авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 | 2 ||

Синтез керамики на основе природного алюмосиликатного сырья и технология изготовления проппанта на ее основе

-- [ Страница 3 ] --

Результаты исследований по синтезу и спеканию алюмоборатной керамики позволили разработать составы расклинивающих керамических наполнителей и технологию их производства. Некоторые из исследованных составов приведены в таблице 5. Технология производства проппантов включает стадию гранулирования в турболопастных смесителях-грануляторах.

Исходя из свойств разработанных композиций, путем введения добавок были разработаны составы и технология получения легких и достаточно прочных расклинивающих наполнителей на основе бората алюминия, со свойствами, удовлетворяющими отраслевым требованиям.

Установлено, что использование минерализующих добавок позволяет получить при стандартных температурах обжига и типичной технологической схеме производства легкий проппант с насыпной плотностью не более 1,1 г/см3, способный выдержать давление закрытия трещины до 30 МПа. Свойства готовых проппантов приведены в таблицах 6 и 7.

Таблица 7. Свойства проппантов на основе бората алюминия

Код состава проппанта Предел рекоменд. API "TEXAS BROWN 4070" Д 4070
Гранулометрический состав
Остаток на сите, мас.% 1,56мм 0,1 max 0,1 0,1
0,42мм 90 min 11,3 11,4
0,30мм 42,4 42,7
0,25мм 19,6 19,7
0,21мм 20,0 20,2
0,15мм 5,6 4,9
Поддон, мас.% 1,0 max 1,0 1,0
В размере, мас.% - 93,3 94,0
Насыпная плотность, г/см3 - 0,85
Истинная плотность, г/см3 2,65 3,05
Округлость 0,6 min 0,5 0,6
Сферичность 0,6 min 0,7 0,6
Тест на разрушение, мас.% 27,6 МПа 14 max 8,4

Из полученных данных видно, что все образцы проппантов соответствуют требованиям стандарта по гранулометрическому составу, округлости и сферичности (рис.2). Проппанты на основе бората алюминия обладают меньшей насыпной и кажущейся плотностью. Однако, проппанты «А2040» и «Б2040» не соответствуют требованиям стандарта по прочности. Следует отметить, что введение в состав проппанта добавки CaO позволяет получить материал с более низким значением кажущейся и насыпной плотности. При этом значение истинной плотности, измеренное в гелевом пикнометре, сохраняется достаточно высоким. Последнее объясняется увеличением выхода бората алюминия, а также тем, что проппанты «Г 2040» и «Д4070» были произведены по технологической схеме с двукратным обжигом образцов (с промежуточным измельчением). В результате получена равномерная микропористая структура бората алюминия с формированием мелких игольчатых кристаллов. Полученные проппанты «В2040», «Г 2040» и «Д4070» соответствует требованиям API56 по всем показателям.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

  1. Упрочнение керамического материала на основе боксита достигается введением неорганических волокон в керамическую матрицу. Введение волластонита приводит к увеличению прочности образцов с 133 до 300 МПа при температуре обжига 1450°С. Эффект упрочнения наиболее выражен в случае введения волластонита в предварительно обожженный боксит, при этом его введение не приводит к существенному изменению плотности образцов. Выявлено, что введение волластонита в количестве более 5 мас.% затрудняет процесс грануляции проппантов.
  2. Синтез муллитоподобной фазы в системе Al2O3-B2O3 осуществлен путем введения борной кислоты в состав масс на основе природного боксита. При молярном соотношении Al2O3 к B2O3 от 9:1 до 9:3 формируется муллитоподобная фаза 9Al2O3·2B2O3 при температурах обжига от 1100 до 1350°С.
  3. Введение добавок оксидов щелочноземельных металлов и 3d-переходных элементов увеличивает выход количества бората алюминия, способствует формированию кристаллов игольчатой формы. Наиболее эффективной добавкой является CaO.
  4. При получении проппантов на основе бората алюминия целесообразно использование двухстадийной технологии с разнесением операций синтеза материала и окончательного обжига изделий. Модификация структуры добавками целесообразна на первой стадии процесса производства изделий. Введение минерализатров в уже сформировавшуюся на этапе предварительного обжига структуру бората алюминия не оказывает положительного влияния на формирование игольчатой структуры. Двухстадийный обжиг керамики на основе бората алюминия с добавкой CaO в состав сырьевой смеси позволяет повысить прочность образцов с сохранением пониженной плотности и игольчатой структуры.
  5. Получены проппанты на основе бората алюминия по одно- и двухстадийной технологии. Показано, что проппант полученный с предварительным синтезом бората алюминия обладает наименьшей насыпной и кажущейся плотностью среди имеющихся на сегодняшний день на рынке проппантов, и соответствует требованиям стандарта API56 и ГОСТ 51761. Использование данного проппанта целесообразно для операции гидроразрыва формаций с низким пластовым давлением, а также в качестве фильтра на стадиях очистки и нефтеподготовки.

