RU2636089C9 - Легкий керамический расклинивающий агент и способ его изготовления - Google Patents
Легкий керамический расклинивающий агент и способ его изготовления Download PDFInfo
- Publication number
- RU2636089C9 RU2636089C9 RU2016127701A RU2016127701A RU2636089C9 RU 2636089 C9 RU2636089 C9 RU 2636089C9 RU 2016127701 A RU2016127701 A RU 2016127701A RU 2016127701 A RU2016127701 A RU 2016127701A RU 2636089 C9 RU2636089 C9 RU 2636089C9
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mixture
- grinding
- wet
- quartz sand
- alkaline
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 title claims abstract description 14
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title description 7
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 44
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 40
- 238000001238 wet grinding Methods 0.000 claims abstract description 23
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims abstract description 22
- 239000006004 Quartz sand Substances 0.000 claims abstract description 19
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 18
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical class [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 16
- 239000004115 Sodium Silicate Substances 0.000 claims abstract description 12
- 235000019351 sodium silicates Nutrition 0.000 claims abstract description 12
- 238000010304 firing Methods 0.000 claims abstract description 7
- NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N kaolin Chemical compound O.O.O=[Al]O[Si](=O)O[Si](=O)O[Al]=O NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 235000011118 potassium hydroxide Nutrition 0.000 claims abstract description 7
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims abstract description 7
- 235000019832 sodium triphosphate Nutrition 0.000 claims abstract description 4
- 229910052622 kaolinite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 229910052573 porcelain Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- -1 refractory Inorganic materials 0.000 claims description 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 5
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000005469 granulation Methods 0.000 abstract 1
- 230000003179 granulation Effects 0.000 abstract 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 16
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical class [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 14
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 13
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 12
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 11
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 9
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 description 8
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 7
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 6
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 6
- 235000011121 sodium hydroxide Nutrition 0.000 description 6
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 5
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 5
- 239000005995 Aluminium silicate Substances 0.000 description 4
- 235000012211 aluminium silicate Nutrition 0.000 description 4
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 4
- RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N silicic acid Chemical compound O[Si](O)(O)O RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 239000003518 caustics Substances 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 238000009837 dry grinding Methods 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 235000019353 potassium silicate Nutrition 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 150000004760 silicates Chemical class 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001732 Lignosulfonate Polymers 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000012190 activator Substances 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012790 confirmation Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 210000003041 ligament Anatomy 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 239000011505 plaster Substances 0.000 description 1
- 238000006068 polycondensation reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 239000011044 quartzite Substances 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 description 1
- 239000012047 saturated solution Substances 0.000 description 1
- 238000007569 slipcasting Methods 0.000 description 1
- 235000019830 sodium polyphosphate Nutrition 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021491 α-tridymite Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B33/00—Clay-wares
- C04B33/02—Preparing or treating the raw materials individually or as batches
- C04B33/04—Clay; Kaolin
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B33/00—Clay-wares
- C04B33/02—Preparing or treating the raw materials individually or as batches
- C04B33/13—Compounding ingredients
- C04B33/14—Colouring matters
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B33/00—Clay-wares
- C04B33/30—Drying methods
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B33/00—Clay-wares
- C04B33/32—Burning methods
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
- C04B35/14—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on silica
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
- C04B35/62605—Treating the starting powders individually or as mixtures
- C04B35/62625—Wet mixtures
- C04B35/62635—Mixing details
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
- C04B35/62605—Treating the starting powders individually or as mixtures
- C04B35/62645—Thermal treatment of powders or mixtures thereof other than sintering
- C04B35/62655—Drying, e.g. freeze-drying, spray-drying, microwave or supercritical drying
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
- C04B35/62605—Treating the starting powders individually or as mixtures
- C04B35/62695—Granulation or pelletising
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/64—Burning or sintering processes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K8/00—Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
- C09K8/60—Compositions for stimulating production by acting on the underground formation
- C09K8/80—Compositions for reinforcing fractures, e.g. compositions of proppants used to keep the fractures open
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к технологии изготовления керамических расклинивающих агентов, предназначенных для использования при добыче нефти или газа методом гидравлического разрыва пласта. Способ получения керамического расклинивающего агента, включающий помол шихты, гранулирование шихты и ее обжиг, при этом помол шихты включает две стадии - сухую и мокрую, причем мокрый помол проводят в щелочной среде, а в качестве шихты используют природный кварцевый песок в количестве 85-99% от массы смеси и алюмосодержащий материал в количестве 1-15%. Кварцевый песок весь либо частично предварительно обрабатывают при температуре выше 900°С. При мокром помоле щелочную среду создают путем добавления любой из известных щелочей или солей, обладающих щелочным потенциалом, например гидроксиды калия, или силикаты натрия, или триполифосфат натрия, или смесь любой из вышеперечисленных щелочей либо солей в соотношении от 1 до 99%. В качестве алюмосодержащего материала используют каолинит, огнеупорную, фарфоровую, керамические глины или другой подобный материал, либо смесь таких материалов в соотношении от 1 до 99%. Техническое решение направлено на получение продукта низкой (менее 1,5 г/см) насыпной плотности, обладающего достаточной прочностью за счет создания коллоидной структуры, образующейся путем мокрого помола в специально созданной щелочной среде. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 1 табл., 11 пр.
