Шихта для изготовления легковесного кремнезёмистого проппанта и проппант


C04B35/62695 - Формованные керамические изделия, характеризуемые их составом (пористые изделия C04B 38/00; изделия, характеризуемые особой формой, см. в соответствующих классах, например облицовка для разливочных и плавильных ковшей, чаш и т.п. B22D 41/02); керамические составы (содержащие свободный металл, связанный с карбидами, алмазом, оксидами, боридами, нитридами, силицидами, например керметы или другие соединения металлов, например оксинитриды или сульфиды, кроме макроскопических армирующих агентов C22C); обработка порошков неорганических соединений перед производством керамических изделий (химические способы производства порошков неорганических соединений C01)

Владельцы патента RU 2653200:

Общество с ограниченной ответственностью "ФОРЭС" (RU)

Изобретение относится к производству керамических проппантов, предназначенных для использования в качестве расклинивающих агентов при добыче углеводородов методом гидравлического разрыва пласта. Шихта для производства легковесных керамических проппантов содержит 90,0-99,5 мас.% природного песка и 0,5-10 мас.% цементного клинкера и/или цемента. Легковесный кремнеземистый проппант, изготовленный из указанной шихты, характеризуется пониженной насыпной плотностью до 1,4 г/см3 и демонстрирует пониженную разрушаемость под нагрузкой 10000 psi. 2 н.п. ф-лы, 1 табл.

 

Изобретение относится к производству керамических  проппантов, предназначенных для использования в качестве расклинивающих агентов при добыче углеводородов методом гидравлического разрыва пласта – ГРП, конкретно – к производству легковесных керамических проппантов на основе кремнеземистого сырья.

Специалистам, работающим в области исследования свойств керамических расклинивающих агентов, известно, что основными видами сырья для масштабно производимых в настоящее время проппантов являются природные алюмосиликаты, природные магнийсиликаты и кремнезем. Соответственно, проппанты, производимые из шихты алюмосиликатного или магнийсиликатного состава, относятся к высокоплотным и среднеплотным продуктам (насыпная плотность составляет приблизительно 1,5 – 2,0 г/см3, см., например, патент РФ №2563853), а проппанты, производимые из шихты кремнеземистого состава, являются легковесными (насыпная плотность 1,3 – 1,4 г/см3) или ультралегковесными (насыпная плотность менее 1,3 см3) изделиями. При этом достаточно хорошо изученным является тот факт, что с понижением насыпной плотности проппанта снижаются его прочностные характеристики и, как следствие, проводимость/проницаемость проппантной пачки. По этой причине ультралегковесные проппанты в настоящее время не находят широкого применения и используются исключительно на скважинах с низким пластовым давлением. Известен, например, способ изготовления кремнеземистого проппанта (см. патент РФ № 2445339), в котором качестве шихты используют природный высококремнеземистый песок или его смесь с кварцитом. Проппант, полученный указанным способом, относится к категории ультралегковесных и обладает пониженными прочностными характеристиками в особенности при высоких (более 7500 psi) разрушающих нагрузках. В то же время специалистам, работающим в сфере добычи углеводородов, известно, что с понижением насыпной плотности расклинивающего агента появляется возможность проведения операции ГРП с применением жидкостей с низкой вязкостью, что является особенно актуальным при использовании технологии горизонтального бурения в сочетании с гидроразрывом. В результате чего обеспечиваются необходимые дебиты скважин. Этот эффект достигается преимущественно за счет улучшения переноса и оптимизации расположения проппанта в трещинах (см. доклады компании Oxane Materials на конференции SPE Hydraulic Fracturing Technology в Woodlands, штат Техас, США, 4-6 февраля 2014 г.). Вместе с тем, при добыче углеводородов из глубоких скважин с высоким пластовым давлением предпочтительным является использование проппанта с повышенными прочностными характеристиками. В этой связи особый интерес представляют легковесные проппанты с улучшенными эксплуатационными характеристиками, которые могут применяться при высоких (до 10000 psi) пластовых давлениях. Повышения качества проппанта добиваются введением в кремнеземистую шихту различных добавок – магнийсодержащих соединений, смеси красножгущейся глины и серпентинита, смеси серпентинита и каолиновой ваты, смеси диатомита и магнийсодержащего соединения (см., например, патенты РФ № 2446200, № 2547033, № 2513792, № 2535540).

