JPS5927090A - プロツパントおよびその製法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は油井またはガス井戸の破裂部 （ｆｒａｃｔｕｒｅ　）を支える（　ｐｒｏｐｐｉ、−
ｎｇ　）低密度プロッピーング拐に係る。

従来技術 油井近くの地層（ｆｏｒｍａｔｉｏｎ　）　　の液圧に
よる破裂が初めて発生した１９４０年代末以来、破裂部
の閉塞を防ぐためにそうした地層に固体粒状プロッピン
グ材を注入する必要があることかわかっている。明らか
に最初は砂（フリント）がそうした固体プロッピング拐
として用いられた。米国特許第２９５０２４７号はプロ
、ピング拐として酸化アルミニウム球の使用を提案して
いる。米国特許第３８９００７２号は油井プロッパント
として焼結ボーキサイト球の使用を提案している。米国
特許第４’０＜５８７１８号は油井を支えるために米国
特許第３０７９．２４！１号または同第３４２１４９シ
号の教示に従って作成した焼結ボーキサイト粒子を用い
ることを教示している。米国特許第３９６７１３８号は
広範囲の密度およびアルミナ含有Ａｔの１アルミナ」ブ
四ッパントを提案しているが、ペレットの作成方法の教
示はないし、６．４Ｐ／ｃｃより大きい密度の、１４料
だけについての試験結果を提出している。

１９８２年４月５日に公開されたオーストラリア国特許
第５２１９３０号１走球状焼結ボーキサイトプロ、パン
ト拐料の製造方法の改良について教示している。カナダ
国特許第１１７８９７号は、同様に、３．５１／ｃｃよ
り大きい密度を有する焼結ボーキサイトの製造を教示し
、かつボーキサイトに３０％程度の粘土その他の添加物
を添加してから成形および焼成することを提案している
。

上記米国特許第４０６８７１８号は十分な圧縮強度を提
供するのにプロッパントに少なくとも６４１７ｃｃの密
度を要求する。米国特許第４０６８７１８号において要
求される圧縮強度は、標準の透過率（Ｐｅｒｍｅａｂｉ
ｌｉｔｙ　）試験において、圧縮強度が１ｏｏｏｐ日１
から１０，０００ｐｅｉに増加した場合にプロッパント
がその透過率の７０％より多くを失なわないようなもの
である。

発明の概要 本発明に依れば、油井およびガス井戸に用いる、低密度
、略球状の焼結セラミックプロッパント、であって、化
学的に結合したアルミニウムおよび珪素を含み、かつ酸
化アルミニウムとして計算して６０〜８５重量％の化学
的結合アルミニウム含有量を有するものが提供される。

このプロッパントは大部分のプロッパントの適用におい
て有用かつ効果的であるのに十分な強度を保有しながら
、従来技術のボーキサイト質プロッパントより低い密度
を有する。本発明のプロッパントは、３．４ＳＬ／ｃｃ
　より小さい密度を有し、現在入手可能な３．４Ｆｆ／
ｃｃより大きい密度の焼結ボーキサイトロッパントのう
ち最強のものいくつかを除いて従来技術のすべてのセラ
ミックまたはガラスプロッパントよりも高圧縮応力下で
より大きい透過率を有し、そして少なくとも０．３のＰ
　１０，０００／Ｐ１０００透過率比を有する。すなわ
ち１０００ｐ８１における透過率は１０００ｐｓｉにお
ける透過率の少なくとも３０％である。

プロッパントの密度が低いことは、単位重量当り容積の
より大きいプロッパントを提供し、即ち、プロッパント
のポンド当りの透過率が大きい点ζして取扱い性が高め
られる点で望ましい。軽量のプロッパントは井戸の中に
ポンプ送りするのが容易であり、高密度のプロッパント
よりも地層の亀裂中により容易に搬送することができる
。