Description
Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к технологии изготовления керамических расклинивающих агентов, предназначенных для использования при добыче нефти или газа методом гидравлического разрыва пласта (ГРП).
Гидравлический разрыв является процессом нагнетания жидкостей в нефтеносный или газоносный подземный пласт при достаточно высоких скоростях и давлениях с целью образования в пласте трещин, увеличивающих поток текучих сред из нефтяного или газового резервуара в скважину. Для сохранения трещин в разомкнутом состоянии в них вводят механически прочные, не взаимодействующие со скважинной жидкостью, расклинивающие агенты - сфероподобные гранулы (проппанты), которые, проникая с жидкостью в трещину и, по меньшей мере, частично заполняя ее, создают прочный расклинивающий каркас, проницаемый для нефти и газа, выделяемых из пласта. Проппанты - искусственно созданные гранулы должны противостоять не только высокому пластовому давлению, стремящемуся деформировать частицы проппанта, что приводит к неизбежному смыканию трещины, но и выдерживанию действия агрессивной скважинной среды (влага, кислые газы, солевые растворы) при высоких температурах.
Основным из показателей, влияющих на эксплуатационные свойства проппантов, является насыпная плотность. Чем меньше плотность проппантов, тем эффективнее гидравлический разрыв пласта. Экспериментально установлено, что более низкая плотность обеспечивает более равномерное распределение проппантов и повышает коэффициент нефтеотдачи скважины. К тому же, с точки зрения конечного пользователя, при гидравлическом разрыве для заполнения разрыва пласта в каждом конкретном случае расклинивания потребуется меньше по весу сверхлегкого расклинивающего наполнителя вследствие его меньшей объемной плотности в сравнении с расклинивающими наполнителями высокой или средней плотности. Это - существенное преимущество, поскольку расклинивающие наполнители обычно продают по весу. Другие преимущества сверхлегкого расклинивающего наполнителя включают возможность его использования с менее вязкими жидкостями для гидроразрыва, применение при более экономичных производительностях насосов, пониженный износ транспортирующего и перекачивающего жидкость оборудования в сравнении с износом при применении расклинивающего наполнителя высокой или средней плотности. Однако уменьшение плотности проппантов, как правило, приводит к уменьшению их прочности.
Наиболее близким по технической сущности и получаемому результату является способ изготовления кремнеземистого проппанта и проппант (патент RU №2445339), по которому природный высококремнеземистый песок или его смесь с кварцитом с содержанием последнего 1-25% измельчают, гранулируют и обжигают при температуре 1120-1300°C, при этом проппант содержит величину кристобалита в обожженных гранулах, не превышающую 10 объемных %.
Недостатком известного способа и полученного по нему продукта является то, что проппант обладает пониженной величиной прочности, которая снижает проводимость слоя проппантов при повышенных давлениях.
Известен способ получения проппанта, описанный в патенте RU №2540695, включающий стадии: обжиг сырьевого материала, смешивание и измельчение, образование гранул, сушку и подогрев, спекание, охлаждение и окончательную классификацию. При этом для изготовления используется смесь из природных глин - фарфоровой глины, каолина, гончарной глины, имеющих содержание глинозема примерно от 5,5% до 35%, предпочтительно от 5,5% до 25% и наиболее предпочтительно от 14% до 25%.
Однако проппанты, полученные известным способом, не обладают достаточной прочностью, особенно при их использовании на больших глубинах.
Задачей изобретения является получение продукта низкой (менее 1,5 г/см3) насыпной плотности, обладающего достаточной прочностью за счет создания коллоидной структуры, образующейся путем мокрого помола в специально созданной щелочной среде.