Наиболее близкими по технической сущности к заявляемому решению являются шихта для изготовления легковесного проппанта состава, масс.% : кварцполевошпатовый песок 90-97, глина и/или каолин 3-10 (патент РФ № 2425084), и способ изготовления проппанта из указанной шихты, включающий сушку исходных компонентов, их дозирование, помол, гранулирование шихты и обжиг полученных гранул, причем обжиг гранул осуществляют при скорости их нагрева - 350-370°С/ч и скорости охлаждения - 800-820°С/ч. Кроме того, указанную сушку осуществляют при температуре 200-240°С, помол компонентов шихты осуществляют до фракции не более 40 мкм, при содержании фракции не более 5 мкм не менее 60 мас.%, а для увлажнения шихты при гранулировании используют 2-8%-ный раствор гидроксида натрия и/или калия. Легковесный проппант характеризуется тем, что он получен указанным способом. Известный легковесный проппант с насыпной плотностью 1,3–1,4 г/см3 обладает высокими прочностными характеристиками при нагрузках до 7500 psi.

Недостатком известного проппанта является резкое увеличение разрушаемости гранул при более высоких (до 10000 psi) нагрузках.

Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение является снижение разрушаемости легковесного проппанта под нагрузкой до 10000 psi, при сохранении его насыпной плотности 1,4 г/см3 и менее.

Указанный результат достигается тем, что  шихта для изготовления легковесного кремнеземистого проппанта, включающая природный песок, дополнительно содержит цементный клинкер и/или цемент при следующем соотношении компонентов, мас.%:

природный песок – 90,0–99,5,

цементный клинкер и/или цемент – 0,5–10,0.

Кроме того, легковесный кремнеземистый проппант характеризуется тем, что он изготовлен из указанной шихты.

Технология изготовления проппанта, соответствующего заявляемому решению, является традиционной для данного вида продукции и включает в себя помол исходных сырьевых компонентов, как правило, до фракции менее 40 мкм, их грануляцию и обжиг, обеспечивающий максимальное уплотнение керамики. Авторами экспериментальным путем установлено, что проппант, полученный из шихты заявляемого состава, демонстрирует снижение разрушаемости при давлении до 10000 psi. Вероятно это связано с тем, что введение в кремнеземистую матрицу алюмосиликатов кальция оказывает больший упрочняющий эффект при высоких нагрузках по сравнению с алюмосиликатными добавками. Алюмосиликаты кальция, взаимодействуя с легкоплавкими примесями, имеющимися в составе природных песков, образуют спекающую жидкую фазу, что позволяет при более низких температурах обжига получать мелкозернистую керамику. Это, в свою очередь, снижает степень разупрочняющего перехода кварца в кристобалит. Кроме того, добавка цемента, имеющего в своем составе гипс, благоприятно сказывается на прочности проппанта – сырца, снижая его разрушаемость во время технологических перемещений. Для реализации заявляемого технического решения может быть использован любой природный песок, предпочтительно содержащий не менее 70 мас.% SiO2. Введение в состав шихты для изготовления легковесного проппанта цементного клинкера и/или цемента в количестве менее 0,5 мас.% не оказывает заметного влияния на прочностные характеристики продукта, а увеличение содержания указанных добавок свыше 10 мас.% не приводит к дальнейшему снижению разрушаемости проппанта и вызывает заметное уплотнение керамики.

Примеры осуществления изобретения.

Пример 1. 0,05 кг цементного клинкера и 9,95 кг высушенного природного песка подвергали совместному помолу в лабораторной вибромельнице до фракции менее 40 мкм. Полученный материал гранулировали и обжигали в лабораторной печи при температуре 1250°С. У полученного проппанта фракции 40/70 меш определяли насыпную плотность и разрушаемость по общепринятой методике ISO 13503 - 2:2006.

Пример 2. 0,05 кг цемента и 9,95 кг высушенного природного песка подвергали совместному помолу в лабораторной вибромельнице до фракции менее 40 мкм. Полученный материал гранулировали и обжигали в лабораторной печи при температуре 1250°С. У полученного проппанта фракции 40/70 меш определяли насыпную плотность и разрушаемость по общепринятой методике ISO 13503 - 2:2006.

