RU2784663C1 - Method for production of proppant and proppant - Google Patents
Method for production of proppant and proppant Download PDFInfo
- Publication number
- RU2784663C1 RU2784663C1 RU2021123641A RU2021123641A RU2784663C1 RU 2784663 C1 RU2784663 C1 RU 2784663C1 RU 2021123641 A RU2021123641 A RU 2021123641A RU 2021123641 A RU2021123641 A RU 2021123641A RU 2784663 C1 RU2784663 C1 RU 2784663C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- proppant
- granules
- amount
- binder
- raw materials
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 43
- 239000008187 granular material Substances 0.000 claims abstract description 74
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims abstract description 54
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 41
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 37
- NROKBHXJSPEDAR-UHFFFAOYSA-M Potassium fluoride Chemical compound [F-].[K+] NROKBHXJSPEDAR-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 22
- REHXRBDMVPYGJX-UHFFFAOYSA-H Sodium hexafluoroaluminate Chemical compound [Na+].[Na+].[Na+].F[Al-3](F)(F)(F)(F)F REHXRBDMVPYGJX-UHFFFAOYSA-H 0.000 claims abstract description 20
- 229910001610 cryolite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 20
- 238000005469 granulation Methods 0.000 claims abstract description 20
- 230000003179 granulation Effects 0.000 claims abstract description 20
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 claims abstract description 14
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 229910000323 aluminium silicate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims abstract description 12
- 239000011698 potassium fluoride Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000010436 fluorite Substances 0.000 claims abstract description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 11
- 235000003270 potassium fluoride Nutrition 0.000 claims abstract description 11
- 238000007792 addition Methods 0.000 claims abstract description 10
- WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L Calcium fluoride Chemical compound [F-].[F-].[Ca+2] WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 9
- 229910052587 fluorapatite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 229940077441 fluorapatite Drugs 0.000 claims abstract description 9
- VSIIXMUUUJUKCM-UHFFFAOYSA-D pentacalcium;fluoride;triphosphate Chemical compound [F-].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O VSIIXMUUUJUKCM-UHFFFAOYSA-D 0.000 claims abstract description 9
- 229920002134 Carboxymethyl cellulose Polymers 0.000 claims abstract description 8
- 239000001768 carboxy methyl cellulose Substances 0.000 claims abstract description 8
- 235000010948 carboxy methyl cellulose Nutrition 0.000 claims abstract description 8
- 239000008112 carboxymethyl-cellulose Substances 0.000 claims abstract description 8
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 6
- LNAZSHAWQACDHT-XIYTZBAFSA-N (2R,3R,4S,5R,6S)-4,5-dimethoxy-2-(methoxymethyl)-3-[(2S,3R,4S,5R,6R)-3,4,5-trimethoxy-6-(methoxymethyl)oxan-2-yl]oxy-6-[(2R,3R,4S,5R,6R)-4,5,6-trimethoxy-2-(methoxymethyl)oxan-3-yl]oxyoxane Chemical compound CO[C@@H]1[C@@H](OC)[C@H](OC)[C@@H](COC)O[C@H]1O[C@H]1[C@H](OC)[C@@H](OC)[C@H](O[C@H]2[C@@H]([C@@H](OC)[C@H](OC)O[C@@H]2COC)OC)O[C@@H]1COC LNAZSHAWQACDHT-XIYTZBAFSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 claims abstract description 5
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 5
- 229920000609 methyl cellulose Polymers 0.000 claims abstract description 5
- 239000001923 methylcellulose Substances 0.000 claims abstract description 5
- 235000019353 potassium silicate Nutrition 0.000 claims abstract description 5
- 239000008107 starch Substances 0.000 claims abstract description 5
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 claims abstract description 5
- 238000011068 load Methods 0.000 claims abstract description 4
- 229920001732 Lignosulfonate Polymers 0.000 claims abstract 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 21
- 235000012211 aluminium silicate Nutrition 0.000 claims description 17
- 239000005995 Aluminium silicate Substances 0.000 claims description 16
- PZZYQPZGQPZBDN-UHFFFAOYSA-N Aluminium silicate Chemical compound O=[Al]O[Si](=O)O[Al]=O PZZYQPZGQPZBDN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 239000007900 aqueous suspension Substances 0.000 claims description 13
- 238000010304 firing Methods 0.000 claims description 11
- 229910001570 bauxite Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000004927 clay Substances 0.000 claims description 6
- 229910052570 clay Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052839 forsterite Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000011776 magnesium carbonate Substances 0.000 claims description 4
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 4
- INJRKJPEYSAMPD-UHFFFAOYSA-N aluminum;silicic acid;hydrate Chemical compound O.[Al].[Al].O[Si](O)(O)O INJRKJPEYSAMPD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052849 andalusite Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 3
- 239000010443 kyanite Substances 0.000 claims description 3
- 229910052850 kyanite Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 3
- 239000004576 sand Substances 0.000 claims description 3
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 3
- ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L Magnesium carbonate Chemical compound [Mg+2].[O-]C([O-])=O ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 claims description 2
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 claims description 2
- 235000014380 magnesium carbonate Nutrition 0.000 claims description 2
- 229920001568 phenolic resin Polymers 0.000 claims description 2
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 claims description 2
- 229910052851 sillimanite Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000007873 sieving Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 239000000725 suspension Substances 0.000 abstract description 3
- 238000001354 calcination Methods 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 17
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 15
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 12
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium monoxide Chemical compound [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 12
- 239000006004 Quartz sand Substances 0.000 description 11
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N al2o3 Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Chemical compound [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 229910052863 mullite Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 9
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 9
- FKHIFSZMMVMEQY-UHFFFAOYSA-N Talc Chemical compound [Mg+2].[O-][Si]([O-])=O FKHIFSZMMVMEQY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 150000002222 fluorine compounds Chemical class 0.000 description 8
- 239000000391 magnesium silicate Substances 0.000 description 8
- 229910052919 magnesium silicate Inorganic materials 0.000 description 8
- 235000019792 magnesium silicate Nutrition 0.000 description 8
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 7
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 7
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 7
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000010431 corundum Substances 0.000 description 6
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 6
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 5
- 235000012245 magnesium oxide Nutrition 0.000 description 5
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000000996 additive Effects 0.000 description 3
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 3
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 3
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 3
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 3
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N HCl Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N HF Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000001070 adhesive Effects 0.000 description 2
- 229910052586 apatite Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 2
- 230000001089 mineralizing Effects 0.000 description 2
- 239000010434 nepheline Substances 0.000 description 2
- 229910052664 nepheline Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005453 pelletization Methods 0.000 description 2
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 2
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 2
- 230000001131 transforming Effects 0.000 description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 2
- 238000001238 wet grinding Methods 0.000 description 2
- 229910016569 AlF 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004261 CaF 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000010205 Cola acuminata Nutrition 0.000 description 1
- 240000001644 Cola acuminata Species 0.000 description 1
- 235000015438 Cola nitida Nutrition 0.000 description 1
- 210000004940 Nucleus Anatomy 0.000 description 1
- 210000003135 Vibrissae Anatomy 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminum Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SPPOVYALFLURKN-UHFFFAOYSA-N aluminum;silicic acid;sodium Chemical compound [Na].[Al].O[Si](O)(O)O SPPOVYALFLURKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 125000000129 anionic group Chemical group 0.000 description 1
- 235000012970 cakes Nutrition 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005345 coagulation Methods 0.000 description 1
- 230000015271 coagulation Effects 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010835 comparative analysis Methods 0.000 description 1
- 239000000306 component Substances 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 230000002596 correlated Effects 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000005712 crystallization Effects 0.000 description 1
- CRPOUZQWHJYTMS-UHFFFAOYSA-N dialuminum;magnesium;disilicate Chemical compound [Mg+2].[Al+3].[Al+3].[O-][Si]([O-])([O-])[O-].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] CRPOUZQWHJYTMS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 239000010459 dolomite Substances 0.000 description 1
- 229910000514 dolomite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010410 dusting Methods 0.000 description 1
- 230000005592 electrolytic dissociation Effects 0.000 description 1
- 230000002349 favourable Effects 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 239000010881 fly ash Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 235000010981 methylcellulose Nutrition 0.000 description 1
- 238000007431 microscopic evaluation Methods 0.000 description 1
- 239000005445 natural product Substances 0.000 description 1
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating Effects 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 229910052904 quartz Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000011029 spinel Substances 0.000 description 1
- 229910052596 spinel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000454 talc Substances 0.000 description 1
- 229910052623 talc Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003682 vanadium compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000010456 wollastonite Substances 0.000 description 1
- 229910052882 wollastonite Inorganic materials 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение описывает способ получения проппанта, который используется при добыче углеводородов методом ГРП при различной ориентации скважин. ГРП - эффективный способ добычи нефти и газа, позволяющий значительно увеличить производительность скважин. Сущность метода ГРП заключается в закачивании под большим давлением вязкой жидкости в нефте- и газоносные пласты, в результате чего в продуктивном пласте образуются трещины, в которые проникает жидкость. Для сохранения трещин в разомкнутом состоянии в закачиваемую жидкость добавляют сферические гранулы (проппант), которые, проникая с жидкостью в трещину и заполняя ее, создают прочный расклинивающий каркас с высокой проницаемостью для нефти и газа. Проппант отличаются способностью выдерживать высокие пластовые давления и противостоять агрессивной среде при высоких температурах.The invention describes a method for producing proppant, which is used in the production of hydrocarbons by hydraulic fracturing with different orientation of wells. Hydraulic fracturing is an effective method of oil and gas production, which can significantly increase well productivity. The essence of the hydraulic fracturing method consists in pumping a viscous liquid under high pressure into oil and gas bearing formations, as a result of which cracks are formed in the productive formation, into which the liquid penetrates. To keep fractures open, spherical granules (proppant) are added to the injected fluid, which, penetrating into the fracture with the fluid and filling it, create a strong wedging frame with high permeability for oil and gas. Proppants are distinguished by their ability to withstand high formation pressures and withstand aggressive environments at high temperatures.
