CN1152663A - 活化粉煤灰及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于化工技术领域。本发明的主要内容是将干排粉灰、活化剂、晶坯型矿物纤维混合在一起，进行活化反应制得活化粉煤灰。它解决了现有技术存在的防漏堵漏效果不理想，承压能力有限的缺点。本产品加入钻井泥浆后，通过桥堵、聚凝和固化作用，产生优良的防漏堵漏和防塌作用，加快了油气层屏蔽堵层的形成，有利于油气层保护。
Description
本发明属于化工技术领域。
目前，在石油钻井工程中主要用一定粒级范围内的超细碳酸钙作为防漏剂和保护油气层的屏蔽暂堵剂，其机理是粒级尺寸与漏层或油层孔隙尺寸相适应的超细碳酸钙惰性微粒在钻井泥浆中高度分散，由压差作用进入漏层或油气层，起到桥塞粒子和填充粒子的作用。与其他纤维性堵漏剂和可变形的粒子一起作用形成堵漏封闭漏层；在油气层形成屏蔽暂堵层将油层与泥浆和有害固体相隔绝开来，起到保护油气层的作用。但是超细碳酸钙本身是惰性物质，无活性，不能在泥饼或漏层内形成凝聚胶结固化作用。因此，堵漏效果不十分理想，堵层强度不够，提高承压能力有限，不能形成快速的屏蔽暂堵，控制瞬时失水能力有限。随着油田的深入开发，地层条件(漏层和油气层)更加复杂，对防漏堵漏材料要求苛刻，超细碳酸钙难以适应现时要求。
本发明的目的就是为了解决现有技术存在的堵层强度不高、承压能力有限、控制失水能力有限的缺点，而发明一种新的活化粉煤灰。
本发明的主要内容：将干排粉煤灰、活化剂、晶坯型矿物纤维混合在一起，进行活化反应，制得活化粉煤灰，其组成配比分别为
干排粉煤灰 50％～70％
活化剂 2％～10％
晶坯型矿物纤维 15％～40％
进行活化反应，需要添活化剂。本发明所用的活化剂可以是氧化钙、氢氧化钙、硫酸钠等物质。
晶坯型矿物纤维可选用温石棉绒等物质。
活化粉煤灰所需的原料干排粉煤灰的含水量＜2％。
这种活化粉煤灰主要用作石油钻井泥浆的防漏堵涮剂和屏蔽暂堵剂，效果良好。
活化粉煤灰用在石油钻井中，具有良好的防漏堵漏效果，然而它是如何制备的呢？主要是将干排粉煤灰、活化剂、晶坯型矿物纤维混合在一起进行活化反应，制成活化粉煤灰产品，具体制备方法包括如下步骤：
(1)将干排粉煤灰、活化剂、晶坯型矿物纤维三种原料混合均匀，
(2)将混合物送入超细粉碎机粉碎，进行初步活化反应，
(3)再将粉碎物送入烘房中烘烤，继续进行活化反应，烘烤温度控制在150～500℃，反应时间控制在3-10小时，而后
(4)再将烘烤过的粉碎物趁热送入超细粉碎设备中进行再次粉碎，进一步进行活化反应，最终制得一种灰色或浅灰色粉末状的活化粉煤灰产品。
另外在制备活化粉煤灰时，原料也可采用湿排粉煤灰。但要先进行烘干，使含水量＜2％即可。
本工艺具有步骤简单，操作方便的优点。用此工艺生产出的活化粉煤灰加入钻井泥浆后，当钻遇漏层时，具有不同粒径和较高界面反应能力的微细玻璃珠随泥浆进入漏层，通过水化过程，产生了较多数量的水化硅酸钠、水化铝酸钙、水化硫酸钙等一系列水化产物，与微细活性纤维部分和泥浆中自身所含的高分子聚合物，CMC纤维素钠盐等聚凝在一起形成网结构，经井下温度压力的养护作用，逐渐凝固固化，形成坚固的堵漏层，从而将漏层牢固地粘结封堵。
活化粉煤灰还通过另一个机理起防漏和屏蔽作用，即加快井壁泥饼的形成，同样在形成泥饼后，通过水化过程产生一系列水化产物，使泥饼自然胶结凝聚，甚至“硬化”。从而使泥饼渗透性减少，强度增加，达到良好的防漏堵漏作用和屏蔽暂堵作用。对保护油气层相当有利。同时为防塌稳固井壁创造了良好的条件。因此这种活化粉煤灰也具有钻井泥浆防塌剂的作用。
活化粉煤灰和现有技术相比在下列方面强化了性能：
(1)强化了防漏堵漏性能，活化粉煤灰不仅具有桥堵性能，而且在漏层具有一定的形成结构强度的能力，在井下高温高压作用下，能较快地聚凝，从而提高了在渗透性和微裂层地层的堵漏效果和承压强度。
