[go: up one dir, main page]

RU2739158C1 - Method for producing proppant - Google Patents

Method for producing proppant Download PDF

Info

Publication number
RU2739158C1
RU2739158C1 RU2019138281A RU2019138281A RU2739158C1 RU 2739158 C1 RU2739158 C1 RU 2739158C1 RU 2019138281 A RU2019138281 A RU 2019138281A RU 2019138281 A RU2019138281 A RU 2019138281A RU 2739158 C1 RU2739158 C1 RU 2739158C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
charge
bauxite
temperature
dried
proppant
Prior art date
Application number
RU2019138281A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Анатолий Тимофеевич Лариков
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Универсальная Снабженческо-Сбытовая Компания" (ООО "УССК")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Универсальная Снабженческо-Сбытовая Компания" (ООО "УССК") filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Универсальная Снабженческо-Сбытовая Компания" (ООО "УССК")
Priority to RU2019138281A priority Critical patent/RU2739158C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2739158C1 publication Critical patent/RU2739158C1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/16Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on silicates other than clay
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/62605Treating the starting powders individually or as mixtures
    • C04B35/62645Thermal treatment of powders or mixtures thereof other than sintering
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/62605Treating the starting powders individually or as mixtures
    • C04B35/62695Granulation or pelletising
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K8/00Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
    • C09K8/60Compositions for stimulating production by acting on the underground formation
    • C09K8/80Compositions for reinforcing fractures, e.g. compositions of proppants used to keep the fractures open

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)

Abstract

FIELD: oil and gas industry.
SUBSTANCE: invention relates to proppants—propping agents used in production of oil and gas by hydraulic fracturing. Method includes preparation of charge containing heating of bauxite to temperature from 900 to 1,300 °C. Second component of the charge is unfired low-melting clay in amount of 15 wt % of charge weight. It is naturally dried until moisture content is no more than 5 %. Components of the mixture are ground to obtain particle size of up to 50 mcm, granulated with addition of 0.5 % aqueous solution of carboxymethyl cellulose. Before annealing, the formed granules are dried for 30 minutes at temperature of 200 °C, and annealing is carried out at temperatures from 1,100 to 1,500 °C. Finished proppant is sorted by fractions.
EFFECT: technical result of invention is reduction of power consumption and reduction of granulation time.
1 cl, 1 dwg, 4 ex, 2 tbl

Description

Изобретение относится к созданию расклинивающих агентов - проппантов, которые применяют при добыче нефти и газа методом гидравлического разрыва пласта.The invention relates to the creation of proppants - proppants, which are used in oil and gas production by hydraulic fracturing.

Гидравлический разрыв пласта - способ добычи нефти и газа, который позволяет значительно увеличить производительность скважин. Сущность метода гидравлического разрыва пласта состоит в закачивании под большим давлением вязкой жидкости в нефте- и газоносные пласты, что приводит к образованию в пласте трещин, в которые проникает жидкость. Для сохранения трещин в разомкнутом состоянии в них вводят механически прочные, не взаимодействующие со скважинной жидкостью, проппанты, которые, проникая с жидкостью в трещину и частично заполняя ее, создают прочный расклинивающий каркас, проницаемый для нефти и газа, выделяемых из пласта. Проппанты - искусственно созданные гранулы должны противостоять не только высокому пластовому давлению, стремящемуся деформировать частицы проппанта, что приводит к неизбежному смыканию трещины, но и выдерживанию действия агрессивной скважинной среды (влага, кислые газы, солевые растворы) при высоких температурах. При разрушении частиц проппанта под действием скважинной среды также происходит смыкание трещины с неизбежным уменьшением дебета скважины. Промышленно проппанты получают путем переработки исходного сырья, например бокситов. В качестве исходных материалов для производства проппантов в зависимости от условий их применения (помимо бокситов) использовали кварцевый песок, каолины, оксиды алюминия и циркония, различные алюмосиликатные виды сырья и др.Hydraulic fracturing is a method of oil and gas production that can significantly increase well productivity. The essence of the hydraulic fracturing method consists in pumping a viscous fluid under high pressure into oil and gas reservoirs, which leads to the formation of cracks in the reservoir, into which the fluid penetrates. To keep the fractures in an open state, mechanically strong proppants that do not interact with the well fluid are introduced into them, which, penetrating with the liquid into the fracture and partially filling it, create a strong proppant framework that is permeable to oil and gas released from the formation. Proppants - artificially created granules must resist not only high formation pressure, which tends to deform proppant particles, which leads to the inevitable closure of the fracture, but also withstand the action of an aggressive downhole environment (moisture, acid gases, salt solutions) at high temperatures. When the proppant particles are destroyed under the action of the wellbore environment, the fracture also closes with an inevitable decrease in the well flow rate. Proppants are produced commercially by processing raw materials such as bauxite. Quartz sand, kaolin, aluminum and zirconium oxides, various aluminosilicate raw materials, etc. were used as starting materials for the production of proppants, depending on the conditions of their use (in addition to bauxite).