В зависимости от условий залегания месторождения углеводородов используют различные виды проппанта - кварцевый песок, керамический проппант, кварцевый песок и керамический проппант со смоляным покрытием. Керамический проппант, как правило, получают из алюмосиликатного или магнийсиликатного сырья. Крайне редко используют керамический проппант из чистых оксидов.Depending on the conditions of occurrence of hydrocarbon deposits, various types of proppant are used - quartz sand, ceramic proppant, quartz sand and resin-coated ceramic proppant. Ceramic proppant, as a rule, is obtained from aluminosilicate or magnesium silicate raw materials. It is extremely rare to use ceramic proppant from pure oxides.
Под действием высоких пластовых давлений часть проппантов разрушается, а образующиеся при этом осколки гранул забивают просвет между проппантами. Кроме того, после проведения ГРП для удаления остатков неразложившегося геля, доставляющего проппант в трещину гидроразрыва, упаковка проппанта промывается смесью растворов соляной и плавиковой кислот, взятых в определенной пропорции. Воздействие кислоты на проппанты вызывает частичное их растворение и разрушение, что приводит к снижению проводимости углеводородов. Поэтому к числу основных технических требований, предъявляемых к проппантам, относятся высокая механическая прочность (низкая разрушаемость) и устойчивость к воздействию кислот (низкая растворимость в кислотах), поскольку именно эти характеристики определяют производительность скважины.Under the action of high formation pressures, part of the proppants is destroyed, and the resulting fragments of granules clog the gap between the proppants. In addition, after hydraulic fracturing to remove residual undecomposed gel that delivers proppant to the hydraulic fracture, the proppant pack is washed with a mixture of hydrochloric and hydrofluoric acid solutions taken in a certain proportion. The impact of acid on proppants causes their partial dissolution and destruction, which leads to a decrease in the conductivity of hydrocarbons. Therefore, the main technical requirements for proppants include high mechanical strength (low breakage) and resistance to acids (low solubility in acids), since these characteristics determine the productivity of the well.
Наиболее дешевый расклинивающий агент - кварцевый песок - отличается низкой прочностью и большой растворимостью в кислотах. В последние годы его использование на сланцевых месторождениях достигло нескольких десятков миллионов тонн. Проводимость скважин с применением кварцевого песка быстро падает, что привело к резкому увеличению пробуренных скважин и огромных территорий с отработанными скважинами, от которых осталась почти половина неизвлеченных углеводородов.The cheapest proppant - quartz sand - is characterized by low strength and high solubility in acids. In recent years, its use in shale deposits has reached several tens of millions of tons. The conductivity of wells using quartz sand is rapidly declining, which has led to a sharp increase in drilled wells and huge areas of abandoned wells, from which almost half of the unrecovered hydrocarbons remain.
Месторождения углеводородов России отличаются большой глубиной залегания, высокой плотностью продуктивных слоев и большим давлением смыкания трещин гидроразрыва. В таких условиях необходимо использовать проппант высокой прочности. Наиболее прочный проппант получают из алюмосиликатного сырья /Патент РФ №2442639, 20.02.2012; Патент РФ №2472837, 20.01.2013; Патент США №8283271, 06.05.2010; Патент США №7160844, 04.11.2003/. Прочность алюмосиликатного проппанта определяется наличием в спеченной структуре кристаллов корунда и муллита, которые образуются при температурах 1300-1500°С (муллит) и 1400-1550°С (α-корунд). Для уменьшения температуры спекания гранул и образования муллито-корундовой структуры в алюмосиликатную шихту вводят спекающие добавки, минерализаторы /Патент РФ 2608100, 13.01.2017/.Hydrocarbon fields in Russia are distinguished by a large depth of occurrence, a high density of productive layers, and a high closure pressure of hydraulic fractures. In such conditions, it is necessary to use a high strength proppant. The most durable proppant is obtained from aluminosilicate raw materials / RF Patent No. 2442639, 20.02.2012; RF patent No. 2472837, 01/20/2013; US patent No. 8283271, 05/06/2010; US patent No. 7160844, 04.11.2003/. The strength of aluminosilicate proppant is determined by the presence of corundum and mullite crystals in the sintered structure, which are formed at temperatures of 1300-1500°C (mullite) and 1400-1550°C (α-corundum). To reduce the sintering temperature of the granules and the formation of a mullite-corundum structure, sintering additives, mineralizers are introduced into the aluminosilicate charge /Patent RF 2608100, 13.01.2017/.
Прочность проппанта, полученного из магнийсиликатного сырья, как правило, ниже, так как при низком содержании оксида алюминия при спекании гранул в кристаллической структуре образуется незначительное количество прочных кристаллов корунда и муллита. Проппант на основе форстерита, полученный в соответствии с патентом РФ №2235703, имеет недостаточную механическую прочность и высокую растворимость в кислотах. Добавление в магнийсиликатную шихту волластонита и талька /Патент США №6753299, 22.07.2004/ позволяет снизить температуру спекания до 1100-1200°С, но не увеличивает прочность и кислотостойкость полученного проппанта.The strength of the proppant obtained from magnesium silicate raw materials, as a rule, is lower, since at a low content of aluminum oxide during sintering of granules, an insignificant amount of strong corundum and mullite crystals is formed in the crystal structure. Forsterite-based proppant obtained in accordance with RF patent No. 2235703 has insufficient mechanical strength and high solubility in acids. The addition of wollastonite and talc to the magnesium silicate mixture /US Patent No. 6753299, 22.07.2004/ makes it possible to reduce the sintering temperature to 1100-1200°C, but does not increase the strength and acid resistance of the obtained proppant.
Согласно патенту РФ №2568486 при получении проппанта применяют минерализатор - флюорит. Авторами патента установлено, что добавка флюорита в количестве 1,0-15,0 масс. % от массы шихты способствует уменьшению температуры спекания гранул и увеличению прочности проппанта. Соединения фтора являются активным минерализатором в процессе полиморфного перехода низкотемпературных фаз оксида алюминия в стабильную α-форму. Эффективность применения фторсодержащих добавок обусловлена малой концентрацией, необходимой для образования активных центров реакции муллитообразования и наличием относительно дешевых природных соединений. Несмотря на незначительное содержание, соединения фтора оказывают заметное минерализирующее действие. Повышая подвижность анионной подрешетки оксидов, фториды тем самым создают благоприятные условия кристаллизации вторичного муллита. Влияние фторсодержащей среды фиксируется уже, начиная с температуры обжига 1200°С.According to the patent of the Russian Federation No. 2568486, a mineralizer - fluorite - is used to obtain proppant. The authors of the patent found that the addition of fluorite in the amount of 1.0-15.0 wt. % by weight of the mixture helps to reduce the sintering temperature of the granules and increase the strength of the proppant. Fluorine compounds are an active mineralizer in the process of polymorphic transition of low-temperature phases of aluminum oxide into a stable α-form. The efficiency of using fluorine-containing additives is due to the low concentration necessary for the formation of active centers of the mullite formation reaction and the presence of relatively cheap natural compounds. Despite the insignificant content, fluorine compounds have a noticeable mineralizing effect. By increasing the mobility of the anionic sublattice of oxides, fluorides thereby create favorable conditions for the crystallization of secondary mullite. The influence of the fluorine-containing medium is already fixed, starting from the firing temperature of 1200°C.