Поставленная задача достигается путем получения легкого керамического расклинивающего агента в соответствии с новым способом, использующим две стадии помола шихты - сухую и мокрую, причем мокрый помол проводят в специально созданной щелочной среде, а в качестве шихты используют природный высококремнеземистый песок в количестве 85-99% от массы смеси и алюмосодержащий материал в количестве 1-15%.
Высококремнеземистый песок весь либо частично предварительно обрабатывают при температуре выше 900°C.
При мокром помоле щелочную среду создают путем добавления любой из известных щелочей или солей, обладающих щелочным потенциалом, например гидроксиды натрия (каустическая сода, каустик, едкий натр, едкая щелочь), или гидроксиды калия (едкое кали, каустический поташ, гидрат окиси калия, гидроокись калия, калиевая щелочь), или силикаты натрия (в виде силикат-глыбы либо водного раствора), или силикаты калия (в виде силикат-глыбы либо водного раствора), или смесь любой из вышеперечисленных щелочей либо солей в соотношении от 0 до 100%.
Повышение прочности достигается также дополнительным добавлением в шихту материала с содержанием Al2O3, например каолинита, огнеупорной, фарфоровой, керамической глины или другого подобного материала, либо смеси таких материалов в соотношении от 0 до 100%
На стадии мокрого помола происходит образование коллоидной структуры, которая является активатором спекания при дальнейшем обжиге.
Использование мокрого помола было ранее описано для производства изделий из кварцевой керамики (Ю.Е. Пивинский, А.Г. Ромашин. «Кварцевая керамика». М., 1974 г.), включающего приготовление водного шликера кварцевого стекла, формование заготовок методом водного шликерного литья в гипсовые формы, помол кварцевого песка в виде суспензии проводили в шаровых мельницах.
При мокром помоле кварца вместе с измельчением частиц происходит разрушение структуры кварца SiO2, растворение твердой фазы с образованием монокремниевой кислоты и уменьшением водородного показателя. При последующей сушке в материале происходит поликонденсация насыщенного раствора кремниевой кислоты в виде тонкодисперсных коллоидных частиц. В процессе дальнейшего нагревания коллоидные части ускоряют процесс спекания, увеличивая механическую прочность материала. Причем упрочнение происходит во всем интервале температур без провалов значений механической прочности, характерных при использовании промежуточных связок (лигносульфонатов, полифосфатов натрия, карбометиллцелюлозы и др.).
Учитывая, что скорость растворения кварца SiO2 растет при повышении температуры и pH среды, то во время помола необходимо поддерживать pH среды не менее 10,5 путем введения различных щелочей, например гидроксида натрия, или силикатов натрия, или триполифосфатов натрия.
Анализ данных по предлагаемому техническому решению показал, что при предварительной термообработке кварцевого песка происходит образование модификации кварца α-тридимит со значительным объемным коэффициентом превращения. Кристаллическая решетка кварца разрыхляется и прочность значительно снижается, скорость образования кремниевой кислоты увеличивается. При этом предварительная термообработка кварцевого песка позволила дополнительно повысить производительность на стадии помола на 20-30% и исключить полиморфный переход кварца на стадии обжига готовой продукции.
Согласно предлагаемому способу получения легкого керамического расклинивающего агента керамического агента шихта, включающая кварцевый песок (просушенный или термообработанный), измельчается на трубных мельницах сухого помола до гранулометрического состава 90% менее 63 мкм. Затем приготавливается суспензия с содержанием влаги в пределах 25-30% и рН не менее 10,5, помол которой производится на мельницах мокрого помола до гранулометрического состава 98% менее 40 мкм. После помола суспензия обезвоживается в сушиле или другом агрегате. Тонкомолотый материал гранулируется до необходимого фракционного состава, высушивается и обжигается во вращающейся печи при температуре 1100-1250°С.
Во время обжига происходит формирование высокопрочной структуры материала за счет наличия мелкодисперсных активных частиц, ускоряющих процесс спекания и обеспечивающих его равномерность.
Для контроля водородного показателя суспензии в нее вводятся щелочи, например гидроксиды натрия, или силикаты натрия, или другие виды щелочей, или солей, обладающих щелочным эффектом.
Так как в процессе обжига кремнеземсодержащих проппантов происходит полиморфное превращение кварца, связанное с перестройкой кристаллической структуры материала, то для задерживания этого процесса перестройки необходимо применять добавки, одной из которых является глинозем. Глинозем вводится в виде каолинитов, полукислых или огнеупорных глин.
