Keramische Stützmittel können aus verschiedenen Materialien hergestellt werden. Während die meisten aus Bauxit, Kaolin (auch als Porzellanerde bekannt) oder einer Mischung aus beiden hergestellt werden, können eine Vielzahl anderer Materialien verwendet werden, darunter Magnesiumsilikat und Flugasche. Es können auch verschiedene Zusatzstoffe hinzugefügt werden.
Der Herstellungsprozess für keramische Stützmittel kann variieren, aber im Allgemeinen folgen Stützmittel dem unten beschriebenen Prozess.
Zerquetschen
Die Rohstoffe werden zu Pulvern gemahlen. Materialien und Zusatzstoffe können gemischt werden, um spezielle Formulierungen zu entwickeln, die die Leistung des Endprodukts maximieren.
Granulation
Die pulverförmigen Rohstoffe werden dann granuliert, um ein gleichmäßiges, rundes Pellet-/Granulatprodukt zu bilden. Die Größe des Stützmittels ist ein Schlüsselfaktor für die Leistung des Stützmittels in einem bestimmten Bohrloch, daher bieten Hersteller häufig mehrere Maschenweiten an. Proppants sind in der Regel in Maschenweiten zwischen 8 und 140 erhältlich, und es ist nicht ungewöhnlich, in einem bestimmten Bohrloch mehrere Größen zu verwenden. ¹
Trocknen
Nachdem die Pellets agglomeriert sind, werden sie getrocknet, um den Feuchtigkeitsgehalt des Materials zu reduzieren. Dies erfolgt normalerweise in einem Rotationstrockner oder einem anderen industriellen Trocknungssystem. Die Pellets werden durch Sieben sortiert.
Sintern
Der vielleicht wichtigste Schritt im Prozess besteht darin, dass die Partikel geeigneter Größe in einen Drehrohrofen gegeben und gesintert werden, um die Partikel zu „verfestigen“. Dieses Hochtemperatursintern, das bei etwa 2700 – 2900 °F stattfindet, verursacht chemische und kristalline Veränderungen im Material, wodurch es weiter gehärtet wird und letztendlich die für Hochdruckbohranwendungen erforderliche Druckfestigkeit verliehen wird.
Kühlung
Sobald das heiße Material den Ofen verlässt, wird es zu einem Rotationskühler geleitet. Der Kühler kühlt das heiße Produkt, sodass es gelagert oder versendet werden kann.
Entwicklung keramischer Stützmittel
Bei der VerwendungKeramische StützmittelMachbarkeitstests und Prozessentwicklung sind oft ein integraler Bestandteil der Entwicklung eines speziellen Stützmittels. Rohstoffe werden in der Regel zunächst in Chargen getestet, um die Machbarkeit zu bestätigen, gefolgt von kontinuierlichen Tests im Pilotmaßstab in einem Drehrohrofen, der die Produktionsbedingungen simulieren soll, abhängig von den Fähigkeiten der Testanlage.
Tests bestätigen nicht nur die Machbarkeit des beabsichtigten Prozesses unter Verwendung einzigartiger Ausgangsmaterialien, sondern liefern auch die Daten, wie z. B. Zeit- und Temperaturprofile, die für die Prozessskalierung und die Konstruktion von Einheiten im kommerziellen Maßstab erforderlich sind.