Известны способы получения проппантов:There are known ways to obtain proppants:

- проппанты получают из кальцинированного при 1000°С боксита (патент США №4668645);- proppants are obtained from bauxite calcined at 1000 ° C (US patent No. 4668645);

- проппанты получают из смеси боксита и каолина для придания исходной массе пластичности, что улучшает сферичность и округлость полученных проппантов (патент США №4879181);- proppants are obtained from a mixture of bauxite and kaolin to impart plasticity to the initial mass, which improves the sphericity and roundness of the obtained proppants (US patent No. 4879181);

- проппанты получают используя особый режим обжига из каолина, содержащего 30,0-42,5 масс. % оксида алюминия (патент РФ №2140874);- proppants are obtained using a special firing mode from kaolin containing 30.0-42.5 wt. % aluminum oxide (RF patent No. 2140874);

Известен Патент США №6632527, в котором предлагаются композиционные проппанты, состоящие из наполнителя, связующего и покрытые поверхностной пленкой.Known US Patent No. 6,632,527, which proposes composite proppants consisting of a filler, a binder and covered with a surface film.

Известны проппанты с синтетическим гидрофобным покрытием, предотвращающим обводнение скважин, например, патент РФ №2180397.Known proppants with a synthetic hydrophobic coating that prevents watering of wells, for example, RF patent No. 2180397.

Наиболее близким по совокупности признаков к данному изобретению (прототипом) является патент РФ №2392295 «Проппант и способ его получения». Способ включает подготовку шихты, содержащую нагрев боксита при температуре 650-1450°С для осуществления процесса его кальцинирования, сушку содержащего гигроскопическую влагу материала, для удаления влаги, измельчение указанных компонентов шихты шаровой мельнице до получения размера частиц до 5 мкм, совместное гранулирование компонентов шихты в присутствии связующего, высушивание полученных гранул при температуре 150-600°C с последующим их обжигом при 1000-1550°С.The closest in terms of the totality of features to this invention (prototype) is RF patent No. 2392295 "Proppant and a method for its production." The method includes preparing a charge containing heating bauxite at a temperature of 650-1450 ° C to carry out the process of its calcination, drying a material containing hygroscopic moisture to remove moisture, grinding these components of the charge in a ball mill to obtain a particle size of up to 5 microns, joint granulation of the components of the charge into the presence of a binder, drying the resulting granules at a temperature of 150-600 ° C, followed by their firing at 1000-1550 ° C.

Недостатком прототипа является трудность грануляции проппанта из измельченного сырья и большой расход склеивающего связующего, для которого используется, в частности, карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ).The disadvantage of the prototype is the difficulty of granulating the proppant from the crushed raw materials and the high consumption of the adhesive binder, for which, in particular, carboxymethyl cellulose (CMC) is used.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является общее снижение энергетических затрат на производство проппантов, в частности, на стадии процесса грануляции (путем значительного сокращения времени процесса грануляции), а также снижение затрат на склеивающее связующее при сохранении эксплуатационных характеристик проппантов.The problem to be solved by the claimed invention is a general reduction in energy costs for the production of proppants, in particular, at the stage of the granulation process (by significantly reducing the time of the granulation process), as well as reducing the cost of an adhesive binder while maintaining the performance of proppants.

