MX2009013251A - Metodo para fabricar consolidadores usados en la extraccion de gas y petroleo. - Google Patents

Abstract

Un método para fabricar arena de fracturación que tiene un grado seleccionado a partir de arena natural, extraída de la mina que tiene un contenido de SiO2 de al menos aproximadamente 80 por ciento y que tiene un intervalo de tamaño de partícula donde el tamaño de partícula máximo es de menos de aproximadamente 8.0 mm, que comprende: triturar la arena extraída de la mina en un material particulado intermedio; tamizar el material particulado en un material de alimentación con partículas que tienen un tamaño de partícula más grande de aproximadamente malla 350 y valores iniciales para la redondez y esfericidad de las partículas; hacer pasar las partículas del material de alimentación a través de un tubo de lanzamiento con una salida para someter a abrasión neumática las partículas e impulsar el material de alimentación en un flujo bajo una presión dada desde la salida; dirigir el flujo presurizado contra un blanco fijo localizado una distancia dada de la salida para someter a abrasión física las partículas para formar una masa de salida que contiene partículas sometidas a abrasión: y, repetir las operaciones (c) y (d) un número de veces o etapas de proceso hasta que las partículas resultantes de la masa de salida sometida a abrasión repetida sea una masa de salida final que tenga valores de redondez y esfericidad procesados de al menos 0.6 y donde los valores sean mayores que los valores iniciales del material de alimentación en al menos aproximadamente 0.10 a 0.50.

Description

METODO PARA FABRICAR CONSOLIDADORES USADOS EN LA EXTRACCION DE GAS Y PETROLEO ANTECEDENTES DE LA INVENCION Un consolidador es una masa de partículas esféricas a ser forzadas bajo presión hacia las fisuras laterales en un pozo o perforación para la extracción de un pozo de gas o petróleo. El consolidador debe ser capaz de fluir hacia la fisura para formar un "paquete" que mantiene el flujo de salida hacia la salida de la perforación de extracción de gas o petróleo. En consecuencia, requiere partículas con una característica de forma esférica relativamente uniforme, así como la capacidad para absorber una fuerza de compresión que con frecuencia excede una presión de 281.24 kg/cm2 (4000 psi) . La arena de fracturaciórt que ocurre de manera natural es una arena de sílice que se conforma a esos requerimientos. Esta tiene un parámetro de compresión conocido como "valor k", valor el cual es normalmente 1 a 12, es decir, de 703.1 kg/cm2 (1000 psi) a 843.72 kg/cm2 (12,000 psi). Unicamente un número limitado de depósitos de arena de sílice proporcionan una arena de fracturación por tener un alto grado de redondez y un alto grado de esfericidad, así como una alta resistencia a la compresión. En consecuencia, únicamente la arena de esas minas, o áreas específicas aceptable para usarse como un consolidador para la extracción de petróleo o gas. Con la demanda actual para la producción de más petróleo y gas, esa arena de sílice natural única aplicable como consolidador se está convirtiendo en un suministro insuficiente. De este modo, esta arena tiene un precio muy alto cuando se compra en el mercado abierto. Esa arena especial conocida como "arena de fracturación" tiene una alta redondez y alta esfericidad (la cual mide la curvatura de las partículas individuales y como las partículas se comparan con una esfera perfecta) . Esos valores son generalmente mayores de 0.6, donde 1.0 es la perfección. Esa "arena de fracturación natural" de disponibilidad limitada forma la base y objetivo de la presente invención. La invención es creación de una arena de fracturación "hecha por el hombre" o sintética a partir de arena de sílice común y barata. Sin embargo, se ha determinado que esta invención puede ser usada para procesar otros materiales duros en un consolidador apropiado. Además, la invención también ha sido convertida en un método para procesar otros minerales naturales granulares, como olivino, como la usada en las fundiciones.

SUMARIO DE LA INVENCION La modalidad preferida de la presente invención es un método para convertir arena de sílice natural un tanto común que tiene una redondez y/o esfericidad tan baja como de 0.2-0.4 en una "arena de fracturación" que tiene una redondez y esfericidad de más de 0.6 y mayor preferiblemente que 0.7. La arena natural, un poco común, tiene una forma de partícula "como se obtiene de la mina" clasificada como "redonda" a "angular". En otras palabras la arena de sílice a ser convertida no tiene un alto grado de redondez y esfericidad y con frecuencia no tiene la resistencia a la compresión necesaria para usarse como una arena de fracturación . La clasificación "redonda" es usada en la técnica de las partículas de arena; pero no significa que las partículas tengan uña alta redondez o una alta esfericidad. La modalidad preferida de la invención implica el método de convertir esa arena natural en arena de fracturación aceptable que tenga un grado seleccionado, el cual es comúnmente de 20/40, 16/30, 30/50, y 40/70. Como es sabido el grado de la arena es determinado por el tamaño del tamiz máximo a través del cual las partículas pasan y el tamaño del tamiz mínimo a través del cual las partículas no pasan. En consecuencia, el grado de la arena de fracturación es definido por el tamaño del tamiz máximo y el tamaño del tamiz mínimo de las partículas. El grado es seleccionado para determinar la función de la arena de- fracturación y su permeabilidad. En la graduación de la arena de fracturación, el tamaño de tamiz máximo es 6-35 y el tamiz mínimo es de malla 30-140.

La resistencia de la arena de fracturación es medida aplicando una presión a una masa de la arena y determinando cuanta presión puede absorber la arena sin perder el 10% de su peso por la acción de compresión. La arena de fracturación necesita tener un valor k de 1-12, lo cual indica que la presión absorbida por una masa de arena sin una pérdida de más del 10% del peso es de entre 703.1 kg/cm2 (1000 psi) y 843.72 kg/cm2 (12, 000 psi) . Esta es la resistencia del consolidador estándar para la arena de fracturación natural y es duplicada por la presente invención. El valor de k del consolidador aceptable es una característica fijada por el Instituto Estadounidense del Petróleo (API) y la ISO, la organización que define los requerimientos para un consolidador usado en la extracción de gas y petróleo. Otro parámetro de un consolidador de acuerdo a lo establecido por API/ISO es la permeabilidad la cual es medida por el flujo de fluido a través de una masa de consolidadores cuando son comprimidos por una presión especifica de entre 703.1 - 843.72 kg/cm2 (1-12 kpsi) . La permeabilidad del paquete de consolidador que disminuye con la presión deberá tener una permeabilidad de al menos aproximadamente 25 Darcy a un máximo de 421 kg/cm2 (6000 psi) .

La invención convierte arena de sílice natural en arena de fracturación para usarse como consolidador que tiene las propiedades físicas fijadas por API/ISO. De este modo, la invención implica un método de convetir la arena de sílice natural en una arena de fracturación aceptable que tiene un grado como el seleccionado por el usuario final. El grado seleccionado es para la función deseada en un tipo especifico de pozo de extracción de petróleo o gas. Aún cuando la invención fue desarrollada para producir arena de fracturación a partir de arena de sílice común, se ha determinado que la invención es más universal en su implementación cambiando simplemente el material duro usado como alimentación en la práctica del proceso novedoso. La invención mejora las características de ciertos consolidadores hechos por el hombre, aún cuando la invención fue desarrollada para procesar arena de sílice natural. Se ha encontrado que la invención también convierte olivina natural en olivina que tiene partículas con una redondez y esfericidad que excede de 0.6 preferiblemente 0.7. Se ha encontrado que esa olivina es más ventajosa y mejora en propiedades cuando se usa como arena de fundición. Esta es la declaración general del método que constituye la presente invención y su uso específico para convertir arena de sílice en un consolidador y ciertos usos auxiliares de acuerdo a lo determinado por investigación y desarrollo adicional después de descubrir la invención.