Пример 3. 0,5 кг цемента и 0,5 кг цементного клинкера и 9 кг высушенного природного песка подвергали совместному помолу в лабораторной вибромельнице до фракции менее 40 мкм. Полученный материал гранулировали и обжигали в лабораторной печи при температуре 1230°С. У полученного проппанта фр. 40/70 меш определяли насыпную плотность и разрушаемость по общепринятой методике ISO 13503 - 2:2006. Аналогичным образом готовили пробы проппанта с различным содержанием цемента и цементного клинкера. Кроме того, была изготовлена проба проппанта по патенту РФ № 2425084, имеющего минимальную разрушаемость при нагрузке 10000 psi. Результаты испытаний приведены в таблице.

Результаты данных таблицы показывают, что проппант, изготовленный из шихты заявляемого состава (примеры 4 – 6, 9 – 11, 14 – 16), демонстрирует меньшую разрушаемость при нагрузке 10000 psi в сравнении с известными техническими решениями, имея насыпную плотность менее 1,4 г/см3.

Таблица – свойства легковесного проппанта

1. Шихта для изготовления легковесного кремнеземистого проппанта, включающая природный песок, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит цементный клинкер и/или цемент при следующем соотношении компонентов, мас.%:

природный песок 90,0-99,5
цементный клинкер и/или цемент 0,5-10,0

2. Легковесный кремнеземистый проппант, характеризующийся тем, что он изготовлен из шихты по п.1.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности. Состав для удаления асфальтосмолопарафиновых отложений, включающий углеводородную фракцию и кубовый остаток производства бутиловых спиртов, содержит углеводородную фракцию 85-163°C в смеси кубовым остатком производства бутиловых спиртов при следующих соотношениях, мас.%: углеводородная фракция 85-163°C 50-80, кубовый остаток производства бутиловых спиртов 20-50, указанную смесь подвергают непрерывному волновому воздействию с частотой 7,2 кГц.

Группа изобретений относится к извлечению нефти из пласта. Технический результат – добыча приблизительно 60 % нефти, оставшейся в керне после заводнения.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к расширяющимся тампонажным материалам, и может быть использовано при цементировании межколонного пространства в нефтяных и газовых скважинах, а также к строительной сфере для крепления элементов строительных конструкций, анкерных болтов, элементов декора.

Изобретение относится к разработке жидких полезных ископаемых, таких как нефть, природный газ, сланцевый газ. Способ приготовления самосуспендирующегося проппанта, характеризующийся тем, что содержит шаги: использование в качестве наполнителя одного или более из материалов: кварцевый песок, керамзит, металлические частицы, сферические частицы стекла, спеченный боксит, спеченный глинозем, спеченный цирконий, синтетическая смола, плакированный песок и частицы измельченной ореховой скорлупы, нагрев наполнителя до 50-300°С, охлаждение до температуры ниже 240°С, добавление адгезива в количестве 0,5-15 мас.% от массы наполнителя и перемешивание, когда температура полученной смеси снижается до температуры ниже 150°С, добавление водорастворимого полимерного материала в количестве 0,1-5 мас.% от массы наполнителя и перемешивание, металлическая частица выполняется из одного или более следующих материалов: углеродистая сталь, нержавеющая сталь, алюминиевый сплав, железоникелевый сплав и ферромарганцевый сплав, водорастворимый полимерный материал выбирается из натурального полимерного, синтетического полимерного или полунатурального полусинтетического полимерного материала, который разбухает или быстро растворяется в воде, адгезив содержит все материалы, имеющие функции адгезива, содержащие натуральный адгезив и синтетический адгезив, натуральный адгезив содержит животный клей, растительную камедь и минеральный клей, животный клей выбирают из одного или более веществ: кожный клей, костяной клей, шеллак, казеиновый клей, альбуминовый клей и рыбный клей, растительная камедь выбирают из одного или более веществ: крахмал, декстрин, терпентин, тунговое масло, аравийская камедь и натуральный каучук, минеральный клей выбирают из одного или более веществ: минеральный воск и асфальт, синтетический адгезив выбирают из одного или более веществ: фенольная смола, эпоксидная смола, ненасыщенная полиэфирная смола и гетероциклический полимерный адгезив.

Изобретение относится к нефтяной промышленности. Технический результат - повышение надежности реализации способа; повышение качества обработки призабойной зоны пласта с одновременным снижением затрат на реализацию и упрощением технологи.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к способам добычи нефти из неоднородного нефтяного пласта путем регулирования охвата пласта заводнением и перераспределения фильтрационных потоков.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано при кислотной обработке призабойной зоны карбонатного пласта. Технический результат - повышение эффективности проведения кислотной обработки карбонатного пласта за счет снижения коррозионной активности по отношению к промысловому оборудованию, выполненному из стали, и повышение растворяющей способности кислотного состава по отношению к карбонатному пласту.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть применено для гидравлического разрыва продуктивного пласта, расположенного между породами-неколлекторами - глинистыми прослоями.