Указанный результат достигается тем, что способ изготовления проппанта включает подготовку шихты, содержащую нагрев боксита при температуре 900-1300°С, обеспечивающей осуществление процесса его кальцинирования и сушку второго компонента шихты (легкоплавкая глина), содержащего гигроскопическую (связанную) влагу, измельчение указанных компонентов шихты в шаровой мельнице, совместное гранулирование компонентов шихты в присутствии связующего вещества (водного раствора карбоксиметилцеллюлозы), высушивание полученных гранул при температуре 200°C с последующим их обжигом при 1100-1500°С. Готовый проппант сортируют по фракциям.This result is achieved by the fact that the proppant manufacturing method includes preparation of a charge containing heating bauxite at a temperature of 900-1300 ° C, which ensures the implementation of the process of its calcination and drying of the second component of the charge (low-melting clay) containing hygroscopic (bound) moisture, grinding these components of the charge in a ball mill, joint granulation of the charge components in the presence of a binder (aqueous solution of carboxymethyl cellulose), drying the resulting granules at a temperature of 200 ° C, followed by their firing at 1100-1500 ° C. The finished proppant is sorted into fractions.

В отличие от прототипа, в предлагаемом изобретении нагрев боксита осуществляют при температуре 900-1300°С. Вторым компонентом шихты применяют необожженную легкоплавкую глину в количестве 15,0 масс. % от массы шихты, при этом сушку ее проводят естественным образом до влажности не более 5%, измельчают компоненты шихты до получения размера частиц до 50 мкм, а при совместном гранулировании компонентов шихты количество связующего вещества уменьшают за счет добавления высушенной до влажности не более 5% необожженной легкоплавкой глины. Полученные гранулы высушивают при температуре 200°C с последующим их обжигом при 1100-1500°С.Unlike the prototype, in the present invention, bauxite is heated at a temperature of 900-1300 ° C. The second component of the charge is used unfired low-melting clay in the amount of 15.0 wt. % of the batch weight, while drying it is carried out in a natural way to a moisture content of no more than 5%, the components of the batch are crushed to obtain a particle size of up to 50 microns, and with the joint granulation of the batch components, the amount of binder is reduced by adding dried to a moisture content of no more than 5% unbaked low-melting clay. The resulting granules are dried at a temperature of 200 ° C, followed by firing at 1100-1500 ° C.

Характерный химический состав глин, которые широко распространены и используются в промышленности приведен в Таблице 1.The typical chemical composition of clays, which are widespread and used in industry, is shown in Table 1.

Figure 00000001
Figure 00000001

Легкоплавкая глина является самой распространенной и дешевой и обладает лучшими пластическими свойствами, что благоприятно сказывается на процессе грануляции. Именно легкоплавкая глина используется в изобретении.Low-melting clay is the most widespread and cheapest and has the best plastic properties, which favorably affects the granulation process. It is fusible clay that is used in the invention.