本発明のプロッパントはオーストラリア国特許第５２１
９３０号のプロ、パントのボーキサイトの一部分にかえ
て以下に同定された高アルミナ質粘土のような物質の添
加物を無水物基準で４０〜９０％の量使用することがで
きる。同じ範囲の化学的成分の組成を達成するためにそ
の他の鉱物原料を使用してもよいが、高アルミナ質粘土
中の鉱物（即ち、水和アルミノシリケート粘土鉱物の形
のアルミナとシリカの結合）の混入は、従来技術のボー
キサイトプロッパントと較べて相対的に低い密度にもか
かわらず高強度を生ずる本発明のプロッパントを製造す
るために、特に適している。

他の公知のペレット化方法を用いてもよいが、好ましい
方法では、粉砕したボーキサイトと粉砕した粘土と共に
生地強度のため少量の有機または無機バインダー材料を
加えた混合物を十分な水と一緒にインテンシブミキサに
入れてペレット化処理を始める。ある期間混合後、追加
の乾燥混合物を添加し、所望の寸法の生の球を形成する
までペレット化を続ける。次いでベレットを乾燥し、１
４００〜１５００ｔ：’で焼成して所望製品を作る。用
いる方法は混合物の組成を除いてオーストラリア国特許
第５２１９１号に記載されたものと同じである。

ボーキサイトは平均直径が１０マイク四メートル、好ま
しくは７マイクロメードルより大きくないような粒径に
粉砕する。粘土は匹敵する粒径に粉砕すべきである。供
給者から受は取ったボーキサイト（仮焼研磨材級）およ
び粘土を一緒に混合し、その混合物を所望の粒径に粉砕
することが好ましい。

本発明において有用であることが見い出された粘土は供
給者が「ボーキサイト質」と称しているが、そのアルミ
ナの本質的に全部を水和アルミノーシリケート粘土鉱物
の形で含んでおり、水和アルミナの形ではない。この粘
土は結合アルミニウム（Ａｚ２ｏ３としてＲ１算して）
５０〜６５％と結合珪素（５ｉｏ２として計算して）２
８〜４２％を含有する。この粘土はアルカリ元素および
アルカリ土類元素を１％より十分少なく含有し、粘土中
の主要不純物は合計７％以下のチタニアおよび鉄である
。

有用であることが見い出されたその他の粘土は、アルミ
ナ含有ｆｉｔ　（Ａｚ２ｏ３で計算して）６６〜６７％
、アルカリ元素およびアルカリ土類元素含有ｂｔ１％未
満、シリカ含有Ｍ１８〜２５％（これらはいずれも無水
物に基づく）を有する、平均してより高いアルミナ含有
量、より低いシリカ含有量の粘土である。

仕上り製品は、密度３．４７／ｃｃ、　　好ましくは２
．８〜３．３ｙ−／ｃｃ、最も好ましくは３０〜３．２
５’／ｃｃ。

アルミナ含有量６０〜８５％、好ましくは６５〜７５％
、シリカ含有量１０〜３０％、好ましくは１８〜２８％
、鉄含有ｉ１　（Ｆｅ２Ｏ３として計算して）３〜７％
を有する、実質的に球状のセラミック粒子からなる。ア
ルミナおよびシリカは低アルミナ粘土を用いた場合には
ムライトと共に少量のα−アルミナおよびガラスの形、
高アルミナ粘土を用いた場合にはムライトおよびα−ア
ルミナの形で存在する。

実施例 Ｅｉｒｉｏｈ　Ｒ７ハイインテンシテイミキサー（西独
−、ノルドバーレンのＭａｓｃｈｉｎｅｎ　ｆａｂｒｉ
ｋＧｕ日ｔａｖ　Ｅｉｒｉｃｈから人事）を採用し、標
準のビン形混合手段を用いた。混合物は仮焼ボーキサイ
ト５０％と高アルミナ質粘土５０％の粉砕混合物６５ボ
ンドと、穀物澱粉０．６ポンドからなっていた。これら
の成分を２分間高速で乾式混合した。