Наиболее близким по технической сущности к заявленному изобретению является способ изготовления проппанта из глиноземсодержащего сырья /Патент РФ 2394063, 10.07.2010/. В способе изготовления проппанта из глиноземсодержащего сырья при подготовке шихты в нее дополнительно вводят криолит фракции не более 40 мкм в количестве 1.5-10 масс. % от массы сырья. Введение в состав шихты из глиноземсодержащего сырья для изготовления проппанта криолита в заявляемом количестве и виде позволяет существенно увеличить прочность и кислотостойкость проппантов при снижении температуры их обжига. Авторы прототипа справедливо утверждают, что совместный помол материалов с разной твердостью ухудшает качество помола и удлиняет цикл измельчения. Поскольку криолит является более мягким материалом по сравнению с магнийсиликатным и алюмосиликатным сырьем, его введение в шихту предпочтительно осуществлять после измельчения отдельно от основного сырья. Установлено, что количество вводимого криолита, необходимого для оптимизации свойств проппантов, практически одинаково как для алюмосиликатных, так и для магнийсиликатных масс.The closest in technical essence to the claimed invention is a method for manufacturing proppant from alumina-containing raw materials /RF Patent 2394063, 10.07.2010/. In the method for manufacturing proppant from alumina-containing raw materials, when preparing the charge, cryolite of a fraction of not more than 40 μm is additionally introduced into it in an amount of 1.5-10 wt. % by weight of raw materials. Introduction to the mixture of alumina-containing raw materials for the manufacture of proppant cryolite in the claimed quantity and form can significantly increase the strength and acid resistance of proppants while reducing their firing temperature. The authors of the prototype rightly argue that the joint grinding of materials with different hardness degrades the quality of grinding and lengthens the grinding cycle. Since cryolite is a softer material compared to magnesium silicate and aluminosilicate raw materials, it is preferable to introduce it into the charge after grinding separately from the main raw material. It has been established that the amount of cryolite introduced, necessary to optimize the properties of proppants, is almost the same for both aluminosilicate and magnesium silicate masses.
Недостатком прототипа, как и приведенных аналогов, является трудность равномерного распределения небольшого количества добавок при перемешивании в сухой шихте. Различия в концентрации частиц исходной шихты и время их перемешивания для достижения равномерного распределения в объеме шихты хорошо коррелированы: чем меньше концентрация одного из компонентов, тем больше требуется времени при перемешивании для достижения равномерного распределения компонентов исходной шихты. Поскольку добавки к исходному сырью в небольших количествах - это спекающие добавки и минерализаторы, при спекании гранул, в процессе формирования кристаллической решетки проппанта и его упрочнения неравномерное распределение компонентов шихты может привести к образованию локальных спеков и нарушению технологического режима.The disadvantage of the prototype, as well as the above analogs, is the difficulty of uniform distribution of a small amount of additives during mixing in a dry mixture. Differences in the concentration of particles of the initial mixture and the time of their mixing to achieve a uniform distribution in the volume of the mixture are well correlated: the lower the concentration of one of the components, the more time is required during mixing to achieve a uniform distribution of the components of the initial mixture. Since additives to the feedstock in small quantities are sintering additives and mineralizers, during sintering of granules, during the formation of the crystal lattice of the proppant and its hardening, the uneven distribution of the charge components can lead to the formation of local cakes and disruption of the technological regime.
Технической задачей изобретения является уменьшение времени подготовки исходной шихты и грануляции в процессе получения проппанта при увеличении его механической прочности.The technical objective of the invention is to reduce the preparation time of the initial mixture and granulation in the process of obtaining proppant while increasing its mechanical strength.
Решение указанной задачи достигается за счет того, что в способе производства проппанта, включающем предварительную термообработку исходного сырья, его помол, загрузку в смеситель-гранулятор, гранулирование при добавлении связующего, подачу дополнительного количества молотого сырья на завершающей стадии процесса грануляции, сушку гранул, рассев высушенных гранул, их обжиг и рассев обожженных гранул на товарные фракции, находящиеся в диапазоне 0,01-2,0 мм, в качестве связующего используют смесь водного раствора или суспензии фторсодержащего соединения, по крайней мере, одного из: фторид калия, флюорит, фторапатит, криолит, с, по крайней мере, одним из компонентов: 0,5-5,0% водным раствором карбоксиметилцеллюлозы, метилцеллюлозы, лигносульфатов технических, крахмала, жидкого стекла.The solution to this problem is achieved due to the fact that in the proppant production method, which includes preliminary heat treatment of the feedstock, its grinding, loading into a mixer-granulator, granulation with the addition of a binder, supply of an additional amount of ground raw material at the final stage of the granulation process, drying of the granules, screening of dried granules, their firing and screening of the calcined granules into commercial fractions in the range of 0.01-2.0 mm, as a binder, a mixture of an aqueous solution or suspension of a fluorine-containing compound is used, at least one of: potassium fluoride, fluorite, fluorapatite, cryolite, with at least one of the components: 0.5-5.0% aqueous solution of carboxymethylcellulose, methylcellulose, technical lignosulfates, starch, liquid glass.
Из публикаций известно влияние различных добавок к исходной шихте на прочность получаемого проппанта. Авторами исследований /Jingjie Cao, Xinfa Dong, Lingling Li, Yingchao Dong, Stuart Hampshire. Переработка отходов летучей золы для производства пористых муллитовых керамических мембранных опор с повышенной пористостью. Journal of the European Ceramic Society. Volume 34, Issue 13, November 2014, Pages 3181-3194/ установлено, что прочная керамика муллитовой структуры повышенной пористости получена при добавлении соединений ванадия и фтора к отходам от сжигания углей. Добавка 3,0 масс. % V2O5 и 4,0 масс. % AlF3, вызывающих рост кристаллов муллита с различной морфологией, позволила получить керамику, выдерживающую давления до 69,8 МПа, микроструктура которой содержала анизотропно выраженные муллитовые усы при 1300°С.From publications, the effect of various additives to the initial charge on the strength of the resulting proppant is known. Research authors /Jingjie Cao, Xinfa Dong, Lingling Li, Yingchao Dong, Stuart Hampshire. Recycling waste fly ash to produce porous mullite ceramic membrane supports with increased porosity. Journal of the European Ceramic Society. Volume 34, Issue 13, November 2014, Pages 3181-3194/ found that strong ceramics of mullite structure with increased porosity was obtained by adding vanadium and fluorine compounds to waste from coal combustion. Additive 3.0 wt. % V 2 O 5 and 4.0 wt. % AlF 3 , causing the growth of mullite crystals with different morphologies, made it possible to obtain ceramics that can withstand pressures up to 69.8 MPa, the microstructure of which contained anisotropically pronounced mullite whiskers at 1300°C.
Соединения фтора образуют расплавы при температурах около 1000°С, в которых хорошо растворяется глинозем. При получении алюминия электролитическим способом используют криолит для образования криолито-глиноземного расплава, подвергаемого электролитической диссоциации. Глинозем, температура плавления которого 2030°С, в расплаве криолита плавится при 940-1000°С.Fluorine compounds form melts at temperatures of about 1000°C, in which alumina dissolves well. In the production of aluminum by the electrolytic method, cryolite is used to form a cryolite-alumina melt subjected to electrolytic dissociation. Alumina, whose melting point is 2030°C, melts in a cryolite melt at 940-1000°C.
В процессе получения проппанта при обжиге гранул примеси фторсодержащих добавок образуют стеклофазу, в которой кристаллизуется расплавленный оксид алюминия. Минерализирующее действие фторсодержащих добавок определяется, в частности, ускорением полиморфных превращений оксида алюминия с образованием конечной стабильной фазы корунда - α-Al2O3, что определяет прочность обожженного проппанта.In the process of obtaining proppant during the firing of granules, impurities of fluorine-containing additives form a glass phase in which molten aluminum oxide crystallizes. The mineralizing effect of fluorine-containing additives is determined, in particular, by the acceleration of polymorphic transformations of aluminum oxide with the formation of the final stable phase of corundum - α-Al 2 O 3 , which determines the strength of the fired proppant.
В качестве фторсодержащих компонентов нами использованы наиболее доступные и безопасные при получении проппанта соединения фтора: фторид калия (KF - ГОСТ 20848-75); флюорит (плавиковый шпат - CaF2 - ГОСТ 29220-91); фторапатит - Са2(PO4)3F - основной составляющий минерал группы апатита и криолит - Na3(AlF6) (ГОСТ 10561-80 криолит технический искусственный). Крупнейшим месторождением апатитов в мире является Хибинское на Кольском полуострове, где добывают апатитонефелиновую руду, состоящую из фторапатита и нефелина.As fluorine-containing components, we used the most accessible and safest fluorine compounds in obtaining proppant: potassium fluoride (KF - GOST 20848-75); fluorite (fluorspar - CaF 2 - GOST 29220-91); fluorapatite - Ca 2 (PO 4 ) 3 F - the main constituent mineral of the apatite group and cryolite - Na 3 (AlF 6 ) (GOST 10561-80 technical artificial cryolite). The largest apatite deposit in the world is the Khibiny deposit on the Kola Peninsula, where apatite-nepheline ore is mined, consisting of fluorapatite and nepheline.
Нами впервые установлено, что использование фторсодержащих добавок в виде одного из компонентов связующего раствора при грануляции исходного сырья позволяет сократить время получения гранул в смесителе-грануляторе. В отличие от известных способов введения спекающих добавок в шихту перед ее смешением в смесителе-грануляторе, в предлагаемом способе получения проппанта спекающая добавка практически одновременно во всем объеме шихты распространяется по поверхности частиц исходного молотого сырья.We have established for the first time that the use of fluorine-containing additives as one of the components of the binder solution during the granulation of the feedstock makes it possible to reduce the time for obtaining granules in the mixer-granulator. In contrast to the known methods of introducing sintering additives into the mixture before mixing it in a mixer-granulator, in the proposed method for producing proppant, the sintering additive almost simultaneously throughout the entire volume of the mixture spreads over the surface of the particles of the initial ground raw material.