DESCRIPCION DE LA INVENCION El aspecto principal de lá presente invención es el descubrimiento de un método para fabricar una versión hecha por el hombre de arena de fracturacion natural. La arena de fracturacion creada tiene un grado seleccionado y está hecha de arena de sílice extraída de manera natural que tiene un contenido de S1O2 de al menos aproximadamente 80%. De acuerdo con la invención, la arena de sílice un tanto común es triturada en un material particulado intermedio y entonces es tamizada en un material de alimentación que contiene partículas de un tamaño de partícula que es más grande de malla de aproximadamente 350 con un valor inicial de redondez y esfericidad no aceptable para una arena de fracturacion para ser usada como un consolidador . El material de alimentación es pasado entonces por un tubo de lanzamiento que tiene una salida para someter a abrasión neumática e impulsar las partículas hacia un flujo bajo presión dada de una salida de tubo de lanzamiento. El flujo de presurizado del material de alimentación es dirigido para chocar contra un blanco fijo localizado a una distancia dada desde la salida del tubo de lanzamiento. Las partículas del material de alimentación son sometidas a abrasión física por contacto partícula a partícula y la colisión con el blanco para formar una masa de salida que contiene partículas sometidas a abrasión con mayor redondez y esfericidad. Esta abrasión de dos pasos del material de alimentación es efectuada en una sola etapa y se repite un número de veces hasta que las partículas resultantes de la acción abrasiva repetida crean una masa de salida aceptable. El producto es una masa de salida que tiene la redondez y esfericidad de al menos 0.6 y preferiblemente al menos 0.8. Como un aspecto general, los valores dé redondez y esfericidad de la masa de salida final son mayores que los valores iniciales del material de alimentación en al menos 0.10. Una mejora de la redondez mejorada a 0.10 es considerada significativa en la creación de la arena de fracturación dado que los valores de redondez y esfericidad resultante son al menos de 0.6 de este modo, la redondez original de 0.5 es procesada para dar una redondez de al menos 0.6. Si la redondez original es de 0.2 entonces el proceso es efectuado hasta que la redondez de la masa de salida final sea de al menos 0.6. Después del proceso de abrasión para crear la redondez necesaria, la masa de salida final es tamizada para extraer el grado deseado, "seleccionado", para el consolidador . La arena de fracturación es entonces medida en su valor de k y es comercializada como arena de fracturación en competencia con arena de fracturación natural localizada únicamente en unas pocas áreas especificas del mundo.

Cuando la invención es efectuada, la abrasión neumática repetida de las partículas toma un tiempo de proceso total, tiempo el cual es una combinación del tiempo de las etapas individuales de la acción de abrasión. En la práctica, este tiempo de residencia está en el intervalo de 1-25 minutos para cada etapa de la acción de abrasión usando la modalidad del tubo de lanzamiento y blanco de la invención. El proceso también implica remover polvo o partículas pequeñas de la masa de partículas a medida que la masa se hace pasar repetidamente a través de operaciones de abrasión dobles. En la modalidad preferida de la invención, los valores de redondez y esfericidad para la masa de salida final es mayor de aproximadamente 0.8. Las partículas pequeñas son removidas de la masa de arena que está siendo procesada por aparato clasificador de ciclón para el intervalo de malla de aproximadamente 100-350. De acuerdo con una modalidad de la invención, el método, es efectuado como un proceso en línea. En otra modalidad, el proceso es una operación por lotes. Preferiblemente el proceso es una operación en línea para dos etapas que se repiten entonces como un procedimiento en lotes.

La distancia entre la salida del tubo de lanzamiento y el blanco fijo varía entre 5.08 - 60.96 cm (2- 24 pulgadas) . La salida del tubo de lanzamiento tiene un diámetro de 10.16 - 20.32 cm (4-8 pulgadas). En la práctica el blanco fijo es una estructura frustocónica con una placa de acero plana, generalmente ortogonal a la salida del tubo de lanzamiento usado en la acción de doble abrasión. Las partículas son sometidas a abrasión por contacto entre sí en un tubo de lanzamiento como por colisión con una masa conjunta con el blanco fijo.

De acuerdo con otro aspecto de la invención, el proceso de la invención es efectuado por medio de un sistema que implica un dispositivo para triturar arena de sílice minada en un material particulado intermedio. Este material particulado es entonces tamizado en un material de alimentación con partículas que tienen un tamaño más grueso de malla aproximadamente 350 y con una redondez y esfericidad inicial no aceptables para consolidadores de acuerdo al API. El sistema implica un tubo de lanzamiento con una salida para someter a abrasión neumática el material particulado intermedio e impulsar las partículas en un flujo de aire bajo una presión dada desde el tubo de lanzamiento para chocar con un blanco fijo localizado ,a una distancia dada de la salida del tubo de lanzamiento. En consecuencia, el material de alimentación es sometido a abrasión por contacto con las partículas individuales en el tubo de lanzamiento y entonces por la acción de la colisión de las partículas entre sí y con el blanco fijo para formar una masa de salida que contiene partículas sometidas a abrasión del material de alimentación. La acción en el blanco es la abrasión de partícula a partícula, como en el tubo, y la colisión con el blanco y con otras partículas en el blanco. El sistema implica un controlador para repetir el paso del material de alimentación a través del tubo y contra el blanco un número de veces o etapas de proceso hasta que las partículas resultantes de la masa de salida sometidas a abrasión repetidamente sea una masa de salida final que tenga los valores de redondez y esfericidad procesados de al menos 0.6. Los valores de redondez y esfericidad son mayores que el valor inicial del material de alimentación en al menos 0.10. Después de que el material de alimentación ha sido convertido en la masa de salida de partículas que puede ser usada como arena de fracturación, las partículas son entonces graduadas por una red de tamizado para obtener el grado seleccionado deseado, demandado por el consumidor final. Este grado puede ser de cualquier valor como se definió anteriormente, pero es normalmente 20/40, 16/30, 30/50 o 40/70. El sistema usa un recuperador de arena Simpson Pro-Claim como el tubo de lanzamiento y de blanco fijo. Este dispositivo ha sido usado hasta ahora para limpiar arena de fundición removiendo el aglutinante usado y otras impurezas en la arena de fundición usada. Sin embargo, el dispositivo comercial nunca ha sido sugerido para llevar a cabo el método de la invención o constituir el sistema inventivo.

El método y sistema de la presente invención utiliza el concepto de abrasión neumática de las partículas del material de alimentación por abrasión grano a grano presurizada de las partículas, así como la abrasión de las partículas por trituración de las partículas contra el blanco fijo a alta velocidad y bajo alta presión. Esos procesos son efectuados por la combinación del tubo de lanzamiento, en el cual toma lugar la abrasión partícula a partícula, así como el blanco fijo en el cual las partículas son sometidas a abrasión se bombardean entre si y el blanco para incrementar la esfericidad de las partículas individuales. Operaciones combinadas se repiten un número de veces o etapas hasta que las partículas resultantes de la masa de salida sometida a abrasión repetidamente es una masa de salida final que tiene la redondez y esfericidad incrementadas deseadas.

De acuerdo con otro aspecto de la presente invención el método y el sistema son utilizados para incrementar la redondez de varios minerales granulares minados que tienen una dureza de más de 6 Mohs y pueden ser usados como un consolidador .

Otro aspecto más de la invención, el método para producir consólidadores esféricos es usado para un consolidador hecho por el hombre, como el compuesto de partículas aglutinadas. Cada una de esas partículas es producida de manera general esférica pero con frecuencia se aglutinan entre sí, en lo cual distrae su capacidad para ser usados como un consolidador. En consecuencia, esos compuestos de partículas aglomeradas se hacen pasar a través de un tubo de lanzamiento con una salida para ser sometidos a abrasión neumática y entonces ser impulsados en un flujo bajo la presión dada desde la salida del tubo contra un blanco fijo localizado a una distancia dada de la salida del tubo. Esta acción somete a abrasión física a las partículas, de modo que no estén ya aglomeradas o agrupadas y son individualizadas y de este modo, se mejora su aceptabilidad como un consolidador hecho por el hombre. El método de la presente invención puede ser usado para mejorar las características de partículas de cerámica hechas por el hombre, las cuales normalmente tienen valores de k más grandes que la arena de fracturación de sílice natural. Este aspecto del método implica aún el concepto de abrasión partícula a partícula y colisión con un blanco fijo hasta que se formen las partículas individuales, de modo que se optimicen para usarse como consolidador en un pozo de gas o petróleo.

