CN105800970A - 一种工业废渣制备快硬早强油井水泥的方法 - Google Patents
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Abstract
一种快硬早强油井水泥，快硬早强油井水泥的生料由以下质量百分比的原料组成：石灰石60‑75%、红砂岩10‑15%、磷渣3‑6%、钢渣4‑7%和增钙渣15%。本发明油井水泥具有低温下凝结时间短、抗压强度高、微膨胀等特点，与外加剂配伍性好，在满足固井条件下能减少外加剂使用量，现场操作简单，固井质量佳。
Description
技术领域
本发明涉及无机胶凝材料技术领域，具体涉及一种工业废渣制备快硬早强油井水泥的方法。
背景技术
能源作为人类赖以生存的基础，是人类发展的驱动力。石油是一种不可再生资源，属于一次能源，在当今世界能源组成中占着举足轻重的地位。因此做好石油的开采工作，显得尤为重要。在石油开采过程中，固井工作是保证安全开采的前提条件。为规范固井油田水泥的性能要求，我国依据API油井水泥标准制定GB10238-2005。由于石油开采地形和环境的复杂性，GB10238-2005规定的油井水泥性能有时不能完全满足实际固井条件的需求，如更高的早期强度、更短的凝结时间、更好的外加剂适应性等等。
目前，国内外针对快硬早强油井水泥的研究可以归结为以下三点：第一，制备快硬早强型油井水泥熟料；第二，使用多种外加剂；第三，外掺特种矿物掺合料。申请号为03117563.5专利“快硬早强油井水泥”讲述其熟料矿物组成结构百分比，外掺一定的石灰石、煤矸石和尾矿。该水泥消耗了一定的工业废渣，各种性能指标也较好，但是熟料的原材料未做明确要求，无法判断其成本。申请号为201210424696.1专利所述“一种制备快硬早强水泥熟料的方法”采用石灰石、铝土矿选尾矿、普通粉煤灰和石膏作为生料，煅烧成快硬早强的贝利特硫铝酸盐水泥熟料，不属于硅酸盐水泥熟料范畴。申请号为201210128015.7专利所述“一种快硬早强水硬性胶凝材料的制备方法”，其生料由氧化钙残渣、铝矾土、磷石膏、硫铁矿烧渣组成，制成的熟料也不属于硅酸盐水泥熟料范畴。此方法虽然可以消纳大量工业废渣，但由于水泥生产的区域性，在相同地区的工业废渣不能同时满足实际生产需求，与此同时对现有水泥窑系统的控制具有不稳定和难实现性。申请号为201310662548.8专利所述的“高性能铝酸钙油井水泥”由铝酸钙油井水泥、硅粉、微硅粉、流型调节剂、降失水剂、缓凝剂组成，其7d抗压强度能达到80MPa。该种水泥虽然具有较高的早期强度，但是使用的外加剂量大、种类多，同时特种矿物外掺量也大，其生产成本较高。
目前人类对自身生存环境的要求越来越高，生态文明建设也愈演愈烈。水泥行业作为处理各种工业废渣的前沿产业，对于工业废渣利用起着至关重要的作用。磷渣、钢渣作为“十二五”大宗工业废渣处理中的重要组成部分，虽然目前有很多的研究报道，但是在制备油井水泥熟料中比较少见。
发明内容
本发明主要是为了解决上述技术问题，而提供一种工业废渣制备快硬早强油井水泥的方法。
本发明所述快硬早强油井水泥的生料由以下质量百分比的原料组成：石灰石60-75%、红砂岩10-15%、磷渣3-6%、钢渣4-7%和增钙渣15%。
它的制备方法包括以下步骤：
①.生料均化：所述各组分原料经过生料粉磨系统粉磨均化；
②.熟料煅烧：将步骤①均化后的生料入窑煅烧成熟料；
③.水泥制备：在步骤②烧成的熟料中外掺质量百分比为0.5-2.5%的硅灰和2.5-4.5%的石膏在进行水泥磨粉。
