[發明專利]一種用碳化鉭微珠制備低密度油井固井水泥試塊的方法

有效

• 申請號: 201310388537.5
• 申請日: 2013-09-02
• 公開（公告）號: CN103408264A
• 公開（公告）日: 2013-11-27
• 發明（設計）人: 郭志東;郭春瑤
• 申請（專利權）人: 山東理工大學
• 主分類號: C04B28/00
• 分類號: C04B28/00;C04B14/32
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種用碳化鉭閉孔空心微珠制備低密度油井固井水泥試塊的方法，屬于材料技術領域。

背景技術

目前國內固井減輕劑采用粉煤灰中的漂珠，在粉煤灰中包括沉珠和漂珠，沉珠密度在1.1?～2.8g/cm³，之間，含量占粉煤灰30～70%，漂珠是粉煤灰中小于水密度的玻璃微珠，漂珠主要包含鋁硅玻璃微珠和多孔炭粒，除去炭粒后的漂珠主要包括薄壁鋁硅玻璃微珠，內外表面光滑，體積大，是一種呈圓形、質輕、閉孔空心、耐磨、耐高溫、導熱系數小、強度高，漂珠量占粉煤灰總量的0.5～1%，鋁硅玻璃微珠是中空圓球體。

其中粉煤灰中的漂珠它是煤粉在熱電廠鍋爐內經過1100～1500°C燃燒時，粘土質物質熔融成微液滴，在爐內湍流的熱空氣作用下高速自旋，形成渾圓的硅鋁球體，燃燒和裂解反應產生的氮氣、氫氣和二氧化碳等氣體，在熔融的高溫鋁硅球體內迅速膨脹，在表面張力的作用下，形成中空的玻璃泡，然后進入煙道迅速冷卻，硬化后，成為高真空的玻璃態空心微珠，即粉煤灰漂珠。

將粉煤灰放入水中攪拌，靜置一段時間，由于漂珠密度小于水密度，將漂浮在水面上撈出晾干，即為漂珠。

?近幾年，由于霧霾天氣的影響，我國的大中型火力發電采用環保的脫硫技術，粉煤灰中的不含漂珠，造成了供應緊張。

根據固井深度不同，通常把小于2000米的油井叫低溫井，低溫油井固井用高密度的水泥漿（油井內的溫度在70～90°C之間，即水泥漿的密度在1.8?g/cm³～1.9?g/cm³）；2000～4000米之間的叫中溫井，中溫油井固井用中密度的水泥漿（油井內的溫度在90～150°C之間，即水泥漿密度在1.6?g/cm³～1.7?g/cm³）；大于4000米的為高溫井，高溫油井固井用低密度的水泥漿（油井內的溫度在150～240°C之間，即水泥漿密度在1.0?g/cm³～1.5?g/cm³）。

發明內容

?本發明的目的在于克服現有技術存在的缺陷，提供一種成本低，性能優良，可以代替粉煤灰中的飄珠，通過有機合成的方法制作碳化鉭閉孔空心微珠，密度范圍在0.5?g/cm³～0.7g/cm³之間，進而配置低密度1.2?g/cm³～1.5g/cm³油井固井水泥試塊，滿足不同深度的固井材料要求。

其技術方案為。

包括碳化鉭微珠的制備、配料、混合、攪拌調漿、試模、強度試驗，其特征在于：將G級油井水泥55～65?wt%、粒徑為10～150μm的閉孔空心碳化鉭微珠25～35?wt%、燒失量1.1%的粉煤灰5～7?wt%、純度99.9%氧化鈣1.5～2?wt%、硫酸鈉0.5～1.0?wt%和微硅1～3?wt%，以0.5～0.7（W/C）的水灰比在攪拌機中攪拌調漿40秒，倒入試模（一組二塊長、寬、高分別53mm*53mm*53mm），在恒溫52°C的水浴養護箱中養護24小時、48?小時，脫模后在涼水中浸泡1小時，進行強度試驗。

所述的一種用碳化鉭閉孔空心微珠制備低密度油井固井水泥試塊的方法，其特征在于：將粒徑1～30μm氧化鉭和酚醛樹脂重量比1:0.8～1在攪拌機中混合成混合粉，在40～100°C的溫度下固化，然后再制成50～100μm粉，將50～100μm混合粉在1～3Mpa壓塊機上壓塊，在1300～1800°C的電爐上燒結5～8小時得到碳化鉭塊體，在球化機上將塊狀的碳化鉭制成5～30μm圓形實心微球。

所述的一種用碳化鉭閉孔空心微珠制備低密度油井固井水泥試塊的方法，其特征在于：碳化鉭液漿的重量百分比組成為：5～30μm碳化鉭?60～70?wt%、水30～40?wt%。

所述的一種用碳化鉭閉孔空心微珠制備低密度油井固井水泥試塊的制備方法，其特征在于：在碳化鉭液漿中加入發泡劑為碳酸鈣、硫酸鉀或硫酸鈉中的一種，濃度為1～3g/L。

所述的碳化鉭閉孔空心微珠制備低密度油井固井水泥試塊的制備方法，其特征在于：將碳化鉭液漿充分攪拌過濾，采用高速離心旋轉噴霧法，形成微球，在四區電爐上經過脫水膨脹、燒結、熔融、成球，經過分級得到10～150μm碳化鉭閉孔空心微珠。

所述的一種用碳化鉭閉孔空心微珠制備低密度油井固井水泥試塊的制備方法，其特征在于：制備的碳化鉭閉孔空心微珠漂浮率大于90%。