СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВЫСОКОКРЕМНЕЗЕМИСТОГО КЕРАМИЧЕСКОГО ПРОППАНТА ДЛЯ ДОБЫЧИ СЛАНЦЕВОГО ГАЗА
METHOD FOR MANUFACTURING OF HIGH-SILICA CERAMIC PROPPANT FOR SHALE GAS PRODUCTION

Изобретение относится к газонефтедобывающей промышленности, а именно к технологии изготовления керамических проппантов, предназначенных для использования в качестве расклинивающих агентов при добыче газа или нефти методом гидравлического разрыва пласта - ГРП.
Проппанты (расклиниватели) - прочные гранулы, удерживающие трещины ГРП от смыкания под большим давлением и обеспечивающие необходимую производительность газовых и/или нефтяных скважин путем создания в пласте проводящего канала. В качестве проппантов используют песок, дробь, дробленую скорлупу грецких орехов, стеклосферы, полимерные или керамические гранулы и пр. Каждый из применяемых видов расклинивателей имеет свои преимущества и свои недостатки, а выбор того или иного типа проппанта осуществляется сервисными компаниями, исходя из конкретных условий залегания добываемого сырья.
В последние годы в связи с ростом цен на энергоносители быстрыми темпами развиваются технологии извлечения углеводородов из нетрадиционных источников. Например, совершенствование технологии горизонтального бурения в сочетании с гидроразрывом сделало рентабельной добычу сланцевого газа. Поскольку у горизонтальной и разорванной скважины в сланце площадь контакта с породой в сотни раз выше, чем у традиционной вертикальной, такая скважина имеет коммерческие дебиты. В соответствии с технологией добычи сланцевого газа, в газоносных сланцевых пластах пробуриваются горизонтальные скважины, куда затем закачивается под давлением смесь проппанта и жидкости ГРП. Гидроудар разрушает перегородки газовых карманов, что позволяет собрать все запасы газа и обойтись без бурения множества вертикальных скважин. Технология многоступенчатого гидроразрыва пласта в сочетании с горизонтальным бурением стала серьезным технологическим прорывом, обеспечившим доступ к новым сырьевым запасам. Однако, добыча сланцевых углеводородов обладает рядом особенностей: во-первых, высокая твердость породы усложняет бурение и последующую эксплуатацию скважины; во-вторых, малый поровый объем снижает выход продукта с единицы объема месторождения; в-третьих, плохая связность пор снижает скорость истечения продукта по коллектору к стволу скважины, т.е. скважина имеет ограниченную область дренирования. В итоге - количество запасов газа, осваиваемых одной скважиной, низкое, а время ее эксплуатации ограничено.
3
3
Таким образом, увеличение полноты извлечения продукта из скважины является основным направлением совершенствования технологии добычи сланцевых углеводородов. Поскольку после проведения ГРП степень извлечения сланцевого газа в значительной мере определяется проницаемостью проппантной пачки. К самому проппанту предъявляются особые требования. Для облегчения транспортировки проппанта к месту проведения гидроразрыва, величина его насыпной плотности должна быть менее 1,45 г/см, предпочтительно менее 1,4 г/см, при этом механическая прочность гранул должна быть достаточной для противодействия разрушающим нагрузкам твердых сланцевых пород. Кроме того, для увеличения проводимости слоя проппанта показатель сферичности/округлости гранул должен быть не менее 0,9. Учитывая тот факт, что общая себестоимость работ по извлечению сланцевого газа составляет значительную величину, проппант должен быть изготовлен из дешевого, доступного природного сырья, а технологический процесс его производства должен быть максимально упрощен. Принимая во внимание приведенные факты и соображения, можно сделать вывод о том, что в настоящее время на рынке отсутствуют проппанты, обладающие оптимальной совокупностью указанных выше характеристик.
Известен способ изготовления проппанта из стеклянных сфер (патент РФ № 2336293), включающий получение расплава оксидов с последующим формированием из него сфер, их охлаждением и дополнительной изотермической выдержкой в течение 8-25 минут при температуре 870-1100°C до получения стеклокристаллической структуры. Указанным способом получают проппант со сферичностью 0,93-0,97 и округлостью 0,93-0,95.
