专利名称：一种油井水泥及其生产方法
技术领域：
本发明属于建筑材料技术领域，涉及一种油井水泥及其生产方法。
背景技术：
石油是“工业的血液”，经济的增长离不开石油的消费，高增长的经济必然带动石油消费的高增长，而石油消费量的大幅度增长势必要求开发更多的油田，以满足市场需求。油井主要是在地下、海下建设，井下温度和气压随着井深而变化，因此必须有适用的特殊建筑材料。油井水泥是专门用于石油工程中油、气井固井施工的重要封堵材料。由于油气井注水泥时要把水泥浆泵送到井下几百米或几千米井眼与套管之间的环形空间，而井下温度和压力又会随井深增加而增大，因此对油井水泥性能的要求要比一般建筑水泥更加严格。目前国内外使用的油井水泥主要仍为硅酸盐水泥。中国专利申请号为95112181. 2，公开了一种油井水泥，含有15 40%水泥熟料、20 45%石英、I 5%石膏、20 40%石灰石，该油井水泥高温下稠化时间长，可泵性能好，能够较好地适宜深井固井作业，固化后抗压强度高，并且配料组成扩大了原料的选用范围既可使用贝利特硅酸盐水泥熟料，也可以使用阿利特硅酸盐水泥熟料，给生产带来了很大的方便。专利申请号为200710050944，公开了一种深海用低温低密度油井水泥，由4510%低温快硬基材水泥、2(Γ53%减轻材料、(Tl%分散剂和(Tl%水泥增强剂组成，该水泥解决了深海低温条件下固井施工的难题，在5°C、常压、8小时条件下，水泥石强度可以达到3. 5MPa以上，水泥浆密度控制在I. 50 士
O.02g/cm3范围内，水泥浆流动度> 220mm，满足深海钻井固井的要求。转炉渣为炼钢工艺过程中必然的副产品，目前，转炉渣回收利用的方法和能力极其有限，传统的转炉渣处理方法是在转炉出渣后在额外的设备或场地中进行处理，很难实现在炼钢过程中循环利用，投资和运行成本相对较高，所生产制品的附加值较低，而且转炉渣的物理化学潜力没有得到充分利用。转炉渣中Ca0、f-Ca0、Fe0、Mg0的含量相对较高，用于生产水泥可加强水泥强度及耐久性，同时减少资源消耗，减轻环境负荷。目前，尚未见有关本发明所述油井水泥报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种油井水泥及其生产方法，采用科学熟料配方，严格选用原料，运用“湿磨干烧”生产工艺，生产出优于国家标准的油井水泥。本发明采用的技术方案是一种油井水泥，含油井水泥熟料和石骨，所述的油井水泥熟料和石骨的重量比为94:6^96:4 ;所述的油井水泥熟料由以下重量百分比的原料组成生料石灰石75 85%、砂岩8 18%、转炉渣5 12%，经过生料粉磨、料浆脱水、滤饼烘干破碎、熟料烧成工序制成。以上所述油井水泥，所述的水泥中含SO3的重量百分比为2. Γ2. 5%，比表面积为29(T330m2/kg。
以上所述油井水泥，所述的油井水泥熟料率值为LSF=94±1. 5，SM=2. 30±0· I, AM=O. 80±0· 1，立升重彡 1200g/l。在配料方案的设计上，严格选用原料。以上所述的石灰石中CaO的重量百分比彡53%，MgO的重量百分比彡I. 2% ;所述的砂岩中SiO2的重量百分比彡80%, Al2O3的重量百分比彡10%;所述的转炉渣中Fe2O3的重量百分比彡30%;所述的石膏中的重量百分比SO3彡35%，结晶水的重量百分比彡10%。作为优选，所述的生料由以下重量百分比的原料组成石灰石80%、砂岩13%、转炉渣7% ;所述的油井水泥熟料和石膏的重量比为95:5。