Процесс гранулирования состоит из трех основных стадий: образование зародышей, рост и уплотнение гранул. Влияние каждой из этих стадий на эффективность процесса в целом зависит в первую очередь от влажности материала, способа его увлажнения, дисперсности и характера тепломассопереноса при уплотнении структурного каркаса. На поверхности исходных частиц образуются жидкостные пленки, удерживаемые силами адгезии, коагуляционная структура которых благоприятствует образованию зародышей гранул. При интенсивном перемешивании происходит сближение частиц, уменьшение толщины жидких прослоек и увеличение прочности сцепления. В результате этого избыточная влага выдавливается на поверхность гранул, обеспечивая условия для дальнейшего их роста за счет наличия сухих частиц. Таким образом, жидкость (связующее), содержащая спекающие добавки, распределяется по объему увеличивающейся в размере гранулы. Стадия роста гранул лимитируется кинетикой влагообмена в грануле. За счет интенсивного перемешивания жидкость (связка) равномерно распределяется в объеме всех гранул исходного сырья, что подтверждено микроскопическими исследованиями гранулированного материала, в котором равномерно распределены спекающие добавки.The granulation process consists of three main stages: nucleation, growth and compaction of the granules. The influence of each of these stages on the efficiency of the process as a whole depends primarily on the moisture content of the material, the method of its moistening, dispersion, and the nature of heat and mass transfer during compaction of the structural frame. On the surface of the initial particles, liquid films are formed, held by adhesion forces, the coagulation structure of which favors the formation of nuclei of granules. With intensive mixing, the particles approach each other, the thickness of the liquid layers decreases, and the adhesion strength increases. As a result, excess moisture is squeezed out onto the surface of the granules, providing conditions for their further growth due to the presence of dry particles. Thus, the liquid (binder) containing sintering additives is distributed over the volume of the granule increasing in size. The stage of granule growth is limited by the kinetics of moisture exchange in the granule. Due to intensive mixing, the liquid (binder) is evenly distributed in the volume of all granules of the feedstock, which is confirmed by microscopic studies of the granular material, in which sintering additives are evenly distributed.
Из используемых в данном изобретении фторидов лишь фторид калия хорошо растворим в воде. Из литературы известно, что при температуре 20°С в 100 г воды растворяется 94,9 г фторида калия, а при 30°С - 108 г /Рабинович В.А., Хавин З.Я. Краткий химический справочник. - Л.: Химия, 1977/. В качестве водного раствора фторсодержащего соединения добавляемого в связующее нами предлагается 50-60% раствор фторида калия, который приготавливают при комнатных условиях растворением фторида калия в воде. Экспериментально установлено, что в зависимости от состава исходного сырья наиболее эффективное количество водного раствора фторида калия составляет 20-40 масс. % от массы связующего.Of the fluorides used in this invention, only potassium fluoride is highly soluble in water. From the literature it is known that at a temperature of 20°C, 94.9 g of potassium fluoride dissolves in 100 g of water, and at 30°C - 108 g /Rabinovich V.A., Khavin Z.Ya. Brief chemical reference book. - L .: Chemistry, 1977 /. As an aqueous solution of a fluorine-containing compound added to the binder, we offer a 50-60% solution of potassium fluoride, which is prepared under room conditions by dissolving potassium fluoride in water. It has been experimentally established that, depending on the composition of the feedstock, the most effective amount of an aqueous solution of potassium fluoride is 20-40 wt. % by weight of the binder.
Добавку в связующее флюорита, фторапатита и криолита используют в виде 65-80% водной суспензии в количестве 35-50 масс. % от массы связующего, что, как экспериментально установлено нами, достаточно для эффективного спекания гранул при получении проппанта из различных видов исходного сырья. Высокое содержание твердого компонента фтористых соединений в суспензии получают мокрым помолом при малом содержании воды. В таких условиях мокрого помола в течение 5-10 минут образуется суспензия, содержащая водную взвесь частиц флюорита, фторапатита и криолита с размерами 200-400 нм. Обладая высокой удельной поверхностью, частицы фторсодержащих соединений образуют прочные адгезионные связи, равномерно обволакивая частицы молотого исходного сырья во время грануляции. При помоле исходного сырья, который осуществляется в соответствии с данным изобретением, в шаровой мельнице в сухом виде, содержание частиц минимального размера - менее 3,7 мкм (3700 нм) составляет 28-40 мас. %.The additive in the binder of fluorite, fluorapatite and cryolite is used in the form of 65-80% aqueous suspension in the amount of 35-50 wt. % by weight of the binder, which, as experimentally established by us, is sufficient for efficient sintering of granules when obtaining proppant from various types of feedstock. The high content of the solid component of fluorine compounds in the suspension is obtained by wet grinding with a low water content. Under such wet grinding conditions, a suspension is formed within 5-10 minutes, containing an aqueous suspension of fluorite, fluorapatite and cryolite particles with sizes of 200-400 nm. Possessing a high specific surface, the particles of fluorine-containing compounds form strong adhesive bonds, evenly enveloping the particles of ground feedstock during granulation. When grinding the feedstock, which is carried out in accordance with this invention, in a ball mill in dry form, the content of particles of a minimum size of less than 3.7 microns (3700 nm) is 28-40 wt. %.
В связующем при получении проппанта, кроме фторсодержащего соединения в качестве одного из компонентов, применяли карбоксиметилцеллюлозу, метилцеллюлозу, крахмал, лигносульфаты технические, жидкое стекло, которые образуют вязкие растворы. Все указанные связующие характеризуются высокими адгезионными свойствами, они создают условия для возникновения прочных связей между частицами исходного алюмосиликатного или магнийсиликатного сырья. Техническая эффективность перечисленных связующих сопоставима между собой.In the binder during the production of proppant, in addition to the fluorine-containing compound as one of the components, carboxymethylcellulose, methylcellulose, starch, technical lignosulfates, liquid glass, which form viscous solutions, were used. All of these binders are characterized by high adhesive properties, they create conditions for the emergence of strong bonds between the particles of the original aluminosilicate or magnesium silicate raw materials. The technical efficiency of the listed binders is comparable to each other.
Применение при грануляции связующего в количестве 10,0-40,0 масс. % от массы исходной шихты определяется физико-химическими характеристиками исходной шихты, такими как: химико-минералогический состав, температура предварительного обжига, степень измельчения. Как показала практика получения проппанта, данное количество связующего позволяет получать проппант с размерами гранул 0,01-2,0 мм. Меньшее, чем 10,0 масс. % количество связующего недостаточно для образования гранул из исходной шихты, а при большем, чем 40,0 масс. % количестве связующего наблюдается быстрый рост гранул, при котором количество проппанта с размерами гранул более 2,0 мм составляет более 30,0 масс. от массы полученного проппанта.Application for granulation of the binder in the amount of 10.0-40.0 wt. % of the mass of the initial charge is determined by the physicochemical characteristics of the initial charge, such as: chemical and mineralogical composition, pre-calcination temperature, degree of grinding. As the practice of obtaining proppant has shown, this amount of binder makes it possible to obtain proppant with granule sizes of 0.01-2.0 mm. Less than 10.0 wt. % amount of binder is not enough for the formation of granules from the original mixture, and with more than 40.0 wt. % amount of binder, rapid growth of granules is observed, in which the amount of proppant with granule sizes of more than 2.0 mm is more than 30.0 wt. from the mass of the obtained proppant.
В данном изобретении используется запатентованный нами способ получения гранул /Патент РФ №2644369, 09.02.2019/, который характеризуется тем, что при добавлении связующего в смеситель-гранулятор с вращающимися в разных направлениях чашей и роторной мешалкой, скорость вращения которой увеличивают по мере увеличения подачи связующего от 300-700 об/мин до 2000-3000 об/мин, а на завершающей стадии окатывания при добавлении в смеситель-гранулятор термообработанного молотого сырья скорость вращения роторной мешалки снижают до 300-700 об/мин, причем скорость вращения чаши смесителя-гранулятора увеличивают по мере увеличения подачи связующего от 300-500 об/мин до 1000-1200 об/мин, а на завершающей стадии окатывания скорость вращения чаши гранулятора снижают до 300-500 об/мин. Такой способ грануляции отличается возможностью получения прочных сырых гранул с максимальной площадью контакта между частицами исходного молотого сырья, что способствует ускорению процесса спекания гранул. Кроме того, варьированием скоростями вращения роторной мешалки и чаши смесителя-гранулятора возможно получать гранулы заданного размера в зависимости от требования потребителя.This invention uses our patented method for producing granules /Patent RF No. 2644369, 09.02.2019/, which is characterized by the fact that when adding a binder to the mixer-granulator with a bowl rotating in different directions and a rotary mixer, the rotation speed of which is increased with increasing feed binder from 300-700 rpm to 2000-3000 rpm, and at the final stage of pelletizing, when heat-treated ground raw materials are added to the mixer-granulator, the rotation speed of the rotary mixer is reduced to 300-700 rpm, and the rotation speed of the bowl of the mixer-granulator increase as the binder supply increases from 300-500 rpm to 1000-1200 rpm, and at the final stage of pelletizing, the rotation speed of the granulator bowl is reduced to 300-500 rpm. This method of granulation is characterized by the possibility of obtaining strong raw granules with a maximum contact area between the particles of the initial ground raw material, which helps to accelerate the sintering process of the granules. In addition, by varying the speeds of rotation of the rotary mixer and the bowl of the mixer-granulator, it is possible to obtain granules of a given size, depending on the requirements of the consumer.