La invención contempla el uso de un blanco fijo contra el cual las partículas son bombardeadas, se ha encontrado en un sentido amplio, las partículas que están siendo modificadas son simplemente impactadas a alta velocidad contra el miembro de metal si éste, está fijo o no está técnicamente fijo. De acuerdo con la invención el metal es un blanco "fijo"; sin embargo, un procedimiento equivaldría a emplear un blanco de metal móvil sobre el cual se impactara el material de alimentación puesto que este también es sometido a abrasión para cambiar la forma de las partículas individuales.

De acuerdo con los diferentes aspectos de la presente invención, el grado "seleccionado" de la arena de fracturación tiene un tamaño de malla máximo de malla 6-35 y un tamaño de tamiz mínimo de malla 30-140. Preferiblemente, el grado para la arena de fracturación tiene un tamaño máximo en el intervalo de malla de aproximadamente 12-20 y un tamaño mínimo en el intervalo de malla de aproximadamente 40-70. El consolidador resultante producido por el método o sistema de la presente invención tiene un valor k en el intervalo de 1 k a 12 k y tiene una permeabilidad de al menos 25 Darcy a 6 k.

De acuerdo con otro aspecto de la presente invención se proporciona un método para producir un material con partículas esféricas de un material granular minado teniendo una dureza de más de 6 Mohs y teniendo un tamaño de partícula donde el tamaño de partícula máximo es de menos aproximadamente 8.0 mm. Este método comprende triturar el material minado en un material particulado intermedio. El material' particulado es entonces tamizado para remover partículas más grandes de aproximadamente malla 350. Esas partículas tienen un valor inicial de redondez y esfericidad que es sustancialmente menor de aproximadamente 0.6. Entonces las partículas son sometidas a abrasión por contacto partícula a partícula a alta velocidad y también se hacen chocar a alta velocidad contra el miembro de metal. Las acciones de abrasión y choque continúan hasta que las partículas constituyen una masa de salida que tiene valores de redondez y esfericidad procesados mayores de 0.6 y preferiblemente mayores de 0.8. Como un aspecto más de esta definición de la invención, el miembro de metal es un blanco fijo contra el cual el material de alimentación se hace chocar a alta velocidad. De acuerdo con un aspecto alternativo de la invención el mineral es olivina natural.

Esos y otros aspectos de la presente invención son definidos por las reivindicaciones anexas originales de esta solicitud.

El objetivo principal de la presente invención es la producción de un método y sistema para convertir arena de sílice natural en una arena de fracturación para usarse como un consolidador en pozos de gas y petróleo. La arena de fracturación sintética hecha por el hombre satisface los criterios del API. .

Otro objetivo de la presente invención es proporcionar un método y sistema, como se definió anteriormente, método y sistema los cuales emplean la interacción de la abrasión superficie a superficie de partículas y el choque de las partículas contra un miembro de metal hasta que la partícula tiene un incremento en la redondez y esfericidad de al menos 0.10 de modo que la redondez y esfericidad sea mayor de 0.6 y preferiblemente de 0.8.

Un objetivo más de la presente invención es la provisión de un método y sistema, como se definió anteriormente, método y sistema el cual utilizan un tubo de lanzamiento y un tubo fijo para la abrasión y colisión partícula a partícula combinada, acciones las cuales son realizadas simultáneamente para incrementar la redondez y esfericidad de arena de sílice natural de modo que pueda ser usada como arena de fracturación.

Un objetivo más de la presente invención es la provisión de un método que puede ser usado para mejorar las capacidades de un consolidador hecho por el hombre, como partículas de cerámica, y la redondez y esfericidad de olivina para mejorar su uso en la industria de la fundición.

Esos y otros objetivos y ventajas se volverán evidentes a partir de la siguiente descripción tomada junto con las figuras acompañantes.

BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS En las figuras, FIGURAS 1A-1D son vistas esquemáticas que representan el progreso de las formas de partícula cuando el método y sistema de la presente invención son implementados; La FIGURA 2 es una figura esquemática del proceso de selección logrado usado en la obtención de un grado "seleccionado" para el consolidador ' producido usando la presente invención; La FIGURA 3 es una ilustración esquemática de un paquete de consolidador que emplea arena de fracturación producida de acuerdo con la presente invención; La FIGURA 4 es un diagrama de bloques de la modalidad preferida del método que constituye la presente invención; La FIGURA 5 es una vista en elevación lateral del recuperador de arena Simpson Pro-Claim que es usado para efectuar la modalidad preferida de la presente invención; y La FIGURA 5A es una vista esquemática amplificada del tubo de lanzamiento y el blanco fijo usadas para detectar la modalidad preferida de la presente invención con los parámetros dimensionales y de operación presentados.

MODALIDADES PREFERIDAS DE LA INVENCION La modalidad preferida de la invención se describe usando las diferentes figuras; sin embargo, la invención no se limita a la modalidad descrita y es más amplia de acuerdo a lo definido en las reivindicaciones anexas.

PROCESO DE ABRASION (FIGURAS 1A-1D) La invención implica el concepto de tomar arena de sílice natural, un tanto común, con una forma y tamaño de partícula diversos y someter a abrasión reumáticamente las partículas individuales por agitación presurizada juntas para la abrasión grano a grano y entonces hacer chocar las partículas con una masa contra un blanco fijo T, como se ilustra esquemáticamente en las FIGURAS 1A-1B. Una masa de partículas 10 es un material de alimentación formado de partículas de arena de sílice que ha sido tamizada para remover partículas de un tamaño pequeño, como un tamaño menor de aproximadamente 50 micrómetros. Opcionalmente, el material de alimentación puede ser tamizado para remover partículas grandes de un tamaño superior a aproximadamente un tamiz de malla 5-6. De este modo, las partículas 10 tienen un tamaño mayor de aproximadamente 50 micrómetros hasta un tamaño grande de 8.0 mm, pero preferiblemente menor de aproximadamente 5 mm. Las partículas 10 son accionadas a una alta velocidad por un flujo de fluido representado como flechas en la FIGURA 1A de modo que sean agitadas violentamente unas contra otras cuando se muevan hacia el blanco fijo T. Ellas chocan entonces como una masa contra el blanco, de modo que la abrasión neumática combinada causada por el contacto de las partículas 10 entre sí cuando se mueven hacia el blanco T y la colisión real de las partículas contra el blanco T y las partículas en el blanco para formar una partícula procesada 10a. Las partículas 10a tienen un incremento en la uniformidad de la superficie de la forma natural de las partículas del material de alimentación 10. La única etapa de abrasión neumática y colisión con el blanco se repite como se muestra en la FIGURA IB donde las partículas 10a son procesadas nuevamente por abrasión y colisión junto con el blanco T para formar partículas 10b procesadas adicionalmente . Esa etapa del proceso es repetida como se muestra en la FIGURA 1C, donde las partículas procesadas 10b son convertidas a partículas procesadas adicionalmente 10c. Como es indicado por el paso o función 20, la etapa de someter a abrasión neumática y hacer chocar las partículas contra el blanco fijo se repite varias veces para producir las partículas lOx. Una masa de esas partículas lOx se hace pasar a través de la última operación o etapa de proceso como se ilustra esquemáticamente en la FIGURA ID, de modo que las partículas formen una masa procesada final de partículas individuales 100, que tienen un diámetro de t, diámetro el cual variará de un tamaño pequeño, como de aproximadamente 50 micrómetros, hasta el tamaño más grande del material de alimentación entrante 10 en la FIGURA 1A. El proceso de abrasión del contacto grano a grano y choque contra evento de la masa de partícula se repite muchas veces o etapas, cada una de las cuales tiene un tiempo de residencia controlado. Este tiempo para cada etapa está en el intervalo de 5-25 minutos. El procesamiento para un tiempo de residencia total de etapas sucesivas es efectuado sobre el material de alimentación 10. El tiempo es seleccionado de modo que las partículas individuales tengan un incremento en la redondez y esfericidad que mejoren dramáticamente con respecto a los valores de redondez y esfericidad iniciales de las partículas del material de alimentación 10. Los valores se incrementan en una cantidad sustancial, como de 0.1 a 0.40. En realidad, una mejora en la redondez de 0.10 es drástica, de modo que mejorar la redondez y esfericidad de un valor de 0.5 a un valor de 0.6 es significativo para producir arena de fracturación . La agitación neumática del contacto grano a grano y choque o trituración en una superficie fija o blanco se repite una y otra vez en etapas sucesivas hasta que la redondez y esfericidad de las partículas individuales, de acuerdo a lo medido en el laboratorio se aproxima a valores útiles para consolidadores de acuerdo a lo determinado por el API/ISO, valor el cual es mayor de 0.6 y preferiblemente mayor dé 0.7 o 0.8. Cuando las partículas sometidas a una prueba de compresión estándar para consolidadores que implican una masa de partículas que son comprimidas con una presión dada como 281.24-703.1 kgf/cm2 ' ( 4 , 000 - 10, 000 psi) . La cantidad de finos producidos por' el procedimiento de trituración de partículas es medida. Un consolidador de 5k es uno donde la presión de trituración es de 351.55 kgf/cm2 (5k psi) da como resultado menos de 10% de finos a través de un tamiz pequeño o de grabación, como será discutido con respecto a la FIGURA 2. De este modo, una prueba de trituración exitosa da como resultado menos de 10% de finos que caen a través del tamiz mínimo a una presión de trituración dada. En la práctica, la presente invención produce valores de ka generalmente en el intervalo de 4-6k. Puesto que el valor de k es un tanto indicativo de la estructura cristalina, las partículas más pequeñas en un grado seleccionado de consolidadores ayuda a asegurar que el valor de k sea mayor de aproximadamente 4k. La sílice de un solo cristal produce un valor de k generalmente mayor de 6k. De este modo, el grado "seleccionado" para una arena de fracturación producida por la invención es un grado que produce el valor de k deseado demandado por el cliente de arena de fracturación. El valor de k de la prueba de trituración o compresión es una especificación asignada al grado de la arena de fracturación por el usuario final. De este modo el valor de k es usado por el fabricante de la arena de fracturación producida por la presente invención para satisfacer el requerimiento del cliente.