3
К недостаткам известного способа можно отнести сложность технологического процесса, а именно необходимость установки двух высокотемпературных агрегатов - плавильной печи для варки стекла и вращающейся печи для дополнительной термообработки гранул, а также необходимость проведения перед отжигом тщательного рассева гранул из-за большого разброса размеров сфер по диаметру и наличия значительного количества стекловаты. В результате чего выход товарных фракций проппанта не превышает 60%. Необходимо отметить, что, несмотря на высокие показатели сферичности/округлости и низкую разрушаемость гранул стеклокристаллических проппантов на воздухе, при их эксплуатации во влажной среде, в условиях высоких давлений и температур происходит значительная потеря прочности. Этот недостаток присущ подавляющему большинству стеклокерамических материалов и объясняется физико-химическими особенностями их структуры. В связи с этим, проппанты данного вида рекомендуется использовать при давлениях не превышающих 6000 psi. Применение в качестве проппанта стеклянных и стеклокристаллических сфер ограничивается также тем, что в отличие от керамических гранул, указанные материалы имеют низкую трещиностойкость и их разрушение при достижении критических давлений носит хрупкий лавинообразный характер. Кроме того, известный проппант обладает высокой (более 1,55 г/см) насыпной плотностью. Совокупность перечисленных недостатков не позволяет эффективно применять данный продукт при добыче сланцевого газа.
2
Известен также способ изготовления изделий из алюминиевых шлаков (патент РФ № 2163227), в котором керамические расклиниватели нефтяных скважин получают из более дешевого глиноземсодержащего сырья. Способ включает в себя следующие операции: спекание исходного сырья, его измельчение, компактирование и обжиг полученных гранул. Спекание исходного сырья осуществляют в аглочаше при 1360-1650°C, а обжиг гранул ведут - при 1180-1350°C. Измельчение осуществляют мокрым помолом в слабокислой среде при pH 4,5-6,0 до удельной поверхности более 12000 см/г, а компактирование изделий осуществляется грануляцией из порошков, полученных распылительной сушкой шликера (БРС) в присутствии 0,01-0,3% гидрофобного ПАВ. Данный способ изготовления проппанта был реализован на предприятиях ООО «Форэс» (РФ, г. Екатеринбург) при влажности шликера, подаваемого в БРС, 32-35 масс.%.
Усложнение технологического процесса путем введения в технологическую цепочку мокрого помола и башенного распылительного сушила позволяет в некоторой степени повысить сферичность гранул за счет формирования зародышей микросфер уже на выходе из БРС, однако вследствие высокой влажности распыляемого шликера показатели сферичности и округлости остаются недостаточно высокими. Кроме того, усложняет технологию предварительный высокотемпературный обжиг исходного сырья. Необходимо отметить, что проппант, получаемый известным способом, имеет высокий насыпной вес. Таким образом, эффективность использования указанного продукта при добыче сланцевого газа будет недостаточно высокой.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому решению является способ изготовления легковесного проппанта и проппант (патент РФ № 2425084), включающий сушку исходных компонентов шихты, их дозирование, помол, гранулирование шихты и обжиг полученных гранул. Для изготовления проппанта используют шихту состава, мас.%: кварцполе-вопшатовый песок 90,0-97,0, глина и/или каолин 3,0-10,0, а обжиг осуществляют при скорости нагрева 350-370°C/ч и скорости охлаждения 800-820°C/ч. Причем для увлажнения шихты используют 2-8%-ный раствор гидроксида натрия и/или гидроксида калия, помол компонентов шихты осуществляют до фракции не более 40 мкм при содержании фракции не более 5 мкм не менее 60 мас.%, указанную сушку осуществляют при температуре 200-240°C. Легковесный проппант характеризуется тем, что он получен указанным выше способом.