Получение гранул с максимальной плотностью упаковки частиц исходного молотого сырья обеспечивается предлагаемой в настоящем изобретении степенью измельчения исходного термообработанного сырья. Изменяя параметры помола, с помощью микроскопического анализа мы установили, что при получении измельченного исходного сырья с содержанием частиц с размерами менее 63,0 мкм - 90-95 масс. %, менее 45,0 мкм - 88-93 масс. % и менее 3,7 мкм - 28-40 масс. %, достигается максимальная плотность упаковки сырых гранул, то есть при таком соотношении крупных, средних и мелких частиц пространство между частицами при образовании окатыша заполняется более полно.Obtaining granules with the maximum packing density of particles of the initial milled raw materials is provided by the degree of grinding of the initial heat-treated raw materials proposed in the present invention. By changing the grinding parameters, using microscopic analysis, we found that upon receipt of the crushed feedstock containing particles with sizes less than 63.0 μm - 90-95 wt. %, less than 45.0 microns - 88-93 wt. % and less than 3.7 microns - 28-40 wt. %, the maximum packing density of raw granules is achieved, that is, with such a ratio of large, medium and small particles, the space between the particles during the formation of the pellet is filled more completely.
Алюмосиликатное сырье, применяемое для получения проппанта, - бокситы, каолины, кианиты, андалузиты, силлиманиты предварительно обжигали при температуре 1000-1450°С. Такой диапазон температур обжига исходного сырья определяется, в первую очередь, содержанием в нем оксида алюминия. При этих температурах происходит активизация кристаллической структуры компонентов алюмосиликатного сырья, что обеспечивает минимизацию объемных изменений при обжиге гранул.Aluminosilicate raw materials used to produce proppant - bauxites, kaolins, kyanites, andalusites, sillimanites were pre-fired at a temperature of 1000-1450°C. This firing temperature range of the feedstock is determined, first of all, by the content of aluminum oxide in it. At these temperatures, the crystal structure of the components of the aluminosilicate raw material is activated, which ensures the minimization of volumetric changes during the firing of the granules.
В качестве магнезиально-силикатного сырья использовали сырье аналогичное при получении нами проппанта согласно изобретениям по патентам РФ №2745505, 25.03.2021 и №2644369, 09.02.2019. Магнезиально-силикатная шихта содержала мас. %: серпентинит, или серпентинитомагнезит, или оливинит, или дунит, или форстеритовый концентрат - 60-70; высококремнеземистый песок - 15-23 и каолиновую глину или каолин - 12-20. Предварительную термообработку исходного сырья - серпентинита, серпентинитомагнезита, дунита осуществляли при 800-1300°С; оливинита, высококремнеземистого песка, каолиновой глины, каолина, доломита, или 5,0-20,0 мас. % глины огнеупорной бокситовой при 150-600°С, а 79,0-94,0 мас. % бокситовой глины - при 1200-1300°С.As magnesia-silicate raw materials, we used raw materials similar to when we received the proppant according to the inventions according to the patents of the Russian Federation No. 2745505, 03/25/2021 and No. 2644369, 02/09/2019. Magnesia-silicate mixture contained wt. %: serpentinite, or serpentinite-magnesite, or olivinite, or dunite, or forsterite concentrate - 60-70; high silica sand - 15-23 and kaolin clay or kaolin - 12-20. Preliminary heat treatment of the feedstock - serpentinite, serpentinite magnesite, dunite was carried out at 800-1300°C; olivinite, high-silica sand, kaolin clay, kaolin, dolomite, or 5.0-20.0 wt. % refractory bauxite clay at 150-600°C, and 79.0-94.0 wt. % bauxite clay - at 1200-1300°C.
Применение для производства проппанта смесей каолина Боровичско-Любытинской группы месторождений с кварцевым песком, серпентинитом, дунитом, оливинитом, обогащенным магнийсодержащим сырьем, обосновано не только расширением сырьевой базы производства проппанта, но и получением прочной магнийсиликатной керамической структуры. Прочность кристаллических фаз, которые присутствуют в заявленных проппантах, убывает в ряду: корунд, шпинель, периклаз, муллит, форстерит и кварц. Хотя проппант на основе магнийсиликатного сырья уступает по прочности проппанту с муллито-корундовой структурой, он также может успешно применяться при добыче углеводородов методом ГРП.The use of mixtures of kaolin from the Borovichsko-Lyubytinskaya group of deposits with quartz sand, serpentinite, dunite, olivinite enriched with magnesium-containing raw materials for the production of proppant is justified not only by expanding the raw material base for proppant production, but also by obtaining a strong magnesium silicate ceramic structure. The strength of the crystalline phases that are present in the claimed proppants decreases in the following order: corundum, spinel, periclase, mullite, forsterite and quartz. Although the proppant based on magnesium silicate raw materials is inferior in strength to the proppant with mullite-corundum structure, it can also be successfully used in the production of hydrocarbons by hydraulic fracturing.
Для получения гранул заданных размеров на заключительной стадии грануляции добавляли исходное молотое сырье в количестве 5,0-20,0 масс. % от массы исходной шихты. Эта стадия грануляции (опудривание) необходима не только для того, чтобы остановить рост гранул, но и для достижения требуемых округлости и сферичности гранул (по шкале Крумбейна). При добавлении исходного молотого сырья, когда влага перестает выдавливаться на поверхности центробежными силами вращающихся гранул, при соударении и трении гранул, происходит шлифовка их поверхности и формирование близкой к сфере формы. Сферичность и округлость проппанта определяют проводимость и проницаемость проппантовой упаковки, то есть производительность скважины при добыче углеводородов методом ГРП.To obtain granules of a given size, at the final stage of granulation, the initial ground raw material was added in an amount of 5.0-20.0 wt. % of the mass of the original mixture. This granulation step (dusting) is necessary not only to stop the growth of the granules, but also to achieve the required roundness and sphericity of the granules (according to the Krumbein scale). When the initial ground raw material is added, when moisture ceases to be squeezed out on the surface by the centrifugal forces of the rotating granules, during the collision and friction of the granules, their surface is polished and a shape close to a sphere is formed. The sphericity and roundness of the proppant determine the conductivity and permeability of the proppant pack, that is, the productivity of the well during the production of hydrocarbons by hydraulic fracturing.
Температура сушки гранул 250-650°С зависит от исходного материала, размеров гранул и обеспечивает удаление влаги гранулированного материала, что необходимо перед высокотемпературным обжигом гранул.The drying temperature of the granules 250-650°C depends on the source material, the size of the granules and ensures the removal of moisture from the granular material, which is necessary before the high-temperature firing of the granules.
Обжиг высушенных гранул формирует прочную кристаллическую структуру проппанта, завершает полиморфные превращения оксидов. Активация процесса спекания возможна за счет введения фторсодержащих добавок, которые определяют интервал температур 1000-1450°С.The roasting of dried granules forms a strong crystalline structure of the proppant and completes the polymorphic transformations of oxides. Activation of the sintering process is possible due to the introduction of fluorine-containing additives, which determine the temperature range of 1000-1450°C.
Анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения «Способ получения проппанта и проппант» позволил установить, что заявитель не обнаружил источник, характеризующийся признаками, тождественными совокупности всех существенных признаков заявленного изобретения «Способ получения проппанта и проппант», то есть по имеющимся у заявителя сведениям, совокупность существенных признаков заявляемого изобретения «Способ получения проппанта и проппант» не известна из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения «Способ получения проппанта и проппант» критерию «новизна».An analysis of the prior art, including searching through patent and scientific and technical sources of information and identifying sources containing information about analogues of the claimed invention "Method for producing proppant and proppant", made it possible to establish that the applicant did not find a source characterized by features identical to the totality of all essential features of the claimed invention "Method of obtaining proppant and proppant", that is, according to the information available to the applicant, the set of essential features of the claimed invention "Method of obtaining proppant and proppant" is not known from the prior art, which allows us to conclude that the invention "Method of obtaining proppant and proppant" corresponds to the criterion " novelty".