Добавление необожженной легкоплавкой глины в состав сырья при грануляции улучшает скатывание проппанта до образования сферической формы гранул необходимого размера, при этом увеличивается скорость гранулирования, расход склеивающего связующего, к примеру, карбоксиметилцеллюлозы, уменьшается. Данный эффект достигается за счет наличия в глине связной воды, что обеспечивает ее дополнительные пластичные свойства, которые приводят к образованию центров скатывания (затравок) гранул, что улучшает процесс грануляции проппанта и сокращает время грануляции. Связанная влага (или связная вода) - химически связанная на молекулярном уровне капиллярная влага. Это вид влаги отличается тем, что сушка материала естественным образом не приводит к ее освобождению. Для удаления связной воды требуется высокотемпературное воздействие (прокаливание), либо обработка СВЧ или ультразвуком, что приводит к удалению связной воды и добавка такого материала не приводит к требуемому техническому результату. Таким образом, добавка глины должна осуществляться после ее естественной сушки и помола, без дополнительных воздействий на нее.The addition of unfired low-melting clay to the composition of the raw material during granulation improves the rolling of the proppant to the formation of a spherical shape of granules of the required size, while the speed of granulation increases, the consumption of an adhesive binder, for example, carboxymethyl cellulose, decreases. This effect is achieved due to the presence of cohesive water in the clay, which provides its additional plastic properties, which lead to the formation of rolling centers (seeds) of the granules, which improves the proppant granulation process and reduces the granulation time. Bound moisture (or bound water) is capillary moisture chemically bound at the molecular level. This type of moisture differs in that drying of the material does not naturally lead to its release. Removal of cohesive water requires high-temperature exposure (calcination), or treatment with microwave or ultrasound, which leads to the removal of cohesive water and the addition of such material does not lead to the required technical result. Thus, the addition of clay should be carried out after its natural drying and grinding, without additional effects on it.

Для проверки возможности замены части дорогостоящего связующего (водного раствора карбоксиметилцеллюлозы) на легкоплавкую глину изготовили четыре образца сырцевых гранул проппанта (окончательному обжигу гранулы не подвергались с целью определения их прочности после стадии грануляции.To test the possibility of replacing a part of an expensive binder (aqueous solution of carboxymethyl cellulose) with low-melting clay, four samples of raw proppant granules were made (the granules were not subjected to final firing in order to determine their strength after the granulation stage.

Образец 1Sample 1

Для получения проппантов в качестве исходного вещества использовали легкоплавкие сорта глин (Таблица 1) и бокситы. Например, боксит, содержащий (масс. %): Al2O3 - 67,0-73,0; SiO2 - 15,5-19,0; Fe2O3 - 1,0-2,9; TiO2 - 2,7-4,5; Cao+MgO - 0,5-1,0; R2O - 0,9-1,1, который предварительно обожгли при температуре 900-1300°С. Поскольку глина может содержать гигроскопическую влагу, ее сушили естественным образом до влажности не более 5%. Обожженный боксит и высушенную глину, в количестве 5 масс. % от массы шихты, (пропорция 95:5) совместно измельчили в шаровой мельнице до содержания частиц со средним размером не более 50 мкм. Смесь совместного помола загрузили в смеситель-гранулятор. Гранулирование смеси осуществили при добавлении связующего. В качестве связующего использовали водный раствор карбоксиметилцеллюлозы. При этом снизили концентрацию вяжущего раствора с 3% до 2%.To obtain proppants, low-melting clay grades (Table 1) and bauxite were used as the starting material. For example, bauxite containing (wt%): Al2O3 - 67.0-73.0; SiO2 15.5-19.0; Fe2O3 - 1.0-2.9; TiO2 - 2.7-4.5; Cao + MgO - 0.5-1.0; R2O - 0.9-1.1, which was previously fired at a temperature of 900-1300 ° C. Since clay can contain hygroscopic moisture, it was dried naturally to a moisture content of no more than 5%. Fired bauxite and dried clay, in the amount of 5 mass. % by weight of the charge, (proportion 95: 5) was jointly ground in a ball mill to a content of particles with an average size of not more than 50 microns. The co-milling mixture was loaded into a mixer granulator. The mixture was granulated while adding a binder. An aqueous solution of carboxymethyl cellulose was used as a binder. At the same time, the concentration of the binder solution was reduced from 3% to 2%.

Полученные гранулы сушили при температуре 200°С.The resulting granules were dried at 200 ° C.

