СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МАГНИЙСИЛИКАТНОГО ПРОППАНТА С ПОЛИМЕРНЫМ ПОКРЫТИЕМ И МАГНИЙСИЛИКАТНЫЙ ПРОППАНТ Российский патент 2020 года по МПК C09K8/80 C04B35/20 C04B41/83 

Заявляемая группа изобретений «Способ получения магнийсиликатного проппанта с полимерным покрытием и магнийсиликатный проппант» относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к технологии изготовления проппантов, предназначенных для использования в качестве расклинивающих агентов при добыче нефти или газа методом гидравлического разрыва пласта (ГРП).

Проппанты (расклиниватели) - прочные гранулы, удерживающие трещины гидроразрыва пласта (ГРП) от смыкания под большим давлением и обеспечивающие необходимую производительность нефтяных и/или газовых скважин путем обеспечения в пласте проводящего канала. Среди керамических расклинивателей наиболее применяемыми являются алюмосиликатные и магнийсиликатные проппанты, обладающие высокими значениями прочности, сферичности, округлости. Среди керамических проппантов немалую долю занимают проппанты, изготовленные из магнийсиликатного сырья. Это обусловлено низкой себестоимостью и доступностью сырьевых природных материалов, а также тем, что по основным эксплуатационным характеристикам (плотности, гранулометрическому составу, сопротивлению раздавливанию, проницаемости) они, по ряду параметров, превосходят другие виды проппантов.

Известен способ изготовления керамических расклинивателей нефтяных скважин (проппанта), в данном случае способ изготовления легковесного проппанта из метасиликата кальция и/или магния, включающий последовательное измельчение сырья, его смешивание с модифицирующими и спекающими добавками, например оксидом титана, силикатом циркония, глиной, гранулирование до насыпного веса сырых гранул не менее 1,2 г/см³ и обжиг при температуре 1215-1290°С (см. патент РФ №2235702, МПК E21B 43/267, C04B 35/16, 20, 22, опубл.20.04.2004).

Недостатками известного способа являются низкая прочность сырцовых гранул и высокая запыленность обожженного проппанта, а следовательно, низкая проницаемость при их эксплуатации.

Данный недостаток обусловлен тем, что использование в качестве связующей добавки незначительного количества глины лишь частично увеличивает прочность гранул проппанта-сырца и снижает общую запыленность продукта, а увеличение общего количества подаваемой в качестве связки глины резко ухудшает прочностные характеристики проппанта.

Известен также проппант с полимерным покрытием и способ получения этого проппанта с полимерным покрытием, описанный в патенте RU 2318856, МПК С01К 8/80, опубл.10.03.2006, содержащий керамические гранулы с полимерным покрытием из отвержденной эпоксидной смолы, на поверхности каждой керамической магнийсиликатной гранулы выполнены выступы высотой 5-30 мкм, каждый из того же состава или из состава с большей огнеупорностью в количестве 0,5-1,5% от ее веса, полимерное покрытие выполнено в один слой, в котором вкраплена смесь частиц гексаметилентетрамина и фенолформальдегидной смолы размером 5-100 мкм при соотношении фенолформальдегидной смолы и эпоксидной смолы от 1:5 до 5, смесь частиц фенолформальдегидной смолы и гексаметилентетрамида дополнительно содержит неорганический модификатор в количестве 0,5-20 мас.% от массы фенолформальдегидной смолы, при этом нанесение полимерного покрытия осуществляют путем перемешивания суспензии указанных частиц в эпоксидной смоле и полиэтиленполиамине (ПЭПА) с указанными гранулами, кроме того, нанесение полимерного покрытия осуществляют путем перемешивания суспензии указанных частиц в ПЭПА и растворителе с указанными гранулами, на которые предварительно нанесена эпоксидная смола, причем нанесение полимерного покрытия осуществляют путем опудривания указанными частицами указанных гранул со свеженанесенной смолой с ПЭПА, а смесь частиц фенолформальдегидной смолы и гексаметилентетрамина дополнительно содержит неорганический модификатор в количестве 0,5-20 мас.% от массы фенолформальдегидной смолы и указанное отверждение эпоксидной смолы до получения пленки осуществляют при температуре 5-30°С, в котором упрочнение покрытия достигается за счет развития микрорельефа поверхности керамических гранул путем припекания частиц того же состава или состава большей огнеупорности в количестве 0,5-1,5% от веса гранулы и размером 5-30 мкм к поверхности. Полимерное покрытие представляет собой эпоксидную смолу и (ПЭПА) с вкраплениями частиц гексаметилентетрамина и фенолформальдегидной смолы с добавлением неорганического модификатора в количестве 0,5-20% от массы фенолформальдегидной смолы, при соотношении фенолформальдегидной и эпоксидной смол от 1:5 до 5:1.

