CN113480265A - 一种地热开采高导热固井水泥材料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种地热开采高导热固井水泥材料，包括如下组分：水泥、导热填料、减水剂、粘度调节剂和水；同时公开了利用上述原料制备得到水泥材料的方法。本发明提供的制备方法操作简单，方便进行扩大生产，有利于工业推广；且可以整体提高地热井的取热量，从而降低投资成本，提高地热开采的效益。

Description

一种地热开采高导热固井水泥材料
技术领域
本发明涉及固井水泥浆技术领域，更具体的说是涉及一种地热开采高导热固井水泥材料。
背景技术
地热井固井工程是指在地热井中下入优质套管，并在井筒与套管环空充填水泥的作业。固井的目的是：封隔易坍塌、易漏失的复杂地层，巩固所钻过的井眼，保证钻井顺利进行；提供安装井口装置的基础，控制和保证井内泥浆出口高于泥浆池，以利钻井液流回泥浆池；封隔上部水层，防止不同压力的水层间互窜，为热储层的正常开采提供有利条件；保护上部砂层中的淡水资源不受下部岩层盐水、高矿化度水等液体的污染；地热井投产后，为后期增产措施创造了先决有利的条件，同时也延长了地热井使用寿命。
但是，现有的固井用水泥材料，导热性能差，随着温度升高和养护龄期延长水泥材料强度会产生二次衰退，长期耐久性差，从而影响地热井的使用寿命。
因此，提供一种地热开采高导热固井水泥材料是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种地热开采高导热固井水泥材料，可以整体提高地热井的取热量，从而降低投资成本，提高地热开采的效益。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种地热开采高导热固井水泥材料，其特征在于，采用的原料包括如下组分：水泥、导热填料、减水剂、粘度调节剂和水。
优选的，采用的原料包括如下重量份数的组分：55～62份水泥、6～8份导热填料、0.12～0.3份减水剂、0.02～0.08粘度调节剂和25～38份水。
优选的，所述水泥为硅酸盐水泥。
优选的，导热填料由导热颗粒和导热纤维混合，所述导热颗粒为氮化硼、铝合金、铜、铝、纳、钼、钨、锌、镍中的一种或多种混合，所述导热纤维为钢纤维、碳纤维、短切玻璃纤维中的任一种。
上述优选技术方案的有益效果是：本发明通过导热颗粒与导热纤维相互配合，形成导热颗粒-导热纤维网络结构，从而提高材料的导热性能。
优选的，所述导热颗粒与所述导热纤维的质量比为(3～12):(1～7)。
优选的，所述导热颗粒的粒径为800目～1200目。
优选的，所述减水剂为聚羧酸减水剂。
优选的，所述粘度调节剂为阴离子聚丙烯酰胺、甲基纤维素醚和丙烯酰胺-丙烯酸盐共聚交联物中的任一种。
上述优选技术方案的有益效果是：本发明公开的地热开采高导热固井水泥材料，采用的原料简单、易得，原料成本低；通过原料之间相互配合，能够明显提高水泥材料的导热率，从而提高地热井的取热量，以降低地热开采的投资成本，提高地热开采的效益。
本发明还提供了一种地热开采高导热固井水泥材料的制备方法，具体包括如下步骤：
(1)根据上述地热开采高导热固井水泥材料称取原料，备用；
(2)将水泥、导热填料、减水剂混合均匀，得到粉料混合物；
(3)然后将粉料混合物加入水中搅拌均匀，加入粘度调节剂混合均匀，即可得到所述地热开采高导热固井水泥材料。
优选的，步骤(3)中所述搅拌转速为5000～6000r/min。
上述优选技术方案的有益效果是：本发明公开的制备方法简单，且可以使原料之间相互配合，形成地热开采高导热固井水泥材料，有利于提高地热井的取热量，以降低地热开采的投资成本。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种地热开采高导热固井水泥材料，具有如下有益效果：
(1)本发明公开的地热开采高导热固井水泥材料原料组成简单，通过原料之间相互配合，能够明显提高材料的导热性能，进而降低能量消耗，整体提高地热井的取热量；
(2)本发明提供的制备方法操作简单，方便进行扩大生产，有利于工业推广。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例公开了一种地热开采高导热固井水泥材料，采用的原料包括如下重量份数的组分：55～62份水泥、6～8份导热填料、0.12～0.3份减水剂、0.02～0.08粘度调节剂和25～38份水。
其中的，水泥为硅酸盐水泥。
导热填料由导热颗粒和导热纤维按照质量比为(3～12):(1～7)混合得到，导热颗粒为氮化硼、铝合金、铜、铝、纳、钼、钨、锌、镍中的一种或多种混合，导热纤维为钢纤维、碳纤维、短切玻璃纤维中的任一种；导热颗粒的粒径为800目～1200目。
减水剂为聚羧酸减水剂。
