Способ изготовления легковесного кремнезёмистого проппанта и проппант

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к технологии изготовления проппантов, предназначенных для использования в качестве расклинивающих агентов при добыче нефти или газа методом гидравлического разрыва пласта. В способе изготовления легковесного кремнеземистого проппанта, включающем сушку и помол компонентов исходной шихты, содержащей материал – источник диоксида кремния в виде кварц-полевошпатного песка, ее грануляцию, обжиг полученных гранул и их рассев, в шихту дополнительно вводят портландцемент при следующем соотношении компонентов, мас.%: кварц-полевошпатный песок - 85–99, портландцемент - 1–15. Кремнеземистый проппант характеризуется тем, что он получен указанным выше способом. Технический результат – снижение разрушаемости проппанта при высоком давлении. 2 н.п. ф-лы, 1 табл., 1 пр.

 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к технологии изготовления проппантов, предназначенных для использования в качестве расклинивающих агентов при добыче нефти или газа методом гидравлического разрыва пласта - ГРП.

Проппанты (расклиниватели) - прочные гранулы, удерживающие трещины ГРП от смыкания под большим давлением и обеспечивающие необходимую производительность нефтяных и/или газовых скважин путем обеспечения в пласте проводящего канала. Среди керамических расклинивателей наиболее применяемыми являются алюмосиликатные и магнийсиликатные проппанты, обладающие высокими значениями прочности, сферичности, округлости. Однако оба типа вышеупомянутых проппантов имеют высокий насыпной вес. Между тем, снижение плотности проппанта позволяет использовать низковязкую жидкость ГРП, применяемую для заполнения трещин проппантом, что сокращает стоимость самой жидкости, а также снижает вероятность того, что жидкость ГРП, остающаяся в пласте, блокирует поток нефти и газа. Кроме того, снижение плотности расклинивающего агента облегчает и удешевляет процесс закачки проппанта в скважину, а сам проппант может глубже проникать в трещину, увеличивая тем самым производительность нефтяной или газовой скважины. Известны способы снижения плотности проппанта путем изготовления гранул с пористой структурой. Однако пониженные прочностные характеристики указанного материала предполагают нанесение на его поверхность дорогостоящего упрочняющего полимерного покрытия. В связи с этим, производители проппанта проводят исследования, направленные на поиск альтернативных видов сырья для изготовления расклинивателей. Особое внимание привлекают кремнеземистые материалы на основе кварц-полевошпатного песка и/или кварцита с содержанием SiO2 более 80 мас.% (см., например, патент РФ № 2445339).

Указанные материалы не отличаются выдающимися прочностными характеристиками, а также имеют недостаточно высокие показатели проводимости/проницаемости, сферичности/округлости. Для преодоления указанных недостатков и регулирования плотности расклинивателя в шихту для изготовления проппанта вводят глину, каолин, магнийсодержащие компоненты, соли, полимерные связующие и пр. (см., например, патенты РФ № 2425084, № 2500713, № 2513792, № 2535540, № 2547033).

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому решению является способ изготовления легковесного кремнеземистого проппанта (патент РФ № 2446200), включающий сушку и помол компонентов исходной шихты, ее грануляцию, обжиг полученных гранул и их рассев, в кремнеземистую шихту, содержащую материал-источник диоксида кремния в виде кварц-полевошпатного песка и/или кварцита, дополнительно вводят материал - источник оксида магния с размером частиц 5 мкм и менее при следующем соотношении компонентов (в пересчете на прокаленное вещество), мас.%: SiO2 88-94, MgO 0,3-9, природные примеси - остальное, а в качестве материала-источника оксида магния используют серпентинит, тальк, брусит, каустический магнезит или их смеси. Причем материал-источник диоксида кремния имеет размер частиц 10 мкм и менее, а температура обжига гранул проппанта не превышает 1200°С. Кроме того, проппант характеризуется тем, что он получен указанным способом.

Недостатком известного технического решения является пониженная прочность проппанта при высоких (более 7500 psi) давлениях. По всей вероятности это обусловлено тем, что стеклофаза сложного состава, образующаяся в гранулах расклинивателя при спекающем обжиге, не обладает достаточной вязкостью, вследствие чего при давлениях более 7500 psi происходит резкое увеличение разрушаемости проппанта.

Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является снижение разрушаемости легковесного кремнеземистого проппанта при давлении более 7500 psi.

Указанная задача решается тем, что в способе изготовления легковесного кремнеземистого проппанта, включающем сушку и помол компонентов исходной шихты, содержащей материал–источник диоксида кремния в виде кварц-полевошпатного песка, ее грануляцию, обжиг полученных гранул и их рассев, в шихту дополнительно вводят портландцемент при следующем соотношении компонентов, мас.%: кварц-полевошпатный песок - 85–99, портландцемент - 1–15. Кроме того, кремнеземистый проппант характеризуется тем, что он получен указанным способом.

Экспериментальным путем установлено, что введение в состав шихты для изготовления легковесного кремнеземистого проппанта портландцемента позволяет уже на стадии грануляции получать уплотненные и упрочненные гранулы проппанта–сырца. В результате чего во время спекающего обжига в значительной степени снижается пылеобразование и, следовательно, припекание пылевидных частиц к поверхности обожженных гранул проппанта, а это в свою очередь положительно сказывается на степени разрушаемости проппантной пачки. Кроме того, по мнению авторов, более вязкая по сравнению с прототипом стеклофаза, образующаяся в гранулах проппанта при обжиге, препятствует хрупкому разрушению гранул расклинивающего агента при нагрузках более 7500 psi. При проведении исследований установлено, что портландцемент, включенный в состав шихты, действует как ярковыраженная спекающая добавка, вследствие чего отпадает необходимость сверхтонкого измельчения компонентов шихты. Абсолютная плотность проппанта составила 2,0–2,5 г/см3, против 2,0–2,44 г/см3 у прототипа. Таким образом, полученный проппант также относится к легковесным расклинивающим агентам. Введение в шихту портландцемента в количестве менее 1 мас.% не оказывает заметного влияния на прочность проппанта, а увеличение содержания портландцемента в шихте свыше 15 мас.% не приводит к дальнейшему увеличению прочности, при этом из–за увеличенного содержания стеклофазы в гранулах при обжиге образуется значительное количество спеков проппантов.

Пример осуществления изобретения

4,5 кг кварц-полевошпатного песка (Бочкарихинского месторождения, РФ, Свердловская обл.), высушенного при температуре 150°С в течение 1 часа, помещали в лабораторную вибромельницу, туда же помещали 0,5 кг (10 мас.%) портландцемента (ООО СЦЗ, РФ, Свердловская обл., г. Сухой Лог). Материал измельчали до фракции менее 40 мкм, гранулировали и обжигали при температуре 1215°С. У обожженных проппантов фракции 30/50 меш определяли разрушаемость при 10 000 psi по общепринятой методике ISO 13503 - 2: 2006(Е). Аналогичным образом готовили пробы проппанта с различным содержанием портландцемента. Одновременно была изготовлена проба проппанта по патенту РФ № 2446200, имеющая минимальную разрушаемость при нагрузке 10 000 psi (состав шихты пробы: кварц-полевошпатный песок + серпентинитовый щебень, при содержании MgO ≈ 3,0 мас.%, SiO2 ≈ 94 мас.%, примеси ≈ 3,0 мас.%).

Результаты измерений представлены в таблице.

Анализ данных таблицы показывает, что легковесный кремнеземистый проппант, полученный заявляемым способом (примеры 4–7 таблицы), имеет меньшую разрушаемость по сравнению с прототипом.

Таблица – свойства кремнеземистого проппанта с добавкой портландцемента

1. Способ изготовления легковесного кремнеземистого проппанта, включающий сушку и помол компонентов исходной шихты, содержащей материал – источник диоксида кремния в виде кварц-полевошпатного песка, ее грануляцию, обжиг полученных гранул и их рассев, отличающийся тем, что в шихту дополнительно вводят портландцемент при следующем соотношении компонентов, мас.%:

кварц-полевошпатный песок 85–99;

портландцемент 1–15.

2. Кремнеземистый проппант, характеризующийся тем, что он получен способом по п.1.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к жидкостям для обслуживания скважин. Неводная жидкость для технического обслуживания скважин содержит реологический модификатор, где реологический модификатор содержит продукт реакции полисульфида, димерной кислоты и полифункционального амина, содержащего молекулу, имеющую по меньшей мере две аминные группы, причем неводная жидкость для технического обслуживания скважин содержит буровой раствор на углеводородной основе.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности. Технический результат - повышение селективности и глубины проникающей кислотной обработки пласта, повышение степени промывки призабойной зоны от продуктов реакции и загрязнителей, сокращение времени вывода скважины в режим.