Подтверждением вышесказанного являются представленные результаты, для получения которых были приготовлены и исследованы опытные образцы расклинивающего агента с использованием в качестве кремнеземсодержащего материала кварцевого песка, в том числе термообработанного, с использованием добавок и размолотого различными способами кварца.
Предлагаемое техническое решение рассмотрим на следующих примерах.
Пример 1
Кварцевый песок размололи в шаровой мельнице вначале в виде сухого, затем мокрого помола в виде суспензии плотностью 1,75-1,8 г/см3 до размера 40 мкм и менее, при помоле добавляли щелочь в виде гидроксида натрия для поддержания рН раствора не менее 10,5, после чего полученный материал высушили и гранулировали на лабораторном грануляторе до фракции 0,4-0,85 мм. Просушенный при 120°С материал обжигали при различных температурах и рассеивали. Качественные показатели тестировали в соответствии с требованиями ISO 13503-2:2006. Лучшие показатели приведены в таблице.
Пример 2
Кварцевый песок размололи в шаровой мельнице вначале в виде сухого, затем мокрого помола в виде суспензии плотностью 1,75-1,8 г/см3 до размера 40 мкм и менее, при помоле добавляли щелочь в виде щелочного раствора силикатов натрия, для поддержания рН раствора не менее 10,5, после чего полученный материал высушили и гранулировали на лабораторном грануляторе до фракции 0,4-0,85 мм. Просушенный при 120°С материал обжигали при различных температурах и рассеивали. Качественные показатели тестировали в соответствии с требованиями ISO 13503-2:2006. Лучшие показатели приведены в таблице.
Пример 3
Кварцевый песок предварительно термообработали в лабораторной печи при температуре 950°С, затем размололи в шаровой мельнице вначале в виде сухого, затем мокрого помола в виде суспензии плотностью 1,75-1,8 г/см3 до размера 40 мкм и менее, при помоле добавляли щелочь в виде щелочного раствора силикатов натрия, для поддержания рН раствора не менее 10,5, после чего полученный материал высушили и гранулировали на лабораторном грануляторе до фракции 0,4-0,85 мм. Просушенный при 120°С материал обжигали при различных температурах и рассеивали. Качественные показатели тестировали в соответствии с требованиями ISO 13503-2:2006. Лучшие показатели приведены в таблице.
Пример 4
Кварцевый песок совместно с каолином марки КПФ в количестве 5 мас. % размололи в шаровой мельнице вначале в виде сухого, затем мокрого помола в виде суспензии плотностью 1,75-1,8 г/см3 до размера 40 мкм и менее, при помоле добавляли щелочь в виде щелочного раствора силикатов натрия для поддержания рН раствора не менее 10,5, после чего полученный материал высушили и с гранулировали на лабораторном грануляторе до фракции 0,4-0,85 мм. Просушенный при 120°С материал обжигали при различных температурах и рассеивали. Качественные показатели тестировали в соответствии с требованиями ISO 13503-2:2006. Лучшие показатели приведены в таблице.
Пример 5
Кварцевый песок размололи в шаровой мельнице вначале в виде сухого, затем мокрого помола в виде суспензии плотностью 1,75-1,8 г/см3 до размера 40 мкм и менее, при помоле добавляли щелочь в виде гидроксида калия для поддержания рН раствора не менее 10,5, после чего полученный материал высушили и гранулировали на лабораторном грануляторе до фракции 0,4-0,85 мм. Просушенный при 120°С материал обжигали при различных температурах и рассеивали. Качественные показатели тестировали в соответствии с требованиями ISO 13503-2:2006. Лучшие показатели приведены в таблице.
Пример 6
Кварцевый песок размололи в шаровой мельнице вначале в виде сухого, затем мокрого помола в виде суспензии плотностью 1,75-1,8 г/см3 до размера 40 мкм и менее, при помоле добавляли щелочь в виде щелочного раствора силикатов калия для поддержания рН раствора не менее 10,5, после чего полученный материал высушили и гранулировали на лабораторном грануляторе до фракции 0,4-0,85 мм. Просушенный при 120°С материал обжигали при различных температурах и рассеивали. Качественные показатели тестировали в соответствии с требованиями ISO 13503-2:2006. Лучшие показатели приведены в таблице.
Пример 7
Кварцевый песок размололи в шаровой мельнице вначале в виде сухого, затем мокрого помола в виде суспензии плотностью 1,75-1,8 г/см3 до размера 40 мкм и менее, при помоле добавляли триполифосфат натрия для поддержания рН раствора не менее 10,0, после чего полученный материал высушили и гранулировали на лабораторном грануляторе до фракции 0,4-0,85 мм. Просушенный при 120°С материал обжигали при различных температурах и рассеивали. Качественные показатели тестировали в соответствии с требованиями ISO 13503-2:2006. Лучшие показатели приведены в таблице.