Selección del Grado (Figura 2) La invención implica producir arena de fracturación con un grado "seleccionado" el cual es : normalmente malla 12- 20 hasta malla 30-50. Los grados comunes son 20/40, 16/30, 30/50 y 40/70. Sin embargo, la arena de fracturación puede ser graduada con el tamaño de tamiz máximo de malla 6-35 y un tamaño de tamiz mínimo de malla 30-140. El grado de la arena de fracturacion producida es número donde el primer valor es el tamaño de partícula máxima y el segundo valor es el tamaño de partícula mínimo y el 90% de las partículas de arena de fracturacion.

Un aspecto de la presente invención implica seleccionar el grado deseado de arena de fracturacion producida en las etapas ilustradas esquemáticamente en las FIGURAS 1A-1D. Para graduar la arena de fracturacion, las partículas producidas finales 100 que tienen diámetros diversos t fueron dirigidos a través de un tamiza de tamaño máximo 110 mostrado en la FIGURA 2. Las partículas 100 tienen una variedad de diámetros, ilustrados esquemáticamente como las partículas de tamaño diferente a, b, c y d en valores decrecientes. Las partículas 100 que tienen diferentes diámetros se hacen pasar a través del tamiz máximo 100, el cual tiene un tamaño de tamiz de malla 6-35. Las partículas a son muy grandes para pasar el tamiz 100 de modo que no progresan hacia el área P. Esas partículas más grandes son removidas de la parte superior del tamiz 100. En el área P las partículas progresan hacia el tamiz mínimo 120 el cual tiene un valor en el intervalo de malla- 30-140. De este modo, las partículas pequeñas d son removidas del área P. Las partículas que permanecen en el área P constituyen el producto creado por la presente invención. Este producto es dirigido a través del conducto 130 a un vehículo de transporte, el cual puede ser una bolsa u otro recipiente. El producto en el conducto 130 tiene un grado el cual es del 90% del tamaño máximo determinado por el tamiz 110 y el tamaño mínimo determinado por el tamiz 120. En consecuencia, el método de la presente invención implica dirigir la masa e partículas de arena procesada 100 a través de un tamiz de tamaño máximo 110 que retiene partículas grandes y entonces a través del tamiz inferior 120 el cual determina el tamaño de partícula mínimo para el producto. El tamiz 120 remueve las partículas pequeñas d. En consecuencia, la arena con un grado seleccionado es el material removido de entre los dos tamices de graduación. Este concepto es conocido en la técnica y es usado ^e la presente invención para determinar el grado "seleccionado" de la arena de fracturación.

Paquete de Consolidador (Figura 3) En la práctica, la arena de fracturación creada tiene un tamaño de partícula máximo de poco más de 1.0 rara y un tamaño mínimo de aproximadamente 0.5 mm. De este modo, la arena de fracturación es una masa de partículas las cuales son muy grandes, de modo que pueden permitir una alta permeabilidad cuando la arena de fracturación esté en un paquete de consolidador PP, como se muestra en la FIGURA 3. La masa de las partículas de arena de fracturación del paquete PP son forzadas hacia una fisura donde el paquete mantiene la fisura abierta cuando existe alta presión en una dirección vertical contra el consolidador . Esta alta presión intenta cerrar la fisura y puede aproximarse a varios miles de psi. Las partículas del consolidador en el paquete PP tienen una alta redondez y una alta esfericidad, de modo que la alta presión en la fisura en un pozo de petróleo o gas mantiene' la fisura abierta y no evita el paso de gas o petróleo a través de la fisura. Existe una permeabilidad de al menos 25 Darcy a 6 k debido a la alta redondez individual de las partículas de arena de fracturación. De este modo, el petróleo o gas pueden ser extraídos cuando las circunstancias se vean irrecuperables.

El Método 200 (Figura 4) La modalidad preferida de la presente invención es el método 200 ilustrado en la porción de líneas sólidas de la FIGURA 4. Una arena de sílice natural, un tanto común es minada de acuerdo a lo indicado en el paso 202. La arena de sílice tiene un contenido de sílice mayor del 80% y una dureza de más de 6 Mohs. En la condición como se extrae de la mina, la arena de sílice tiene una gran aglomeración de partículas y por lo tanto se tritura, depura y lava de acuerdo a lo indicado en el paso 203. Esta operación es efectuada de acuerdo con la práctica estándar en una operación de extracción minera de arena de sílice. Después de que la arena de sílice extraída de la mina es triturada esta es una masa de partículas más pequeñas en una suspensión que es tamizada de acuerdo a lo indicado en el paso 206. Las partículas de arena de sílice tamizadas son entonces secadas para producir un material de alimentación dirigido a la estación 300 donde el material de alimentación es sometido a abrasión por las partículas individuales que chocan entre sí y entonces sometidas a abrasión por la masa de partículas que chocan en una masa triturada contra un blanco fijo. La estación 300 es un dispositivo mostrado en la FIGURA 5, el cual es un aparato Simpson Pro-Claim de dos etapas 400. Este dispositivo comercial particular es usado para recuperar arena de fundición e incluye dos etapas separadas para el procesamiento en línea. El material de alimentación de la línea de entrada 302 es dirigida a la estación 300 para efectuar una acción de abrasión concurrente y abrasión por colisión con el blanco, doble, sobre el material de alimentación de secador 208. Cada etapa de la operación de abrasión en la estación 300 es efectuada durante un tiempo de residencia que está generalmente en el intervalo de 5-25 minutos. De este modo, el material de alimentación que entra a la estación 300 de la línea 302 es procesada en línea por dos etapas sucesivas, donde la masa procesada de partículas es sometida a abrasión en la misma forma para ambas etapas de procesamiento. En una modalidad preferida, el tamizado en húmedo en el paso u operación 206 remueve partículas de menos de aproximadamente la malla 350. De acuerdo con una opción como es indicado por el paso u operación de la línea punteada 210, las partículas más grandes son removidas del material de alimentación. De este modo, el tamaño de partícula será menor que un tamaño de tamiz dado, como un tamiz de malla 6 o aproximadamente 5 mm. En consecuencia, la masa de partículas entra al tamiz húmedo 206 donde las partículas pequeñas son removidas. Las partículas grandes han sido removidas por el paso óptimo 210. En consecuencia, un material de alimentación en la línea 302 es secado y tiene un tamaño de partícula de menos de 5 mm y una malla de más de 350 o aproximadamente 50 micrómetros .