次いで、水１６ボンドをね、５加し、続けて２分間高速
で混合し、それから低迷に切り換えて３０秒間混合した
。ボーキサイトと仮焼「ボーキサイト」粘土の乾燥粉末
混合物１６ボンドを毎分２〜３ボンドの速度で添加した
。添加完了後、混合を６０秒間継続し、こうして形成さ
れた生の球状ペレットをミキサーから出し、乾燥し、１
４８０〜１５００Ｃで４５分間焼成した。

上記手順に従って調製した、粘土とボーキサイトを２０
　＋＋ニア間襟動ミルでｌ晃式粉砕しかつプロッパント
を１５０ＣＩ’で焼成した、バッチ（バッチｉＢ）は球
の密度３．１ｉ／ｃｃを有し、厳しい酸性条件に慣用の
焼結ポーキツイトプロッパントと少なくとも同等の耐性
を示した（耐酸性試験はＡ、Ｐ、　工が提案している標
準の”　Ｒｅｃｏｍｍｅｎｄｅｄ　Ｐｒａｃｔｉｃｅｆ
ｏｒ　Ｔｅｓｔｉｎｇ　５ａｎｄ　Ｖｓｅｄ　ｉｎ　Ｈ
ｙｄｒａｕｌｉｃＦｒａｃｔｕｒｅ　０ｐｅｒａｔｉｏ
ｎｓ″（液圧破裂操作に用いる砂の推奨試験手法）、１
９８１年に記載されている）。製品は少量のα−アルミ
ナと共にムライトを主要州として含有した。

１つのバッチ（井９０１８）に同じ手ＭＲを用い、原４
”トを５時間粉砕し、１４８０〜゛１５０ＯＣで焼成し
たところ、球の密度３．１７／ｃｃ、　　耐酸性は焼結
ボーギサイトブロッパントと少なくとも同等であった。

２５／３０粉砕拐料（約７０マイクロメートル）につい
て測定した透過率の値は次の通りであった。

Ｉ　Ｂ　　　　２．０００　　　　３４４　　　２３５
／３６０　（、６５）４．０００　　　　３０３ ６、ＯＤＤ　　　　　２９５ ８．０００　　　　２７２ １０．０００　　　　２３５ １２．０００　　　　１７８ １５．０００　　　　９７ ９０１８　　２．０００　　　　４２５　　　２３０／
４６０（０，５０）４．０００　　　　４１１ ６、ＯＤＤ　　　　　３９１ ８．０００　　　　　２９８ １０．０００　　　　　２１ １２．０００　　　　　１７９ １５、ＯＤＤ　　　　　　　７７ 透過率試験はＪｏｕｒｎａｌ、　ｏｆ　Ｐｅｔｒｏｌｅ
ｕｍＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　（石油技術ｇ＆）１９７６
年９月号、１１０１〜１１０７頁（０，に、　０ｏｏｋ
ｅ著）に記載されたブライン（Ｋａｔ　）試験である。

本発明の別の実施において、異なる粘土源を用い、２種
類の異なるプロッパント組成物を例１および例２にの手
順に従って作成した。

第１の例で未仮焼粘土９０％をボーキサイト１０％と混
合し、第２の例で未仮焼粘土８０％とボーキサイト１０
％を使用した。無水物基準の用いた粘土（実際には約３
０％のＨ２Ｏを含有した）の分析値は次の通りであった
。

以下余白 例５、例４の粘土（乾燥物基準） Ｓｉ０２　　　２２．４９ Ｆｅ２０３　　　７．３７ Ｔ１０２　　　　３．９５ ０ａＯＯ，Ｏ４ ＭｇＯ０，０４ Ｎａ２０　　　　０．０３ Ａｔ２０３（差引）６５７ ９０／１０組成の焼成プロッパントは例１および例２の
焼成プロッパントより優れた圧潰強度を有した。

８０／２０組成の焼成プワッパントは９０／ＩＯＭＩ成
の焼成プロッパントより優れた圧潰強度を有し、９０／
１０混合物および例１と例２のプロッパントより高い透
過率を指示した。