一种以上所述油井水泥的生产方法，包括以下操作步骤I.生料制备生料按以下重量百分比原料称取石灰石75 85%、砂岩8 18%、转炉渣5 12%，加入水，进行粉磨，制成料浆，料浆经精确配料，放入料浆搅拌大池，搅拌均匀，制 成水分为33 37%的料浆；2.料浆脱水将料浆经真空吸滤机脱水后形成水分为17 20%滤饼；3.滤饼烘干破碎将滤饼喂到烘干破碎机内，利用窑尾来的热废气将其烘干成水分为I 3%的生料粉；4.熟料烧成将生料粉预热分解后喂入回转窑，用窑头燃烧器将其煅烧成油井水泥熟料；5.水泥粉磨将油井水泥熟料与石膏按94:6、6:4的重量比配制，入磨进行粉磨得粉体，比表面积为29(T330m2/kg，即得。以上所述步骤4窑头燃烧器所用的煤为燃煤，所述燃煤灰分为25 32%、挥发分为15 28%、发热量彡 5200kcal/kgo本发明的有益效果是I.本发明严格选用优质原料，采用高饱和比、高铁、低铝率的科学熟料配方，所得熟料率值为:LSF=94±1. 5，SM=2. 30 ±O. I, AM=O. 80±0· 1，f-CaO ( I. 0%，立升重彡 1200g/1，主要矿物组成为=C3S 55 63%，C3AO. 2 I. 9%，C4AF 15 17%，使水泥具有低C3A'高C2S等特点，有效保证了水泥强度；2.所得油井水泥具有合适的稠度，流动性好，有效控制了稠化时间和游离液，水泥稠化时间为95 116分钟，38°C常压养护8h的抗压强度为3. 5 6. 6MPa，60°C常压养护8h的抗压强度在11. 3^16. 3Mpa，适用于油井建设；3.以炼钢工艺过程中产生的副产品转炉渣为原料，可加强水泥强度及耐久性，同时减少资源消耗，减轻环境负荷。4.生产中采用的是“湿磨干烧”的方法生产熟料，“湿磨干烧”具有生料均化性好、熟料质量高、转产便利、热耗低等优点。
具体实施例方式下面结合实施例对本发明作进一步描述，以说明其有益效果，但本发明绝非限于这些例子。一、原料选取及预处理要求I.石灰石中 CaO 彡 53%, MgO ( I. 2%。
2.砂岩=SiO2 ≥ 80%, Al2O3 ≤10%。3.转炉渣Fe203 ≥ 30%。4.石膏S03≥ 35%，结晶水≥ 10%ο5.煤为燃煤，灰分为25 32%，挥发分为15 28%，发热量彡5200kcal/kg。二、油井水泥的生产方法实施例II.生料制备生料按以下重量百分比原料称取石灰石78%、砂岩15%、转炉渣7%，采用湿法粉磨工艺，入磨原料配合一定比例的水分经过球磨机粉磨成合格料浆，将料浆泵入料浆泵系统8个料浆库，料浆经精确配料，放入料浆搅拌大池，经均匀配料泵进入料浆过滤系统，搅拌均匀，制成35%料浆；2.料浆脱水将上述料浆用真空吸滤机脱水，形成含水17%滤饼，滤饼落到带有BMP的输送皮带；3.滤饼烘干破碎通过箱式喂料机，将滤饼喂到烘干破碎机内，从窑尾来的热废气(600°C)将其烘干成含水3%的生料粉，经烘干废气带入旋风分离器内进行料气分离，分离出来的生料粉进入烧成系统的旋风预热器、分解炉中，出旋风分离器的废气(约150°C)用窑尾风机送入电除尘器进行净化后，经烟 排入大气；4.熟料烧成将生料粉预热分解后喂入回转窑，借助窑的斜度和旋转，慢慢地向窑头运动，在烧成带用窑头煤粉所提供的燃烧器将其烧结成水泥熟料，烧结后的高温熟料出窑落入篦式冷却机，通过推杆的往复运动，进入冷却机尾部的锤式破碎机，经打碎后卸落到链斗输送机上，再由链斗输送机输送至联合库的熟料堆场，通过熟料层后的气体作为二次风直接入窑，也作为三次风抽往窑尾分解炉燃烧用风及供煤磨烘干原煤用热风，多余的废气(约220 280°C)将通过窑头电收尘器净化后，由离心锅炉引风机排入大气，熟料电收尘器收集的粉尘由链式输送机送至链斗输送机，熟料的率值范围详见表I ;5.