La estación 300 incluye un mecanismo, como un ventilador de exhaustación, para remover polvo o productos finos de acuerdo a lo indicado en el paso 30 . Un separador de ciclón se fija en un valor entre malla 100-350 para remover partículas de menos de un tamaño de tamiz seleccionado como es descrito por el paso 306. Los polvos finos son recolectados por el acumulador 304a y las partículas pequeñas del separador de ciclón 306 son recolectadas por el recolector 306a. La operación de los pasos 304 y 306 usa las estructuras mostradas en la FIGURAS 5 y la FIGURA 5A. El material de alimentación es procesado en dos etapas, cada una de las cuales es efectuada durante un periodo de 5-25 minutos. El tiempo de proceso total para la estación 300 es el llamado "tiempo de residencia" para el dispositivo o máquina 400. El tiempo residual total es el tiempo acumulado para el número de etapas determinadas en el paso 308. Son efectuados dos pasos por la máquina 400 y esto es repetido hasta que el material de alimentación produce su masa de salida final en el producto 310. En la práctica, el material de alimentación se hace pasar a través de la máquina 400, como se muestra en la FIGURA 5. Al paso 308 la operación de la máquina de dos pasos es efectuada un número de veces para dar entre 2 y 20 etapas de procesamiento, de modo que el material de alimentación sea convertido a la redondez y esfericidad deseadas de la masa de salida final en el conducto 310. La máquina de dos etapas ilustradas en la FIGURA 5 para el procesamiento sucesivo del material de alimentación o varias de esas máquinas pueden ser conectadas sucesivamente para el procesamiento en línea. Como una alternativa varias máquinas de dos etapas operadas en serie producirán el tiempo de residencia deseado. Cuando se use la modalidad preferida, se usan de 2 a 20 etapas de procesamiento separadas sobre el material de alimentación para producir una masa de salida en. el conducto 310.

Después de que el material de alimentación ha sido sometido repetidamente al contacto grano a grano y colisión en masa con el objetivo fijo, el producto final en el conducto 310 se hace pasar entonces a través de un proceso de tamizado seleccionado como se muestra en la FIGURA 2. Este aspecto del método 200 es indicado por el paso 312 para producir un producto en el conducto 130, como el producto graduado por los tamices en la FIGURA 2. El producto en el conducto 130 es entonces transportado por medio de bolsas y otros recipientes para usarse en pozos de gas o petróleo. En resumen, el método 200 convierte el material de alimentación en linea 302 por varios pasos a través de la estación 300. En este proceso, el polvo es removido de acuerdo a lo indicado por el paso 304 y el clasificador de ciclón 306 es usado para remover las partículas muy pequeñas de la masa de partículas que está siendo procesada. El clasificador de ciclón se calibra para remover el tamaño de partícula mínimo del grado seleccionado para la línea de fracturación . El producto del ciclón es clasificado por aire a un tamaño generalmente en el intervalo de malla 100-350. El equipo ahora usado para efectuar la operación de la estación 300 es una máquina de Simpson Pro-Claim 400, como se muestra en las FIGURAS 5 y 5A. La arena es sometida a abrasión es removida del conducto o paso 310, la cual constituye la masa de salida final. De acuerdo a lo indicado en el paso 308, después de remover la masa de salida de la estación de dos etapas 300, el procedimiento de abrasión de dos etapas de la estación 300 se repite varias veces. El procedimiento de dos etapas de la estación 300 es efectuado varias veces. Cada "vez" es referida como una etapa en la máquina de dos etapas como se muestra en la FIGURA 5. En la práctica, el proceso es repetido más de cuatro veces con el tiempo de residencia de cada etapa siendo controlado un valor de 5-25 minutos. El número de operaciones repetidas en el paso 308 determina el tiempo de residencia controlado de la implementación referida. El tiempo de residencia y el número de uso repetido de la estación 300 para obtener el producto final aceptable no es una limitación para la invención. En realidad, la estación 300 podría ser - operada "durante tiempos más prolongados y usada únicamente en dos etapas para lograr el tiempo de residencia total deseado. Después de que un material de alimentación ha sido procesado repetidamente durante el tiempo de residencia total controlado para producir la masa de salida final en el conducto 130, la masa de salida final es graduada por el procedimiento de tamizado expuesto en la FIGURA 2 para producir la arena del grado seleccionado que constituye el producto FS.

Sistema y Máquina 400 (Figuras 5 y 5A) El método 200 ilustrado en la FIGURA 4 es efectuado por el equipo para efectuar los diferentes pasos que constituyen la modalidad preferida del método. Esos diferentes pasos son combinados para constituir el método 200. La invención es también un sistema para efectuar un método 200 para convertir arena de sílice natural común en arena de fracturacion altamente deseada equivalente a la arena de fracturacion natural hasta ahora disponible .sobre un número limitado de fuentes naturales. El sistema de la invención incorpora una máquina para efectuar los pasos del método 200. La máquina para efectuar la estación 300 en la modalidad preferida es la máquina 400 mostrada en las FIGURAS 5 y 5A; sin embargo, el sistema es- más amplio que las máquinas y el equipo ilustradas en particular usadas en la modalidad preferida. El sistema es más ampliamente definido en las reivindicaciones originales de esta solicitud, las cuales constituyen la descripción adicional de un sistema que forma un aspecto de la presente invención.

En la práctica la modalidad preferida de la presente invención, la estación 300 es un dispositivo o máquina Simpson Pro-Claim. Esta máquina es ilustrada esquemáticamente en la FIGURA 5 y la FIGURA 5A, la última de las cuales contiene los parámetros usados para ajusfar ciertos aspectos de la máquina 400 para efectuar la función de la estación 300 en el método 200. La máquina Simpson Pro- Claim 400 incluye dos etapas duplicadas 402 y 404 operadas en secuencia para procesar el material de alimentación del conducto de entrada 302. La máquina 400 tiene una campana común 406 con la tolva de entrada 410 que recibe el material de alimentación y pasa el material de alimentación a través de la compuerta 412 hacia la primera etapa 402. Las dos etapas sucesivas son divididas por la pared central 412 y cada una incluye una placa de recolector inclinada 420, 422 que dirige las partículas procesadas a las compuertas de reciclaje 423, 426, respectivamente. Las compuertas son ajustadas para determinar el porcentaje de partículas recicladas por cada etapa antes de que las partículas salgan a través de la compuerta de salida 428 en la pared de salida vertical 429. El material de alimentación del conducto 302 es dirigido hacia la tabla 410 y entonces a través de la compuerta 412 hacia la primera etapa de procesamiento 402. Después de que el material de alimentación ha sido procesado este cae sobre la placa inclinada 420 que deposita el material procesado sobre la compuerta ajustable 424. Algo del material es reciclado a través de la etapa 402 y el resto es llevado hacia la segunda etapa 404. Después de ser procesado en esta segunda etapa, el material cae sobre la placa recolectora inclinada 422 para pasar sobre la compuerta 426 y entonces a la compuerta lateral 428. En consecuencia, el material de alimentación es procesado dos veces por la máquina 400 usando etapas de procesamiento consecutivas 402, 404. La máquina de dos etapas es soportada sobre la base 430, base la cual incluye una cámara 440 que tiene un fuelle de alta presión 442 para forzar aire presurizado hacia la cámara impelente a una presión controlada c. La presión c puede variar entre 50-15 k psi (3515.5-1054.65 kgf/cm2) de manera preferible, de aproximadamente 50-100 psi (3.5-7.03 kgf/cm2) para la presente invención. La etapa 402 está comunicada con la cámara impelente 440 por el tubo de presión vertical 450 y la etapa 404 está comunicada por la cámara impelente por el tubo de presión vertical 452. Esos tubos de presión crean la energía para el procesamiento del material de alimentación en las etapas sucesivas 402, 404. La primera etapa 402 será descrita con detalle usando la estructura parcial de la FIGURA 5A. La misma descripción se aplica a la segunda etapa 404 accionada por el aire a alta presión del tubo de presión 452.