Образец 2Sample 2

Для получения проппантов в качестве исходного вещества использовали легкоплавкие сорта глин (Таблица 1) и бокситы. Например, боксит, содержащий (масс. %): Al2O3 - 67,0-73,0; SiO2 - 15,5-19,0; Fe2O3 - 1,0-2,9; TiO2 - 2,7-4,5; Cao+MgO - 0,5-1,0; R2O - 0,9-1,1, который предварительно обожгли при температуре 900-1300°С. Поскольку глина может содержать гигроскопическую влагу, ее сушили естественным образом до влажности не более 5%. Обожженный боксит и высушенную глину, в количестве 10 масс. % от массы шихты, (пропорция 90:10) совместно измельчили в шаровой мельнице до содержания частиц со средним размером не более 50 мкм. Смесь совместного помола загрузили в смеситель-гранулятор. Гранулирование смеси осуществили при добавлении связующего. В качестве связующего использовали водный раствор карбоксиметилцеллюлозы. При этом снизили концентрацию вяжущего раствора с 2% до 1%.To obtain proppants, low-melting clay grades (Table 1) and bauxite were used as the starting material. For example, bauxite containing (wt%): Al2O3 - 67.0-73.0; SiO2 15.5-19.0; Fe2O3 - 1.0-2.9; TiO2 - 2.7-4.5; Cao + MgO - 0.5-1.0; R2O - 0.9-1.1, which was previously fired at a temperature of 900-1300 ° C. Since clay can contain hygroscopic moisture, it was dried naturally to a moisture content of no more than 5%. Fired bauxite and dried clay, in the amount of 10 mass. % by weight of the charge, (proportion 90:10) was jointly ground in a ball mill to a content of particles with an average size of not more than 50 microns. The co-milling mixture was loaded into a mixer granulator. The mixture was granulated while adding a binder. An aqueous solution of carboxymethyl cellulose was used as a binder. At the same time, the concentration of the binder solution was reduced from 2% to 1%.

Полученные гранулы сушили при температуре 200°С.The resulting granules were dried at 200 ° C.

Образец 3Sample 3

Для получения проппантов в качестве исходного вещества использовали легкоплавкие сорта глин (Таблица 1) и бокситы. Например, боксит, содержащий (масс. %): Al2O3 - 67,0-73,0; SiO2 - 15,5-19,0; Fe2O3 - 1,0-2,9; TiO2 - 2,7-4,5; Cao+MgO - 0,5-1,0; R2O - 0,9-1,1, который предварительно обожгли при температуре 900-1300°С. Поскольку глина может содержать гигроскопическую влагу, ее сушили естественным образом до влажности не более 5%. Обожженный боксит и высушенную глину, в количестве 15 масс. % от массы шихты, (пропорция 85:15) совместно измельчили в шаровой мельнице до содержания частиц со средним размером не более 50 мкм. Смесь совместного помола загрузили в смеситель-гранулятор. Гранулирование смеси осуществили при добавлении связующего.To obtain proppants, low-melting clay grades (Table 1) and bauxite were used as a starting material. For example, bauxite containing (wt%): Al2O3 - 67.0-73.0; SiO2 15.5-19.0; Fe2O3 - 1.0-2.9; TiO2 - 2.7-4.5; Cao + MgO - 0.5-1.0; R2O - 0.9-1.1, which was previously fired at a temperature of 900-1300 ° C. Since clay can contain hygroscopic moisture, it was dried naturally to a moisture content of no more than 5%. Fired bauxite and dried clay, in the amount of 15 mass. % by weight of the charge, (proportion 85:15) was jointly ground in a ball mill to a content of particles with an average size of not more than 50 microns. The co-milling mixture was loaded into a mixer granulator. The mixture was granulated while adding a binder.

В качестве связующего использовали водный раствор карбоксиметилцеллюлозы. При этом снизили концентрацию вяжущего раствора с 1% до 0,5%.An aqueous solution of carboxymethyl cellulose was used as a binder. At the same time, the concentration of the binder solution was reduced from 1% to 0.5%.

Полученные гранулы сушили при температуре 200°С.The resulting granules were dried at 200 ° C.

