[發(fā)明專利]增韌型陶瓷纖維莫來石制備油井防滲水固井試塊性能測(cè)試

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711166078.0
• 申請(qǐng)日: 2017-11-21
• 公開（公告）號(hào): CN107870108A
• 公開（公告）日: 2018-04-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馮青
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 淄博職業(yè)學(xué)院
• 主分類號(hào): G01N1/28
• 分類號(hào): G01N1/28;G01N33/38
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及抗折型陶瓷纖維莫來石制備油井防滲水固井試塊性能測(cè)試，屬于材料技術(shù)領(lǐng)。

背景技術(shù)

目前，國(guó)內(nèi)外在油井固井中，對(duì)于高溫高壓油井采用水泥漿，但采用粉煤灰漂珠，抗壓強(qiáng)度低，水泥漿密度變化率大，在水泥漿靜止凝固后，出現(xiàn)降失水過多、試塊收縮比過大，此外，試塊的韌性差、抗拉、抗折、抗沖擊力差，大量降失水，導(dǎo)致漏井。

發(fā)明內(nèi)容

采用莫來石礦石材料作為減輕劑，加入硅粉和氧化鋁粉，提高了固井試塊的抗壓、抗折、耐高溫、耐腐蝕的性能，在水泥漿中加入發(fā)泡劑，形成膨脹的漿液，降低漿液的密度，降低了井底的壓力，加入陶瓷纖維中的漿液，漿液凝固后的試塊韌性、抗折增加，加入石墨微珠和吸水性的膨脹樹脂，增加漿液的流動(dòng)性，漿液凝固后的試塊抗沖擊增強(qiáng)，膨脹樹脂吸水降低了試塊降失水?dāng)?shù)量，在水化過程中生成凝膠狀物質(zhì)，水泥漿的基體結(jié)構(gòu)孔隙變小，形成高氣阻固井試塊，降低了固井試塊的滲透率，提高了固井試塊的孔隙流動(dòng)阻力。

其技術(shù)方案為：

增韌型陶瓷纖維莫來石制備油井防滲水固井試塊性能測(cè)試，包括以下步驟：

第一步：莫來石閉孔空心陶瓷微珠的制備：先將莫來石由顎式破碎機(jī)破碎成1000～1500μm 的小顆粒，再經(jīng)過雷蒙磨制成20～100μm圓球形實(shí)心顆粒，圓球形實(shí)心顆粒通過提升機(jī)進(jìn)入布料器，再由布料器進(jìn)入膨脹燒結(jié)爐中，經(jīng)過800～950℃膨脹、1000～1500℃表面熔融燒制、冷卻，經(jīng)風(fēng)力分選得到壁厚50～100μm、粒徑50～300μm的莫來石閉孔空心陶瓷微珠；

第二步、防滲水固井試塊的配料：將G級(jí)油井水泥40～50wt%、超細(xì)水泥10～15wt%、粒徑為50～300μm莫來石閉孔空心陶瓷微珠25～35wt%、燒失量1.1%的粉煤灰5～7wt%、純度99.9%氧化鈣1.5～2wt%、硫酸鈉0.5～1.0wt%、硅粉1～5wt%和1.0～2wt%氧化鋁粉取樣，得到混合料，以上組分的重量百分比之和為100%，活性硅、鋁與G級(jí)油井水泥發(fā)生反應(yīng)生成水化硅酸鈣凝膠狀物質(zhì)和其它凝膠，水泥漿的基體結(jié)構(gòu)孔隙變小，形成高氣阻固井試塊，降低了固井試塊的滲透率，提高了固井試塊的孔隙流動(dòng)阻力，提高試塊耐溫性能，氧化鈣水化反應(yīng)釋放大量的熱，提高試塊的溫度，硅粉和氧化鋁粉G級(jí)油井水泥發(fā)生反應(yīng)生成水化硅酸鈣凝膠狀物質(zhì)和其它凝膠，水泥漿的基體結(jié)構(gòu)孔隙變小，形成高氣阻固井試塊，降低了固井試塊的滲透率，提高了固井試塊的孔隙流動(dòng)阻力，增強(qiáng)試塊抗折力，莫來石有耐高溫、熱穩(wěn)定性好、耐壓、具有玻璃相，成分為二氧化硅和氧化鋁混合物，莫來石主要成分Al₂O₃、SiO₂，提高固井試塊的耐高溫、高壓能力；

第三步、防滲水固井試塊增韌漿液的制備：按第二步的重量百分比取樣混合得到混合料，將混合料攪拌均勻，以0.5～0.7的水灰比調(diào)漿，其中灰為混合料，再加入混合料總重量為0.2～0.5%的發(fā)泡劑，發(fā)泡劑為鋁粉膏、鋁的化合物或者碳酸氫銨中的其中的一種，加入發(fā)泡劑水化反應(yīng)生成氣泡，形成膨脹的漿液，降低漿液的密度，形成高氣阻固井試塊，降低了固井試塊的滲透率，提高了固井試塊的孔隙流動(dòng)阻力，隨著固井深度的增加，高密度漿液，試塊的底部的壓力增大，易造成油井固井試塊失重塌陷、截面層斷裂，導(dǎo)致油井滲水、塌方，

將制備的漿液中加入混合料總重量為5～8%的陶瓷纖維，通過滾筒旋轉(zhuǎn)拋灑，實(shí)現(xiàn)均勻攪拌，加入陶瓷纖維的漿液，漿液凝固后的試塊韌性增強(qiáng)，抗折性增強(qiáng)；

第四步、防滲水固井試塊流動(dòng)性漿液的制備、將第三步制備的漿液中加入經(jīng)過球化后粒徑為20～50μm的石墨微珠，加入量為第二步混合料重量的1～3%石墨微珠，然后再加入第二步混合料重量的0.5～1.0%吸水性的膨脹樹脂，攪拌均勻，增加漿液的流動(dòng)性，漿液凝固后的試塊抗沖擊、韌性增強(qiáng)，膨脹樹脂吸水試塊的收縮率低，降低了試塊降失水?dāng)?shù)量，漿液的密度在0.8～1.2g/cm³；

第五步、性能指標(biāo)測(cè)試：

a、膨脹漿流動(dòng)速率的測(cè)定：取第四步制備漿液，倒入漿液流動(dòng)速率計(jì)中，觀察并記錄漿液的流動(dòng)速率，即單位時(shí)間內(nèi)運(yùn)動(dòng)的距離；

b、試塊的體密度變化率試驗(yàn)：將第四步制備漿液，倒入一組三塊長(zhǎng)、寬、高分別為53mm*53mm*53mm試模中，在恒溫52℃的水浴養(yǎng)護(hù)箱中分別養(yǎng)護(hù)24小時(shí)、48 小時(shí)、96小時(shí)，脫模后在涼水中浸泡1小時(shí)，將凝固后的試塊放入壓力機(jī)上進(jìn)行試塊的體密度變化率試驗(yàn)，試塊的體密度變化率小于0.02%，試塊的孔隙率低，通透性差；