水泥粉磨熟料进入联合储存库后，经水泥磨磨头电子皮带秤配料，按照熟料与石膏按94:6的重量比配制，入磨进行粉磨，所得粉体细度< O. 08mm，筛余< 3. 0%，即得，成品中主要化学成分和物理性能参数详见表2。实施例2I.生料制备生料按以下重量百分比原料称取石灰石82%、砂岩9%、转炉渣9%，采用湿法粉磨工艺，入磨原料配合一定比例的水分经过球磨机粉磨成合格料浆，将料浆泵入料浆泵系统8个料浆库，料浆经精确配料，放入料浆搅拌大池，经均匀配料泵进入料浆过滤系统，搅拌均匀，制成37%料浆；2.料浆脱水将上述料浆用真空吸滤机脱水，形成含水18%滤饼，滤饼落到带有BMP的输送皮带；3.滤饼烘干破碎通过箱式喂料机，将滤饼喂到烘干破碎机内，从窑尾来的热废气(600°C)将其烘干成含水2%的生料粉，经烘干废气带入旋风分离器内进行料气分离，分离出来的生料粉进入烧成系统的旋风预热器、分解炉中，出旋风分离器的废气(约150°C)用窑尾风机送入电除尘器进行净化后，经烟 排入大气；4.熟料烧成将生料粉预热分解后喂入回转窑，借助窑的斜度和旋转，慢慢地向窑头运动，在烧成带用窑头煤粉所提供的燃烧器将其烧结成水泥熟料，烧结后的高温熟料出窑落入篦式冷却机，通过推杆的往复运动，进入冷却机尾部的锤式破碎机，经打碎后卸落到链斗输送机上，再由链斗输送机输送至联合库的熟料堆场，通过熟料层后的气体作为二次风直接入窑，也作为三次风抽往窑尾分解炉燃烧用风及供煤磨烘干原煤用热风，多余的废气(约220 280°C)将通过窑头电收尘器净化后，由离心锅炉引风机排入大气，熟料电收尘器收集的粉尘由链式输送机送至链斗输送机，熟料的率值范围详见表I ;5.水泥粉磨熟料进入联合储存库后，经水泥磨磨头电子皮带秤配料，按照熟料与石膏按96:4的重量比配制，入磨进行粉磨，所得粉体细度< O. 08mm，筛余< 3. 0%，即得，成品中主要化学成分和物理性能参数详见表2。实施例3I.生料制备生料按以下重量百分比原料称取石灰石76%、砂岩18%、转炉渣6%，采用湿法粉磨工艺，入磨原料配合一定比例的水分经过球磨机粉磨成合格料浆，将料浆泵入料浆泵系统8个料浆库，料浆经精确配料，放入料浆搅拌大池，经均匀配料泵进入料浆过·滤系统，搅拌均匀，制成34%料浆；2.料浆脱水将上述料浆用真空吸滤机脱水，形成含水18%滤饼，滤饼落到带有BMP的输送皮带；3.滤饼烘干破碎通过箱式喂料机，将滤饼喂到烘干破碎机内，从窑尾来的热废气(600°C)将其烘干成含水1%的生料粉，经烘干废气带入旋风分离器内进行料气分离，分离出来的生料粉进入烧成系统的旋风预热器、分解炉中，出旋风分离器的废气(约150°C)用窑尾风机送入电除尘器进行净化后，经烟 排入大气；4.熟料烧成将生料粉预热分解后喂入回转窑，借助窑的斜度和旋转，慢慢地向窑头运动，在烧成带用窑头煤粉所提供的燃烧器将其烧结成水泥熟料，烧结后的高温熟料出窑落入篦式冷却机，通过推杆的往复运动，进入冷却机尾部的锤式破碎机，经打碎后卸落到链斗输送机上，再由链斗输送机输送至联合库的熟料堆场，通过熟料层后的气体作为二次风直接入窑，也作为三次风抽往窑尾分解炉燃烧用风及供煤磨烘干原煤用热风，多余的废气(约220 280°C)将通过窑头电收尘器净化后，由离心锅炉引风机排入大气，熟料电收尘器收集的粉尘由链式输送机送至链斗输送机，熟料的率值范围详见表I ;5.