例６および例４のプロッパントは両方とも本質的に多結
晶質ムライト体からなっていた。

使用したボーキサイトおよび高アルミナ質粘土について
の仮焼物基準の典型的分析値の範囲は次の通りであった
。

成分　　　　　ボーキサイト　　アルミナ質粘土５ｉ０
２　　　　　２．８〜３．５　　　　１８〜４２Ｔｉｅ
２　　　　３．０〜６．６　　　　２．０〜６８Ｆｅ２
０５　　　　３．５〜５．５　　　　１．８〜１２０ａ
Ｏ０，０５＋〜０．１　　　　、０５〜０．１ＭｙＯ０
，０５〜０．１　　　．０３−０１Ｎａ２０　　　　　
０．０４〜０．０６　．０１〜．０６Ａｔ２０５（差引
）　８５〜９０　　　５０〜６７燃焼消失　　　　　１
．４　　　　１〜６粘土の粉末Ｘ線回析は水和アルミノ
シリケート。

に強いピークを示し、α−アルミナはピークが認められ
なかった。仮焼ボーギザイトではアルミナはα−アルミ
ナまたはその水和アルミナ先駆体の形である。

好ましくはないが本発明の範囲内と考えられる仕上り焼
成製品の広い組成範囲は次の通りである。

Ａｚ２ｏ３６０〜８５％ ５ｉｏ２　　　１０〜６０％ Ｆｅ２０３２〜１０％ ６〜４％まで存在できるＴｌＯ２を除いて、アルカリ元
素やアルカリ土類元素のようなその他の金層の酸化物は
１％未満存在する少量のガラス相中の存在を除いて本質
的に全部のシリカはムライト相に結合状態で存在する。

特ｄ１：出願人 ツートン　カンツマニー 特許出願代理人 弁理士　青　木　　　朗 弁理士　西　頷　和　之 弁理士古賀性成 弁理士山口昭之 ４３１−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　油井およびガス４ｐ【５用いる、低密度、略球　
   １酸化アルミニウムとして計算して６０〜８５重景％の
   化学的結合アルミニウム含有量と、３４グラム／立方セ
   ンチメートル未満の密度と、１０００ｐｓｉにおける透
   過率の少なくとも３０％の１００００ｐｓｉにおける透
   過率を有することを特徴とするプロッパント。 ２、化学的結合アルミニウムの含有量６５〜７５重世％
   である特許請求の範囲第３項記載のプロ、パント。 ３、二酸化珪素（Ｓｉ０２）として計算して１０〜３０
   重爪％の化学的結合珪素含有量である特ｇ’ｒ　ｕ求の
   範囲第１項または第２項記載のプロッパント。 ４、化学的結合珪素の含有量１８〜２８重量％である、
   特許請求の範囲第３項記載のプロッパント。 ５、珪素がガラス相およびムライト相に含有されている
   特許請求の範囲第１項から第４項までのいずれかに記載
   のプロッパント。 ６、焼結ボーキサイトと少なくとも同等の耐酸性を有す
   る特許請求の範囲第１項から第５項までのいずれかに記
   載のプロッパント。 Ｚ　油井およびガス科戸に用いる、低密度、略球状の、
   化学的に結合したアルミニウムおよび珪素を含有する焼
   結セラミッタブロッパントを製造する方法であって、ボ
   ーキサイトを含む平均粒径１０マイクロメートル未満の
   混合物をペレット状に形成し、該ペレットを焼結する工
   程を含み、酸化アルミニウムとじて計算して６０〜８５
   重景％の化学的結合アルミニウム含有量を有する焼成製
   品を提供するのに十分な垣の高アルミナ質アルミノシリ
   ケート粘土を前記混合物に含めることを特徴とする方法
   。 ８、前記高アルミナ質アルミノシリケート粘土が無水物
   基準で前記混合物の４０〜９０重量％をなす特許請求の
   範囲第７項記載の方法。 ９　前記混合物が有機または無機バインダ材料を更に含
   む特許請求の範囲第７項または第８項記伐の方法。