[发明专利]一种玻璃微珠制备低密度油井固井水泥试块的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种水玻璃制备闭孔空心玻璃微珠进而制备低密度1.2g/cm³～1. 5g/cm³油井固井水泥试块的制备方法，属于材料技术领域。

背景技术

目前国内固井减轻剂采用粉煤灰中的漂珠，粉煤灰中包括沉珠和漂珠，沉珠密度在1.1 ～2.8g/cm³，之间，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，漂珠主要包含铝硅玻璃微珠和多孔炭粒，除去炭粒后的漂珠主要包括薄壁铝硅玻璃微珠，内外表面光滑，体积大，是一种呈圆形、质轻、闭孔空心、耐磨、耐高温、导热系数小、强度高，漂珠量占粉煤灰总量的0.5～1%，铝硅玻璃微珠是中空圆球体。

其中粉煤灰中的漂珠它是煤粉在热电厂锅炉内经过1100～1500°C燃烧时，粘土质物质熔融成微液滴，在炉内湍流的热空气作用下高速自旋，形成浑圆的硅铝球体，燃烧和裂解反应产生的氮气、氢气和二氧化碳等气体，在熔融的高温铝硅球体内迅速膨胀，在表面张力的作用下，形成中空的玻璃泡，然后进入烟道迅速冷却，硬化后，成为高真空的玻璃态空心微珠，即粉煤灰漂珠。

将粉煤灰放入水中搅拌，静置一段时间，由于漂珠密度小于水密度，将漂浮在水面上捞出晾干，即为漂珠。

粉煤灰中的漂珠为灰白色，主要成分为SiO₂占70%和AI₂O₃占13%，烧失量为0.40% ～0.574%，密度0.475 ～0.574g/cm³，壁厚1.44～5.41μm，粒径范围主要分布在147～84μm。

    近几年，由于雾霾天气的影响，我国的大中型火力发电采用环保的脱硫技术，粉煤灰中的不含漂珠，造成了供应紧张。

发明内容

 本发明的目的在于克服现有技术存在的缺陷，提供一种成本低，性能优良，可以代替粉煤灰中的飘珠，通过有机合成的方法制作玻璃微珠，密度为0.5 g/cm³～0.7 g/cm³，进而配置低密度1.2 g/cm³～1.5g/cm³油井固井水泥试块的制备方法，满足不同深度的固井材料技术要求。

其技术方案为。

包括配料、混合、搅拌调浆、试模、强度试验，其特征在于：将G级油井水泥55～70 wt%、粒径为5～100μm的闭孔空心玻璃微珠20～35 wt%、烧失量1.1%的粉煤灰5～7 wt%、纯度99.9%氧化钙1.5～2 wt%、硫酸钠0.5～1.0 wt%和微硅1～3 wt%，以0.5～0.6（W/C）的水灰比在搅拌机中搅拌调浆40秒，倒入试模（一组二块53mm*53mm*53mm），在恒温52°C的水浴养护箱中养护24小时、48 小时，脱模后在凉水中浸泡1小时，进行强度试验。

所述的玻璃微珠制备密度1.2g/cm³～1. 5g/cm³油井固井水泥试块的制备方法，制备玻璃微珠的玻璃溶液是硅酸钠加入了氧化硼、氧化钾、氧化锂，各组分的比例为硅酸钠94wt%、氧化硼2.6 wt%、氧化钾3.0 wt%、氧化锂0.4 wt%。

所述的玻璃微珠制备密度1.2g/cm³～1. 5g/cm³油井固井水泥试块的制备方法，发泡剂为轻质碳酸钙、硫酸钾或硫酸钠中的一种，使用的浓度1～3g/L。

所述的玻璃微珠制备密度1.2g/cm³～1. 5g/cm³油井固井水泥试块的制备方法，硅酸钠采用3.5～3.9之间高模数。

所述的玻璃微珠制备密度1.2g/cm³～1. 5g/cm³油井固井水泥试块的制备方法，采用高速离心旋转喷雾法，玻璃液形成微球，经过脱水膨胀、烧结、熔融、成球。

所述的玻璃微珠制备密度1.2g/cm³～1. 5g/cm³油井固井水泥试块的制备方法，制备的玻璃微珠漂浮率在95%～98%。

所述的玻璃微珠制备密度1.2g/cm³～1. 5g/cm³油井固井水泥试块的制备方法，制备的玻璃微珠漂含水量应小于0.2%。