(2)在油气层的屏蔽暂堵方面，能更快地形成屏蔽暂堵层，显著减少泥浆和有害固相浸入，提高屏蔽暂堵效果，更好地保护油气层。
(3)活化粉煤灰还有独特的功能，其形成的泥饼在井下温度压力下经一定时间的养护反应后，能凝结变硬，具有理想的防塌强固井壁的能力，对复杂漏失层能达到理想的防漏效果。
(4)活化粉煤灰对泥浆流变性能影响不大，失水略有降低，摩阻不增加。
(5)活化粉煤灰的价格低于超细碳酸钙。
活化粉煤灰使用方法与超细碳酸钙基本一致，加量为2％～3％。全井加入活化粉煤灰对泥浆性能的影响见表1。活化粉煤灰与超细碳酸钙的防漏堵漏效果见表2。
表1 活化粉煤灰对泥浆性能的影响
| 泥浆试样 | 密 度(g/cm∧3) | 粘度(s) | API失水(ml) | 泥饼(mm) | 动切力(Pa) | 塑性粘度(mPa.s) | 静切力(Pa) | PH | 摩阻 |
| 文92-82井 浆 | 1.53 | 79 | 4 | 0.5 | 12 | 54 | 3/7.5 | 10 | 0.031 |
| 井浆+3％活化粉煤灰 | 1.53 | 79 | 3.6 | 0.5 | 13 | 6 | 3.5/10 | 10 | 0.031 |
表2 活化粉煤灰与超细碳酸钙防漏堵漏性能对比表
| 试验号 | 配 方 | 漏失泥浆量(ml) | 漏失泥浆时间(s) | 泥浆浸入深度(cm) |
| 1 | 基浆+3％超细碳酸钙 | 35 | 54 | ＞3.5 |
| 2 | 基浆+3％活化粉煤灰 | 10 | 10 | ＞3.5 |
| 3 | 基浆+3％超细碳酸钙 | 10 | 5 | ＞3.5 |
| 4 | 基浆+3％活化粉煤灰 | 1 | 1 | ＞3.5 |
| 5 | 基浆+3％超细碳酸钙 | 6 | 3 | ＞3.5 |
| 6 | 基浆+3％活化粉煤灰 | 0 | 0 | 1.0 |
实施例：
选干排粉煤灰(含水＜2％)660kg，所占比例为66％，活化剂选优质氢氧化钙，重量为40kg，所占比为4％，晶坯型矿物纤维选用温石棉绒(细度＞20目，含水＜2％)重量为300kg，所占比例为30％，将上述原料混合均匀后，送入超细粉碎设备中粉碎(最高粉碎目数为2000目)，进行初步的活化反应，然后，将粉碎物在150℃温度下烘烤6小时，最后将粉粹物趁热再次送入超细粉碎设备中进行粉碎，进一步进行活化反应，最终制得1000kg外观为灰色的粉末状活化粉煤灰产品。
Claims (7)
1.一种活化粉煤灰，其特征是该活化粉煤灰是由干排粉煤灰、活化剂、晶坯型矿物纤维组成的，其组成配比分别为：
干排粉煤灰 50％～70％
活化剂 2％～10％
晶坯型矿物纤维 15％～40％
2.根据权利要求1所述的活化粉煤灰，其特征是活化剂可以是氧化钙、氢氧化钙、碳酸钠等物质。
3.根据权利要求1所述的活化粉煤灰，其特征是晶坯型矿物纤维为温石棉绒等物质。
4.根据权利要求1所述的活化粉煤灰，其特征是干排粉煤灰的含水小于2％。
5.根据权利要求1所述的活化粉煤灰，其特征是该活化粉煤灰主要用作石油钻井泥浆的防漏堵漏剂和屏蔽暂堵剂。
6.一种制备如权利要求1所述的活化粉煤灰的方法，其特征是将干排粉煤灰、活化剂、晶坯型矿物纤维混合在一起，进行活化反应，制成活化粉煤灰，该方法包括如下步骤：
(1)将干排粉煤灰、活化剂、晶坯型矿物纤维三种原料混合均匀，然后
(2)将混合物送入超细粉碎设备中粉碎，进行初步的活化反应，而后
(3)将粉碎物在150～500℃温度下烘烤，继续进行活化反应，反应时间控制在3-10小时，再
(4)将烘烤过的粉碎物送入超细粉碎设备中进行再次粉碎；进一步进行活化反应，最终制得活化粉煤灰。
7.根据权利要求6所述的活化粉煤灰的制备工艺，其特征是所需原料之一的干排粉煤灰，也可以是湿排粉煤灰。
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