[發明專利]一種微米級球形加重材料的制備方法

有效

• 申請號: 202011247134.5
• 申請日: 2020-11-10
• 公開（公告）號: CN112226214B
• 公開（公告）日: 2021-11-12
• 發明（設計）人: 許傳華;柳雷;彭麗芬;孫國權;劉亞輝;汪光輝
• 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;中鋼集團南京華忻科技有限公司
• 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

本發明公開了一種微米級球形加重材料的制備方法，選擇密度≥4.8g/cm³的高純鐵精礦粉作為原材料，經過粉碎－氣流分級后得到粒徑分布D90為2～20μm的微粉顆粒；對制得的微粉顆粒進行施電處理，使微粉顆粒表面帶有電性相同的電荷；將表面帶有相同電性的微粉顆粒經微粉輸送系統輸送至高溫球化爐內在1400～1800℃進行球形化，然后經氣流輸送至冷卻裝置完成球形微粉顆粒的表面均質化，最后通過微粉收集裝置收集微米級球形加重材料。本發明原料易得，價格低廉，生產成本低，制備的球形加重材料密度高達4.8～5.6g/cm³，粒徑分布D90為2～40μm，球形率≥96％，制備的高密度、微米級球形加重材料可廣泛應用于鉆井液、水泥漿中。

技術領域

本發明屬于加重材料制備技術領域，具體涉及一種微米級球形加重材料的制備方法，主要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。

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

本發明的目的就是針對現有技術中存在的上述問題，而提供一種密度范圍為4.8～5.6g/cm³、粒徑分布D90為2～40μm、顆粒球形率≥96％微米級球形加重材料的制備方法，制備的高密度、微米級球形加重材料應用于鉆井液、水泥漿中，較于傳統加重材料具有沉降穩定性好、耐腐蝕、降低鉆具磨損等優良特性，對于取代國外進口高端加重劑產品具有重要意義。

為實現本發明的上述目的，本發明一種微米級球形加重材料的制備方法采用的技術方案為：

(1)原材料的選擇：選擇密度≥4.8g/cm³的高純鐵精礦粉作為原材料；所述的高純鐵精礦粉為鏡鐵礦、赤鐵礦、褐鐵礦、鈦鐵礦、磁鐵礦中的一種或任意兩種及任意兩種以上的混合物，但優選鏡鐵礦、赤鐵礦，如果是混合礦，在混合礦中的磁鐵礦占有率越少越好，因為含有磁性礦會增加團聚現象，增加了后續處理的難度。