Ниже приведены примеры, которыми подтверждаются, но не исчерпываются возможности получения проппанта в соответствии с данным изобретением. Все виды минерального сырья, повторяющиеся в примерах, одинаковы. Содержание различных видов минерального сырья в исходном сырье выражено в масс. % от массы исходного сырья. Свойства полученных в примерах проппантов представлены в таблице.Below are examples that confirm, but do not exhaust the possibility of obtaining a proppant in accordance with this invention. All types of mineral raw materials repeated in the examples are the same. The content of various types of mineral raw materials in the feedstock is expressed in mass. % by weight of the feedstock. The properties of the proppants obtained in the examples are presented in the table.
Пример 1. 1 кг исходного сырья - предварительно термообработанный при 1350°С боксит (ТУ 1512-006-00200992-2001), содержащий, масс. %: Al2O3 - 71,3; Fe2O3 - 1,7; SiO2 -16,9; TiO2 - 4,2; CaO+MgO - 0,9; K2O+Na2O - 1,0; измельченный до содержания частиц с размерами менее 63,0 мкм - 93,0 масс. %, менее 45,0 мкм - 85,0 масс. % и менее 3,7 мкм - 35,0 мас. %., гранулируют в смесителе-грануляторе Eirich при добавлении связующего в виде смеси водного 55,0% водного раствора фторида калия в количестве 30,0 масс. % от массы связующего с 3,0% водным раствором карбоксиметилцеллюлозы (ТУ 2231-001-53535770-2010). Количество связующего составляло 200 г. то есть 20.0 масс. % от массы исходного сырья. Гранулируют при начальной скорости вращения роторной мешалки 500 об/мин и скорости вращения чаши смесителя-гранулятора 300 об/мин. По мере увеличения подачи связующего скорость вращения роторной мешалки увеличивают до 2500 об/мин, а чаши смесителя-гранулятора - до 1000 об/мин. После окончания подачи связующего в смеситель-гранулятор добавляют исходный термообработанный молотый боксит в количестве 150 г, то есть 15,0 масс. % от массы исходного сырья, при скорости вращения роторной мешалки 500 об/мин и скорости вращения чаши смесителя-гранулятора 300 об/мин. Полученные гранулы сушат при 300°С. После рассева высушенных гранул, с выделением фракции 0,2-2,0 мм, их обжигают во вращающейся печи при температуре 1400°С. Обожженные гранулы рассевают на товарные фракции 0,15-0,420 мм, 0,420-0,841 мм, 0,841-1,19 мм и 1,19-2,00 мм.Example 1. 1 kg of feedstock - pre-heat-treated at 1350°C bauxite (TU 1512-006-00200992-2001), containing, wt. %: Al 2 O 3 - 71.3; Fe 2 O 3 - 1.7; SiO 2 -16.9; TiO 2 - 4.2; CaO + MgO - 0.9; K 2 O+Na 2 O - 1.0; crushed to the content of particles with sizes less than 63.0 microns - 93.0 wt. %, less than 45.0 µm - 85.0 wt. % and less than 3.7 μm - 35.0 wt. %., granulated in an Eirich mixer-granulator with the addition of a binder in the form of a mixture of an aqueous 55.0% aqueous solution of potassium fluoride in an amount of 30.0 wt. % by weight of the binder with a 3.0% aqueous solution of carboxymethylcellulose (TU 2231-001-53535770-2010). The amount of binder was 200 g, ie 20.0 wt. % by weight of the feedstock. Granulate at the initial speed of rotation of the rotary mixer 500 rpm and the speed of rotation of the bowl of the mixer-granulator 300 rpm. As the supply of the binder increases, the rotation speed of the rotary mixer is increased to 2500 rpm, and the bowl of the mixer-granulator - up to 1000 rpm. After the supply of the binder is completed, the initial heat-treated ground bauxite is added to the mixer-granulator in the amount of 150 g, that is, 15.0 wt. % by weight of the feedstock, at a rotation speed of the rotary mixer of 500 rpm and a rotation speed of the mixer-granulator bowl of 300 rpm. The resulting granules are dried at 300°C. After sieving the dried granules, with the separation of fractions of 0.2-2.0 mm, they are fired in a rotary kiln at a temperature of 1400°C. The calcined granules are screened into commercial fractions of 0.15-0.420 mm, 0.420-0.841 mm, 0.841-1.19 mm and 1.19-2.00 mm.
Пример 2. Способ получения проппанта как в примере 1, отличающийся тем, что в качестве исходного сырья используют предварительно термообработанный при 900°С каолин (ТУ 5729-070-00284530-96), содержащий, масс. %: Al2O3 - 29,5; SiO2 - 65,7; Fe2O3 - 1,2; TiO2 - 1,4; СаО - 0,5; MgO - 0,5; Na2O - 0,8; Ka2O - 0,7, измельченный до содержания частиц с размерами менее 63,0 мкм - 90,0 масс. %, менее 45,0 мкм - 88,0 масс. % и менее 3,7 мкм - 40,0 мас. %. Гранулируют в смесителе-грануляторе Eirich при добавлении связующего в виде смеси 70,0% водной суспензии флюорита в количестве 35 масс. % от массы связующего с 0,5% водным раствором метилцеллюлозы (ТУ 2231-107-57684455-2003). Количество связующего составляло 100 г, то есть 10,0 масс. % от массы исходного сырья. После окончания подачи связующего в смеситель-гранулятор добавляют исходный термообработанный молотый каолин в количестве 200 г, то есть 20,0 масс. % от массы исходного сырья. Полученные гранулы сушат при 450°С. После рассева высушенных гранул, с выделением фракции 0,02-1,8 мм, их обжигают во вращающейся печи при температуре 1350°С. Обожженные гранулы рассевают на товарные фракции 0,01-0,15 мм, 0,15-0,420 мм, 0,420-0,841 мм, 0,841-1,19 мм и 1,19-1,68 мм.Example 2. A method for producing a proppant as in example 1, characterized in that kaolin pre-heat-treated at 900°C (TU 5729-070-00284530-96) containing, wt. %: Al 2 O 3 - 29.5; SiO 2 - 65.7; Fe 2 O 3 - 1.2; TiO 2 - 1.4; CaO - 0.5; MgO - 0.5; Na 2 O - 0.8; Ka 2 O - 0.7, crushed to contain particles with sizes less than 63.0 μm - 90.0 wt. %, less than 45.0 μm - 88.0 wt. % and less than 3.7 μm - 40.0 wt. %. Granulate in the mixer-granulator Eirich with the addition of a binder in the form of a mixture of 70.0% aqueous suspension of fluorite in the amount of 35 wt. % by weight of the binder with a 0.5% aqueous solution of methylcellulose (TU 2231-107-57684455-2003). The amount of binder was 100 g, i.e. 10.0 wt. % by weight of the feedstock. After the supply of the binder is completed, the initial heat-treated ground kaolin is added to the mixer-granulator in the amount of 200 g, that is, 20.0 wt. % by weight of the feedstock. The resulting granules are dried at 450°C. After the screening of the dried granules, with the separation of a fraction of 0.02-1.8 mm, they are fired in a rotary kiln at a temperature of 1350°C. The calcined granules are screened into commercial fractions of 0.01-0.15 mm, 0.15-0.420 mm, 0.420-0.841 mm, 0.841-1.19 mm and 1.19-1.68 mm.
Пример 3. Способ получения проппанта как в примере 1, отличающийся тем, что в качестве исходного сырья используют предварительно термообработанный при 1450°С кианит (ТУ 14-10-017-98), содержащий, масс. %: Al2O3 - 62,25; SiO2 - 37,53; СаО - 0,07; K2O - 0,04, измельченный до содержания частиц с размерами менее 63,0 мкм, 95,0 масс. %, менее 45,0 мкм - 93,0 масс. % и менее 3,7 мкм - 28,0 мас. %. Гранулируют при добавлении связующего в виде смеси 80,0% водной суспензии фторапатита в количестве 50,0 масс. % от массы связующего с 5,0% раствором лигносульфатов технических (ТУ 2455-028-00279580-2004). Количество связующего составляло 400 г, то есть 40,0 масс. % от массы исходного сырья. После окончания подачи связующего в смеситель-гранулятор добавляют исходный термообработанный молотый кианит в количестве 200 г, то есть 20,0 масс. % от массы исходного сырья. Полученные гранулы сушат при 650°С. Обжиг гранул проводят при 1450°С.Example 3. A method for producing a proppant as in example 1, characterized in that kyanite (TU 14-10-017-98) pre-heat-treated at 1450°C is used as a feedstock, containing, wt. %: Al 2 O 3 - 62.25; SiO 2 - 37.53; CaO - 0.07; K 2 O - 0.04, crushed to contain particles with sizes less than 63.0 μm, 95.0 wt. %, less than 45.0 microns - 93.0 wt. % and less than 3.7 μm - 28.0 wt. %. Granulated with the addition of a binder in the form of a mixture of 80.0% aqueous suspension of fluorapatite in the amount of 50.0 wt. % by weight of the binder with a 5.0% solution of technical lignosulfates (TU 2455-028-00279580-2004). The amount of binder was 400 g, i.e. 40.0 wt. % by weight of the feedstock. After the supply of the binder is completed, the initial heat-treated ground kyanite is added to the mixer-granulator in the amount of 200 g, that is, 20.0 wt. % by weight of the feedstock. The resulting granules are dried at 650°C. The firing of the granules is carried out at 1450°C.