Изобретение относится к гидравлическому разрыву подземного пласта. Предложен способ гидравлического разрыва подземного пласта, в котором осуществляют ввод в подземный пласт проппантной фазы, содержащей тонкоструктурную однородную пену, содержащую жидкость на водной основе с повышенной вязкостью, имеющую сверхлегкий проппант - СЛП, взвешенный в указанной жидкости, и газообразную среду, составляющую по меньшей мере около 85 об.% комбинации газообразной среды и жидкости на водной основе в тонкоструктурной однородной пене, где диаметр пузырьков в по меньшей мере 70% объема газа тонкоструктурной однородной пены меньше чем или равен 0,18 мм, и проппантную фазу вводят в подземный пласт под давлением, достаточным для образования или расширения трещины.

Настоящее изобретение относится к синтетическому цементу, который содержит монофункциональный мономер с низкой вязкостью, дициклопентадиениловый фрагмент, который имеет боковые группы, подверженные свободнорадикальному взаимодействию, 1,3-бутиленгликольдиметакрилат, ненасыщенный стироловый блок-сополимер и пероксидный отвердитель.

Настоящее изобретение относится к модифицированному проппанту и его применению при гидравлическом разрыве подземного пласта. Модифицированный проппант содержит частицу субстрата проппанта, покрытую гидрогелем полимера, где указанная частица содержит покрытый смолой проппант и усилитель адгезии, скрепляющий их.
Изобретение относится к добыче нефти или природного газа и их перекачиванию по трубопроводам. Способ разжижения жидкости, обладающей кажущейся вязкостью более 5 сП и применяемой при добыче нефти или природного газа, где жидкость содержит водорастворимый разветвленный полисахарид, растворенный в воде, выбираный из группы, состоящей из ксантана, диутана и любых их производных, и способ включает стадию обеспечения контакта указанной жидкости с одним или несколькими водорастворимыми персульфатами и одним или несколькими сильными основаниями, которую осуществляют при одной или нескольких температурах менее 100°F (37,8°С).
Изобретение относится к добыче нефти или природного газа. Способ разжижения жидкости, обладающей кажущейся вязкостью более 5 сП и применяемой при добыче нефти или природного газа, содержащей один или несколько водорастворимых синтетических полимеров, выбранных из приведенной группы, включает стадию обеспечения контакта указанной жидкости с одним или несколькими водорастворимыми персульфатами и одним или несколькими сильными основаниями, которую проводят при одной или нескольких температурах менее 100ºF (37,8ºС).
Изобретение относится к полилактидным волокнам, которые ввиду способности быстро разлагаться в определенных условиях, потенциально имеют использование в сельскохозяйственной, лесной, морской и нефтегазовой промышленности.

Изобретение относится к области органической химии и может быть использовано при получении средства для селективного удаления сероводорода и меркаптанов из газов, нефти и нефтепродуктов.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к строительству нефтяных и газовых скважин, и может быть использовано при цементировании эксплуатационных колонн верхних надпродуктивных интервалов труб облегченным тампонажным материалом с добавлением пеностекла.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к технологии изготовления среднеплотных и легковесных керамических проппантов с насыпной плотностью 1,4 – 1,55 г/см3 из шихты на основе смеси термообработанного природного магнийсиликатного сырья и кварцполевошпатного песка.

Изобретение может быть использовано для создания электролита твердооксидного топливного элемента. Жидкофазный синтез многокомпонентного керамического материала в системе ZrO2-Y2O3-Gd2O3-MgO осуществляют путем выбора в качестве исходных реагентов солей ZrO(NO3)2⋅2H2O, Y(NO3)3⋅5H2O, Gd(NO3)3⋅6H2O и Mg(NO3)2⋅6H2O.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к технологии изготовления керамических проппантов средней плотности, предназначенных для использования в качестве расклинивающих агентов при добыче нефти или газа методом гидравлического разрыва пласта - ГРП.

