[發(fā)明專利]硼化鋯陶瓷微珠制備耐高溫高壓油井固井試塊的方法

有效

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• 申請日: 2014-09-22
• 公開（公告）號: CN104261836A
• 公開（公告）日: 2015-01-07
• 發(fā)明（設計）人: 郭志東
• 申請（專利權）人: 山東理工大學
• 主分類號: C04B35/58
• 分類號: C04B35/58;C04B35/622;C04B28/00;C04B14/32
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技術領域???????????????????????????????????????????????????????????????

本發(fā)明涉及硼化鋯陶瓷微珠制備耐高溫高壓油井固井試塊的方法，屬于材料技術領域。

背景技術

?目前國內(nèi)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(nèi)外表面光滑，體積大，是一種呈圓形、質(zhì)輕、閉孔空心、耐磨、耐高溫、導熱系數(shù)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(nèi)經(jīng)過1100～1500°C燃燒時，粘土質(zhì)物質(zhì)熔融成微液滴，在爐內(nèi)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(chǎn)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(nèi)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(tài)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，粉煤灰中的漂珠為灰白色，主要成分為SiO2占70%和AI2O3占13%，燒失量為0.40%?～0.574%，密度0.475?～0.574g/cm³，壁厚1.44～5.41μm，粒徑范圍主要分布在147～84μm。

近幾年，由于北方霧霾天氣的影響，我國的大中型火力發(fā)電采用環(huán)保的脫硫技術，粉煤灰中的不含漂珠，造成了供應緊張，只有中小火電廠以及小鍋爐未采用脫硫技術供應少量的漂珠，漂珠的緊缺造成價格上漲，并且漂珠不純摻入了粉煤灰，影響固井質(zhì)量。

油田固井領域中，油氣層分布廣，長封井越來越多，長封井主要使用是耐高溫高壓漿液固井，長封井主要采用耐高溫高壓漿液，要想使?jié){液的密度在1.0?g/cm³～1.5?g/cm³之間，非漂珠的減輕材料（無機礦物材料和有機合成材料組成）密度必須在0.5?g/cm³～0.85?g/cm³之間，才能配制出耐高溫高壓漿液，G級油井水密的密度在3.1?g/cm³，減輕劑密度必須小于1?g/cm³，才能配置出密度1.0?g/cm³～1.5?g/cm³之間漿液，前提條件是減輕劑添加量不能超過總量的40%，否則會影響水泥試塊的抗壓強度。

根據(jù)固井深度不同，通常把2000米以下的油井叫低溫井，低溫油井固井用低壓低溫漿液，油井內(nèi)的溫度在70～90°C之間，即漿液密在1.8?g/cm³～1.9?g/cm³；2000～4000米之間的叫中溫井，中溫油井固井用抗中壓的漿液，油井內(nèi)的溫度在90～150°C之間，即漿液密度在1.6?g/cm³～1.7?g/cm³；而大于4000米的為高溫井，高溫油井固井用耐高壓的漿液，油井內(nèi)的溫度在150～240°C之間，即漿液密度在1.0?g/cm³～1.5?g/cm³。

由于陸地低溫油井油氣資源在逐步減少，開采逐步由陸地低溫油井向陸地深層和海洋深層開發(fā)，傳統(tǒng)的固井材料漂珠不能滿足深層高溫油井的需要，需要采用新技術、新工藝、新材料來滿足深層高壓高溫油井的要求，24小時壓力30Mpa，漿液密度在1.0?g/cm³～1.5?g/cm³之間，陶瓷微珠耐靜水壓強度150～300Mpa。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術現(xiàn)狀，找出新技術的突破口，提供一種成本低，性能優(yōu)良，可以代替粉煤灰中的飄珠，性能優(yōu)良，使密度定變化率小于0.015，達到設計密度，通過有機合成的方法制作硼化鋯閉孔陶瓷空心微珠，密度范圍0.50?g/cm³～0.85g/cm³，進而配置耐高溫高壓1.0g/cm³～1.5g/cm³油井固井耐高溫高壓試塊的制備方法，滿足長封井固井材料要求。

其技術方案為。