Пример 8
Кварцевый песок совместно с каолином марки КПФ в количестве 10 мас. % размололи в шаровой мельнице вначале в виде сухого, затем мокрого помола в виде суспензии плотностью 1,75-1,8 г/см3 до размера 40 мкм и менее, при помоле добавляли щелочь в виде щелочного раствора силикатов натрия для поддержания рН раствора не менее 10,5, после чего полученный материал высушили и гранулировали на лабораторном грануляторе до фракции 0,4-0,85 мм. Просушенный при 120°С материал обжигали при различных температурах и рассеивали. Качественные показатели тестировали в соответствии с требованиями ISO 13503-2:2006. Лучшие показатели приведены в таблице.
Пример 9
Кварцевый песок совместно с каолином марки КО в количестве 15 мас. % размололи в шаровой мельнице вначале в виде сухого, затем мокрого помола в виде суспензии плотностью 1,75-1,8 г/см3 до размера 40 мкм и менее, при помоле добавляли щелочь в виде щелочного раствора силикатов натрия для поддержания рН раствора не менее 10,5, после чего полученный материал высушили и гранулировали на лабораторном грануляторе до фракции 0,4-0,85 мм. Просушенный при 120°С материал обжигали при различных температурах и рассеивали. Качественные показатели тестировали в соответствии с требованиями ISO 13503-2:2006. Лучшие показатели приведены в таблице.
Пример 10
Кварцевый песок совместно с огнеупорной глиной марки ЛТ-1 в количестве 5 мас. % размололи в шаровой мельнице вначале в виде сухого, затем мокрого помола в виде суспензии плотностью 1,75-1,8 г/см3 до размера 40 мкм и менее, при помоле добавляли щелочь в виде щелочного раствора силикатов натрия для поддержания рН раствора не менее 10,5, после чего полученный материал высушили и гранулировали на лабораторном грануляторе до фракции 0,4-0,85 мм. Просушенный при 120°С материал обжигали при различных температурах и рассеивали. Качественные показатели тестировали в соответствии с требованиями ISO 13503-2:2006. Лучшие показатели приведены в таблице.
Пример 11
Кварцевый песок совместно с керамической глиной в количестве 5 мас. %» размололи в шаровой мельнице вначале в виде сухого, затем мокрого помола в виде суспензии плотностью 1,75-1,8 г/см3 до размера 40 мкм и менее, при помоле добавляли щелочь в виде щелочного раствора силикатов натрия для поддержания рН раствора не менее 10,5, после чего полученный материал высушили и гранулировали на лабораторном грануляторе до фракции 0,4-0,85 мм. Просушенный при 120°С материал обжигали при различных температурах и рассеивали. Качественные показатели тестировали в соответствии с требованиями ISO 13503-2:2006. Лучшие показатели приведены в таблице.
Использование двухстадийного сухого и мокрого помола в специально созданной щелочной среде позволило получить более прочные легкие проппанты.
Claims (5)
1. Способ получения керамического расклинивающего агента, включающий помол шихты, гранулирование шихты и ее обжиг, отличающийся тем, что помол шихты включает две стадии - сухую и мокрую, причем мокрый помол проводят в щелочной среде, а в качестве шихты используют природный кварцевый песок в количестве 85-99% от массы смеси и алюмосодержащий материал в количестве 1-15%.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что кварцевый песок весь либо частично предварительно обрабатывают при температуре выше 900°С.
3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что при мокром помоле щелочную среду создают путем добавления любой из известных щелочей или солей, обладающих щелочным потенциалом, например гидроксиды калия, или силикаты натрия, или триполифосфат натрия, или смесь любой из вышеперечисленных щелочей либо солей в соотношении от 1 до 99%.
4. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что в качестве алюмосодержащего материала используют каолинит, огнеупорную, фарфоровую, керамические глины или другой подобный материал либо смесь таких материалов в соотношении от 1 до 99%.