Образец 4Sample 4

Для получения проппантов в качестве исходного вещества использовали легкоплавкие сорта глин (Таблица 1) и бокситы. Например, боксит, содержащий (масс. %): Al2O3 - 67,0-73,0; SiO2 - 15,5-19,0; Fe2O3 - 1,0-2,9; TiO2 - 2,7-4,5; Cao+MgO - 0,5-1,0; R2O - 0,9-1,1, который предварительно обожгли при температуре 900-1300°С. Поскольку глина может содержать гигроскопическую влагу, ее сушили естественным образом до влажности не более 5%. Обожженный боксит и высушенную глину, в количестве 20 масс. % от массы шихты, (пропорция 80:20) совместно измельчили в шаровой мельнице до содержания частиц со средним размером не более 50 мкм. Смесь совместного помола загрузили в смеситель-гранулятор. Гранулирование смеси осуществили при добавлении связующего. В качестве связующего использовали водный раствор карбоксиметилцеллюлозы. Концентрацию вяжущего раствора взяли 0,5%.To obtain proppants, low-melting clay grades (Table 1) and bauxite were used as the starting material. For example, bauxite containing (wt%): Al2O3 - 67.0-73.0; SiO2 15.5-19.0; Fe2O3 - 1.0-2.9; TiO2 - 2.7-4.5; Cao + MgO - 0.5-1.0; R2O - 0.9-1.1, which was previously fired at a temperature of 900-1300 ° C. Since clay can contain hygroscopic moisture, it was dried naturally to a moisture content of no more than 5%. Fired bauxite and dried clay, in an amount of 20 mass. % by weight of the charge, (proportion 80:20) was jointly ground in a ball mill to a content of particles with an average size of not more than 50 microns. The co-milling mixture was loaded into a mixer granulator. The mixture was granulated while adding a binder. An aqueous solution of carboxymethyl cellulose was used as a binder. The concentration of the binder solution was taken at 0.5%.

Полученные гранулы сушили при температуре 200°С.The resulting granules were dried at 200 ° C.

Полученные в примерах образцы проверялись на прочность для различных фракций (см. таблицу 2). Применялась Методика определения сопротивления раздавливанию (ГОСТ Р 51761-2013 Проппанты алюмосиликатные. Технические условия, п. 8.9).The samples obtained in the examples were tested for strength for various fractions (see table 2). The method for determining crushing resistance was used (GOST R 51761-2013 Aluminosilicate proppants. Specifications, p. 8.9).

Figure 00000002
Figure 00000002

Из таблицы 2 видно, что оптимальным значением является добавка 15 масс. % легкоплавкой глины с одновременным снижением количества связующего раствора карбоксиметилцеллюлозы с 3% до 0,5%.Table 2 shows that the optimal value is the addition of 15 mass. % low-melting clay with a simultaneous decrease in the amount of a binder solution of carboxymethylcellulose from 3% to 0.5%.

В целом способ изготовления проппанта по данному изобретению иллюстрируется краткой технологической схемой линии производства проппанта (Фиг 1):In general, the proppant manufacturing method according to this invention is illustrated by a brief flow diagram of a proppant production line (Fig. 1):

1. Подготовили шихту: боксит 1 нагрели до температуры от 900 до 1300°С для осуществления процесса кальцинирования боксита и добавили в количестве 15,0 масс. % необожженную высушенную естественным образом легкоплавкую глину 2 в составе которой присутствует связная влага на уровне не более 5%.1. Prepared the charge: bauxite 1 was heated to a temperature of 900 to 1300 ° C for the process of calcination of bauxite and added in an amount of 15.0 wt. % unfired naturally dried low-melting clay 2, which contains cohesive moisture at a level of no more than 5%.

2. Измельчили сухое сырье до требуемой тонины помола в шаровой мельнице 3, (к примеру, Д1200×3000 производства НПО «Сибпроммаш», Россия) до размера частиц до 50 мкм.2. Dry raw materials were ground to the required fineness in a ball mill 3 (for example, D1200 × 3000 produced by NPO Sibprommash, Russia) to a particle size of up to 50 microns.