Refiriéndose ahora conjuntamente a las FIGURAS 5 y 5A, la primera etapa de procesamiento 402 incluye un tubo vertical 500 y una tolva recolectora cónica 502. El material en la tolva 502 es impulsada a través del tubo de lanzamiento 500 desde una abertura anular 512 definida por el escudo cilindrico externo 514. La salida 510 en la porción superior del tubo de lanzamiento 500 tiene un diámetro a, con la válvula seleccionable listada en la FIGURA 5A. La masa de partículas M mostrada en la FIGURA 5A es dirigida a través de la abertura anular 512 hacia la porción inferior del tubo de lanzamiento 500 y es impulsada hacia arriba por la alta presión producida por el flujo de aire A del tubo de presión 450. Las partículas en el tubo de lanzamiento 500 son sometidas a abrasión por contacto entre las partículas que se mueven rápidamente a medida que son impulsadas por el tubo de lanzamiento 500 hacia el blanco T. El blanco de metal fijo T incluye la pared 520 ortogonal al tubo 500 y está separada de la salida 510 a una distancia b que puede cambiar de acuerdo a lo indicado en la FIGURA 5A. La pared plana 520 está rodeada por el faldón cónico 522 y el deflector cilindrico de salida 524 para guiar la masa de partícula procesada M' del blanco T hacia abajo de la placa recolectora inclinada 420, como se muestra mejor en la FIGURA 5. El tubo de lanzamiento 500 y el blanco producen la abrasión de las partículas en la masa M por la abrasión partícula a partícula y la acción abrasiva y la colisión contra la pared 520 del blanco T hecho de acero endurecido. De esta manera, el material de alimentación entrante de la tolva 410 es procesado primero por el tubo de lanzamiento 500 y entonces por el blanco T para cambiar la redondez y esfericidad de las partículas modificadas M' a medida que la masa sale del blanco T hacia la placa inclinada 420 y entonces hacia la compuerta 424. Algunas de las partículas son recirculadas para combinarse con el material de alimentación entrante por el tubo de lanzamiento 500. Una porción más grande de las partículas procesadas de masa M' son dirigidas a la segunda etapa 404 para su reprocesamiento adicional. Posteriormente, la masa de partículas procesada dos veces es dirigida a través de la compuerta 428 hacia la campana de salida 600. Esta campana incluye un conducto de salida del polvo 304 conectado con un ventilador de exhaustación apropiado para remover partículas de polvo pequeñas del material en la campana 600. La campana 600 también incluye una pared de salida inclinada 602 que tiene una porción de un primer paso 604 y una porción 606 que remueve partículas grandes a ser descargadas a través de la abertura 608. Las partículas más pequeñas pasan a través de la porción de tamiz 606 hacia el recipiente de recolección 610 el cual está comunicado con el conducto de salida 310 para la salida de la masa de partículas. Esta masa se forma al final de la máquina de procesamiento de dos etapas para producir la masa de salida final en el conducto 310 para transferirse a la operación de tamizado 312 mostrada en la FIGURA 4. Las dos etapas de la máquina 400 se repiten varias veces de modo que la salida final del recipiente de recolección 610 sea la masa de salida final. Las diferentes etapas pueden ser agregadas en serie para producir una operación en línea. De acuerdo con la implementación práctica de la presente invención, la masa procesada es dirigida repetidamente a través de la máquina de dos etapas 400 para producir finalmente una masa de salidá final que tienen la redondez y esfericidad deseadas para una arena de fracturación .

PANORAMA GENERAL La invención implica el concepto de someter a abrasión las partículas por el contacto partícula a partícula a alta velocidad y también haciendo chocar las partículas como una masa y a una alta velocidad contra un miembro de metal. Esos dos procesos son efectuados usando el material de alimentación entrante hasta que es convertido a una redondez y esfericidad deseables, aceptables por el API para la" arena de fracturacion. La arena de fracturacion es graduada de acuerdo a lo indicado por la etapa 312 del método 200 y entonces es probada por su valor de k. Se ha encontrado que usando el material 200 del sistema para efectuar este método produce arena de fracturacion de arena de sílice que tiene más de 80% de Si02, arena de fracturacion la cual tiene una redondez y esfericidad mayor de 0.7 y un valor de k mayor de 4 k, esta arena de fracturaciónJ creada es equivalente a la arena de fracturacion natural y puede ser producida a un valor menor que el valor de mercado normal de la arena de fracturacion natural.

PRUEBA DE TRITURACION DEL PRODUCTO Para . obtener el valor de k, se efectúa una prueba de trituración donde la arena de fracturacion procesada de la presente invención es triturada por una presión seleccionada, como 421 kg/cm2 (6000 psi) . Entonces se mide el porcentaje de finos que pasan a través del tamiz inferior de un sistema de doble tamizado como se muestra en la Figura 2. Si el grado es 16/30, entonces la cantidad de finos que pasan a través de un tamiz de malla 30 después de que la arena de fracturación procesada ha sido triturada por 421 kg/cm2 (6000 psi) debe ser menor del 10% de ese grado particular para que sea aceptable para una arena de fracturación que requiera ese alto valor de k. De este modo, la prueba de trituración de la arena de fracturación es una especificación que define la porción de trituración de la arena de fracturación que ha sido producida pro el método ilustrado en la Figura 4.

EJEMPLOS En una modalidad de la presente invención, se efectuaron cuatro etapas de procesamiento usando la estación 300. Cada etapa tuvo un tiempo de residencia de 18 minutos para dar un tiempo de proceso total de aproximadamente 80 minutos. El mineral natural entrante fue arena de sílice de las minas de Uttica. Los parámetros para la máquina Simpson Pro-Claim 400 se fijaron con a = 10.16 centímetros (4 pulgadas) b = 12.7 centímetros (5 pulgadas) y c = 5.62 kgf/cm2 (80 psi). El grado del producto fue de 16/30. Se condujo otro ensayo en un mineral extraído similar con un tiempo de residencia por etapa de 6 minutos. La distancia b se incrementó a 15.24 centímetros (6 pulgadas). Los resultados finales fueron similares. Cada ensayo dio una reducción dinámica en la turbidez, es decir, reducción en los elementos en trazas indeseables. El valor de k fue de 6000. La turbidez disminuyó de 400 a 160. Esos ensayos produjeron arena de fracturación aceptable con un valor de k de 6 y un grado de 16/30. La turbidez fue drásticamente menor que el valor aceptable del American Petroleum Institute. Otros ensayos en diferentes arenas de sílice entrantes y produjeron una arena de , fracturación que tiene características aceptables para ser usada como una arena de fracturación comercial.

