Wstępne wyniki wytwarzania proppantów o właściwościach magnetycznych

• Autorzy: Dziubak C. , Taźbierski P. , Zawadzki J. , Bogacki J.

Warianty tytułu

EN

The preliminary results of the production of magnetic marker proppants

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Proppanty komercyjne, niezależnie od rodzaju materiałów używanych do wytwarzania, są przeznaczone do wypełniania i utrzymywania otwartych szczelin w złożach łupków gazonośnych, powstałych w trakcie szczelinowania hydraulicznego. Proppanty stabilizują złoża na dużych głębokościach (nawet 2–3 km), przy panujących tam wysokich ciśnieniach (do 75 MPa). W związku z tym do podstawowych ich właściwości należy duża wytrzymałość na ściskanie, odpowiednia wielkość, jednorodność, kulistość i gładkość ziaren oraz mały ciężar właściwy. Właściwości fizyczne proppantów zależą od parametrów technologicznych, natomiast ich wytrzymałość mechaniczna, ciężar i odporność chemiczna są związane z ilościowo-jakościowym składem surowców zastosowanych do wytwarzania. Ostatnio podejmowane są badania nad wytworzeniem proppantów tzw. „znacznikowych”, które oprócz typowych właściwości charakterystycznych dla zwykłych proppantów, posiadają dodatkowe cechy pozwalające na przykład na lepszą ocenę stopnia zasięgu szczelinowania hydraulicznego. W literaturze rozważane są między innymi proppanty z dodatkiem radioizotopów, proppanty aktywne w polu elektromagnetycznym posiadające wysokie przewodnictwo elektryczne lub odpowiednie właściwości magnetyczne. Proppanty wykazujące właściwości magnetyczne należą do potencjalnie najbardziej obiecujących rodzajów materiałów znacznikowych, jednakże nowatorski proces ich wytwarzania jest złożony, zarówno w zakresie doboru surowców, jak i parametrów poszczególnych etapów procesu. Celem prac przedstawionych w publikacji jest opracowanie warunków wytwarzania proppantów ferrytowych metodami ceramicznymi oraz określenie kryterialnych parametrów jakościowych wraz z opracowaniem metod badania.

EN

Commercial proppants, apart from types of materials used for their production, are designed to fill and maintain open fissures in shale deposits arising during hydraulic fracturing. Proppants stabilize deposits at great depths (even 2–3 km) under presence of high pressures (up to 75 MPa). Their basic properties include high resistance to compression, right size, uniformity, sphericity, smoothness of grains and adequate specific weight. While physical properties of proppants depend on technological parameters, their mechanical strength, weight and chemical resistance are related to the quantitative and qualitative composition of raw materials used for their production. Recent researches are focused on the production of marker proppants, which apart from properties typical for regular proppants, have additional properties allowing to better assess the degree of hydraulic fracturing. Moreover, proppants with an addition of radioisotopes and proppants active in the electro-magnetic field with high conductivity or adequate magnetic properties are being considered in current literature. Proppants with magnetic properties belong to the prospectively most promising types of marker proppants however innovative production process is complex both in the terms of the selection of raw materials and parameters of each process stages. The aim of the works presented in the paper is to develop the conditions for producing magnetic marker proppants by ceramic methods, moreover to determine quality criteria and testing methods.

Słowa kluczowe

PL

proppant; proppanty magnetyczne; właściwości magnetyczne; ferryt; gaz łupkowy

EN

proppant; magnetic proppants; magnetic marker; ferrites; shale gas

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Instytut Ceramiki i Materiałów Budowlanych
• Czasopismo: Szkło i Ceramika
• Rocznik: 2016
• Tom: R. 67, nr 6
• Strony: 6--10
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., fot., rys., tab.

Twórcy

autor

Dziubak C.

• Instytut Ceramiki i Materiałów Budowlanych

autor

Taźbierski P.

• Instytut Ceramiki i Materiałów Budowlanych

autor

Zawadzki J.

• Politechnika Warszawska, Wydział Instalacji Budowlanych, Hydrotechniki i Inżynierii Środowiska

autor

Bogacki J.

• Politechnika Warszawska, Wydział Instalacji Budowlanych, Hydrotechniki i Inżynierii Środowiska

Bibliografia

• [1] Norma PN-EN ISO 13503-2: Przemysł naftowy gazowniczy. Płyny i materiały do dowiercania złóż. Część 2: Pomiary właściwości materiałów podsadzkowych używanych podczas zabiegów hydraulicznego szczelinowania oraz wykonywania obsypki żwirowej.
• [2] Woźniak P., Janus D. (2013), Jaki proppant jest każdy widzi, czyli o metodach wyznaczania parametrów charakterystycznych i o producentach, „Wiadomości Technika”, 184, nr 8, 14–18.
• [3] Dziubak C., Szamałek K., Bylina P. (2012), Ocena możliwości wytwarzania propantu ceramicznego metodą „granulowanie-spiekanie”, „Szkło i Ceramika”, 63, 5, 2–6.
• [4] Wiśniewski P., Szymańska J., Mizera J. (2016), Wytwarzanie i badania krajowych proppantów ceramicznych, „Szkło i Ceramika”, 67, 4, 26–28.
• [5] Zawadzki J., Bogacki J. (2016), Smart magnetic markers use in hydraulic fracturing, „Chemosphere”, 162, 23–30.
• [6] Dziubak C., Rybicka-Łada J., Taźbierski P. (2015), Kryteria doboru surowców dla procesu wytwarzania proppantów, „Materiały Ceramiczne”, 67, 4, 426–429.
• [7] Gutiérrez-López J., Levenfeld B., Várez A., Pastor J. Y., Cañadas I., Rodríguez J. (2015), Study of the densification, mechanical and magnetic properties of Ni-Zn ferrites sintered in a solar furnace, „Ceramics International”, 41, 6534–6541.
• [8] Hanuszkiewicz J., Holz D., Tsakaloudi V., Zaspalis V. (2008), The effect of sintering conditions on tailoring the magnetic properties of high permeability Mn-Zn-ferrites, „Materiały Ceramiczne”, 60, 4, 270–273.
• [9] Goldman A. (2006), Modern ferrite technology, Springer.
• [10] Bhalla D., Singh D. K., Singh S., Seth D. (2012), Material Processing technology for Soft Ferrites Manufacturing, „American Journal of Materials Science”, 2(6), 165–170.
• [11] Norma PN-EN 843-1: Właściwości mechaniczne ceramiki monolitycznej w temperaturze pokojowej. 1.Oznaczanie wytrzymałości na zginanie.
• [12] Norma PN-EN 623-2:2001: Ceramika monolityczna. Właściwości ogólne i strukturalne. 2. Oznaczanie gęstości i porowatości.
• [13] Soshin Chikazumi S. (2009), Physics of Ferromagnetism, Oxford.
• [14] Thompson R., Oldfield F. (1986), Environmental Magnetism, London.

Uwagi

PL

1. Niniejsza praca została sfinansowana ze środków NCBiR, w ramach programu Blue Gas II, grantu EMPROP: Metoda elektromagnetyczna estymacji stopnia penetracji proppantu w procesie szczelinowania. 2. Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017)