Группа изобретений относится к нефтедобывающей промышленности. Технический результат - направленное термохимическое воздействие на нефтенасыщенные пропластки, подключение в разработку ранее не охваченных нефтенасыщенных, низкопроницаемых зон пласта, увеличение охвата пласта тепловым воздействием, повышение нефтеотдачи пласта.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к способам обработки призабойной зоны добывающей скважины или скважины, переведенной в нагнетательную из добывающей скважины, работа которых осложнена выпадением парафиновых асфальто-смолистых веществ (АСВ) в призабойной зоне.

Изобретение относится к способу получения наноструктурированного керамического материала на основе нитрида кремния Si3N4, модифицированного углеродом. Материал может быть использован для изготовления пластин для бронежилетов, а также различных компонент изделий, требующих повышенную твердость и трещиностойкость.

Изобретение относится к огнеупорной промышленности и используется в качестве компонента (формовочного блока), находящегося в контакте с расплавленным стеклом при его вытягивании из расплава в виде листа.

Изобретение относится к технологии получения керамических композитов с улучшенными механическими, экологическими и декоративными характеристиками и может быть использовано для производства ответственных технических и/или декоративных и ювелирных изделий, таких как корпус часов, циферблат, а также в иных областях народного хозяйства.

Изобретение относится к огнеупорной промышленности, в частности к производству огнеупорных пластичных масс, предназначенных для уплотнения зазора между футеровкой сталеразливочного ковша и обортовкой кожуха ковша, уплотнений в стыках огнеупорной кладки тепловых агрегатов, ремонта и восстановления разрушенных участков огнеупорной кладки.

Изобретение относится к области разработки новых керамических редкоземельных оксидных материалов с магнитным состоянием спинового стекла и может найти применение в химической промышленности и электронной технике, в частности, для разработки моделей новых типов устройств магнитной памяти.

Изобретение относится к области получения композиционных керамических изделий и может быть использовано в строительстве или промышленности, в частности в термонагруженных местах энергетических установок.

Изобретение относится к способу изготовления изогнутой сотовой структуры (10). Способ включает в себя выполнение следующих операций:- создание растягиваемой волоконной структуры (100) путем многослойной прошивки множества слоев нитей основы и множества слоев нитей утка; создаваемая волоконная структура содержит несоединенные зоны, проходящие по всей глубине волоконной структуры, разделенные друг от друга соединяющими зонами, которые соединяют множество слоев нитей утка.

Изобретение относится к технологии магнитотвердых ферритов и может быть использовано при изготовлении гексаферритов стронция. Технический результат - повышение активности при измельчении смеси исходных ферритообразующих компонентов в производстве гексаферрита стронция, что обеспечивает повышение коэрцитивной силы по намагниченности гексаферрита стронция больше 235 кА/м за счёт снижения температуры синтеза и обжига.
Изобретение относится к зернам для изготовления керамических изделий, состоящих, по большей части, из недоксидов титана. Расплавленные зерна состоят из фаз недоксидов титана, отвечающих формуле TinO2n-1, в которых указанные фазы являются Ti5O9 или Ti6O11 или смесью двух этих фаз.

Изобретение относится к производству теплоизоляционных огнеупорных изделий, содержащих муллитокремнеземистое волокно и предназначенных для изготовления изделий для футеровки высокотемпературных тепловых агрегатов.
Изобретение относится к технологии керамических материалов из кварцевой керамики с повышенной прочностью на изгиб, позволяющей изготавливать керамические экраны для приборов разного назначения и огнеупорные керамические изделия.

Изобретение относится к производству керамических проппантов, предназначенных для использования в качестве расклинивающих агентов при добыче углеводородов методом гидравлического разрыва пласта. Шихта для производства легковесных керамических проппантов содержит 90,0-99,5 мас. природного песка и 0,5-10 мас. цементного клинкера иили цемента. Легковесный кремнеземистый проппант, изготовленный из указанной шихты, характеризуется пониженной насыпной плотностью до 1,4 гсм3 и демонстрирует пониженную разрушаемость под нагрузкой 10000 psi. 2 н.п. ф-лы, 1 табл.

Наверх