[發(fā)明專(zhuān)利]一種地?zé)衢_(kāi)采低熱阻低密度復(fù)合固井材料及制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110702384.1
• 申請(qǐng)日: 2021-06-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113372045A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-09-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張浩;張衛(wèi)東;韓永亮;王義杰;孫玉亮;汪啟龍;丁棟;楊永健
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中煤科工集團(tuán)西安研究院有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): C04B28/00
• 分類(lèi)號(hào): C04B28/00;C09K8/46;C09K8/467;C09K8/487
• 代理公司: 西安恒泰知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61216
• 代理人: 王孝明

本發(fā)明提供了一種地?zé)衢_(kāi)采低熱阻低密度復(fù)合固井材料及制備方法，固相材料為100份，水為75～85份，膠乳為0.4份，消泡劑為0.1份；所述的固相材料，以重量份數(shù)計(jì)，由以下原料制成：混合鱗片石墨為2～10份，氧化石墨為0.2～0.8份，六方氮化硼為0.2～0.6份，聚丙烯腈基碳纖維為0.2～0.8份，瀝青基碳纖維為0.5份，石英粉為9～15份，碳酸鈣晶須為3～5份，硅灰為6～9份，粉煤灰為7份，高爐礦渣為4～6份，分散劑為0.2份，降失水劑為2份，早強(qiáng)劑為0.2份，晶格膨脹劑為0.5份，晶型穩(wěn)定劑2份，余量為油井水泥，原料的重量份數(shù)之和為100份。本發(fā)明在滿(mǎn)足固井性能指標(biāo)要求的同時(shí)大大降低了固井材料傳熱熱阻，有效提升地?zé)崛嵝省?/p>

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于地?zé)犷I(lǐng)域，涉及固井材料，具體涉及一種地?zé)衢_(kāi)采低熱阻低密度復(fù)合固井材料及制備方法。

背景技術(shù)

地?zé)崮苁且环N資源豐富、可持續(xù)利用、安全、綠色的可再生能源。相比煤、石油、天然氣、頁(yè)巖氣和核能，地?zé)崮苋≈槐M；相比風(fēng)能、太陽(yáng)能，地?zé)崮懿皇芗竟?jié)、氣候、晝夜變化等外部自然環(huán)境因素干擾，可持續(xù)利用。

我國(guó)地?zé)豳Y源約占全球地?zé)豳Y源總量的7.9％，尤其是中低溫地?zé)豳Y源開(kāi)發(fā)潛力巨大。近年來(lái)我國(guó)已初步形成地?zé)崮墚a(chǎn)業(yè)體系：以地源熱泵為主的淺層地?zé)幔枵加靡欢▓?chǎng)地且對(duì)全年冷熱負(fù)荷平衡有要求，換熱面積有限；以直接采水取熱為主的水熱型地?zé)幔苤朴诘刭|(zhì)條件且尾水回灌率低，會(huì)引發(fā)環(huán)境問(wèn)題而難以大規(guī)模推廣；近年發(fā)展形成的“取熱不取水”的中深層地埋套管換熱技術(shù)，彌補(bǔ)了上述不足，成為地?zé)崮芸茖W(xué)高效開(kāi)發(fā)利用的熱門(mén)方向。而處身于巖土層與換熱器之間的固井材料(水泥環(huán))的傳熱熱阻，是中深層地埋套管換熱系統(tǒng)高效換熱所不可忽視的因素之一。

目前我國(guó)地?zé)峋┕ぱ赜糜蜌饩@井與固井工藝，而對(duì)于井深通常為兩三千米的中深層地?zé)峋紤]到由于分級(jí)注水泥施工程序復(fù)雜、鉆井工期較長(zhǎng)且成本較高，為滿(mǎn)足其長(zhǎng)封固段固井要求，可采取降低水泥漿密度的方法進(jìn)行低壓易漏地層固井。

而現(xiàn)有低密度固井材料均存在熱阻較大(自身熱阻及膠接界面接觸熱阻)的缺點(diǎn)，極大地影響了地層與換熱器的傳熱效率。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于，提供一種地?zé)衢_(kāi)采低熱阻低密度復(fù)合固井材料及制備方法，解決現(xiàn)有技術(shù)中的低密度固井材料的熱阻較大的技術(shù)問(wèn)題。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

一種地?zé)衢_(kāi)采低熱阻低密度復(fù)合固井材料，以重量份數(shù)計(jì)，由以下原料制成：固相材料為100份，水為75～85份，膠乳為0.4份，消泡劑為0.1份；

所述的固相材料，以重量份數(shù)計(jì)，由以下原料制成：混合鱗片石墨為2～10份，氧化石墨為0.2～0.8份，六方氮化硼為0.2～0.6份，聚丙烯腈基碳纖維為0.2～0.8份，瀝青基碳纖維為0.5份，石英粉為9～15份，碳酸鈣晶須為3～5份，硅灰為6～9份，粉煤灰為7份，高爐礦渣為4～6份，分散劑為0.2份，降失水劑為2份，早強(qiáng)劑為0.2份，晶格膨脹劑為0.5份，晶型穩(wěn)定劑2份，余量為油井水泥，原料的重量份數(shù)之和為100份。

本發(fā)明還具有如下技術(shù)特征：

所述的混合鱗片石墨為粒徑分別為6.5μm、106μm和380～830μm的鱗片石墨以1:1:1的質(zhì)量比組成的混合鱗片石墨。

所述的分散劑為三聚磷酸鈉。

所述的降失水劑為聚乙烯醇型降失水劑。

所述的早強(qiáng)劑為亞硝酸鈉。

所述的膠乳為丁苯膠乳。

所述的消泡劑為磷酸三丁酯消泡劑。

所述的水為80份。

本發(fā)明還保護(hù)一種地?zé)衢_(kāi)采低熱阻低密度復(fù)合固井材料的制備方法，該方法包括以下步驟：