一種固井水泥漿減輕劑硼硅酸鹽類空心玻璃微珠的改性裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及一種固井水泥漿減輕劑一一硼硅酸鹽類空心玻璃微珠的改性處 理裝置，旨在對國內外生產商所提供的硼硅酸鹽空心玻璃微珠產品作改性處理，使該產品 更好適應油田固井工程的性能要求。
【背景技術】
[0002] 硼硅酸鹽類空心玻璃微珠具優異的抗壓強度，是固井水泥漿減輕劑的重要品種之 一。海洋深水井表層段的破裂壓力低、對固井水泥石的強度要求高，過去常用的、從粉煤粉 中提取的漂珠很難滿足要求，高強度硼硅酸鹽空心玻璃微珠成為海上固井作業水泥漿減輕 劑的優先選項。
[0003] 硼硅酸鹽類空心玻璃微珠，主體原料由硅酸鹽、硼酸鹽、硅氧化物、硼氧化物組成， 各原料按一定比例混合后，經造粒、烘干、燒結而成。目前，各生產商提供的該類產品在固井 水泥漿中應用時，存在三方面不足：
[0004] -是，所配水泥漿體系的稠化時間波動很大，表現在：不同生產批號的微珠，所配 水泥漿體系的稠化時間差別長達1〇〇分鐘以上；同一生產批號的微珠，因儲存時間不同，所 配水泥漿體系的稠化時間差別達200分鐘以上。這一不足，導致現場按室內配方所配的水 泥漿的稠化時間與工程設計的稠化時間難以保持一致，使固井作業時水泥漿配方調整的工 作任務加重，作業的安全風險增加。
[0005] 與設計時間比，現場所配水泥漿稠化時間過短，可能出現，固井作業程序未結束時 水泥漿提前固化、將作業工具固化在井筒內，導致整井報廢或需采取特殊作業手段才能恢 復井身結構。與設計時間比，現場所配水泥漿的稠化時間過長，會導致水泥漿對地層中的高 壓油、氣、水不能及時封固或封固效果下降，出現氣竄、水竄現象，引發安全事故。
[0006] 從減輕劑一一硼硅酸鹽空心玻璃微珠的采購、到室內水泥漿配方的建立、到將水 泥漿所有的配料運送到作業現場，每次固井作業對各個階段的時間控制不可能做到一致； 固井作業現場也不可能保障采用一個生產批次的硼硅酸鹽空心玻璃微珠產品；如果不對硼 硅酸鹽空心玻璃微珠進行改性處理，引發固井安全事故的概率必然會增加。
[0007] 二是，與廣泛應用的、應用成本較低的PVA (聚乙烯醇）類降失水劑不配伍，嚴重時 導致PVA類降失水劑效果喪失。PVA類降失水劑是中低溫條件下固井時常用的處理劑，所配 水泥漿在低剪切速率下具良好的流變性、優異的懸浮穩定性，應用成本比其他合成聚合物 低，是固井作業公司必備的降失水劑產品。
[0008] 三是，儲存一段時間后，產品在包裝袋內出現整體結塊，現場工具、措施無法將結 塊的微珠分散成單顆粒狀，玻璃微珠與水泥漿的其他配料無法有效混配。
【發明內容】
[0009] 本實用新型針對現有硼硅酸鹽類空心玻璃微珠產品在水泥漿固井應用中存在的 技術問題，提出一種用于該類產品的改性裝置及方法。
[0010] 實用新型人用顯微鏡、掃描電鏡等設備對硼硅酸鹽空心玻璃微珠產品進行觀察和 研究，發現微珠表面存在未玻璃化的硅化合物、硼化合物等原料。實用新型人采用水清洗的 方法，將微珠進行清洗、再烘干處理，克服了該類產品存在的缺陷，使產品性能得到了提升、 改進。
[0011] 為使上述方法實現工業化，實用新型人需通過選擇合適的技術和設備組合來克服 如下困難：
[0012] 1、克服低密度（其密度通常低于0. 6g/cm3)硼硅酸鹽空心玻璃微珠與水混合過程 的上浮結塊問題。
[0013] 2、克服硼硅酸鹽空心玻璃微珠（中值粒徑在50um左右，堆積密度僅0. 25g/cm3)水 混合物過濾過程易堵過濾篩網、易粘結篩網、結塊的問題。
[0014] 3、克服硼硅酸鹽空心玻璃微珠在烘干過程中粘結成團、產品不能分散成單顆粒的 問題。
[0015] 為了解決以上技術難題，本實用新型的技術方案如下：