Пример 4. Способ получения проппанта как в примере 1, отличающийся тем, что в качестве исходного сырья используют предварительно термообработанный при 1400°С андалузит (ТУ 2458-285-00204197-2003), содержащий, масс. %: Al2O3 - 63,18; SiO2 - 35,32; CaO+MgO - 0,09; K2O - 0,05, измельченный до содержания частиц с размерами менее 63,0 мкм, 92,0 масс. %, менее 45,0 мкм - 89,0 масс. % и менее 3,7 мкм - 35,0 мас. %. Гранулируют в смесителе-грануляторе Eirich при добавлении связующего в виде смеси 65,0% водной суспензии криолита в количестве 40,0 масс. % от массы связующего с 5,0% водным раствором крахмала (ГОСТ Р 53876-2010). Количество связующего составляло 300 г, то есть 30,0 масс. % от массы исходного сырья. После окончания подачи связующего в смеситель-гранулятор добавляют исходный термообработанный молотый андалузит в количестве 50 г, то есть 5,0 масс. % от массы исходного сырья. Полученные гранулы сушат при 400°С. После рассева высушенных гранул, с выделением фракции 0,02-1,8 мм, их обжигают во вращающейся печи при температуре 1300°С. Обожженные гранулы рассевают на товарные фракции 0,01-0,15 мм, 0,15-0,4-0,8 мм, 0,8-1,75 мм.Example 4. A method for producing a proppant as in example 1, characterized in that andalusite (TU 2458-285-00204197-2003) pre-heat-treated at 1400°C is used as the feedstock, containing, wt. %: Al 2 O 3 - 63.18; SiO 2 - 35.32; CaO + MgO - 0.09; K 2 O - 0.05, crushed to contain particles with sizes less than 63.0 μm, 92.0 wt. %, less than 45.0 µm - 89.0 wt. % and less than 3.7 μm - 35.0 wt. %. Granulated in the mixer-granulator Eirich with the addition of a binder in the form of a mixture of 65.0% aqueous suspension of cryolite in the amount of 40.0 wt. % by weight of the binder with 5.0% aqueous starch solution (GOST R 53876-2010). The amount of binder was 300 g, i.e. 30.0 wt. % by weight of the feedstock. After the supply of the binder is completed, the initial heat-treated ground andalusite is added to the mixer-granulator in the amount of 50 g, that is, 5.0 wt. % by weight of the feedstock. The resulting granules are dried at 400°C. After screening the dried granules, with the separation of fractions of 0.02-1.8 mm, they are fired in a rotary kiln at a temperature of 1300°C. The calcined granules are screened into commercial fractions of 0.01-0.15 mm, 0.15-0.4-0.8 mm, 0.8-1.75 mm.
Пример 5. Способ получения проппанта как в примере 1, отличающийся тем, что в качестве исходного сырья используют предварительно термообработанный при 1400°С силлиманит (ТУ 39-0147001-105-93), содержащий, масс. %: Al2O3 - 57,3; Fe2O3 - 0,7; SiO2 - 38,5; TiO2 - 2,2; СаО - 0,1; K2O+Na2O - 0,1, измельченный до содержания частиц с размерами менее 63,0 мкм, 95,0 масс. %, менее 45,0 мкм - 90,0 масс. % и менее 3,7 мкм - 40,0 мас. %. Гранулируют при добавлении связующего в виде смеси 80,0% водной суспензии криолита в количестве 35,0 масс. % от массы связующего с 4,0% раствором жидкого стекла (ГОСТ 13078-81). Количество связующего составляло 250 г, то есть 25,0 масс. % от массы исходного сырья. Полученные гранулы сушат при 650°С. Обжиг гранул проводят при 1350°С.Example 5. A method for producing a proppant as in example 1, characterized in that sillimanite (TU 39-0147001-105-93) pre-heat-treated at 1400°C is used as the feedstock, containing, wt. %: Al 2 O 3 - 57.3; Fe 2 O 3 - 0.7; SiO 2 - 38.5; TiO 2 - 2.2; CaO - 0.1; K 2 O+Na 2 O - 0.1, crushed to contain particles with sizes less than 63.0 μm, 95.0 wt. %, less than 45.0 microns - 90.0 wt. % and less than 3.7 μm - 40.0 wt. %. Granulate when adding a binder in the form of a mixture of 80.0% aqueous suspension of cryolite in the amount of 35.0 wt. % by weight of the binder with a 4.0% solution of liquid glass (GOST 13078-81). The amount of binder was 250 g, i.e. 25.0 wt. % by weight of the feedstock. The resulting granules are dried at 650°C. The firing of the granules is carried out at 1350°C.
Пример 6. Способ получения проппанта как в примере 1, отличающийся тем, что в качестве исходного сырья используют предварительно термообработанную смесь, содержащую 38,0 масс. % высушенного при 150°С кварцевого песка, 51,0 масс. % предварительно термообработанного при 1280°С серпентинита и 11% предварительно термообработанного при 900°С каолина Боровичско-Любытинской группы месторождений, содержащего, масс. %: Al2O3 - 24,9; SiO2 - 64,8; Fe2O3 - 2,7; СаО - 0,6; Na2O - 0,3; K2O - 2,6; MgO - 0,73, С - 1,1. Гранулируют при добавлении связующего в виде смеси 75,0% водной суспензии криолита в количестве 35,0 масс. % от массы связующего с 3.0% водным раствором карбоксиметилцеллюлозы. Количество связующего составляло 350 г. то есть 35,0 масс. % от массы исходного сырья. Полученные гранулы сушат при 550°С. Обжиг гранул проводят при 1100°С.Example 6. A method for producing a proppant as in example 1, characterized in that a pre-heat-treated mixture containing 38.0 wt. % dried at 150°C quartz sand, 51.0 wt. % pre-heat-treated at 1280°C serpentinite and 11% pre-heat-treated at 900°C kaolin of the Borovichsko-Lyubytinskaya group of deposits, containing, wt. %: Al 2 O 3 - 24.9; SiO 2 - 64.8; Fe 2 O 3 - 2.7; CaO - 0.6; Na 2 O - 0.3; K 2 O - 2.6; MgO - 0.73, C - 1.1. Granulated with the addition of a binder in the form of a mixture of 75.0% aqueous suspension of cryolite in the amount of 35.0 wt. % by weight of the binder with a 3.0% aqueous solution of carboxymethylcellulose. The amount of binder was 350 g, ie 35.0 wt. % by weight of the feedstock. The resulting granules are dried at 550°C. The firing of the granules is carried out at 1100°C.
Пример 7. Способ получения проппанта как в примере 6, отличающийся тем, что в качестве исходного сырья используют смесь, содержащую 33,0 масс. % высушенного при 150°С кварцевого песка, 55,0 масс. % предварительно термообработанного при 950°С дунита и 12% предварительно термообработанного при 900°С каолина Боровичско-Любытинской группы месторождений.Example 7. A method for producing proppant as in example 6, characterized in that a mixture containing 33.0 wt. % dried at 150°C quartz sand, 55.0 wt. % of dunite pre-heat-treated at 950°C and 12% of kaolin pre-heat-treated at 900°C from the Borovichsko-Lyubytinskaya group of deposits.
Пример 8. Способ получения проппанта как в примере 6, отличающийся тем, что в качестве исходного сырья используют смесь, содержащую 33,0 масс. % высушенного при 150°С кварцевого песка, 55,0 масс. % предварительно термообработанного при 950°С оливинита (ТУ 1515-002-14504218-2013) и 12% предварительно термообработанного при 900°С каолина Боровичско-Любытинской группы месторождений.Example 8. A method for producing proppant as in example 6, characterized in that a mixture containing 33.0 wt. % dried at 150°C quartz sand, 55.0 wt. % pre-heat-treated at 950°C olivinite (TU 1515-002-14504218-2013) and 12% pre-heat-treated at 900°C kaolin of the Borovichi-Lyubytinskaya group of deposits.
Пример 9. Способ получения проппанта как в примере 6, отличающийся тем, что в качестве исходного сырья используют смесь, содержащую 33,0 масс. % высушенного при 150°С кварцевого песка, 55,0 масс. % предварительно термообработанного при 950°С форстерита (ГОСТ 1515-001-15054148-2004) и 12% предварительно термообработанного при 900°С каолина Боровичско-Любытинской группы месторождений.Example 9. A method for producing a proppant as in example 6, characterized in that a mixture containing 33.0 wt. % dried at 150°C quartz sand, 55.0 wt. % pre-heat-treated at 950°C forsterite (GOST 1515-001-15054148-2004) and 12% pre-heat-treated at 900°C kaolin of the Borovichsko-Lyubytinskaya group of deposits.