Недостатком известного способа является низкая кислотостойкость покрытия.

Данный недостаток обусловлен наличием развитого микрорельефа поверхности керамических гранул и припеканием частиц того же состава или состава большей огнеупорности, наличием выступа, обуславливающего уменьшение толщины полимерного слоя; а также увеличением расхода смолы на заполнение пространства между выступами.

Наиболее близким из известных является принятый за прототип способ изготовления магнийсиликатного проппанта и, магнийсиликатный проппант описанный в патенте RU №2476478, МПК C09K 8/8, C04B 35/622, опубл. 27.02.2013, включающем подготовку исходных компонентов шихты, их помол, гранулирование, обжиг и рассев обожженных гранул, гранулирование производят на воде, содержащей, по крайней мере, одну соль натрия, калия, магния и кальция из группы водорастворимых хлоридов, сульфатов и карбонатов в количестве 18-38 г/л, при следующем содержании указанных солей, г/л:

соли натрия 13,3-30,0 соли магния 2,6-6,0 соли калия 0,7-1,5 соли кальция 0,3-0,5.

В качестве основного компонента шихты используют природное магнийсиликатное сырье, предпочтительно из серпентинита - змеевика, (Mg, Fe)₂SiO₄ и/или оливина – породообразующий минерал, силикат магния и железа (Mg, Fe)₂SiO₄ от желтого- до буро-зеленого цвета. Тв по минералогической шкале – 6,5-7; плотность- 3200 – 4400 кг/м³), как самостоятельно, так и в виде смеси с природным кварцполевошпатным песком, а обжиг проппанта осуществляют при температуре 1160-1280°С.

Недостатками известного способа являются низкая прочность сырцовых гранул и большая плотность, способствующая высокой запыленности обожженного проппанта, а следовательно, низкая проницаемость при их эксплуатации. Кроме того, использование серпентинита (змеевика) ограничено тем, что он является красивым поделочным камнем (подсвешники, подставки) и применяется для облицовки внутреннего интерьера зданий, (например, вестибюль станции Алексеевская Московского метрополитена, фонтан из серпентинита во дворце Стокальпер в Швейцарии), являющихся национальным достоянием.

Технической проблемой заявляемой группы изобретения «Способ получения магнийсиликатного проппанта с полимерным покрытием и магнийсиликатный проппант» является получение из дешевого и доступного природного сырья дунита магнийсиликатного проппанта с полимерным покрытием, обладающего хорошими эксплуатационными характеристиками, что позволит значительно расширить сырьевую базу производства проппантов, а также упростить способ получения проппанта с полимерным покрытием, обладающего усиленной адгезией, повышенной прочностью и минимальной запыленностью.

Техническим результатом заявляемой группы изобретения «Способ получения магнийсиликатного проппанта с полимерным покрытием и магнийсиликатный проппант» является расширение сырьевой базы производства проппантов, обладающих хорошими эксплуатационными характеристиками, с невысокой плотностью и высокой прочностью проппанта-сырца, снижения запыленности обожженного магнийсиликатного проппанта, что приводит, в конечном итоге, к увеличению проницаемости проппантной пачки.

