the obtained slip through at least one calibration hole into an aqueous solution of a fixing agent that forms with the specified binder in pre-soluble compound, using lateral or axial vibration impact on the laminar flow of the slip for dispersion, followed by drying and firing of the granules. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что указанная исходная шихта представляет собой природный песок или смесь природных песков различных месторождений.2. A method according to claim 1, characterized in that said initial charge is natural sand or a mixture of natural sands from various deposits.
RU2012107383A 2012-02-28 2012-02-28 Method for manufacturing of high-silica ceramic proppant for shale gas production RU2500713C9 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012107383A RU2500713C9 (en) 2012-02-28 2012-02-28 Method for manufacturing of high-silica ceramic proppant for shale gas production

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012107383A RU2500713C9 (en) 2012-02-28 2012-02-28 Method for manufacturing of high-silica ceramic proppant for shale gas production

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2012107383A RU2012107383A (en) 2013-09-10
RU2500713C2 RU2500713C2 (en) 2013-12-10
RU2500713C9 true RU2500713C9 (en) 2021-03-17

Family

ID=49164474

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012107383A RU2500713C9 (en) 2012-02-28 2012-02-28 Method for manufacturing of high-silica ceramic proppant for shale gas production

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2500713C9 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4427068A (en) * 1982-02-09 1984-01-24 Kennecott Corporation Sintered spherical pellets containing clay as a major component useful for gas and oil well proppants
RU2133716C1 (en) * 1997-11-10 1999-07-27 Открытое акционерное общество "Боровичский комбинат огнеупоров" Method for producing high-strength spherical ceramic pellets
RU2163227C1 (en) * 2000-07-11 2001-02-20 Шмотьев Сергей Федорович Method of manufacturing ceramic products from aluminum slags
RU2235703C1 (en) * 2003-05-12 2004-09-10 Шмотьев Сергей Федорович Method of manufacturing ceramic disjoining members for oil wells
US20060006589A1 (en) * 2004-07-09 2006-01-12 Carbo Ceramics Inc. Method for producing solid ceramic particles using a spray drying process
RU2425084C1 (en) * 2010-02-08 2011-07-27 Общество С Ограниченной Ответственностью "Форэс" Method of preparing lightweight proppant and proppant

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4427068A (en) * 1982-02-09 1984-01-24 Kennecott Corporation Sintered spherical pellets containing clay as a major component useful for gas and oil well proppants
US4427068B1 (en) * 1982-02-09 1992-03-24 Carbo Ceramics Inc
RU2133716C1 (en) * 1997-11-10 1999-07-27 Открытое акционерное общество "Боровичский комбинат огнеупоров" Method for producing high-strength spherical ceramic pellets
RU2163227C1 (en) * 2000-07-11 2001-02-20 Шмотьев Сергей Федорович Method of manufacturing ceramic products from aluminum slags
RU2235703C1 (en) * 2003-05-12 2004-09-10 Шмотьев Сергей Федорович Method of manufacturing ceramic disjoining members for oil wells
US20060006589A1 (en) * 2004-07-09 2006-01-12 Carbo Ceramics Inc. Method for producing solid ceramic particles using a spray drying process
RU2425084C1 (en) * 2010-02-08 2011-07-27 Общество С Ограниченной Ответственностью "Форэс" Method of preparing lightweight proppant and proppant

Also Published As

Publication number Publication date
RU2500713C2 (en) 2013-12-10
RU2012107383A (en) 2013-09-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20080058228A1 (en) Low bulk density proppant and methods for producing the same
US8614157B2 (en) Sintered particles and methods for producing sintered particles from a slurry of an alumina-containing raw material
US20230071272A1 (en) Proppant particles formed from slurry droplets and methods of use
US20070023187A1 (en) Sintered spherical pellets useful for gas and oil well proppants
RU2694363C1 (en) Ceramic proppant and its production method
RU2459852C1 (en) Manufacturing method of ceramic proppant, and proppant itself
US20090227480A1 (en) Angular abrasive proppant, process for the preparation thereof and process for hydraulic fracturing of oil and gas wells
CN105131934B (en) A kind of double-layer high strength fracturing propping agents and preparation method thereof
US10077395B2 (en) Proppant particles formed from slurry droplets and methods of use
US20150184064A1 (en) Proppants and Anti-Flowback Additives Comprising Flash Calcined Clay, Methods of Manufacture, and Methods of Use
US20170275209A1 (en) Addition of mineral-containing slurry for proppant formation
US10513654B2 (en) Methods of making proppant particles from slurry droplets and methods of use
RU2500713C9 (en) Method for manufacturing of high-silica ceramic proppant for shale gas production
CN103756665A (en) Low-density propping agent taking flint clay as raw material and preparation method thereof
US11597872B2 (en) Micromesh proppant and methods of making and using same
CN105586027A (en) Preparation method of shale gas production fracturing propping agent
CN107760296A (en) A kind of preparation method for being used to exploit shale gas fracturing propping agents
US20180258343A1 (en) Proppants having fine, narrow particle size distribution and related methods
CN110700808A (en) End sand-removing fracturing method
RU2666560C1 (en) Method of producing ceramic proppants
RU2636089C9 (en) Light ceramic propping agent and method of its manufacture
RU2501831C1 (en) Magnesium silicate proppant obtaining method
CN107760297A (en) A kind of preparation method for being used to exploit shale gas fracturing propping agents
EP3201430A1 (en) Proppant particles formed from slurry droplets and methods of use
RU2515661C1 (en) Method of producing ceramic proppants

Legal Events

Date Code Title Description
TH4A Reissue of patent specification