水泥粉磨熟料进入联合储存库后，经水泥磨磨头电子皮带秤配料，按照熟料与石膏按96:4的重量比配制，入磨进行粉磨，所得粉体细度< O. 08mm，筛余< 3. 0%，即得，成品中主要化学成分和物理性能参数详见表2。实施例4I.生料制备生料按以下重量百分比原料称取石灰石84%、砂岩11%、转炉渣5%，采用湿法粉磨工艺，入磨原料配合一定比例的水分经过球磨机粉磨成合格料浆，将料浆泵入料浆泵系统8个料浆库，料浆经精确配料，放入料浆搅拌大池，经均匀配料泵进入料浆过滤系统，搅拌均匀，制成33%料浆；2.料浆脱水将上述料浆用真空吸滤机脱水，形成含水20%滤饼，滤饼落到带有BMP的输送皮带；3.滤饼烘干破碎通过箱式喂料机，将滤饼喂到烘干破碎机内，从窑尾来的热废气(600°C)将其烘干成含水2%的生料粉，经烘干废气带入旋风分离器内进行料气分离，分离出来的生料粉进入烧成系统的旋风预热器、分解炉中，出旋风分离器的废气(约150°C)用窑尾风机送入电除尘器进行净化后，经烟 排入大气；4.熟料烧成将生料粉预热分解后喂入回转窑，借助窑的斜度和旋转，慢慢地向窑头运动，在烧成带用窑头煤粉所提供的燃烧器将其烧结成水泥熟料，烧结后的高温熟料出窑落入篦式冷却机，通过推杆的往复运动，进入冷却机尾部的锤式破碎机，经打碎后卸落到链斗输送机上，再由链斗输送机输送至联合库的熟料堆场，通过熟料层后的气体作为二次风直接入窑，也作为三次风抽往窑尾分解炉燃烧用风及供煤磨烘干原煤用热风，多余的废气(约220 280°C)将通过窑头电收尘器净化后，由离心锅炉引风机排入大气，熟料电收尘器收集的粉尘由链式输送机送至链斗输送机，熟料的率值范围详见表I ;5.水泥粉磨熟料进入联合储存库后，经水泥磨磨头电子皮带秤配料，按照熟料与石膏按95:5的重量比配制，入磨进行粉磨，所得粉体细度< O. 08mm，筛余< 3. 0%，即得，成品中主要化学成分和物理性能参数详见表2。实施例5
I.生料制备生料按以下重量百分比原料称取石灰石80%、砂岩13%、转炉渣7%，采用湿法粉磨工艺，入磨原料配合一定比例的水分经过球磨机粉磨成合格料浆，将料浆泵入料浆泵系统8个料浆库，料浆经精确配料，放入料浆搅拌大池，经均匀配料泵进入料浆过滤系统，搅拌均匀，制成35%料浆；2.料浆脱水将上述料浆用真空吸滤机脱水，形成含水18%滤饼，滤饼落到带有BMP的输送皮带；3.滤饼烘干破碎通过箱式喂料机，将滤饼喂到烘干破碎机内，从窑尾来的热废气(600°C)将其烘干成含水2%的生料粉，经烘干废气带入旋风分离器内进行料气分离，分离出来的生料粉进入烧成系统的旋风预热器、分解炉中，出旋风分离器的废气(约150°C)用窑尾风机送入电除尘器进行净化后，经烟 排入大气；4.熟料烧成将生料粉预热分解后喂入回转窑，借助窑的斜度和旋转，慢慢地向窑头运动，在烧成带用窑头煤粉所提供的燃烧器将其烧结成水泥熟料，烧结后的高温熟料出窑落入篦式冷却机，通过推杆的往复运动，进入冷却机尾部的锤式破碎机，经打碎后卸落到链斗输送机上，再由链斗输送机输送至联合库的熟料堆场，通过熟料层后的气体作为二次风直接入窑，也作为三次风抽往窑尾分解炉燃烧用风及供煤磨烘干原煤用热风，多余的废气(约220 280°C)将通过窑头电收尘器净化后，由离心锅炉引风机排入大气，熟料电收尘器收集的粉尘由链式输送机送至链斗输送机，熟料的率值范围详见表I ;5.水泥粉磨熟料进入联合储存库后，经水泥磨磨头电子皮带秤配料，按照熟料与石膏按95:5的重量比配制，入磨进行粉磨，所得粉体细度< O. 08mm，筛余< 3. 