Поставленный технический результат достигается тем, что в известном способе получения магнийсиликатного проппанта, включающем подготовку исходных компонентов шихты, их помол, гранулирование, которое производят на воде, обжиг и рассев обожженных гранул, согласно изобретению, магнийсиликатный проппант получают из дунита - природного сырья, помол которого осуществляют в три стадии: две сухие и одну мокрую с последующей сушкой, после чего проводят предварительный обжиг дунита при температуре 850 - 950⁰С, с последующим гранулированием на воде, содержащей органическое связующее, состоящее из 0,5–2,0масс.% карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ) и 3-5масс.% триполифосфата натрия (ТПФН), сушкой и рассевом высушенных гранул с получением фракции гранулята 1,2-1,4 мм, далее гранулам придают пористую структуру для чего проводят обжиг полученных фракций гранулята при температуре 1250 - 1400⁰С в течение 50-90 минут после чего полученные фракции гранулята охлаждают и далее покрывают полимерным раствором, который наносят на обожженный гранулят с дозировкой 1,0 – 1,5г эпоксидианового полимера на 100 г гранулята, после чего проводят отверждение эпоксидианового полимера добавляя полиэтиленполиамин (ПЭПА) в количестве 10-20 % от массы полимера, затем гранулированное сырье сушат методом рассева гранул с получением фракции гранулята 1,6 -1,8мм., при этом получают магнийсиликатный проппант с полимерным покрытием.

Между отличительными признаками и достигнутым техническим результатом существует следующая причинно-следственная связь.

