[发明专利]高温低密度固井材料制备设备及方法

说明书

本发明公开了高温低密度固井材料制备设备及方法，本发明涉及固井材料制备技术领域，具体包括以下步骤：S1、高早强油井水泥原料混合；S2、高早强油井水泥原料粉磨筛选；S3、高早强油井水泥生料加热煅烧；S4、高早强油井水泥制备；S5、高温低密度固井材料制备；该高温低密度固井材料制备设备及方法，通过此水泥原料中添加煤矸石，因其本身具有一定的发热量，减少煤用量，煤矸石成分稳定，硅铝比波动小，能进一步提升熟料C3A含量，C3A水化较快，有助于固井材料早期强度的发挥，且多个搅拌罐使用同一个驱动源，实现物料搅拌，且通过搅拌罐内部的清扫机构，将搅拌过程中飘散粘连在内壁的物料向下清扫，固井材料制备重量更加精确，保障搅拌罐内部的整洁。

技术领域

本发明涉及水泥制备技术领域，具体为高温低密度固井材料制备设备及方法。

背景技术

在节能减排和石油资源日益紧张的压力下，因此大量开发地热资源，地热能的利用主要是将中、高温地热资源用于地热发电，为获取高温热水资源，通常要钻穿断裂地带，因此需要对地热井进行钻井、固井作业，在钻探开发过程中，地热井固井尤其重要。在地热井固井作业中，高温低密度固井材料是重要的固井原料，但现有水泥厂一般采用优质硅砂作为常规油井水泥硅质原材料，其中硅砂的硅含量过高，铝含量偏低，往往会导致油井水泥熟料C3A偏低，高温井况下使用常规油井水泥制备的固井材料其早期强度和承压能力较难满足固井要求，且水泥窑堆雪人、结皮严重。为解决上述问题，特此提出高温低密度固井材料制备设备及方法。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了高温低密度固井材料制备设备及方法，解决了现有问题。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：高温低密度固井材料制备方法，具体包括以下步骤：

S1、高早强油井水泥原料混合：将原料按照重量份配比为55份石灰石、18份煤矸石、7份粉煤灰和20份硫酸渣放入搅拌装置中，通过搅拌装置将原料进行均匀混合，得出混合物A；

S2、高早强油井水泥原料粉磨筛选：将S1中得到的混合物A通过粉磨装置进行粉磨，之后将粉磨后的混合物A通过80微米的筛网进行筛选，并使混合物A的筛选余物≤18％，得出高早强油井水泥生料；

S3、高早强油井水泥生料加热煅烧：将S2中得到的高早强油井水泥生料通过5级预分解窑系统进行预热分解，预热温度为950-1250℃，然后将预热分解后的高早强油井水泥生料放入回转窑中，将其在1350-1400℃温度下煅烧，之后将煅烧后的高早强油井水泥生料充分冷却后，得到高早强油井水泥熟料；

S4、高早强油井水泥制备：将S3中得到的高早强油井水泥熟料放入搅拌装置中，并在搅拌装置中放入石膏，按照重量份配比为高早强油井水泥熟料97份与石膏3份通过搅拌装置进行均匀混合，得出混合物B，将混合物B通过粉磨装置粉磨，得出高早强油井水泥；

S5、高温低密度固井材料制备：将S4中得到的高早强高早强油井水泥和减轻材料等外掺料及各类添加剂在搅拌装置中均匀混合，得到高温低密度固井材料，其中原料重量份配比为高早强油井水泥60份，减轻材料25份，水泥浆稳定剂8份，增强剂5份和分散剂2份。

优选的，所述S1中粉煤灰的粒径范围为D50≤18um。

高温低密度固井材料制备方法，其还包括高温低密度固井材料制备设备，所述S1中的搅拌装置包括搅拌罐一，所述搅拌罐一的底部固定连接有安装座，所述安装座顶端位于搅拌罐一的一侧滑动连接有搅拌罐二，所述安装座的内部设有驱动机构，所述搅拌罐一和搅拌罐二的内部均设有搅拌机构，所述搅拌机构的一侧设有清扫机构，所述驱动机构驱动搅拌机构进行转动，所述搅拌罐二的底端设有固定机构，所述搅拌罐二的一侧设有位移机构。

优选的，所述驱动机构包括开设于安装座顶端的沉槽，所述沉槽的一侧内壁固定连接有驱动电机，所述驱动电机的输出端固定连接有驱动杆，所述驱动杆的一端转动安装于沉槽的另一侧内壁中，所述驱动杆的外表面贯穿连接有侧挡板，所述侧挡板与安装座固定连接，所述驱动杆的一端外表面固定连接有锥齿轮一，所述驱动杆的另一端外表面固定连接有固定块一。