[发明专利]一种石油钻井液用的加重剂

说明书

本发明涉及一种石油钻井液用的加重剂，更确切地说，是一种从制造硫酸的硫铁矿烧渣中获得的用于石油钻井泥浆的含Fe₃O₄(俗称铁精粉)的加重剂。

石油钻井是不能缺少泥浆的，有人把泥浆比作钻井的血液。为了打好井、快打井，必须充分发挥泥浆的作用。当钻进高压盐水层或高压油、气层时，都要适当地增大泥浆的比重。增大泥浆的比重的方法是在泥浆中加入一定数量的加重剂，目前油、气田普遍采用的加重剂是重晶石粉，但重晶石是从天然钡矿中得到的，价格比较贵。为了降低钻井用的泥浆成本，曾试验用黄土加重，也有用石灰石粉加重，但它们的比重较低，如黄土仅为2.5-2.7(黄汉仁等编，《泥浆工艺原理》，石油工业出版社，1981年7月第1版，第96页)；也曾采用从铁矿石中选出来的铁粉作加重剂，该加重剂同样是成本较高，而且与冶金部门争夺原料。

本发明的目的是寻求一种资源有保证，价格便宜，易于生产的用于石油钻井泥浆加重剂及其制备方法。

本发明的另一个目的寻求一种硫铁矿烧渣的综合利用的途径，以消除环境污染。

众所周知，制造H₂SO₄都是从SO₂气体制造开始的，而大多数硫酸工厂中含SO₂气体是从焙烧含硫原料硫铁矿等制取的。在焙烧硫铁矿生产硫酸的厂家，每年排出硫铁矿烧渣堆积如山，如一个年产60万吨H₂SO₄工厂，每天排出烧渣近1100多吨，全年可达40万吨左右。这种废渣过去多用来作为水泥的配料，或是从中磁选出铁及氧化铁，但由于用量有限，仍使大量硫铁矿渣得不到合理利用(贵州化工，1992,(4):50)。本发明就是利用制造硫酸产生的硫铁矿烧渣(下称硫酸烧渣)采用简单的生产工艺，制取含品位较高的Fe₃O₄精铁矿代替前述的用作钻井泥浆加重剂的重晶石粉。所述的硫酸烧渣包括块状的和＞200目的颗粒状的烧渣(下称炉渣)以及＜200目的烧渣(下称尘渣)。

本发明所述的加重剂是一种含Fe₃O₄品位75-90％的精铁矿。

本发明加重剂的具体制备方法包括以下两种：

一、采用分级重选流程，具体步骤依次为：

1．炉渣经筛分除去20目以上的渣粒，＜20目的烧渣经研磨机研磨，得到＜100目的炉渣a。

2．由(1)步得到的炉渣a和尘渣混合进入摇床设备，即得到产品和尾矿b；

3．将(3)步得到的尾矿b用于烧砖。

按此工艺流程，得到的产品的Fe₃O₄品位可达75％以上，产率达23％以上，回收率达40％以上。

二、采用磁选方法对尘渣进行一次粗选、两次精选，其步骤依次为：

1．粗选：尘渣输至搅拌槽，经10-20分钟搅拌，然后进入磁选机，粗选得到渣1和尾矿；

2．第一次精选：将(1)步渣1流入搅拌槽，经10-20分钟搅拌，进入磁选机，进行第一次精选，得到渣2和渣3；

3．第二次精选：将(2)步渣2入搅拌槽，搅拌10-20分钟，进入磁选机，经第二次精选得到产品和渣4；

4．将(1)步尾矿、(2)步的渣3和(3)步Fe₃O₄品位小于50％的渣4任意比例混合，用来烧砖。Fe₃O₄品位大于50％的渣4可与产品混合使用。

按此工艺流程，得到的产品Fe₃O₄的品位达75％以上，回收率达58-61％，产率达48-50％。

本发明所述的硫酸烧渣要求含铁品位在30％以上，浓度为20-25％。所述的尘渣最好是＜200目占90％，其中＜400目的占45％。

本发明工艺过程所用的设备包括搅拌机、球磨机、摇床设备都是矿上常用的设备。

本发明工艺过程得到的废渣和尾矿可以与石灰按一定比例混合，按常规的方法，制成一定的规格的砖进行焙烧，石灰与渣重量比为1∶12-14。烧砖的方法：尾矿→锻烧(700-900℃,2-5h)→与氧化钙(CaO)混合(混合比为尾矿∶氧化钙(CaO)12∶1-15∶1)→混合均匀→成型→养护两个星期以上即可。

本发明的主要优点和效果：