0%，即得，成品中主要化学成分和物理性能参数详见表2。实施例6I.生料制备生料按以下重量百分比原料称取石灰石85%、砂岩8%、转炉渣 %,采用湿法粉磨工艺，入磨原料配合一定比例的水分经过球磨机粉磨成合格料浆，将料浆泵入料浆泵系统8个料浆库，料浆经精确配料，放入料浆搅拌大池，经均匀配料泵进入料浆过滤系统，搅拌均匀，制成33%料浆；2.料浆脱水将上述料浆用真空吸滤机脱水，形成含水19%滤饼，滤饼落到带有BMP的输送皮带；
3.滤饼烘干破碎通过箱式喂料机，将滤饼喂到烘干破碎机内，从窑尾来的热废气(600°C)将其烘干成含水1%的生料粉，经烘干废气带入旋风分离器内进行料气分离，分离出来的生料粉进入烧成系统的旋风预热器、分解炉中，出旋风分离器的废气(约150°C)用窑尾风机送入电除尘器进行净化后，经烟 排入大气；4.熟料烧成将生料粉预热分解后喂入回转窑，借助窑的斜度和旋转，慢慢地向窑头运动，在烧成带用窑头煤粉所提供的燃烧器将其烧结成水泥熟料，烧结后的高温熟料出窑落入篦式冷却机，通过推杆的往复运动，进入冷却机尾部的锤式破碎机，经打碎后卸落到链斗输送机上，再由链斗输送机输送至联合库的熟料堆场，通过熟料层后的气体作为二次风直接入窑，也作为三次风抽往窑尾分解炉燃烧用风及供煤磨烘干原煤用热风，多余的废气(约220 280°C)将通过窑头电收尘器净化后，由离心锅炉引风机排入大气，熟料电收尘器收集的粉尘由链式输送机送至链斗输送机，熟料的率值范围详见表I ;5.水泥粉磨熟料进入联合储存库后，经水泥磨磨头电子皮带秤配料，按照熟料与石膏按94:6的重量比配制，入磨进行粉磨，所得粉体细度< O. 08mm，筛余< 3. 0%，即得， 成品中主要化学成分和物理性能参数详见表2。实施例7I.生料制备生料按以下重量百分比原料称取石灰石75%、砂岩13%、转炉渣12%，采用湿法粉磨工艺，入磨原料配合一定比例的水分经过球磨机粉磨成合格料浆，将料浆泵入料浆泵系统8个料浆库，料浆经精确配料，放入料浆搅拌大池，经均匀配料泵进入料浆过滤系统，搅拌均匀，制成36%料浆；2.料浆脱水将上述料浆用真空吸滤机脱水，形成含水18%滤饼，滤饼落到带有BMP的输送皮带；3.滤饼烘干破碎通过箱式喂料机，将滤饼喂到烘干破碎机内，从窑尾来的热废气(600°C)将其烘干成含水2%的生料粉，经烘干废气带入旋风分离器内进行料气分离，分离出来的生料粉进入烧成系统的旋风预热器、分解炉中，出旋风分离器的废气(约150°C)用窑尾风机送入电除尘器进行净化后，经烟 排入大气；4.熟料烧成将生料粉预热分解后喂入回转窑，借助窑的斜度和旋转，慢慢地向窑头运动，在烧成带用窑头煤粉所提供的燃烧器将其烧结成水泥熟料，烧结后的高温熟料出窑落入篦式冷却机，通过推杆的往复运动，进入冷却机尾部的锤式破碎机，经打碎后卸落到链斗输送机上，再由链斗输送机输送至联合库的熟料堆场，通过熟料层后的气体作为二次风直接入窑，也作为三次风抽往窑尾分解炉燃烧用风及供煤磨烘干原煤用热风，多余的废气(约220 280°C)将通过窑头电收尘器净化后，由离心锅炉引风机排入大气，熟料电收尘器收集的粉尘由链式输送机送至链斗输送机，熟料的率值范围详见表I ;5.水泥粉磨熟料进入联合储存库后，经水泥磨磨头电子皮带秤配料，按照熟料与石膏按95:5的重量比配制，入磨进行粉磨，所得粉体细度< O. 08mm，筛余< 3. 0%，即得，成品中主要化学成分和物理性能参数详见表2。三、油井水泥相关试验参数I.熟料质量控制参数熟料质量是确保水泥质量的基础，上述实施例的熟料质量控制参数结果表明，采用“湿磨干烧”的方法生产熟料，使水泥具有低C3A、高C2S等特点，有效保证了水泥强度，另具有生料均化性好、熟料质量高、转产便利、热耗低等优点，详见表I。表I油井水泥熟料主要化学成分、率值及矿物组成