粘度调节剂为阴离子聚丙烯酰胺、甲基纤维素醚和丙烯酰胺-丙烯酸盐共聚交联物中的任一种。
本发明实施例还提供了一种地热开采高导热固井水泥材料的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
(1)根据上述地热开采高导热固井水泥材料称取原料，备用；
(2)将水泥、导热填料、减水剂混合均匀，得到粉料混合物；
(3)然后将粉料混合物加入水中以5000～6000r/min转速搅拌均匀，加入粘度调节剂混合均匀，即可得到地热开采高导热固井水泥材料。
实施例1
本发明实施例1公开了一种地热开采高导热固井水泥材料，采用的原料包括如下重量份数的组分：55份水泥、6份导热填料、0.12份减水剂、0.02粘度调节剂和25份水。
其中的，水泥为硅酸盐水泥；
导热填料由导热颗粒和导热纤维按照质量比为12:1混合得到，导热颗粒包括氮化硼和铜按照1:1的比例混合，导热颗粒的粒径为800目；导热纤维为钢纤维；
减水剂为聚羧酸减水剂；
粘度调节剂为阴离子聚丙烯酰胺。
本发明实施例1还提供了一种地热开采高导热固井水泥材料的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
(1)根据上述地热开采高导热固井水泥材料称取原料，备用；
(2)将水泥、导热填料、减水剂混合均匀，得到粉料混合物；
(3)然后将粉料混合物加入水中以5000r/min转速搅拌均匀，加入粘度调节剂混合均匀，即可得到地热开采高导热固井水泥材料。
实施例2
本发明实施例2公开了一种地热开采高导热固井水泥材料，采用的原料包括如下重量份数的组分：62份水泥、8份导热填料、0.3份减水剂、0.08粘度调节剂和38份水。
其中的，水泥为硅酸盐水泥；
导热填料由导热颗粒和导热纤维按照质量比为3:7混合得到，导热颗粒由铜、铝、锌按照质量比为1:2:1混合得到，导热颗粒的粒径为1200目；导热纤维为短切玻璃纤维；
减水剂为聚羧酸减水剂；
粘度调节剂为丙烯酰胺-丙烯酸盐共聚交联物。
本发明实施例2还提供了一种地热开采高导热固井水泥材料的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
(1)根据上述地热开采高导热固井水泥材料称取原料，备用；
(2)将水泥、导热填料、减水剂混合均匀，得到粉料混合物；
(3)然后将粉料混合物加入水中以6000r/min转速搅拌均匀，加入粘度调节剂混合均匀，即可得到地热开采高导热固井水泥材料。
实施例3
本发明实施例3公开了一种地热开采高导热固井水泥材料，采用的原料包括如下重量份数的组分：60份水泥、7份导热填料、0.2份减水剂、0.07份粘度调节剂和30份水。
其中的，水泥为硅酸盐水泥；
导热填料由导热颗粒和导热纤维按照质量比为6:5混合得到，导热颗粒为铝合金，导热颗粒的粒径为800目～1200目；导热纤维为钢纤维；
减水剂为聚羧酸减水剂；
粘度调节剂为甲基纤维素醚。
本发明实施例3还提供了一种地热开采高导热固井水泥材料的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
(1)根据上述地热开采高导热固井水泥材料称取原料，备用；
(2)将水泥、导热填料、减水剂混合均匀，得到粉料混合物；
(3)然后将粉料混合物加入水中以5500r/min转速搅拌均匀，加入粘度调节剂混合均匀，即可得到地热开采高导热固井水泥材料。
对比例1
本发明对比例1公开了一种地热开采高导热固井水泥材料及其制备方法，与实施例3区别仅在于省略原料中的导热填料。
对比例2
本发明对比例2公开了一种地热开采高导热固井水泥材料及其制备方法，与实施例3区别仅在于省略原料导热填料中的导热颗粒。
对比例3
本发明对比例3公开了一种地热开采高导热固井水泥材料及其制备方法，与实施例3区别仅在于省略原料导热填料中的导热纤维。
效果验证
1、分别取实施例1～3和对比例1～3制备得到的地热开采高导热固井水泥材料，参照导热系数测试方法，分别在30℃、60℃、120℃温度下采用TPMBE-300型平板导热仪进行导热系数测试，得到的结果如下表1所示。
表1
Figure BDA0003189948290000061
由上述表1结果可以得知，本发明实施例1～3制备得到的水泥材料导热系数明显高于对比例1～3，由此说明本发明得到水泥材料具有高导热性能，用于地热开采，能够降低能量消耗，整体提高地热井的取热量。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种地热开采高导热固井水泥材料，其特征在于，采用的原料包括如下组分：水泥、导热填料、减水剂、粘度调节剂和水。
2.根据权利要求1所述的地热开采高导热固井水泥材料，其特征在于，采用的原料包括如下重量份数的组分：55～62份水泥、6～8份导热填料、0.12～0.3份减水剂、0.02～0.08粘度调节剂和25～38份水。