MATERIALES DE ALIMENTACION El material de alimentación para practicar la invención aqui descrita es sílice mineral extraída de una mina que tiene un Si02 de más del 80%. La arena es de "redonda" a "angular". Esas son las formas de las partículas individuales y se encuentran en la arena de sílice natural. El material de alimentación preferido tiene una redondez y esfericidad muy baja. Esa arena de sílice natural no puede ser usada como arena de fracturación. En la práctica, la arena de sílice inicial tiene un tamaño ' de grano máximo de menos de 8.0 mm. En realidad, el material de alimentación ahora usado proviene de la mina con un tamaño de partícula de entre 20 micrómetros y aproximadamente 6.0 - 8.0 mm. Ese material de alimentación ha sido convertido en arena de fracturación por la invención. Se ha encontrado que los otros "materiales duros" pueden ser extraídos y triturados para la conversión por la invención en un consolidador aceptable. La dureza como es definida por la escala de Mohs es de al menos 6. De este modo, el proceso usado para producir arena de fracturación a partir de arena de sílice también puede ser usado para producir un consolidador a partir de otros minerales duros cambiando el material de alimentación. El proceso también puede ser usado para procesar un material de alimentación de partículas de cerámica. La invención mejora las características físicas de ese consolidador hecho por el hombre. También se ha determinado después de que la invención fue hecha que puede ser usada para procesar un material de alimentación de olivina usada en la industria de la fundición. Incrementando drásticamente la redondez y esfericidad de las partículas de olivina, se requiere una menor cantidad de aglutinante para producir moldes para el vaciado de metal y la olivina mejora en otras circunstancias.

MODIFICACIONES Aunque la modalidad preferida de la invención implica el choque de partículas que se mueven rápidamente contra un blanco de metal fijo T, se ha encontrado que la invención es más amplia dado que simplemente requiere la colisión con un objeto de metal que esté fijo o no. Sin embargo, la invención implica el uso de la máquina Simpson Pro-Claim 400 la cual constituye la invención. Sin embargo, la invención es definida por lo tanto en términos más amplios puesto que se relaciona con estructuras equivalentes.

' Los diferentes ajustes a la máquina Simpson Pro-Claim y el orden y magnitud de los pasos del método 200 pueden cambiarse sin apartarse del espíritu y alcance pretendidos de la presente invención, de acuerdo a lo definido por las reivindicaciones anexas.

Claims (50)

REIVINDICACIONES

1. Un método para fabricar arena de fracturación que tiene un grado seleccionado de una arena natural, extraída de la mina, que tiene un contenido de Si02 de al menos aproximadamente 80 por ciento y que tiene un intervalo de tamaño de partícula, donde el tamaño de partícula máximo es de menos de aproximadamente 8.0 mm, el método se caracteriza porque comprende: (a) triturar la arena éxtraída de la mina en un material particulado intermedio; (b) tamizar el material particulado en un material de alimentación con partículas que tienen un tamaño de partícula más grande de aproximadamente malla 350 y valores iniciales de redondez y esfericidad de las partículas; (c) hacer pasar las partículas del material de alimentación a través de un tubo de lanzamiento con una salida para someter a abrasión neumática las partículas e impulsar el material de alimentación en un flujo bajo una presión dada desde la salida; (d) dirigir el flújo presurizado contra un blanco fijo localizado a una distancia dada de la salida para someter a abrasión física las partículas para formar una masa de salida que contiene partículas sometidas a abrasión: (e) repetir las operaciones (c) y (d) un número de veces o etapas de proceso hasta que las partículas resultantes de la abrasión repetida producen una masa que es una masa de salida final que tiene valores de redondez y esfericidad procesados de menos de 0.6 y donde los valores son mayores que los valores iniciales en al menos aproximadamente 0.10; y, (f) tamizar la masa de salida final para obtener una arena de fracturacion con el grado seleccionado.

2. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque las operaciones (c) y (d) son efectuadas concurrentemente para dar un tiempo de residencia dado .

3. El método de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque el tiempo de residencia está en el intervalo de 1-25 minutos.

4. El método de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque el tiempo de procesamiento total es generalmente la suma del tiempo de residencia de cada etapa de procesamiento.

5. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque incluye remover polvo y partículas pequeñas de la masa de salida como si se sometieran a abrasión repetidamente.

6. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque los valores de redondez y esfericidad iniciales son menores de aproximadamente 0.6.

7. El método de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque los valores de redondez y esfericidad procesados son mayores de aproximadamente 0.6.

8. El método de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque los valores de redondez y esfericidad procesados son mayores de aproximadamente 0.8.

9. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque los valores de redondez y esfericidad procesados son mayores de aproximadamente 0.6.

10. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque los valores de redondez y esfericidad procesados son mayores de aproximadamente 0.8.

11. El método de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque las partículas pequeñas tienen un tamaño de partícula en el intervalo de menos de aproximadamente malla 100-350.

12. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el método es efectuado como un proceso en línea.

13. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la distancia dada es entre 5-60.96 centímetros (2-24 pulgadas) .

14. El método de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque la distancia dada es entre 15.24 y 30.48 centímetros (6 y 12 pulgadas).

15. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la presión dada está en el intervalo de 3515.5-1054.65 kgf/cm2 (50-15k psi) .

16. El método de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque la presión dada es menor de aproximadamente 703.1 kgf/cm2 (10K psi).

17. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el número de veces está en el intervalo de 2-20.

18. El método de conformidad' con la reivindicación 17, caracterizado porque el número de veces es de más de 4-8 veces .

19. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la salida del tubo de lanzamiento tiene un diámetro en el intervalo de 10.16-20.32 centímetros (4-8 pulgadas) .

20. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la distancia dada está en el intervalo de 5-10 centímetros (2-4 pulgadas) y el diámetro está en el intervalo de 15.24-20.32 centímetros (6-8 pulgadas ) .

21. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la distancia dada está en el intervalo de 15.24-30.48 centímetros (6-12 pulgadas) y el diámetro está en el intervalo de 10.16-20.32 centímetros (4-8 pulgadas) .

22. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el blanco fijo es frustocónico con una placa plana generalmente ortogonal a la salida del tubo de lanzamiento.

23. El método de conformidad con la reivindicación 22, caracterizado porque el tubo de lanzamiento es generalmente vertical.

24. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el grado seleccionado es un grado con un valor máximo de malla 6 a 35 y un valor mínimo de malla 3-140.

25. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque usa un recuperador de arena Simpson Pro-Claim como el tubo de lanzamiento y el blanco fijo.

26. Un sistema para fabricar arena de fracturación que tiene un grado seleccionado de una arena natural, extraída de la mina, que tiene un contenido de Si02 de al menos aproximadamente 80% y que tiene un intervalo de tamaño de partícula, donde el tamaño de partícula máximo es de menos de aproximadamente 8.0 mm, el sistema se caracteriza porque comprende: (a) un dispositivo para triturar la arena extraída de la mina en un material particulado intermedio; (b) un dispositivo para tamizar el material particulado en un material de alimentación con partículas que tienen un tamaño de partícula más grande de aproximadamente malla 350 y valores iniciales de redondez y esfericidad de las partículas; (c) un tubo de lanzamiento con una salida para someter a abrasión neumática las partículas e impulsar el material de alimentación en un flujo bajo una presión dada desde la salida; (d) un blanco fijo localizado a una distancia dada de la salida para someter a abrasión física las partículas para formar una masa de salida que contiene partículas sometidas a abrasión: (e) un controlador para hacer pasar repetidamente el material de alimentación a través del tubo y contra el blanco un número de veces o etapas de proceso hasta que las partículas resultantes de la masa de salida sometida a abrasión repetida sea una masa que tiene valores de redondez y esfericidad procesados de menos de 0.6 y donde los valores son mayores que los valores iniciales en al menos aproximadamente 0.10; y, (f) una red de tamiz de graduación para tamizar la masa de salida final para obtener una arena de fracturación con el grado seleccionado.

27. El sistema de conformidad con la reivindicación 26, caracterizado porque usa un recuperador de arena Simpson Pro-Claim como un tubo de lanzamiento y el blanco fijo.