Пример 10. Способ получения проппанта как в примере 6, отличающийся тем, что в качестве исходного сырья используют смесь, содержащую 33,0 масс. % высушенного при 150°С кварцевого песка, 55,0 масс. % предварительно термообработанного при 950°С серпентинитомагнезита (ТУ 5716-001-46754744-20050) и 12% предварительно термообработанного при 900°С каолина Боровичско-Любытинской группы месторождений.Example 10. A method for producing a proppant as in example 6, characterized in that a mixture containing 33.0 wt. % dried at 150°C quartz sand, 55.0 wt. % pre-heat-treated at 950°C serpentinite-magnesite (TU 5716-001-46754744-20050) and 12% pre-heat-treated at 900°C kaolin from the Borovichi-Lyubitinsky group of deposits.
Пример 11. Способ получения проппанта по п. 1, отличающийся тем, что в качестве связующего используют смесь 80,0% водной суспензии криолита в количестве 35,0 масс. % от массы связующего с 3% водным раствором карбоксиметилцеллюлозы. Количество связующего составляет 300 г, то есть 30,0 масс. % от массы исходного сырья. Обжиг высушенных гранул осуществляли при 1350°С.Example 11. A method for producing proppant according to claim 1, characterized in that a mixture of 80.0% aqueous suspension of cryolite is used as a binder in an amount of 35.0 wt. % by weight of the binder with a 3% aqueous solution of carboxymethylcellulose. The amount of binder is 300 g, i.e. 30.0 wt. % by weight of the feedstock. The roasting of the dried granules was carried out at 1350°C.
Пример 12. Способ получения проппанта по п. 11, отличающийся тем, что в качестве исходного сырья используют смесь предварительно термообработанного при 1350°С боксита в количестве 60,0 масс. % от массы смеси с предварительно термообработанным при 900°С каолином. Обжиг высушенных гранул осуществляли при 1300°С.Example 12. A method for producing a proppant according to claim 11, characterized in that a mixture of bauxite pre-heat-treated at 1350°C in an amount of 60.0 wt. % by weight of the mixture with pre-heat-treated at 900°C kaolin. The roasting of the dried granules was carried out at 1300°C.
Пример 13 (прототип). Способ получения проппанта как в примере 9. отличающийся тем. что в качестве исходного сырья используют смесь, содержащую 30,0 масс. % высушенного при 150°С кварцевого песка с 70,0 масс. % предварительно термообработанного при 950°С форстерита.Example 13 (prototype). The method of obtaining proppant as in example 9. differing in that. that as a feedstock use a mixture containing 30.0 wt. % dried at 150°C quartz sand with 70.0 wt. % pre-heat-treated at 950°C forsterite.
Пример 14. Способ получения проппанта как в примере 13, отличающийся тем, в качестве связующего используют смесь 80,0% водной суспензии криолита в количестве 35,0 масс. % от массы связующего с 3% водным раствором карбоксиметилцеллюлозы.Example 14. A method for producing a proppant as in example 13, characterized in that a mixture of 80.0% aqueous suspension of cryolite is used as a binder in an amount of 35.0 wt. % by weight of the binder with a 3% aqueous solution of carboxymethylcellulose.
Пример 15. Способ получения проппанта по п. 1, отличающийся тем, что на поверхность гранул дополнительно наносят полимерное покрытие из фенолформальдегидных смол.Example 15. A method for producing a proppant according to claim 1, characterized in that a polymer coating of phenol-formaldehyde resins is additionally applied to the surface of the granules.
Пример 16. Способ получения проппанта по п. 1, отличающийся тем, что на поверхность гранул дополнительно наносят полимерное покрытие из эпоксидных смол.Example 16. A method for producing a proppant according to claim 1, characterized in that a polymer coating of epoxy resins is additionally applied to the surface of the granules.
Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается от известного тем, что использование фторсодержащих спекающих добавок в виде водного раствора или водных суспензий в составе связующего позволяет значительно сократить общее время грануляции, то есть время от начала загрузки исходного сырья и до окончания гранулирования. В патенте РФ 2394063 (прототип) в примере 1 указано время смешивания компонентов исходного сырья с криолитом -30 мин, что значительно превышает общее время грануляции при получении проппанта в соответствие с заявленным изобретением. Проппант, полученный согласно данному изобретению, отличается высокой механической прочностью.A comparative analysis of the proposed solution with the prototype shows that the proposed method differs from the known one in that the use of fluorine-containing sintering additives in the form of an aqueous solution or aqueous suspensions in the binder composition can significantly reduce the total granulation time, that is, the time from the start of loading the feedstock to the end of granulation . In the patent of the Russian Federation 2394063 (prototype) in example 1, the mixing time of the feedstock components with cryolite is -30 min, which significantly exceeds the total granulation time when obtaining a proppant in accordance with the claimed invention. The proppant obtained according to this invention is characterized by high mechanical strength.
Claims (11)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2784663C1 true RU2784663C1 (en) | 2022-11-29 |
Family
ID=
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116536039A (en) * | 2023-05-06 | 2023-08-04 | 郑州德赛尔陶粒有限公司 | Light acid-resistant high-strength fracturing propping agent and preparation method thereof |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20030148893A1 (en) * | 2001-11-09 | 2003-08-07 | Lunghofer Eugene P. | Composite silica proppant material |
| RU2394063C1 (en) * | 2009-04-28 | 2010-07-10 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Форэс" | Procedure for production of propping agent out of alumina containing raw material |
| RU2568468C2 (en) * | 2013-12-24 | 2015-11-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Поволжский государственный технологический университет" | Device for securing of meter at tree trunk |
| RU2608100C1 (en) * | 2015-08-25 | 2017-01-13 | Акционерное общество "Боровичский комбинат огнеупоров" | Charge and method of producing proppant |
| RU2644369C1 (en) * | 2016-09-19 | 2018-02-09 | Акционерное общество "Боровичский комбинат огнеупоров" | Proppant production method and proppant |
| CN109467414A (en) * | 2018-10-29 | 2019-03-15 | 裴泽民 | The preparation method of ceramsite propping agent is split in a kind of resistance to compression |
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20030148893A1 (en) * | 2001-11-09 | 2003-08-07 | Lunghofer Eugene P. | Composite silica proppant material |
| RU2394063C1 (en) * | 2009-04-28 | 2010-07-10 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Форэс" | Procedure for production of propping agent out of alumina containing raw material |
| RU2568468C2 (en) * | 2013-12-24 | 2015-11-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Поволжский государственный технологический университет" | Device for securing of meter at tree trunk |
| RU2608100C1 (en) * | 2015-08-25 | 2017-01-13 | Акционерное общество "Боровичский комбинат огнеупоров" | Charge and method of producing proppant |
| RU2644369C1 (en) * | 2016-09-19 | 2018-02-09 | Акционерное общество "Боровичский комбинат огнеупоров" | Proppant production method and proppant |
| CN109467414A (en) * | 2018-10-29 | 2019-03-15 | 裴泽民 | The preparation method of ceramsite propping agent is split in a kind of resistance to compression |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116536039A (en) * | 2023-05-06 | 2023-08-04 | 郑州德赛尔陶粒有限公司 | Light acid-resistant high-strength fracturing propping agent and preparation method thereof |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2346971C2 (en) | Propping agent, method for production and application thereof | |
| CA2593594C (en) | Ceramic proppant with low specific weight | |
| RU2507178C2 (en) | Method of obtaining proppant (versions) and method of hydraulic fracturing of stratum with application of obtained proppant (versions) | |
| RU2446200C1 (en) | Manufacturing method of light-weight siliceous proppant, and proppant | |
| CN108603102B (en) | Ceramic proppant and its production method | |
| US20030148893A1 (en) | Composite silica proppant material | |
| WO2008004911A2 (en) | Proppant and method of production | |
| US20090192059A1 (en) | Precursor compositions for ceramic products | |
| CN102753648A (en) | Hydraulic fracturing proppant containing inorganic fibers | |
| CA2741860C (en) | High strength proppants | |
| WO2006032008A2 (en) | Sintered spherical pellets | |
| CA2608857A1 (en) | Sintered spherical pellets useful for gas and oil well proppants | |
| WO2016064558A1 (en) | Methods to make ceramic proppants | |
| RU2235703C1 (en) | Method of manufacturing ceramic disjoining members for oil wells | |
| RU2339670C1 (en) | Porous proplant and method for its fabrication | |
| WO2016044688A1 (en) | Addition of mineral-containing slurry for proppant formation | |
| RU2784663C1 (en) | Method for production of proppant and proppant | |
| RU2211198C2 (en) | Blend for manufacturing refractory high-strength spherical granules and a method for fabrication thereof | |
| RU2739180C1 (en) | Method of producing magnesium silicate proppant and proppant | |
| RU2229456C2 (en) | Charge for manufacturing high-strength refractory spherical granules and a method for manufacture thereof | |
| RU2623751C1 (en) | Manufacturing method of light-weight siliceous proppant and proppant | |
| RU2650145C1 (en) | Charge and method of producing proppant | |
| RU2482155C1 (en) | Proppant | |
| Niżankowski | Manufacturing sintered corundum abradants | |
| AU2002340238A1 (en) | Composite silica oxide proppant material |