[發明專利]一種以鐵精礦粉為原料制備微米級球形加重材料的方法

有效

• 申請號: 202011245464.0
• 申請日: 2020-11-10
• 公開（公告）號: CN112500840B
• 公開（公告）日: 2021-11-12
• 發明（設計）人: 許傳華;劉亞輝;柳雷;孫國權;彭麗芬;孫炳泉;高春慶;沈進杰
• 申請（專利權）人: 中鋼集團馬鞍山礦山研究總院股份有限公司;中鋼集團馬鞍山礦院新材料科技有限公司;華唯金屬礦產資源高效循環利用國家工程研究中心有限公司
• 主分類號: C09K8/03
• 分類號: C09K8/03
• 代理公司: 馬鞍山市金橋專利代理有限公司 34111
• 代理人: 常前發;奚志鵬

本發明公開了一種以鐵精礦粉為原料制備微米級球形加重材料的方法，選擇密度≥4.5g/cm³的鐵精礦粉作為原材料，原材料經過磨礦－分級－分選制得密度≥4.8g/cm³的高品位鐵精礦粉，對高品位鐵精礦粉經過粉碎－氣流分級后得到粒徑分布D90為2～20μm的微粉顆粒；對微粉顆粒進行施電處理并輸送系統輸送至高溫球化爐內進行球形化，加熱系統將溫度加熱至1400～1800℃時顆粒熔融，最后通過微粉收集裝置收集微米級球形加重材料，制備的球形加重材料密度為4.8g/cm³～5.6g/cm³，粒徑分布D90為2～20μm，成球率＞96％，可廣泛應用于油氣田開采過程中高密度、超高密度鉆井液及水泥漿中。

技術領域

本發明屬于加重材料制備技術領域，具體涉及一種以鐵精礦粉為原料制備微米級球形加重材料的方法，特別適于制備密度為4.8g/cm³～5.6g/cm³、粒徑分布D90為2～20μm的微米級球形加重材料，可廣泛應用于油氣田開采過程中高密度、超高密度鉆井液及水泥漿中。

背景技術

近年來，隨著我國油氣勘查工作的持續向著深海、深井、超深井等復雜地理環境擴展，使用高密度及超高密度鉆井液、水泥漿需求量逐步增加。如，南海油氣田儲量占我國油氣總資源量的1/3，其中70％蘊藏于153.7萬平方公里的深海區域。在地理上位于山地和盆地邊緣的油氣田，如新疆準噶爾盆地和四川盆地油氣田開采過程中已鉆井多數遇到了異常高壓帶，施工時所用鉆井液密度從2.00g/cm³到2.60g/cm³不等；在塔里木盆地油氣田開采過程中，鉆井液的高密度需求已高于2.6g/cm³，這需要我們提供密度大于4.8g/cm³的加重材料才能滿足要求。

高密度鉆井液、水泥漿是指密度大于2.10g/cm³的水泥漿，通過添加加重劑來提高密度。常用的加重材料有以下幾種：1)磁鐵礦、氧化鉛、菱鐵礦等高密度礦物按照API標準進行篩選，可制得密度≥4.8g/cm³的加重材料，但存在對鉆具磨損嚴重、沉降穩定性差等問題；2)以甲酸鹽作為加重材料的鉆井體系，該體系可制得密度2.3g/cm³的鉆井液，效果好，但加重效果較差；3)重晶石類加重材料，密度為4.1～4.6g/cm³，制備鉆井液密度不超過2.30g/cm³，加重至2.4g/cm³時，體系的流動性和沉降穩定性已成為主要矛盾；4)四氧化三錳微粉體系，該材料密度為4.8g/cm³，粒徑分布D90≤5μm，沉降穩定性、加重性能優異，然均未國外進口，價格昂貴，且無法提供密度＞4.8g/cm³的加重材料。例如，《采鉆工藝》1997年第2期發表的“鉆井液加重材料的綜合評價”一文中，選用4種加重劑:青石粉、欽鐵礦、重晶石、菱鐵礦，其試驗結果表明，青石粉加重鉆井液的最大密度是1.52g/cm³，欽鐵礦加重的最大密度是1.96g/cm³，重晶石加重鉆井液的最大密度是1.96g/cm³，菱鐵礦加重鉆井液的最大密度是2.12g/cm³，都小于2.0g/cm³，無法滿足鉆井液密度從2.00g/cm³到2.60g/cm³的要求。

針對上述問題，本發明所制備出的微米級球形加重材料密度為4.8g/cm³～5.6g/cm³，粒徑分布D90為2～40μm，成球率≥96％的球形加重材料，可制備出密度大于2.6g/cm³的超高密度鉆井液，具有沉降穩定性好、降低鉆具磨損、耐腐蝕及價格低廉等優點。目前國內未見相關專利及文獻報道。

發明內容