К недостаткам известного способа, наряду с повышенным насыпным весом, можно также отнести невысокие показатели сферичности/округлости проппанта, обусловленные способом формования сырцовых гранул, осуществляемым на грануляторе тарельчатого типа. В режиме постоянного перемещения окатываемого материала по поверхности тарели происходит перераспределение частиц внутри гранулы - более крупные частицы перемещаются на поверхность гранулы, ухудшая показатели округлости. Кроме того, указанное перераспределение частиц вызывает искажение геометрической формы гранул из-за неравномерной объемной усадки при обжиге, что приводит к ухудшению их сферичности.
Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является снижение насыпного веса проппанта при одновременном увеличении проницаемости проппантной пачки, осуществляемых путем получения гранул с общей сферичностью и округлостью не менее 0,9 и колебаниями по диаметру гранул не более 10%, а также за счет сохранения высокой прочности гранул.
Указанный результат достигается тем, что в способе изготовления высококремнеземистого керамического проппанта для добычи сланцевого газа, включающем помол исходной шихты, формирование гранул и их обжиг, помол осуществляют последовательно - сначала сухой, а затем мокрый с добавлением при мокром помоле водорастворимого полимерного связующего и 0,3-3,0 масс.% водорастворимых солей минеральных кислот, способных образовывать кристаллогидраты, молекула которых удерживает не менее 6 молекул воды с температурой дегидратации не ниже 100°C, а также в качестве разжижителя и пластификатора соответственно жидкое стекло в количестве 0,5-3,5 масс.% и низкомолекулярные полиалкиленгликоли в количестве 0,005-0,03 масс.% с получением шликера влажностью 25-30 масс.%, растекаемостью - не менее 100 мм и температурой - 40-60°C, формирование гранул осуществляют путем диспергирования полученного шликера через, по крайней мере, одно калибровочное отверстие в водный раствор закрепляющего вещества, образующего с указанным связующим водонерастворимое соединение, с использованием при диспергировании бокового или осевого вибрационного воздействия на ламинарный поток шликера с последующей сушкой и обжигом гранул. Исходная шихта представляет собой природный песок или смесь природных песков различных месторождений.
Выбор природных песков в качестве шихты для изготовления проппанта обусловлен, во-первых, тем, что из данного вида сырья можно получить продукт, обладающий низким насыпным весом, во-вторых, тем, что природные пески являются наиболее доступным, дешевым и не требующим предварительной высокотемпературной обработки материалом, в некоторых случаях требуется лишь сушка песка для предотвращения запаривания мельницы сухого помола.
Получение тонкодисперсной жидкоподвижной суспензии с небольшой влажностью является необходимым условием для формирования качественных сфер путем диспергирования шликера в закрепляющий раствор. Избыточная (более 30 масс.%) влажность суспензии приводит к тому, что во время сушки в сырцовых гранулах возникают усадочные дефекты, сохраняющиеся и в обожженных сферах, кроме того, из-за низкой плотности сырцовых гранул при технологических перемещениях, а также во время сушки и обжига происходит значительное пылеобразование. Вышеперечисленные факторы в значительной степени снижают показатели округлости/сферичности продукта. Необходимо добавить, что испарение лишней воды ведет к перерасходу энергии и увеличению себестоимости продукции. Недостаточная (менее 25 масс.%) влажность шликера приводит к ухудшению истечения шликера через калибровочные отверстия и нарушению сферичности гранул уже на стадии соприкосновения капель шликера с поверхностью раствора закрепляющего вещества. Недостаточная (менее 100 мм) растекаемость приводит к забиванию калибровочных отверстий каплеобразующего устройства, что препятствует формованию гранул. Для предотвращения расслоения высококремнеземистого шликера и создания постоянного ламинарного режима его истечения, температуру суспензии необходимо поддерживать в интервале 40-60°C. При температуре шликера ниже 40°C и выше 60°C происходит его загустевание, расслоение, нарушение ламинарности потока, забивание магистральных трубопроводов и калибровочных отверстий. Введение в шликер водорастворимых солей минеральных кислот, способных образовывать кристаллогидраты, удерживающие значительные количества молекул воды, обусловлено необходимостью упрочнения сырцовых гранул и организации замедленного влагоудаления при сушке. Кристаллогидраты, сохраняющие влагу при температурах выше 100°C, позволяют избежать лавинообразного удаления влаги в начальной стадии обжига продукта, в результате чего уменьшается степень деформации обожженных гранул. Предварительная деаэрация шликера, например его вакуумирование, также способствует сохранению высоких показателей сферичности/округлости гранул и их прочностных характеристик. Добавка водорастворимых солей минеральных кислот в количестве менее 0,3 масс.% не оказывает заметного влияния на свойства продукта, увеличение количества добавки свыше 3 масс.% вызывает изменение микроструктуры керамики и отрицательно сказывается на прочностных характеристиках материала.
