СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ПРОППАНТА ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ГИДРОРАЗРЫВА ПЛАСТА Российский патент 2024 года по МПК C09K8/80 C04B33/04 C04B33/135 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к производству пропантов, расклинивающих гранул, применяемых при добыче нефти и газа методом гидравлического разрыва пласта.

Из уровня техники, патент № 2203248 с приоритетом от 14.06.2002 г. известен способ получения легковесных высокопрочных керамических пропантов включает термическую обработку исходного алюмосиликатного сырья, в качестве которого используют каолин, помол обработанного сырья, отсев фракций, имеющих размеры, отличные от заданных, с последующим их возвратом на стадию помола, гранулирование термически обработанного алюмосиликатного сырья при постоянном перемешивании массы и ее увлажнении, сушку и предварительный рассев полученных гранул с возвратом на помол гранул, отличающихся от заданного размера, окончательный обжиг гранул и рассев обожженных гранул. При этом перед гранулированием термически обработанного алюмосиликатного сырья в него вводят минерализатор в количестве от 2 до 5% и дисперсностью 10 мкм следующего химического состава: TiO₂ в форме рутила 31; FeO 27; SiO₂ 13; MnO 3,8; Cr₂O_з 1,7; MgO 1,1, а термическую обработку исходного сырья проводят при температуре от 1025 до 1145°С, обеспечивающей эндотермический эффект, связанный с полным разложением каолинита, началом образования кристаллов муллита и выделением и модификационными превращениями стеклофазы.

Но данным способом невозможно получение легковесных высокопрочных керамических пропантов, на основе легкоплавкого глинистого сырья.

Самым близким по своей технической сущности является способ производства проппанта для проведения гидроразрыва пласта описанный в патенте № 2261847 с приоритетом от 16.04.2004 г., включающем размол, гидратацию, формование, сушку и обжиг исходного сырья, в качестве исходного сырья используют природную бентонитовую глину с содержанием монтморрилонита свыше 90%, для формовки сферических гранул проппанта размером от 200 до 400 мкм и от 420 до 850 мкм используют метод распылительной сушки, а формование гранул размером более 850 мкм осуществляют методом закатки, обжиг проводят при температуре 600-650°С. Техническим результатом является снижение стоимости при проведении ГРП при свойствах проппанта, удовлетворяющих нормам на искусственные проппанты для ГРП.

В данном способе производства проппанта используется природная бентонитовая глина, доставка которой к месту изготовления проппанта приводит к временным и финансовым затратам, и так же к трудозатратам.

На данный момент наблюдается истощение запасов высококачественного глинистого сырья, в связи с чем возникает необходимость расширения отечественной базы керамического сырья за счет вовлечения в производство местных низкосортных глинистых пород. Однако относительно невысокая прочность после обжига образцов из таких глин обусловливает необходимость подбора упрочняющих добавок.

Техническим результатом заявленного изобретения является получение легковесных высокопрочных керамических пропантов на основе легкоплавкого глинистого сырья.

Заявленный технический результат достигается за счет того, что способ производства пропанта для проведения гидроразрыва пласта включает размол исходного сырья, его сушку, гранулирование, обжиг, охлаждение и классификацию по фракциям, при этом в качестве исходного сырья используют следующий комбинированный состав: легкоплавкая глина 60%, цеолит природный структурированный термомеханически активированный 10%, золошлаковая смесь (ЗШС) 30%, в качестве связующего вещества используют воду, данный состав тщательно измельчают, производят сушку при температуре 200°С, смешивают и в последствии гранулируют до фракции 0,5-2,0 мм, далее гранулированный фракционированный материал проходит обжиг во вращающейся печи при температуре 1100°С. Легкоплавкие глины представляют собой полиминеральное глинистое сырьё, имеющее железисто-монтмориллонитовый и гидрослюдистый состав, в них часто присутствуют примеси песка и органических веществ. Показатель огнеупорности легкоплавких глин менее 1350°С.

Заявленный способ получения алюмосиликатных пропантов на основе комбинаций легкоплавкого глинистого сырья с добавками прошел лабораторные испытания. Полученные результаты свидетельствуют, о том, что процедура предварительного обжига легкоплавкой глины необходима, так как прочность пропантов на основе прокаленных глин в среднем в 1,4 - 3 раза выше, чем у расклинивающего агента на основе сырых глин. Введение в легкоплавкое глинистое сырье добавок при температурах обжига выше температуры собственного плавления, добавки играют роль плавней, а при температурах обжига ниже температур их плавления играют упрочняющую роль поставщика дополнительного количества кристаллической фазы. Температура спекающего обжига гранул до 1100°С обеспечивает получение пропантов с еще более высокими характеристиками: насыпная плотность гранул 1,39-1,43 г/см3, доля разрушенных гранул фракцией 16/20 - 14,2%; фракцией 20/40 - 6,3% при разрушающем давлении 34,5 МПа. Таким образом, введение добавок в состав легкоплавких глин позволяет достичь максимальных прочностных показателей при температуре спекающего обжига 1100°С за счет повышения суммарного содержания кристаллической фазы в составе обожженного материала.

Способ производства проппанта для проведения гидроразрыва пласта осуществляется следующим образом. Производят дробление исходного кускового алюмосиликатного сырья, после чего все сушат при температуре 100-200°С в зависимости от исходной карьерной влажности. Далее производят дробление и тонкий помол до размера частиц менее 63 мкм, которые призваны обеспечить плотную упаковку частиц в грануле и способствовать интенсификации процесса спекания керамического изделия. Грануляция полученного тонкодисперсного порошка проводится в грануляторах интенсивного или тарельчатого типа с использованием воды в качестве связующего компонента. Вода вводится в гранулятор-смеситель и тарельчатый гранулятор. Количество вводимой воды устанавливается конечным размером гранул. Далее производится обжиг гранул при температуре 1100°С и их рассев на целевые фракции.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к производству проппантов - расклинивающих гранул, применяемых при добыче нефти и газа методом гидравлического разрыва пласта. Техническим результатом заявленного изобретения является получение легковесных высокопрочных керамических проппантов, на основе легкоплавкого глинистого сырья. Способ производства проппанта для проведения гидроразрыва пласта включает размол исходного сырья, его сушку, гранулирование, обжиг, охлаждение и классификацию по фракциям. В качестве исходного сырья используют следующий комбинированный состав: предварительно прокаленная легкоплавкая глина 60%, цеолит природный термомеханически активированный 10%, золошлаковая смесь 30%. Данный состав тщательно измельчают, производят сушку при температуре 200°С, смешивают и гранулируют до фракции 2,0 мм. В качестве связующего вещества при гранулировании используют воду. Гранулированный материал проходит обжиг во вращающейся печи при температуре 1100°С.

Способ производства проппанта для проведения гидроразрыва пласта, включающий дробление исходного сырья, его сушку, помол, гранулирование, обжиг, охлаждение и классификацию по фракциям, отличающийся тем, что в качестве исходного сырья используют следующий комбинированный состав:

предварительно прокаленная легкоплавкая глина 60% цеолит природный активированный 10% золошлаковая смесь (ЗШС) 30%,

предварительно раздробленное и высушенное исходное сырьё измельчают до размера частиц менее 63 мкм, затем смешивают и в грануляторах интенсивного или тарельчатого типа с использованием воды в качестве связующего компонента производят грануляцию тонкодисперсного порошка до фракции 0,5-2,0 мм, далее гранулированный материал проходит обжиг во вращающейся печи при температуре 1100°С, после чего производят охлаждение и далее производят рассев гранул на целевые фракции.