[0016] -種固井水泥漿減輕劑硼硅酸鹽類空心玻璃微珠的改性裝置：包括帶攪拌機的反 應釜、真空帶式過濾機、螺旋輸送機、脈沖氣流烘干機、旋風分離器、袋式除塵器、引風機、間 接燃燒熱風爐；帶攪拌機的反應釜的下料口與放料閥門連接，放料閥出口接至真空帶式過 濾機入料口；帶式真空過濾機出料口與螺旋輸送機的進料口連接；螺旋輸送機出口與脈沖 氣流烘干機的文丘里輸送器進料口連接；脈沖氣流干燥機的文丘里輸送器進風口與間接燃 燒熱風爐的出風口連接；脈沖氣流烘干機的出口與旋風分離器進口連接；旋風分離器出風 口與袋式除塵器進口連接；袋式除塵器的出風口與引風機連接，引風機將氣體排入大氣中。
[0017] 所述旋風分離器采用二級旋風分離器串聯連接；所述真空帶式過濾機的濾布過濾 精度1~l〇um。
[0018] 本實用新型的固井水泥漿減輕劑硼硅酸鹽類空心玻璃微珠改性方法是：將硼硅酸 鹽空心玻璃微珠加入反應釜中，開啟攪拌機，邊攪拌、邊加入自來水，攪拌20~60min ;開 啟真空過濾機，將水與微珠的混合物流放到帶式真空過濾機濾帶上進行真空過濾分離；開 啟間接燃燒熱風爐、引風機、脈沖氣流烘干機，將熱風溫度調整到250~320°C，將過濾后的 玻璃微珠輸送到烘干機中進行干燥；收集旋風分離器、除塵器中干燥后的玻璃微珠，進行包 裝，得到改性硼硅酸鹽空心玻璃微珠產品。
[0019] 為實現既將微珠表面未玻璃化的物質洗干凈、不影響水泥漿稠化時間、保障與PVA 類降失水劑配伍、儲存不結塊，同時又能節約用水、保持水微珠混合物的合適流動性，清洗 用水量優選為玻璃微珠重量的2~4倍。。
[0020] 為檢驗改性處理微珠儲存后是否結塊，實用新型人對儲存60天的改性處理微珠 進行取樣，將微珠樣加入100目標準篩中進行過篩，用過篩率來表征其分散、不結塊效果。
【附圖說明】
[0021] 圖1:硼硅酸鹽空心玻璃微珠改性裝置圖；
[0022] 其中：1.帶攪拌機的反應爸；2、放料閥門；3、真空帶式過濾機（濾布過濾精度1~ lOum) ;4、間接燃氣熱風爐；5、螺旋輸送機；6、脈沖氣流烘干機；7、第一級旋風分離器；8、第 二級旋風分離器；9、袋式除塵器；10、引風機。
【具體實施方式】
[0023] 下面結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型做進一步的詳細說明：
[0024] 裝置連接如圖1所示：
[0025] 帶攪拌機的反應釜（1)的下料口與放料閥門（2)連接；放料閥（2)出口接短管線 至真空帶式過濾機（3)入料口，打開放料閥可以將微珠水混合物流放到過濾帶上；真空帶 式過濾機（3)出料口與螺旋輸送機（5)的進料口連接；螺旋輸送機出口與脈沖氣流烘干機 (6)的文丘里輸送器進料口連接，脈沖氣流烘干機（6)的文丘里輸送器進風口連接間接燃 燒熱風爐（4)的出風口，文丘里輸送器利用熱風將過濾后的濕微珠吹送到脈沖氣流烘干機 的烘干管道中進行干燥；脈沖氣流烘干機的出口與第一級旋風分離器（7)進口連接，將烘 干的微珠進行第一級氣、珠分離；第一級旋風分離器的出風口與第二級旋風分離器（8)進 口連接，將氣體與微珠進行第二級分離；第二級旋風分離器出風口與袋式除塵器（9)進口 連接，將氣體與微珠進行第三級分離；袋式除塵器的出風口與引風機（10)進口連接，引發 機（10)將尾氣排入大氣環境。
[0026] 帶式真空過濾機，不受濾料體積限制，不會對濾料進行擠壓、損壞，勞動強度低，對 堆積密度僅為〇. 25g/cm3左右的硼硅酸鹽空心玻璃微珠而言具很好的適應性，可保證微珠 的連續過濾、卸料；其濾帶為橡塑材料，表面疏水性強，親水性的濕微珠不會粘結在濾帶上， 便于卸料；其濾帶過濾精度可達到小于l〇um的水平，濾孔尺寸小于大部份微珠尺寸（硼硅 酸鹽空心微珠中只有3%左右的微珠直徑小于10um)，濾帶不易堵塞。
[0027] 脈沖氣流烘干機的文丘里輸送器，利用輸送過程的風壓、風速變化，可以將濕的微 珠進行第一次分散；脈沖氣流烘干機的烘干管道進行多次直徑改變、造成管道內氣壓氣流 的反復變化，微珠在不斷的氣壓與氣流速度變化中可進一步分散成單顆粒，從而避免了微 珠烘干過