Изобретение относится к материалам для ювелирной промышленности, а именно к искусственным материалам для изготовления имитаций природных драгоценных и полудрагоценных камней и технологии их синтеза.

Изобретение направлено на получение керамического расклинивающего агента с высокими эксплуатационными характеристиками и низкой себестоимостью производства, что является актуальным для серийного производства за счет использования дисперсионного механизма упрочнения керамики путем дополнительного использования легкоплавкой монтмориллонитовой глины, обладающей низкой температурой спекания.

Изобретение относится к производству трубчатых керамических конструкций и может быть использовано при изготовлении твёрдоокисных топливных элементов. Предлагается способ для производства трубчатых керамических конструкций некруглого поперечного сечения, который включает в себя нанесение керамикообразующего состава на внешнюю поверхность оправки вращающегося узла (45) шпинделя-оправки некруглого поперечного сечения, соответствующего некруглому внутреннему поперечному сечению трубчатой керамической конструкции.
Изобретение относится к области производства керамических конструкционных и функциональных материалов. Для получения керамического композитного материала на основе оксидов алюминия и циркония проводят стабилизацию в тетрагональной фазе диоксида циркония механическим способом: смешивают в активаторе соль циркония и стабилизатор (соль редкоземельного элемента), затем смесь термообрабатывают при температуре 500-600°C в течение 1-3 часов.

Изобретение относится к керамическим материалам, в частности к керамической частице, которая может использоваться в качестве пропанта. Заявлена керамическая частица по меньшей мере с двумя фазами микроструктур, содержащая аморфную фазу, составляющую от 30 объемных процентов до 70 объемных процентов частицы, и первую по существу кристаллическую фазу, содержащую множество преимущественно кристаллических областей, распределенных в аморфной фазе.
Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к технологии изготовления керамических проппантов, предназначенных для использования в качестве расклинивающих агентов при добыче нефти или газа методом гидравлического разрыва пласта.

Изобретение относится к технологии получения оптических поликристаллических материалов, а именно фторидной керамики, имеющей наноразмерную структуру и усовершенствованные оптические, лазерные и генерационные характеристики.

Изобретения относятся к высокопористым материалам, в частности к получению высокопористого материала из нитрида кремния с волокнистой структурой, предназначенного для эксплуатации при повышенных температурах в агрессивных средах, например в фильтрах для очистки расплавов металлов, в носителях катализаторов, огнепреградителях. Способ получения высокопористого материала из нитрида кремния с волокнистой структурой включает получение волокон из термопластичного шликера на основе кремния с термопластичной связкой, укладку волокон, формование каркасной структуры с последующей отгонкой связки при нагреве и реакционное спекание в азоте. Получение волокон осуществляют протяжкой непрерывной нити сквозь расплав термопластичного шликера, а укладку волокон производят намоткой волокон на подложки в виде пластин прямоугольного сечения послойно с поворотом направления намотки после каждого слоя на 90°. Установка для получения волокнистой структуры материала содержит термостатированный бак с термопластичным шликером, снабженный механизмом перемешивания шликера, узел протяжки нити через шликер для формирования волокон, состоящий из направляющих роликов, и устройство для вытягивания и намотки волокон. Указанное устройство расположено с возможностью перемещения относительно термостатированного бака и включает закрепленный на неподвижном валу корпус, к которому прижаты пластины, при этом корпус установлен с возможностью вращения вокруг оси вала, а пластины установлены с возможностью поворота на 90°. Технический результат - упрощение способа получения высокопористого однородного по структуре материала из нитридокремниевых равномерных по сечению волокон. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к технологии изготовления проппантов, предназначенных для использования в качестве расклинивающих агентов при добыче нефти или газа методом гидравлического разрыва пласта. В способе изготовления легковесного кремнеземистого проппанта, включающем сушку и помол компонентов исходной шихты, содержащей материал – источник диоксида кремния в виде кварц-полевошпатного песка, ее грануляцию, обжиг полученных гранул и их рассев, в шихту дополнительно вводят портландцемент при следующем соотношении компонентов, мас.: кварц-полевошпатный песок - 85–99, портландцемент - 1–15. Кремнеземистый проппант характеризуется тем, что он получен указанным выше способом. Технический результат – снижение разрушаемости проппанта при высоком давлении. 2 н.п. ф-лы, 1 табл., 1 пр.

Наверх