В шликер с температурой 40-60°C, полученный последовательно выполненными сухим, а затем мокрым помолом или приготовленный из заранее измельченного исходного материала путем добавления воды, вводят водорастворимое полимерное связующее вещество, а в качестве разжижителя и пластификатора используют соответственно жидкое стекло в количестве 0,5-3,5 масс.% и низкомолекулярные полиалкиленгликоли (например, полиэтиленгликоль) в количестве 0,005-0,03 масс.%. Могут использоваться и другие разжижители и пластификаторы, пригодные для применения в высококремнеземистых суспензиях.
При использовании разжижителя в количестве менее 0,5 масс.% влияние добавки малозаметно, увеличение количества разжижителя свыше 3,5 масс.% не приводит к улучшению текучести суспензии и вызывает коагуляцию твердых частиц в шликере. Добавка низкомолекулярных полиалкиленгликолей способствует улучшению прохождения шликера через калибровочные отверстия и ускоряет сфероидизацию сырцовых гранул. Применение добавки в количестве менее 0,005 масс.% не оказывает существенного влияния на свойства суспензии, увеличение количества добавки свыше 0,03 масс.% не приводит к улучшению реологических характеристик шликера. Водорастворимое полимерное связующее вещество выбирается из группы карагенов, пектинов, желатинов, альгинатов, целлюлоз, карбоксиметилированных полисахаридов, агара, крахмала, гуаровой смолы, ксантановой смолы, производных акриловой кислоты, полиолов. Количество связующего вещества зависит от его вида и типа закрепляющего вещества.
2+
3+
+
Шликер, содержащий все необходимые добавки, диспергируют через калибровочные отверстия на капли требуемого диаметра, которые отверждают в растворе закрепляющего вещества, после чего полученные сферы высушивают и обжигают при температуре, достаточной для максимального уплотнения гранул. Диспергирование осуществляют путем бокового или осевого вибрационного воздействия на ламинарный поток шликера. Диаметр калибровочных отверстий определяется заданным фракционным составом проппанта. Приготовление раствора закрепляющего вещества осуществляется в зависимости от вида и количества полимерного связующего, а концентрация закрепляющего раствора подбирается индивидуально для каждой пары - полимерное связующее вещество/закрепляющее вещество. В качестве закрепляющего вещества могут быть использованы, например, соли Me, Me, Н, ,  и т.д.
Заявляемый способ изготовления проппанта путем сфероидизации концентрированного высококремнеземистого шликера с заданными реологическими характеристиками позволяет получать продукт практически монофракционного гранулометрического состава, чего невозможно достичь с использованием других известных способов. Поскольку из-за быстрого отверждения не происходит миграции крупных частиц на поверхность гранулы, реализуется возможность получения гранулята с идеальными показателями сферичности и округлости. Кроме того, высокая плотность сырцовых гранул позволяет в значительной степени уменьшить усадочную деформацию материала при сушке и обжиге, а также сохранить достаточно высокие прочностные характеристики готового проппанта. Варьирование влагосодержания суспензии в заявляемом интервале дает возможность производить проппант с различным насыпным весом. Изготовление проппанта по предлагаемому способу позволяет снизить требования к качеству рассева и значительно уменьшить количество рассевного оборудования, так как в данном техническом решении рассев нужен лишь для отделения обломков гранул, которые могут образовываться при технологических перемещениях, сушке и обжиге проппанта - сырца. Проппант с улучшенными показателями сферичности и округлости обеспечивает преимущественно ламинарный режим движения углеводородов внутри проппантной пачки, а практически монофракционный состав материала гарантирует образование между гранулами высокопроницаемых крупных пустот, не заполненных сферами меньшего диаметра. Наличие однородных крупных пор между гранулами укорачивает длину пути добываемого углеводорода внутри слоя проппанта и поддерживает ламинарность потока за счет отсутствия резкого изменения сечения каналов в пачке проппанта. Следует также подчеркнуть, что проппантная пачка, состоящая из гранул с бездефектной поверхностью, способна выдерживать без выкрашивания значительные сжимающие нагрузки за счет проскальзывания гранул относительно друг друга. Совокупность вышеизложенных преимуществ проппанта, получаемого заявляемым способом, позволяет производить продукт, обладающий повышенной проводимостью.