3. Добавили связующее (0,5% водный раствор карбометилцеллюлозы (к примеру, соответствующий ТУ 2231-034-07507908-2001)) с помощью дозатора 4.3. Added a binder (0.5% aqueous solution of carbomethylcellulose (for example, corresponding to TU 2231-034-07507908-2001)) using a dispenser 4.

4. Измельченную шихту гранулировали в смесителе-грануляторе тарельчатого типа 5 (к примеру, ОТ-150 производства ООО «Феникс», Россия).4. The crushed mixture was granulated in a disc-type mixer-granulator 5 (for example, OT-150 manufactured by OOO Phoenix, Russia).

5. Перед окончательным обжигом гранулы высушили при температуре 200°С в течение 30 минут.5. Before final firing, the granules were dried at 200 ° C for 30 minutes.

6. Произвели окончательный обжиг гранул в печи 7 при температурах от 1100 до 1500°С.6. Produced the final firing of the pellets in furnace 7 at temperatures from 1100 to 1500 ° C.

7. Произвели окончательную сортировку гранул через сито 8 по фракциям и складирование на склад 9.7. Made the final sorting of the granules through a sieve 8 into fractions and storage in warehouse 9.

Указанный способ обеспечивает сокращение времени гранулирования, экономию энергетических ресурсов и снижение расхода жидкого связующего (карбометилцеллюлозы).The specified method provides a reduction in granulation time, energy savings and a decrease in the consumption of liquid binder (carbomethylcellulose).

Claims (1)

Способ получения проппанта, включающий подготовку шихты, содержащую нагрев боксита, обеспечивающий осуществление процесса его кальцинирования, сушку второго компонента шихты, измельчение указанных компонентов шихты в шаровой мельнице, совместное гранулирование компонентов шихты в присутствии связующего вещества в виде водного раствора карбоксиметилцеллюлозы, высушивание полученных гранул с последующим их обжигом, сортировку готового проппанта по фракциям, отличающийся тем, что боксит нагревают до температуры от 900 до 1300°С, вторым компонентом шихты применяют необожженную легкоплавкую глину в количестве 15 мас.% от массы шихты, сушку ее проводят естественным путем до влажности не более 5%, измельчают компоненты шихты до получения размера частиц до 50 мкм, гранулируют с добавлением 0,5% водного раствора карбоксиметилцеллюлозы, перед обжигом образовавшиеся гранулы высушивают в течение 30 минут при температуре 200°С, а обжиг проводят при температурах от 1100 до 1500°С.A method for producing a proppant, including preparing a charge containing heating bauxite, ensuring the process of its calcination, drying the second component of the charge, grinding these components of the charge in a ball mill, joint granulation of the charge components in the presence of a binder in the form of an aqueous solution of carboxymethyl cellulose, drying the resulting granules, followed by by firing them, sorting the finished proppant into fractions, characterized in that bauxite is heated to a temperature of 900 to 1300 ° C, the second component of the charge is used unfired low-melting clay in an amount of 15 wt.% of the charge weight, it is dried naturally to a moisture content of no more 5%, the components of the charge are crushed to obtain a particle size of up to 50 μm, granulated with the addition of a 0.5% aqueous solution of carboxymethyl cellulose, before firing, the resulting granules are dried for 30 minutes at a temperature of 200 ° C, and firing is carried out at temperatures from 1100 to 1500 ° FROM.
RU2019138281A 2019-11-26 2019-11-26 Method for producing proppant RU2739158C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019138281A RU2739158C1 (en) 2019-11-26 2019-11-26 Method for producing proppant

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019138281A RU2739158C1 (en) 2019-11-26 2019-11-26 Method for producing proppant

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2739158C1 true RU2739158C1 (en) 2020-12-21

Family

ID=74063044

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019138281A RU2739158C1 (en) 2019-11-26 2019-11-26 Method for producing proppant