5. Легкий керамический расклинивающий агент, полученный способом по любому из пп. 1-4.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016127701A RU2636089C9 (ru) | 2016-07-11 | 2016-07-11 | Легкий керамический расклинивающий агент и способ его изготовления |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016127701A RU2636089C9 (ru) | 2016-07-11 | 2016-07-11 | Легкий керамический расклинивающий агент и способ его изготовления |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2636089C1 RU2636089C1 (ru) | 2017-11-20 |
| RU2636089C9 true RU2636089C9 (ru) | 2019-01-24 |
Family
ID=60328593
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016127701A RU2636089C9 (ru) | 2016-07-11 | 2016-07-11 | Легкий керамический расклинивающий агент и способ его изготовления |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2636089C9 (ru) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6753299B2 (en) * | 2001-11-09 | 2004-06-22 | Badger Mining Corporation | Composite silica proppant material |
| RU2425084C1 (ru) * | 2010-02-08 | 2011-07-27 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Форэс" | Способ изготовления легковесного проппанта и проппант |
| RU2445339C1 (ru) * | 2010-08-10 | 2012-03-20 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Форэс" | Способ изготовления кремнеземистого проппанта и проппант |
| RU2446200C1 (ru) * | 2010-10-05 | 2012-03-27 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Форэс" | Способ изготовления легковесного кремнеземистого проппанта и проппант |
| EA024901B1 (ru) * | 2014-08-04 | 2016-10-31 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Ника-Петротэк" | Состав и способ получения керамического расклинивающего агента |
-
2016
- 2016-07-11 RU RU2016127701A patent/RU2636089C9/ru active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6753299B2 (en) * | 2001-11-09 | 2004-06-22 | Badger Mining Corporation | Composite silica proppant material |
| RU2425084C1 (ru) * | 2010-02-08 | 2011-07-27 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Форэс" | Способ изготовления легковесного проппанта и проппант |
| RU2445339C1 (ru) * | 2010-08-10 | 2012-03-20 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Форэс" | Способ изготовления кремнеземистого проппанта и проппант |
| RU2446200C1 (ru) * | 2010-10-05 | 2012-03-27 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Форэс" | Способ изготовления легковесного кремнеземистого проппанта и проппант |
| EA024901B1 (ru) * | 2014-08-04 | 2016-10-31 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Ника-Петротэк" | Состав и способ получения керамического расклинивающего агента |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2636089C1 (ru) | 2017-11-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2540695C2 (ru) | Композиция и способ приготовления сверхлегкого керамического расклинивающего наполнителя | |
| US7648934B2 (en) | Precursor compositions for ceramic products | |
| RU2459852C1 (ru) | Способ изготовления керамического проппанта и проппант | |
| US7160844B2 (en) | Proppants and their manufacture | |
| RU2615563C9 (ru) | Керамический расклинивающий агент и его способ получения | |
| RU2463329C1 (ru) | Способ изготовления магнийсиликатного проппанта и проппант | |
| RU2446200C1 (ru) | Способ изготовления легковесного кремнеземистого проппанта и проппант | |
| US9234127B2 (en) | Angular abrasive proppant, process for the preparation thereof and process for hydraulic fracturing of oil and gas wells | |
| US20080009425A1 (en) | Proppant and method of forming proppant | |
| US20170073576A1 (en) | Proppants with improved strength | |
| EA009639B1 (ru) | Керамические расклинивающие наполнители с малой плотностью | |
| JPH0543666B2 (ru) | ||
| CN102575515B (zh) | 一种超轻密度陶粒支撑剂及其制造方法 | |
| RU2425084C1 (ru) | Способ изготовления легковесного проппанта и проппант | |
| US20170275209A1 (en) | Addition of mineral-containing slurry for proppant formation | |
| CN106497542A (zh) | 一种粉煤灰烧制成的油气井压裂支撑剂及其制备方法 | |
| RU2739180C1 (ru) | Способ получения магнийсиликатного проппанта и проппант | |
| RU2636089C9 (ru) | Легкий керамический расклинивающий агент и способ его изготовления | |
| RU2521989C1 (ru) | Способ изготовления высокопрочного магнийсиликатного проппанта | |
| CN103468240A (zh) | 以焦宝石尾矿为原料的超低密陶粒支撑剂及其制备方法 | |
| RU2563861C1 (ru) | Способ получения мелкогранулированного пеностеклокерамического материала | |
| RU2521680C1 (ru) | Проппант и способ его применения | |
| RU2728300C1 (ru) | Способ получения проппанта - сырца из природного магнийсиликатного сырья | |
| US20180258343A1 (en) | Proppants having fine, narrow particle size distribution and related methods | |
| RU2653200C1 (ru) | Шихта для изготовления легковесного кремнезёмистого проппанта и проппант |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| TH4A | Reissue of patent specification |