Примеры осуществления изобретения
Пример 1
2
2
3
2
3
2
2
2
2
3
2
3
2
2
4
2
2
8 кг предварительно высушенного при температуре 150°C песка №1, содержащего: SiO - 91,45, АlO - 3,68, FeO - 0,77, CaO - 0,79, MgO - 0,05, NaO - 0,42, KO - 1,3, влага - 0,92, примеси – остальное, и 2 кг предварительно высушенного при температуре 150°C песка №2, содержащего, масс.%: SiO - 85,5, АlO - 7,8, FеO - 0,7, CaO - 1,4, MgO - 0,25, NaO - 1,91, KO - 1,22, влага - 1,25, примеси - остальное, подвергали последовательно сухому, а затем мокрому помолу до размера частиц менее 15 мкм. Контроль фракционного состава проводился на фотоседиментографе Horiba LA - 300. На стадии мокрого помола в мельницу добавляли 1,5 масс.% (150 г) алюмокалиевых квасцов (KAl(SO)⋅12HO), 0,5 масс.% (50 г) натриевого жидкого стекла по ГОСТ 13078-81 (возможно применение калиевого жидкого стекла), полиэтиленгликоль ПЭГ - 200 в количестве 0,03 масс.% (3 г) и альгинат натрия в количестве 1,1 мас.% (110 г). Полученную суспензию сливали в расходный бак, оборудованный перемешивающим устройством, оснащенный системой подогрева и находящийся под разрежением 0,2 атм. Контроль растекаемости суспензии осуществляли по ГОСТ 26798.1-96. Шликер с влажностью 25 масс.%, растекаемостью 100 мм и температурой 60°С диспергировали через калибровочные отверстия каплеобразующего устройства в емкость с 6%-ным раствором хлористого кальция. Для формирования капель использовали источник вертикальных акустических колебаний частотой 550 Гц. Отвержденные гранулы отмывали от раствора хлористого кальция проточной водой, высушивали до влажности 1,5-2% и обжигали в лабораторной печи с карбидкремниевыми электронагревателями при температуре, достаточной для максимального уплотнения керамики. После спекания были получены гранулы фракции 30/50 меш. У полученных гранул определяли насыпной вес, округлость, сферичность, разрушаемость и проводимость по методике ISO 13503 - 2:2006 (Е). Для сравнения дополнительно были изготовлены проппанты фракции 30/50 меш сопоставимого насыпного веса по способу, указанному в патенте РФ № 2425084 (прототип). При использовании указанного шликера, имеющего растекаемость 95 мм, гранулы сформировать не удалось.
Результаты измерений приведены в таблице 1.