权利要求
1.一种油井水泥，含油井水泥熟料和石膏，其特征在于，所述的油井水泥熟料和石膏的重量比为94:6、6:4 ;所述的油井水泥熟料由以下重量百分比的原料组成生料石灰石75 85%、砂岩8 18%、转炉渣5 12%，经过生料粉磨、料浆脱水、滤饼烘干破碎、熟料烧成工序制成。
2.根据权利要求I所述油井水泥，其特征在于，所述的水泥中含SO3的重量百分比为2.Γ2. 5%,比表面积为 29(T330m2/kg。
3.根据权利要求I所述油井水泥，其特征在于，所述油井水泥熟料率值为LSF=94±1. 5，SM=2. 30±0· I, AM=O. 80±0· 1，立升重彡 1200g/l。
4.根据权利要求I所述油井水泥，其特征在于，所述的石灰石中CaO的重量百分比彡53%，MgO的重量百分比彡I. 2% ;所述的砂岩中SiO2的重量百分比彡80%, Al2O3的重量百分比彡10%;所述的转炉渣中Fe2O3的重量百分比彡30%;所述的石膏中的重量百分比SO3彡35%，结晶水的重量百分比彡10%。
5.根据权利要求I所述油井水泥，其特征在于，所述的生料由以下重量百分比的原料组成石灰石80%、砂岩13%、转炉渣7%。
6.根据权利要求I所述油井水泥，其特征在于，所述的油井水泥熟料和石膏的重量比为 95:5。
7.—种如权利要求I至6中任一所述油井水泥的生产方法，其特征在于，包括以下操作步骤 Cl)生料制备生料按以下重量百分比原料称取石灰石75 85%、砂岩8 18%、转炉渣5^12%,加入水，进行粉磨，制成料浆，料浆经精确配料，放入料浆搅拌大池，搅拌均匀，制成水分为33 37%的料浆； (2)料浆脱水将料浆经真空吸滤机脱水后形成水分为17 20%滤饼； (3)滤饼烘干破碎将滤饼喂到烘干破碎机内，利用窑尾来的热废气将其烘干成水分为I 3%的生料粉； (4)熟料烧成将生料粉预热分解后喂入回转窑，用窑头燃烧器将其煅烧成油井水泥熟料； (5)水泥粉磨将油井水泥熟料与石膏按94:6、6:4的重量比配制，入磨进行粉磨得粉体，比表面积为29(T330m2/kg，即得。
8.根据权利要求7所述油井水泥的生产方法，其特征在于，所述步骤(4)窑头燃烧器所用的煤为燃煤，所述燃煤灰分为25 32%、挥发分为15 28%、发热量彡5200kcal/kg。
全文摘要
本发明公开了一种油井水泥及其生产方法，属于建筑材料技术领域。该水泥含油井水泥熟料和石膏，所述的油井水泥熟料和石膏的重量比为94:6~96:4；所述的油井水泥熟料由以下重量百分比的原料组成生料石灰石75~85%、砂岩8~18%、转炉渣5~12%，经过生料粉磨、料浆脱水、滤饼烘干破碎、熟料烧成工序制成。本发明采用高饱和比、高铁、低铝率的科学熟料配方，所得水泥强度高，具有合适的稠度，流动性好，有效控制了稠化时间和游离液，适用于油井建设。
文档编号C04B7/153GK102942314SQ20121051094
公开日2013年2月27日 申请日期2012年11月30日 优先权日2012年11月30日
发明者蒋杉平, 黄小青, 邓玉莲, 杨茂鑫, 韦庆凤, 刘骥, 廖志明, 卢燕玲, 何辛幸, 宫玉春, 张芳 申请人:广西鱼峰水泥股份有限公司