3.根据权利要求1或2所述的地热开采高导热固井水泥材料，其特征在于，所述水泥为硅酸盐水泥。
4.根据权利要求1或2所述的地热开采高导热固井水泥材料，其特征在于，所述导热填料由导热颗粒和导热纤维混合，所述导热颗粒为氮化硼、铝合金、铜、铝、纳、钼、钨、锌、镍中的一种或多种混合，所述导热纤维为钢纤维、碳纤维、短切玻璃纤维中的任一种。
5.根据权利要求4所述的地热开采高导热固井水泥材料，其特征在于，所述导热颗粒与所述导热纤维的质量比为(3～12):(1～7)。
6.根据权利要求5所述的地热开采高导热固井水泥材料，其特征在于，所述导热颗粒的粒径为800目～1200目。
7.根据根据权利要求1或2所述的地热开采高导热固井水泥材料，其特征在于，所述减水剂为聚羧酸减水剂。
8.根据根据权利要求1或2所述的地热开采高导热固井水泥材料，其特征在于，所述粘度调节剂为阴离子聚丙烯酰胺、甲基纤维素醚和丙烯酰胺-丙烯酸盐共聚交联物中的任一种。
9.一种地热开采高导热固井水泥材料的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
(1)根据权利要求1～8任一项所述地热开采高导热固井水泥材料称取原料，备用；
(2)将水泥、导热填料、减水剂混合均匀，得到粉料混合物；
(3)然后将粉料混合物加入水中搅拌均匀，加入粘度调节剂混合均匀，即可得到所述地热开采高导热固井水泥材料。
10.根据权利要求9所述地热开采高导热固井水泥材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述搅拌转速为5000～6000r/min。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115231873A (zh) * 2022-07-20 2022-10-25 韩涛 一种基于硅酸盐水泥的导热胶凝材料及其制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GR20020100483A (el) * 2002-11-06 2004-07-19 Νικολαος Πηττας Αυτοματο βιομηχανικο συστημα αποσμησης σε μοναδες γεωθερμικης εκμεταλλευσης
CN107963850A (zh) * 2017-09-14 2018-04-27 杨智航 一种抗裂高导热砂浆及其制备方法和应用
CN108751870A (zh) * 2018-07-26 2018-11-06 成都理工大学 一种地热开采高导热固井水泥材料
CN110386780A (zh) * 2019-07-24 2019-10-29 中国煤炭地质总局水文地质局 一种中深层地热井的固井材料及其制备方法和地热井
CN110510955A (zh) * 2019-09-23 2019-11-29 交通运输部公路科学研究所 一种高导热水泥混凝土及其制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GR20020100483A (el) * 2002-11-06 2004-07-19 Νικολαος Πηττας Αυτοματο βιομηχανικο συστημα αποσμησης σε μοναδες γεωθερμικης εκμεταλλευσης
CN107963850A (zh) * 2017-09-14 2018-04-27 杨智航 一种抗裂高导热砂浆及其制备方法和应用
CN108751870A (zh) * 2018-07-26 2018-11-06 成都理工大学 一种地热开采高导热固井水泥材料
CN110386780A (zh) * 2019-07-24 2019-10-29 中国煤炭地质总局水文地质局 一种中深层地热井的固井材料及其制备方法和地热井
CN110510955A (zh) * 2019-09-23 2019-11-29 交通运输部公路科学研究所 一种高导热水泥混凝土及其制备方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115231873A (zh) * 2022-07-20 2022-10-25 韩涛 一种基于硅酸盐水泥的导热胶凝材料及其制备方法
CN115231873B (zh) * 2022-07-20 2023-08-04 韩涛 一种基于硅酸盐水泥的导热胶凝材料及其制备方法

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