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2739158C1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4068718A (en) * 1975-09-26 1978-01-17 Exxon Production Research Company Hydraulic fracturing method using sintered bauxite propping agent
US4879181A (en) * 1982-02-09 1989-11-07 Carbo Ceramics Inc. Sintered spherical pellets containing clay as a major component useful for gas and oil well proppants
RU2392251C1 (en) * 2009-04-29 2010-06-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский политехнический университет Method for production of aluminosilicate propant and composition thereof
RU2392295C1 (en) * 2009-01-27 2010-06-20 Открытое акционерное общество "Боровичский комбинат огнеупоров" Proppant and method of its fabrication
RU2507178C2 (en) * 2008-04-28 2014-02-20 Шлюмберже Текнолоджи Б.В. Method of obtaining proppant (versions) and method of hydraulic fracturing of stratum with application of obtained proppant (versions)
RU2559266C1 (en) * 2014-08-05 2015-08-10 Открытое акционерное общество "Боровичский комбинат огнеупоров" Proppant and production method of proppant

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4068718A (en) * 1975-09-26 1978-01-17 Exxon Production Research Company Hydraulic fracturing method using sintered bauxite propping agent
US4879181A (en) * 1982-02-09 1989-11-07 Carbo Ceramics Inc. Sintered spherical pellets containing clay as a major component useful for gas and oil well proppants
US4879181B1 (en) * 1982-02-09 1994-01-11 Carbo Ceramics Inc. Sintered spherical pellets containing clay as a major component useful for gas and oil well proppants
RU2507178C2 (en) * 2008-04-28 2014-02-20 Шлюмберже Текнолоджи Б.В. Method of obtaining proppant (versions) and method of hydraulic fracturing of stratum with application of obtained proppant (versions)
RU2392295C1 (en) * 2009-01-27 2010-06-20 Открытое акционерное общество "Боровичский комбинат огнеупоров" Proppant and method of its fabrication
RU2392251C1 (en) * 2009-04-29 2010-06-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский политехнический университет Method for production of aluminosilicate propant and composition thereof
RU2559266C1 (en) * 2014-08-05 2015-08-10 Открытое акционерное общество "Боровичский комбинат огнеупоров" Proppant and production method of proppant

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5188175A (en) Method of fracturing a subterranean formation with a lightweight propping agent
US4427068A (en) Sintered spherical pellets containing clay as a major component useful for gas and oil well proppants
US4879181A (en) Sintered spherical pellets containing clay as a major component useful for gas and oil well proppants
AU2004208127B2 (en) Extended particle size distribution ceramic fracturing proppant
US20080058228A1 (en) Low bulk density proppant and methods for producing the same
US4658899A (en) Use of uncalcined/partially calcined ingredients in the manufacture of sintered pellets useful for gas and oil well proppants
US20070023187A1 (en) Sintered spherical pellets useful for gas and oil well proppants
RU2351632C2 (en) Proppant and method of proppant producing
RU2615563C9 (en) Ceramic proppant and its production method
RU2344155C2 (en) Proppant on basis of aluminium silicates, method of its preparation and method of its application
EP0116369A2 (en) Proppant for fractured wells
CN101023243A (en) Sintered spherical pellets
US20130345100A1 (en) Spherical pellets containing common clay particulate material useful as a proppant in hydraulic fracturing of oil and gas wells
EP0169412A1 (en) Proppant for oil and gas wells
US9587170B2 (en) Proppant material incorporating fly ash and method of manufacture
RU2739158C1 (en) Method for producing proppant
RU2196889C1 (en) Proppants and method of their production
RU2521680C1 (en) Proppant and its application
EA008825B1 (en) Proppants and method for producing thereof
EA007864B1 (en) Proppants and method for the production thereof
RU2761435C1 (en) Method for manufacturing a magnesia-silicate proppant and a plasticizing additive for its implementation
CN120699611B (en) A Low-Energy Preparation Method for a Stress-Responsive Self-Healing Prop
EA006953B1 (en) Proppants, method of their manufacture and use
RU2244695C1 (en) Method of manufacturing high-strength ceramic granules
CN120699611A (en) A low-energy preparation method for stress-responsive self-healing proppant