28. Un método para fabricar arena de fracturación que tiene un grado seleccionado y mejor resistencia a la trituración que una arena natural, extraída de la mina, que tiene un contenido de Si02 de al menos aproximadamente 80 por ciento y con una forma de partícula general clasificada entre redonda y angular y que tiene un intervalo de tamaño de partícula, donde el tamaño de partícula máximo es de menos de aproximadamente 8.0 mm, el método se caracteriza porque comprende : (a) triturar la arena extraída de la mina en un material particulado intermedio; (b) tamizar el material particulado en un material de alimentación con partículas que tienen un tamaño de partícula más grande de aproximadamente malla 350 y valores iniciales de redondez y esfericidad de las partículas; (c) someter a abrasión neumática las partículas por agitación grano a grano presurizada de las partículas; (d) someter a abrasión las partículas triturando las partículas contra un blanco fijo bajo alta velocidad y/o alta presión; (e) repetir las operaciones (c) y (d) un número de veces o etapas hasta que las partículas resultantes de la masa de salida sometida a abrasión repetida sea una masa de salida final que tiene valores de redondez y esfericidad procesados de menos de 0.6 y donde los valores son mayores que los valores iniciales en al menos aproximadamente 0.10; y, (f) tamizar la masa de salida final para obtener una arena de fracturación con el grado seleccionado.

29. El método de conformidad con la reivindicación 28, caracterizado porque las operaciones (c) y (d) se efectúan durante un tiempo de residencia dado.

30. El método de conformidad con la reivindicación 29, caracterizado porque el tiempo de residencia dado está en el intervalo de 5-25 minutos.

31. Un método para fabricar un consolidador esférico que tiene un grado seleccionado de un mineral granular natural, extraído de la mina, que tiene una dureza de más de 6 Mohs y que tiene un intervalo de tamaño de partícula, donde el tamaño de partícula máximo es de menos de aproximadamente 8.0 mm, el método se caracteriza porque comprende : (a) triturar el mineral extraído de la mina en un material particulado intermedio; (b) tamizar el material particulado en un material de alimentación con partículas que tienen un tamaño de partícula más grande de aproximadamente malla 350 y valores iniciales de redondez y esfericidad de las partículas; (c) hacer pasar las partículas del material de alimentación a través de un tubo de lanzamiento con una salida para someter a abrasión hermética las partículas e impulsar el material de alimentación en un flujo bajo una presión dada desde la salida; (d) dirigir el flujo presurizado contra un blanco fijo localizado a una distancia dada de la salida para someter a abrasión física las partículas para formar una masa de salida que contiene partículas sometidas a abrasión; (e) repetir las operaciones (c) y (d) un número de veces o' etapas de proceso hasta que las partículas resultantes de la masa de salida sometida a abrasión repetida sea una masa de salida final que tiene valores de redondez y esfericidad procesados de menos de 0.6 y donde los valores son mayores que los valores iniciales en al menos aproximadamente 0.10; y, (f) tamizar la masa de salida final para obtener un consolidador esférico con el grado seleccionado.

32. El método de conformidad con la reivindicación 31, caracterizado porque las operaciones (c) y (d) son efectuadas durante un tiempo de residencia dado.

33. El método de conformidad con la reivindicación 32, caracterizado porque el tiempo de residencia está en el intervalo de 5-25 minutos.

34. El método de conformidad con la reivindicación 31, caracterizado porque el mineral es arena natural que tiene un contenido de Si02 de al menos aproximadamente 80%.

35. Un método para fabricar consolidador esférico que tiene un grado seleccionado de una masa de partículas compuestas o aglutinadas, cada una de las cuales tiene una forma generalmente esférica, pero que estén aglutinadas juntas, el método se caracteriza porque comprende: (a) tamizar la masa de un material de alimentación; (b) hacer pasar las partículas del material de alimentación a través de un tubo de lanzamiento con una salida para someter a abrasión neumática las partículas e impulsar el material de alimentación en un flujo bajo una presión dada desde la salida; (c) dirigir el flujo presurizado contra un blanco fijo localizado a una distancia dada de la salida para someter a abrasión física las partículas para formar una masa de salida que contiene partículas sometidas a abrasión; (d) repetir las operaciones (b) y (c) un número de veces o etapas de proceso hasta que las partículas resultantes de la masa de salida sometida a abrasión repetida sea una masa de salida final que tiene valores de redondez y esfericidad procesados de menos de 0.6; y, (e) tamizar la mása de salida final para obtener un consolidador esférico con el grado seleccionado.

36. Un método para fabricar un consolidador esférico que tiene un grado seleccionado de un mineral granular natural, extraído de la mina, que tiene una dureza de más de 6 Mohs y que tiene un intervalo de tamaño de partícula, donde el tamaño de partícula máximo es de menos de aproximadamente 8.0 mm, el método se caracteriza porque comprende : (a) triturar el mineral extraído de la mina en un material particulado intermedio; (b) tamizar el material particulado en un material de alimentación con partículas que tienen un tamaño de partícula más grande de aproximadamente malla 350 y valores iniciales de redondez y esfericidad de las partículas; (c) someter a abrasión las partículas por contacto partícula a partícula a alta velocidad y también hacer chocar las partículas a alta velocidad contra un miembro de metal; (d) efectuar las acciones de abrasión y choque hasta que las partículas constituyan una masa de salida final que tenga valores de redondez y esfericidad procesada mayores de aproximadamente 0.6; y ; (e) tamizar la masa de salida final para obtener un consolidador esférico con el grado seleccionado.

37. El método de conformidad con la reivindicación 36, caracterizado porque el mineral es arena natural con un contenido de Si02 de al menos aproximadamente 80%.

38. El método de conformidad con la reivindicación 36, caracterizado porque el miembro de metal es un blanco fijo contra el cual el material de alimentación choca a alta velocidad.

39. El método de conformidad con la reivindicación 36, caracterizado porque el grado seleccionado tiene un tamaño máximo de malla 6-34 y un tamaño mínimo de malla 20-140.

40. El método de conformidad con la reivindicación 36, caracterizado porque el grado seleccionado tiene un tamaño máximo en el intervalo de aproximadamente malla 12-20 y un tamaño mínimo en el intervalo de aproximadamente malla 30-50.

41. El método de conformidad con la reivindicación 36, caracterizado porque el consolidador tiene un valor de k en el intervalo de aproximadamente 2 k a 15 k.

42. El método de conformidad' con la reivindicación 39, caracterizado porque el consolidador tiene un valor de k en el intervalo de aproximadamente 2 k a 15 k.

43. El método de conformidad con la reivindicación 40, caracterizado porque el consolidador tiene un valor de k en el intervalo de aproximadamente 2 k a 15 k.

44. El método de conformidad con la reivindicación 36, caracterizado porque el consolidador tiene una permeabilidad de al menos 25 Darcy a 6 k.

45. Un método para fabricar un mineral con partículas esféricas a partir de un mineral granular natural, extraído de la mina, que tiene una dureza de más de 6 ohs y que tiene un intervalo de tamaño de partícula, donde el tamaño de partícula máximo es de menos de aproximadamente 8.0 mm, el método se caracteriza porque comprende: (a) triturar el mineral extraído de la mina en un material particulado intermedio; (b) tamizar el material particulado en un material de alimentación con partículas que tienen un tamaño de partícula más grande de aproximadamente malla 350 y valores iniciales de redondez y esfericidad de las partículas sustancialmente menores de 0.6; (c) someter a abrasión las partículas por contacto partícula a partícula a alta velocidad y también hacer chocar las partículas a alta velocidad contra un miembro de metal; y (d) efectuar las acciones de abrasión y choque hasta que las partículas constituyan una masa de salida final que tenga valores de redondez y esfericidad procesada mayores de aproximadamente 0.6.

46. El método de conformidad con la reivindicación 45, caracterizado porque incluye: (e) tamizar la masa de salida final para obtener un consolidador esférico con un grado seleccionado.

47. El método de conformidad con la reivindicación 46, caracterizado porque el mineral es arena natural con un contenido de Si02 de al menos aproximadamente 80%.

48. El método de conformidad con la reivindicación 45, caracterizado porque el miembro de metal es un blanco fijo contra el cual el material de alimentación se hace chocar a alta velocidad.

49. El método de conformidad con la reivindicación 48, caracterizado porque el mineral es olivina natural. .

50. El método de conformidad con la reivindicación 45, caracterizado porque el mineral es olivina natural.