Известные проппанты имеют высокий насыпной вес и, плотность, в отличие от известных аналогов и прототипа, преимуществом заявляемого изобретения «Способ получения магнийсиликатного проппанта с полимерным покрытием и магнийсиликатный проппант» является то, что снижение плотности заявленного магнийсиликатного проппанта достигается путем изготовления гранул с пористой структурой с последующим нанесением на его поверхность изготовленных гранул упрочняющего полимерного покрытия. В заявленном изобретении «Способ получения магнийсиликатного проппанта с полимерным покрытием и магнийсиликатный проппант» важным является то, что магнийсиликатный проппант получают из дунита - природного сырья, который является породообразующим минералом и встречается на территории России повсеместно, что позволяет значительно расширить удобную сырьевую базу производства магнийсиликатного проппанта, поскольку дунит имеет массивную структуру и средний химический состав в виде: SiO₂ 35-40%TiO_2, до 0,02%, Al₂O₃ до 2,5% Fe₂O₃ 0,5-7%, FeO 3-6%, Mg 38-50%, CaO до 1,5%, Na₂O до 0,3%, K₂O до 0,25%, т.е. природный состав дунита сдержит соли магния, натрия, кальция и калия. Снижение плотности заявленного магнийсиликатного проппанта позволяет использовать низковязкую жидкость для гидроразрыва пласти (ГРП), применяемую для заполнения трещин магнийсиликатным проппантом, что, в свою очередь, способствует сокращению стоимости, как самой низковязкой жидкости ГРП, так и способствует снижению вероятности того, что жидкость ГРП, остающаяся в пласте, будет блокировать поток нефти и газа. Кроме того, снижение плотности заявленного магнийсиликатного проппанта достигается путем изготовления гранул с пористой структурой с последующим нанесением на поверхность изготовленных гранул упрочняющего полимерного покрытия, что способствует, в совокупности признаков, не только повышению эксплуатационных характеристик магнийсиликатного проппанта,но и облегчает и удешевляет процесс его закачки в скважину, а также обеспечивает возможность заявленного закачанного в скважину магнийсиликатного проппанта, по возможности, глубже проникать в трещину, увеличивая тем самым производительность нефтяной или газовой скважины. Массивная структура и средний химический природный состав дунита, содержащий соли магния, натрия, кальция и калия, при изготовлении гранул с пористой структурой с последующим нанесением на поверхность изготовленных гранул упрочняющего полимерного покрытия обусловливает то, что сырцовый гранулят образуется из тонкомолотой магнийсиликатной шихты, представляющей собой соединение по типу цемента, значительно упрочняющей и снижающей пылеобразование во время сушки и обжига дунита, который осуществляют в три стадии: две сухие и одну мокрую с последующей сушкой, и с дальнейшим предварительным обжигом помолотого дунита при температуре 850 - 950⁰С, с последующим гранулированием на воде содержащей органическое связующее, состоящее из 0,5 – 2,0 масс.% карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ) и 3-5 масс.% триполифосфата натрия (ТПФН), что также приводит, в совокупности предложенных признаков, к значительному снижению запыленности обожженного проппанта и, в конечном итоге, увеличивается проницаемость проппантной пачки, что и обеспечивает высокую прочность проппанта-сырца. Последующая сушка и рассев высушенных гранул с получением фракции гранулята 1,2-1,4 мм, с дальнейшим обжигом полученных фракций гранулята при температуре 1250 - 1400⁰С в течение 50-90 минут и последующим охлаждением полученных фракций гранулята способствовали значительному снижение плотности заявленного магнийсиликатного проппанта путем изготовления гранул с пористой структурой с последующим нанесением на его поверхность изготовленных гранул упрочняющего полимерного покрытия. и дальнейшее покрытие их полимерным раствором с дозировкой 1,0 – 1,5г эпоксидианового полимера на 100г гранулята, в совокупности признаков, с последующим проводимым отверждением эпоксидианового полимера путем добавления полиэтиленполиамина (ПЭПА) в количестве 10-20 % от массы полимера, с последующей сушкой гранулированного сырья методом рассева гранул и получением фракции гранулята 1,6-1,8мм значительно повышает адгезию и обеспечивает более высокую прочность магнийсиликатного проппанта и более низкую микротвердость, по сравнению с аналогами и прототипом, что обеспечивает увеличение срока службы дорогостоящего оборудования для закачки магнийсиликатного проппанта и гидроразрыва скважин, таким образом получают магнийсиликатный проппант, обладающий хорошими эксплуатационными характеристиками, что также позволит значительно расширить сырьевую базу производства магнийсиликатного проппанта и использовать его при более высоких давлениях гидроразрыва, т.е. обеспечивает более высокую нефтеотдачу скважин гидроразрыва.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения «Способ получения магнийсиликатного проппанта с полимерным покрытием и магнийсиликатный проппант» позволил установить, что заявитель не обнаружил источник, характеризующийся признаками, тождественными совокупности всех существенных признаков заявленного изобретения «Способ получения магнийсиликатного проппанта с полимерным покрытием и магнийсиликатный проппант» т.е. по имеющимся у заявителя сведениям, совокупность существенных признаков заявляемого изобретения «Способ получения магнийсиликатного проппанта с полимерным покрытием и магнийсиликатный проппант» не известна из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения «Способ получения магнийсиликатного проппанта с полимерным покрытием и магнийсиликатный проппант» критерию “новизна”. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволил выявить отличительные признаки в заявляемом изобретении «Способ получения магнийсиликатного проппанта с полимерным покрытием и магнийсиликатный проппант», а именно то, что магнийсиликатный проппант получали из дунита - природного сырья, который является породообразующим минералом и встречается на территории России повсеместно, что позволяет значительно расширить сырьевую базу производства проппанта. Причем при помоле дунита, в природный состав которого входят соли магния, натрия, кальция и калия обусловлено то, что образуется тонкомолотая магнийсиликатная шихта соединения по типу цемента, значительно упрочняющая сырцовый гранулят и снижающая пылеобразование во время сушки и обжига дунита. Совокупность изложенных в формуле изобретения существенных признаков, по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату, т.е. расширению сырьевой базы производства проппантов с высокой прочностью проппанта-сырца и снижения тем самым запыленности обожженного проппанта, в конечном итоге, ведет к увеличению проницаемости проппантной пачки. Следовательно, заявленное изобретение «Способ получения магнийсиликатного проппанта с полимерным покрытием и магнийсиликатный проппант» соответствует критерию "новизна".