Пример 2
2
2
3
2
3
2
4
2
10 кг предварительно высушенного при температуре 150°C песка №1, содержащего: SiO - 91,45, АlO - 3,68, FеO - 0,77, CaO - 0,79, MgO - 0,05, NaO - 0,42, W - 1,3, влага - 0,92, примеси - остальное, подвергали совместному сухому, а затем мокрому помолу до размера частиц менее 15 мкм. Контроль фракционного состава проводился на фотоседиментографе Horiba LA - 300. На стадии мокрого помола в мельницу добавляли 3,0 масс.% (300 г) сульфата магния (MgSO⋅7НO), 3,5 масс.% (350 г) натриевого жидкого стекла по ГОСТ 13078-81, полиэтиленгликоль ПЭГ-200 в количестве 0,005 масс.% (0,5 г) и альгинат натрия в количестве 1,1 мас.% (110 г). Полученную суспензию сливали в расходный бак, оборудованный перемешивающим устройством, оснащенный системой подогрева и находящийся под разрежением 0,2 атм. Контроль растекаемости суспензии осуществляли по ГОСТ 26798.1-96. Шликер с влажностью 27 масс.%, растекаемостью 105 мм и температурой 50°С диспергировали через калибровочные отверстия каплеобразующего устройства в емкость с 6%-ным раствором хлористого кальция. Для формирования капель использовали источник вертикальных акустических колебаний частотой 550 Гц. Отвержденные гранулы отмывали от раствора хлористого кальция проточной водой, высушивали до влажности 1,5-2% и обжигали в лабораторной печи с карбидкремниевыми электронагревателями при температуре, достаточной для максимального уплотнения керамики. После спекания были получены гранулы фракции 20/40 меш. У полученных гранул определяли насыпной вес, округлость, сферичность, разрушаемость и проводимость по методике ISO 13503-2:2006 (Е). При использовании указанного шликера, имеющего растекаемость 98 мм, гранулы сформировать не удалось.
Результаты измерений приведены в таблице 2.
Пример 3
2
2
3
2
3
2
2
4
2
7
2
10 кг предварительно высушенного при температуре 150°C песка №1, содержащего: SiO - 91,45, АlO - 3,68, FeO - 0,77, CaO - 0,79, MgO - 0,05, NaO - 0,42, KO - 1,3, влага - 0,92, примеси - остальное, подвергали совместному сухому, а затем мокрому помолу до размера частиц менее 15 мкм. Контроль фракционного состава проводился на фотоседиментографе Horiba LA - 300. На стадии мокрого помола в мельницу добавляли 0,3 масс.% (30 г) пирофосфата натрия (NaPO⋅10НO), 1,5 масс.% (150 г) натриевого жидкого стекла по ГОСТ 13078-81, полиэтиленгликоль ПЭГ-200 в количестве 0,01 масс.% (1 г) и альгинат натрия в количестве 1,1 мас.% (110 г). Полученную суспензию сливали в расходный бак, оборудованный перемешивающим устройством, оснащенный системой подогрева и находящийся под разрежением 0,2 атм. Контроль растекаемости суспензии осуществляли по ГОСТ 26798.1-96. Шликер с влажностью 30 масс.%, растекаемостью 102 мм и температурой 40°C диспергировали через калибровочные отверстия каплеобразующего устройства в емкость с 6%-ным раствором хлористого кальция. Для формирования капель использовали источник вертикальных акустических колебаний частотой 550 Гц. Отвержденные гранулы отмывали от раствора хлористого кальция проточной водой, высушивали до влажности 1,5-2% и обжигали в лабораторной печи с карбидкремниевыми электронагревателями при температуре, достаточной для максимального уплотнения керамики. После спекания были получены гранулы фракции 20/40 меш. У полученных гранул определяли насыпной вес, округлость, сферичность, разрушаемость и проводимость по методике ISO 13503 - 2:2006 (Е). При использовании указанного шликера, имеющего растекаемость 98 мм, гранулы сформировать не удалось.
Результаты измерений приведены в таблице 2.
