[發明專利]硼化鈮陶瓷微珠制備耐高溫高壓油井固井試塊的方法

有效

• 申請號: 201410487285.6
• 申請日: 2014-09-23
• 公開（公告）號: CN104326763A
• 公開（公告）日: 2015-02-04
• 發明（設計）人: 郭志東
• 申請（專利權）人: 山東理工大學
• 主分類號: C04B38/02
• 分類號: C04B38/02;C04B35/58;C09K8/473
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技術領域

本發明涉及硼化鈮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，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，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水泥固井，長封井主要采用耐高溫高壓試塊，要想使漿液的密度在0.72?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/cm³～0.7?g/cm³之間，才能配制出耐高溫高壓的漿液（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%，否則會影響固井試塊的抗壓強度）。

根據固井深度不同，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溫高壓的漿液，油井內的溫度在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，傳統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小時壓力大于60Mpa，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110～250Mpa。

發明內容

?本發明的目的在于克服現有技術現狀，找出新技術的突破口，提供一種成本低，性能優良，可以代替粉煤灰中的飄珠，性能優良，使密度定變化率小于0.02，達到設計密度，通過有機合成的方法制作硼化鈮閉孔空心陶瓷微珠，密度范圍0.50?g/cm³～0.85g/cm³，進而配置低密度1.0?g/cm³～1.5g/cm³油井固井耐高溫高壓固井試塊的制備方法，滿足長封井固井材料要求。

其技術方案為。