Для проверки соответствия заявленного изобретения критерию "изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявленного изобретения «Способ получения магнийсиликатного проппанта с полимерным покрытием и магнийсиликатный проппант». Результаты поиска показали, что заявленное изобретение «Способ получения магнийсиликатного проппанта с полимерным покрытием и магнийсиликатный проппант», не вытекают для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние, предусматриваемое совокупностью существенных признаков заявленного изобретения, преобразований для достижения технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение «Способ получения магнийсиликатного проппанта с полимерным покрытием и магнийсиликатный проппант» соответствует критерию "изобретательский уровень".

Таким образом, изложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного изобретения «Способ получения магнийсиликатного проппанта с полимерным покрытием и магнийсиликатный проппант» технических средств, в описанных в заявке примерах конкретного выполнения, т.е. подтверждена возможность его осуществления. Технические средства, воплощающие заявляемое изобретение «Способ получения магнийсиликатного проппанта с полимерным покрытием и магнийсиликатный проппант» способны обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата, а именно, создать расширенную сырьевой базу производства проппантов с высокой прочностью проппанта-сырца и снижения, тем самым запыленности обожженного проппанта, что, в конечном итоге, ведет к увеличению проницаемости проппантной пачки, следовательно, заявленное изобретение «Способ получения магнийсиликатного проппанта с полимерным покрытием и магнийсиликатный проппант», соответствует условию "промышленная применимость".

Сущность заявляемого изобретения «Способ получения магнийсиликатного проппанта с полимерным покрытием и магнийсиликатный проппант» поясняется описанием примеров конкретного выполнения.

ПРИМЕР 1. Способ получения магнийсиликатного пропанта с полимерным покрытием осуществляли следующим образом. Магнийсиликатный проппант получали из дунита - природного сырья, более чем на 90%, состоящего из оливина, и имеющего массивную структуру и средний химический состав в виде: SiO₂ 35-40%TiO_2, до 0,02%, Al₂O₃ до 2,5% Fe₂O₃ 0,5-7%, FeO 3-6%, Mg 38-50%, CaO до 1,5%, Na₂O до 0,3%, K₂O до 0,25%. Первоначально подготавливали исходное природное сырье, в качестве которого использовали дунит, в природный состав которого входят соли магния, натрия, кальция и калия, т.е. при помоле дунита образуется тонкомолотая магнийсиликатная шихта соединения, по типу цемента, значительно упрочняющая сырцовый гранулят и снижающая пылеобразование во время сушки и обжига дунита. Помол дунита - природного сырья осуществляли в три стадии - две сухие стадии помола дунита и одна стадия помола дунита - мокрая с последующей сушкой. Затем проводили предварительный обжиг дунита при температуре 850⁰С, с последующим гранулированием на воде, содержащей органическое связующее, состоящее из 0,5масс.% карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ) и 3масс.% триполифосфата натрия (ТПФН), что также приводит, в совокупности признаков, к значительному снижению запыленности обожженного проппанта и, в конечном итоге увеличивается проницаемость проппантной пачки, что и обеспечивает высокую прочность проппанта – сырца. Далее проводили сушку и рассев высушенных гранул с получением фракции гранулята 1,2мм. После этого гранулам придавали пористую структуру для чего проводили обжиг полученных фракций гранулята при температуре 1250⁰С в течение 50 минут, после чего полученные фракции гранулята охлаждали и далее покрывали полимерным раствором, который наносили на обожженный гранулят с дозировкой 1,0г эпоксидианового полимера на 100г гранулята. Далее проводили отверждение эпоксидианового полимера, при этом добавляли полиэтиленполиамин (ПЭПА) в количестве 10% от массы полимера. Затем гранулированное сырье сушили методом рассева гранул с получением фракции гранулята 1,6 мм. Таким образом получали магнийсиликатный проппант с полимерным покрытием из доступного природного сырья дунита. Полученный предложенным способом магнийсиликатный проппант с полимерным покрытием соответствовал хорошим эксплуатационным характеристикам, соответствующим ГОСТ Р 54571-2011: «Проппанты магнезиально-кварцевые».