Пример 4
2
2
3
2
3
2
2
2
2
10 кг предварительно высушенного при температуре 150°C песка №1, содержащего: SiO - 91,45, АlO - 3,68, FeO - 0,77, CaO - 0,79, MgO - 0,05, NaO - 0,42, KO - 1,3, влага - 0,92, примеси - остальное, подвергали совместному сухому, а затем мокрому помолу до размера частиц менее 15 мкм. Контроль фракционного состава проводился на фотоседиментографе Horiba LA - 300. На стадии мокрого помола в мельницу добавляли 0,3 масс.% (30 г) хлорида меди (СuCl⋅3HO), 1,5 масс.% (150 г) натриевого жидкого стекла по ГОСТ 13078-81, полиэтиленгликоль ПЭГ-200 в количестве 0,01 масс.% (1 г) и альгинат натрия в количестве 1,1 мас.% (110 г). Полученную суспензию сливали в расходный бак, оборудованный перемешивающим устройством, оснащенный системой подогрева и находящийся под разрежением 0,2 атм. Контроль растекаемости суспензии осуществляли по ГОСТ 26798.1-96. Шликер с влажностью 35 масс.%, растекаемостью 102 мм и температурой 65°C диспергировали через калибровочные отверстия каплеобразующего устройства в емкость с 6%-ным раствором хлористого кальция. Для формирования капель использовали источник вертикальных акустических колебаний частотой 550 Гц. Отвержденные гранулы отмывали от раствора хлористого кальция проточной водой, высушивали до влажности 1,5-2% и обжигали в лабораторной печи с карбидкремниевыми электронагревателями при температуре, достаточной для максимального уплотнения керамики. После спекания были получены гранулы фракции 20/40 меш. У полученных гранул определяли насыпной вес, округлость, сферичность, разрушаемость и проводимость по методике ISO 13503 - 2:2006 (Е). При использовании указанного шликера, с влажностью - 22 масс.%, температурой - 35°C и растекаемостью - 98 мм, гранулы сформировать не удалось.
Результаты измерений приведены в таблице 2.
Таблица 1. Свойства проппанта фракции 30/50 меш
№ п/п
Насыпной вес, г/см<sup>3</sup>
Сферичность/ округлость
Разрушаемость
Проводимость при t=121°C
Нагрузка, psi
Доля разрушенных гранул, масс.%
Давление, рsi
Проводимость, md-ft
Патент РФ №2425084 (прототип)
1,39
0,8/0,8
7500
0,65
2000
3112
4000
2840
10000
3,2
6000
1581
12500
8,8
8000
670
15000
17,5
10000
411
Пример 1
1,41
0,9/0,9
7500
0,4
2000
3506
4000
3142
10000
2,4
6000
2446
12500
4,4
8000
1145
15000
7,6
10000
773
Таблица 2. Свойства проппанта фракции 20/40 меш
№ п/п
Насыпной вес, г/см<sup>3</sup>
Сферичность/ округлость
Разрушаемость
Проводимость при t=121°C
Нагрузка, psi
Доля разрушенных гранул, масс.%
Давление, рsi
Проводимость, md-ft
Пример 2*
1,26
0,9/0,9
7500
6,0
2000
10122
10000
10,4
4000
5344
6000
2014
8000
663
10000
360
Пример 3*
1,13
0,9/0,9
7500
9,7
2000
9810
10000
17,5
4000
3789
6000
1016
8000
321
10000
154
Пример 4*
1,12
0,7/0,8
7500
14,1
2000
7320
10000
22,5
4000
2105
6000
480
8000
111
10000
-
* - поскольку способ, указанный в патенте РФ № 2425084 (прототип), не позволяет получать плотно спеченный проппант с насыпным весом менее 1,32 г/см<sup>3</sup> провести корректное сравнение показателей проводимости прототипа данной фракции с заявляемым способом не представляется возможным.
Авторы заявляют, что в рамках предлагаемого технического решения возможно получать проппанты с регулируемым и контролируемым насыпным весом, что делает возможным их эффективное использование с более простыми жидкостями ГРП, например, с реагентом на водной основе, который легче удаляется из проппантной пачки после гидроразрыва и имеет более низкую стоимость.
Анализ данных таблиц показывает, что заявляемый способ изготовления высококремнеземистого проппанта (примеры 1, 2, 3 таблиц 1, 2), сочетающий совокупность реологических характеристик концентрированного шликера с методом формирования из него гранул, позволяет получать продукт по своим свойствам превосходящий известные аналоги, который может быть рекомендован для использования при добыче сланцевого газа.