Основные результаты диссертационной работы отражены в следующих публикациях:

  1. Усова З.Ю., Погребенков В.М. Керамический проппант на основе бората алюминия//Огнеупоры и техническая керамика. – 2012. - № 1-2, с. 28-32.
  2. Усова З.Ю., Погребенков В.М. Влияние CaO на синтез и микроструктуру керамики на основе бората алюминия// Известия Томского политехнического университета. – 2011. – Т. 319. – № 3, с. 40-43.
  3. Усова З.Ю. Влияние армирующего наполнителя на свойства алюмосиликатной керамики.// «Химия и химическая технология в XXI веке»: Труды XIII Всероссийской научно-практической конференции студентов и молодых ученых с международным участием – Томск, 11-13 мая 2012, Том 1. Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2012, с. 264-265.
  4. Усова З.Ю. Керамический проппант с низкой плотностью//«Современные техника и технологии»: Труды XVII Международной научно-практической конференция студентов и молодых учёных - Томск, 18-22 апреля 2011, Томск: Изд. ТПУ, 2011, с. 247-248.
  5. Усова З.Ю. Синтез муллитоподобной структуры в системе Al2O3-B2O3.// «Химия и химическая технология в XXI веке»: Труды XII Всероссийской научно-практической конференции студентов и молодых ученых с международным участием – Томск, 11-13 мая 2011, Том 1. Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2011, с.188-120.
  6. Усова З.Ю. Влияние оксидов 3d-переходных элементов на микроструктуру керамики на основе бората алюминия// «Новые химические технологии: производство и применение»: Труды XII Всероссийской научно-технической конференции (ВК-79-111) – Пенза, август 2011, с. 173-175.
  7. Усова З.Ю., Погребенков В.М. Керамика на основе бората алюминия//«Инновационные материалы и технологии»: Труды ХХ Международной научно-практической конференции – Белгород, 11-12 октября 2011, с. 76-78.
  8. Barmatov E., Usova Z. and others. Setting the standard for resin coated proppants testing// SPE Russian Oil and Gas Technical Conference and Exhibition - Moscow, 28-30 October 2008.: 2008. Society of Petroleum Engineers, 10.2118/115547-MS.
  9. Патент на изобретение №2346910 РФ. Керамический проппант с низкой плотностью и способ его приготовления/З.Ю. Усова, Е.М. Першикова//Опубл. 20.02.2009.-БИ №5.
  10. Заявка на изобретение №2011/081545 WO. Hydraulic fracturing proppant containing inorganic fibers /Z.Usova //Опубл. 07.07.2011.
  11. Заявка на изобретение №2008/130279 WO. Low density ceramic proppant and its production method /Z.Usova, E.Pershikova //Опубл. 30.10.2008.
  12. Заявка на изобретение №2009/134159 WO. Strong low density ceramics / E.Pershikova, Z.Usova and others //Опубл. 05.11.2009.
  13. Заявка на изобретение №2008/0261837 US. Low density ceramic proppant and its production method / Z.Usova, E.Pershikova //Опубл. 10.23.2008.


Pages:     | 1 | 2 ||
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.