ПРИМЕР 2. Способ получения магнийсиликатного пропанта с полимерным покрытием осуществляли следующим образом. Магнийсиликатный проппант получали из дунита - природного сырья, более чем на 90%, состоящего из оливина, и имеющего массивную структуру и средний химический состав в виде: SiO₂ 35-40%TiO_2, до 0,02%, Al₂O₃ до 2,5% Fe₂O₃ 0,5-7%, FeO 3-6%, Mg 38-50%, CaO до 1,5%, Na₂O до 0,3%, K₂O до 0,25%. Первоначально подготавливали исходное природное сырье, в качестве которого использовали дунит, в природный состав которого входят соли магния, натрия, кальция и калия, т.е. при помоле дунита образуется тонкомолотая магнийсиликатная шихта соединения, по типу цемента, значительно упрочняющая сырцовый гранулят и снижающая пылеобразование во время сушки и обжига дунита. Помол дунита - природного сырья осуществляли в три стадии - две сухие стадии помола дунита и одна стадия помола дунита - мокрая с последующей сушкой. Затем проводили предварительный обжиг дунита при температуре 950⁰С, с последующим гранулированием на воде, содержащей органическое связующее, состоящее из 2,0масс.% карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ) и 5масс.% триполифосфата натрия (ТПФН). Далее проводили сушку и рассев высушенных гранул с получением фракции гранулята 1,4мм. После этого гранулам придавали пористую структуру для чего проводили обжиг полученных фракций гранулята при температуре 1300⁰С в течение 90 минут, после чего полученные фракции гранулята охлаждали и далее покрывали полимерным раствором, который наносили на обожженный гранулят с дозировкой 1,5г эпоксидианового полимера на 100г гранулята. Далее проводили отверждение эпоксидианового полимера, при этом добавляли полиэтиленполиамин (ПЭПА) в количестве 20% от массы полимера. Затем гранулированное сырье сушили методом рассева гранул с получением фракции гранулята 1,8 мм. Таким образом получали магнийсиликатный проппант с полимерным покрытием из доступного природного сырья дунита. Полученный предложенным способом магнийсиликатный проппант с полимерным покрытием соответствовал хорошим эксплуатационным характеристикам, соответствующими ГОСТ Р 54571-2011: «Проппанты магнезиально-кварцевые».