所述步骤②中熟料采用以下质量控制指标控制质量：石灰饱和系数KH=0.930±0.02；硅酸率SM=2.75±0.10；铝氧率IM=0.80±0.1；铝酸三钙C3A≤2.5%。
本发明的优点是：
本发明油井水泥具有低温下凝结时间短、抗压强度高、微膨胀等特点，与外加剂配伍性好，在满足固井条件下能减少外加剂使用量，现场操作简单，固井质量佳。
具体实施方式
本发明所述快硬早强油井水泥的生料由以下质量百分比的原料组成：石灰石60-75%、红砂岩10-15%、磷渣3-6%、钢渣4-7%和增钙渣15%。
它的制备方法包括以下步骤：
①.生料均化：所述各组分生料经过生料粉磨系统粉磨均化；
②.熟料煅烧：将步骤①均化后的生料入窑煅烧成熟料；
③.水泥制备：在步骤②烧成的熟料中外掺质量百分比为0.5-2.5%的硅灰和2.5-4.5%的石膏在进行水泥磨粉。
所述步骤②中熟料采用以下质量控制指标控制质量：石灰饱和系数KH=0.930±0.02；硅酸率SM=2.75±0.10；铝氧率IM=0.80±0.1；铝酸三钙C3A≤2.5%。
在实际生产中G级油井水泥生产一般采用的高品位的石灰石、优质的硅质原材料和铁矿石。我公司在实际G级油井水泥的过程中，结合生产硅酸盐水泥的经验。在生料配料中，以磷渣、钢渣替代部分石灰石原料，红砂岩作为硅质原料；钢渣、增钙渣部分替代铁矿石作为铁质校正原料。由于钢渣、磷渣和增钙渣中的CaO、MgO以非碳酸盐形式存在，在熟料煅烧过程中可以减少CO2的排放；同时钢渣和磷渣在熟料煅烧过程中起晶种作用，降低熟料煅烧温度，从而减少单位熟料的能耗。
依据各原燃材料的化学组成，设计熟料三率值分别为：KH=0.930±0.02；SM=2.75±0.10；IM=0.80±0.1。各原材料的质量百分数分别为：石灰石73.0%，红砂岩12.0%，磷渣5%，钢渣7%，增钙渣3%。将各原材料粉磨后，经过预均化处理后，在φ4*60m水泥窑中经高温煅烧，冷却后生成油井水泥熟料。在油井熟料粉磨过程中，外掺1%硅灰和3%石膏，最后获得比表面积为295~305m2/kg的快硬早强油井水泥。相同生料配比下四批次试样的化学成分和矿物组成如表1，各项物理性能如表2。与G级油井水泥外加剂配伍性对比如表3。
表1快硬早强油井水泥化学及矿物组成
表2快硬早强油井水泥各项物理性能
表3快硬早强油井水泥与G级油井水泥外加剂配伍性对比
Claims (3)
1.一种快硬早强油井水泥，其特征在于所述快硬早强油井水泥的生料由以下质量百分比的原料组成：石灰石60-75%、红砂岩10-15%、磷渣3-6%、钢渣4-7%和增钙渣15%。
2.根据权利要求1所述的一种快硬早强油井水泥，其特征在于它的制备方法包括以下步骤：
①.生料均化：所述各组分原材料经过生料粉磨系统粉磨均化；
②.熟料煅烧：将步骤①均化后的生料入窑煅烧成熟料；
③.水泥制备：在步骤②烧成的熟料中外掺质量百分比为0.5-2.5%的硅灰和2.5-4.5%的石膏在进行水泥磨粉。
3.根据权利要求2所述的一种快硬早强油井水泥，其特征在于所述步骤②中熟料采用以下质量控制指标控制质量：石灰饱和系数KH=0.930±0.02；硅酸率SM=2.75±0.10；铝氧率IM=0.80±0.1；铝酸三钙C3A≤2.5%。
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| CN112429985A (zh) * | 2020-12-03 | 2021-03-02 | 四川嘉华锦屏特种水泥有限责任公司 | 一种利用工业废渣制备得到的中热硅酸盐水泥及其制备方法 |
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