ПРИМЕР 3. Способ получения магнийсиликатного пропанта с полимерным покрытием осуществляли следующим образом. Магнийсиликатный проппант получали из дунита - природного сырья, более чем на 90%, состоящего из оливина, и имеющего массивную структуру и средний химический состав в виде: SiO₂ 35-40%TiO_2, до 0,02%, Al₂O₃ до 2,5% Fe₂O₃ 0,5-7%, FeO 3-6%, Mg 38-50%, CaO до 1,5%, Na₂O до 0,3%, K₂O до 0,25%. Первоначально подготавливали исходное природное сырье, в качестве которого использовали дунит, в природный состав которого входят соли магния, натрия, кальция и калия, т.е. при помоле дунита образуется тонкомолотая магнийсиликатная шихта соединения, по типу цемента, значительно упрочняющая сырцовый гранулят и снижающая пылеобразование во время сушки и обжига дунита. Помол дунита - природного сырья осуществляли в три стадии - две сухие стадии помола дунита и одна стадия помола дунита - мокрая с последующей сушкой. Затем проводили предварительный обжиг дунита при температуре 875⁰С, с последующим гранулированием на воде, содержащей органическое связующее, состоящее из 1,0масс.% карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ) и 3,75масс.% триполифосфата натрия (ТПФН). Далее проводили сушку и рассев высушенных гранул с получением фракции гранулята 1,3мм. После этого гранулам придавали пористую структуру для чего проводили обжиг полученных фракций гранулята при температуре 1300⁰С в течение 65 минут, после чего полученные фракции гранулята охлаждали и далее покрывали полимерным раствором, который наносили на обожженный гранулят с дозировкой 1,2г эпоксидианового полимера на 100г гранулята. Далее проводили отверждение эпоксидианового полимера, при этом добавляли полиэтиленполиамин (ПЭПА) в количестве 12% от массы полимера. Затем гранулированное сырье сушили методом рассева гранул с получением фракции гранулята 1,7 мм. Таким образом получали магнийсиликатный проппант с полимерным покрытием из доступного природного сырья дунита. Полученный предложенным способом магнийсиликатный проппант с полимерным покрытием соответствовал хорошим эксплуатационным характеристикам, соответствующими ГОСТ Р 54571-2011: «Проппанты магнезиально-кварцевые».

ПРИМЕР 4. Способ получения магнийсиликатного пропанта с полимерным покрытием осуществляли следующим образом. Магнийсиликатный проппант получали из дунита - природного сырья, более чем на 90%, состоящего из оливина, и имеющего массивную структуру и средний химический состав в виде: SiO₂ 35-40%TiO_2, до 0,02%, Al₂O₃ до 2,5% Fe₂O₃ 0,5-7%, FeO 3-6%, Mg 38-50%, CaO до 1,5%, Na₂O до 0,3%, K₂O до 0,25%. Первоначально подготавливали исходное природное сырье, в качестве которого использовали дунит, в природный состав которого входят соли магния, натрия, кальция и калия, т.е. при помоле дунита образуется тонкомолотая магнийсиликатная шихта соединения, по типу цемента, значительно упрочняющая сырцовый гранулят и снижающая пылеобразование во время сушки и обжига дунита. Помол дунита - природного сырья осуществляли в три стадии - две сухие стадии помола дунита и одна стадия помола дунита - мокрая с последующей сушкой. Затем проводили предварительный обжиг дунита при температуре 900⁰С, с последующим гранулированием на воде, содержащей органическое связующее, состоящее из 1,5масс.% карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ) и 4,5масс.% триполифосфата натрия (ТПФН). Далее проводили сушку и рассев высушенных гранул с получением фракции гранулята 1,35мм. После этого гранулам придавали пористую структуру для чего проводили обжиг полученных фракций гранулята при температуре 1350⁰С в течение 80 минут, после чего полученные фракции гранулята охлаждали и далее покрывали полимерным раствором, который наносили на обожженный гранулят с дозировкой 1,4г эпоксидианового полимера на 100г гранулята. Далее проводили отверждение эпоксидианового полимера, при этом добавляли полиэтиленполиамин (ПЭПА) в количестве 16% от массы полимера. Затем гранулированное сырье сушили методом рассева гранул с получением фракции гранулята 1,75 мм. Таким образом получали магнийсиликатный проппант с полимерным покрытием из доступного природного сырья дунита. Полученный предложенным способом магнийсиликатный проппант с полимерным покрытием соответствовал хорошим эксплуатационным характеристикам, соответствующими ГОСТ Р 54571-2011: «Проппанты магнезиально-кварцевые».

Заявленное изобретение «Способ получения магнийсиликатного проппанта с полимерным покрытием и магнийсиликатный проппант» позволяет значительно расширить сырьевую базу производства пропантов, не снижая их конкурентную способность, т.е. достигается технический результат, а именно то, что магнийсиликатный проппант получали из природного сырья - дунита, который является породообразующим минералом и встречается на территории России повсеместно, что позволяет значительно расширить сырьевую базу производства магнийсиликатного проппанта, а также упростить способ получения магнийсиликатного проппанта, с полимерным покрытием, обладающего усиленной адгезией, повышенной прочностью и минимальной запыленностью. Причем, при помоле, поскольку в природный состав дунита входят соли магния, натрия, кальция и калия обусловлено то, что образуется тонкомолотая магнийсиликатная шихта соединения, по типу цемента, значительно упрочняющая сырцовый гранулят и снижающая пылеобразование во время сушки и обжига дунита.

Заявляемый способ получения магнийсиликатного проппанта позволяет получать проппант из природного сырья дунита, что значительно расширяет сырьевую базу производства проппантов, не снижая их конкурентную способность. Полученный проппант, обладает повышенной механической прочностью, за счет чего обожженный проппант имеет низкую запыленность, что в конечном итоге ведет к увеличению проницаемости проппантной пачки.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к технологии изготовления проппантов для использования в качестве расклинивающих агентов при добыче нефти или газа методом гидравлического разрыва пласта. Магнийсиликатный проппант получают из дунита - природного сырья, помол которого осуществляют в три стадии: две сухие и одну мокрую с последующей сушкой, после чего проводят предварительный обжиг дунита при температуре 850-950°С с последующим гранулированием на воде, содержащей органическое связующее, состоящее из 0,5-2,0 мас.% карбоксиметилцеллюлозы и 3-5 мас.% триполифосфата натрия, сушкой и рассевом высушенных гранул с получением фракции гранулята 1,2-1,4 мм. Далее проводят обжиг полученного гранулята при температуре 1250-1400°С в течение 50-90 минут, после чего полученные пористые гранулы охлаждают и покрывают полимерным раствором с дозировкой 1,0-1,5 г эпоксидианового полимера на 100 г гранулята. Покрытие отверждают, добавляя полиэтиленполиамин в количестве 10-20% от массы полимера и сушат методом рассева гранул с получением фракции гранулята 1,6-1,8 мм. Технический результат изобретения - расширение сырьевой базы производства проппантов с высокой прочностью проппанта-сырца и снижение запыленности обожженного проппанта, что ведет к увеличению проницаемости проппантной пачки. 2 н.п. ф-лы, 4 пр.

1. Способ получения магнийсиликатного проппанта, с полимерным покрытием, включающий подготовку исходных компонентов шихты, их помол, гранулирование, которое производят на воде, обжиг и рассев обожженных гранул, отличающийся тем, что магнийсиликатный проппант получают из дунита - природного сырья, помол которого осуществляют в три стадии: две сухие и одну мокрую с последующей сушкой, после чего проводят предварительный обжиг дунита при температуре 850-950°С с последующим гранулированием на воде, содержащей органическое связующее, состоящее из 0,5–2,0 мас.% карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ) и 3-5 мас.% триполифосфата натрия (ТПФН), сушкой и рассевом высушенных гранул с получением фракции гранулята 1,2-1,4 мм, далее гранулам придают пористую структуру, для чего проводят обжиг полученных фракций гранулята при температуре 1250-1400°С в течение 50-90 минут, после чего полученные фракции гранулята охлаждают и далее покрывают полимерным раствором, который наносят на обожженный гранулят с дозировкой 1,0–1,5 г эпоксидианового полимера на 100 г гранулята, после чего проводят отверждение эпоксидианового полимера, добавляя полиэтиленполиамин (ПЭПА) в количестве 10-20 % от массы полимера, затем гранулированное сырье сушат методом рассева гранул с получением фракции гранулята 1,6-1,8 мм.

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