[发明专利]一种用于钻井液的沥青组合物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于石油钻井技术领域，具体涉及一种用于钻井液的沥青组合物及其制备方法。

背景技术

沥青类产品是重要钻井液处理剂之一， 具有良好的防塌、润滑、乳化、降滤失和高温稳定等综合效能。沥青类产品一般含有不溶于水的沥青颗粒，并且有一定的软化点。当井眼内有足够高的温度和压力时，沥青颗粒软化变形，并被挤入井壁微裂缝中，阻止钻井液和滤液从微裂缝渗透，与泥饼一起有效地封堵地层。沥青类物质是石油钻井极其有效的防塌剂和油层保护剂。随着石油勘探与开发的发展，钻井深度不断加深，钻遇地层愈来愈复杂，定向井、水平井等特殊工艺井的数量逐渐增多。这使钻井工程对钻井液用沥青类产品及其体系提出了更高的要求。开发出高温性能好、有良好封堵性和降滤失性的高软化点沥青(指软化点在100℃以上，尤其是在120℃以上)，以满足油田钻井工程的需要，具有十分重要的意义。

高软化点沥青的制备工艺一般采用溶剂脱沥青或吹气氧化工艺，CN102464989A、CN102876344A、CN102464988A和CN102382696A等公开了几种用于钻井液中的高软化点沥青或沥青颗粒的制备方法，沥青软化点一般在120℃以上，最高达250℃。

CN102952526A公开了一种高软化点乳化沥青水基钻井液处理剂及其制备方法，所述钻井液处理剂包括40～70%软化点为150～240℃的沥青、35～50重量%水，0.02～2%助剂，0.05～5 %乳化剂，0.01～1%稳定剂，该钻井液处理剂具有良好的高温高压降滤失功能，适用于高温高压的深井及超深井钻井。

 US7220348B1、CN102876344 A、CN102876344 A和CN102732280A也公开几种高软化点沥青的生产方法，沥青产品软化点都在250℃以，但主要用于生产碳纤维制品、耐火材料粘结剂及纺丝领域。

现有的高软化点沥青在应用于钻井液体系当中时，由于组成单一，存在粘弹范围较小，使用温度范围较窄等问题，很难在井下持续发挥作用。CN1046176A公开了一种含有预混合的约2份高软化点硬沥青、约1份低软化点硬沥青、约1份苛化褐煤以及一种强亲油性非离子表面活性剂的水基钻井泥浆添加剂。这种添加剂组合物可以在宽范围的温度和压力内有效，但简单的机械混合很难有效的发挥不同软化点沥青的作用效果。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种用于钻井液的沥青组合物及其制备方法。本发明沥青组合物具有较高的软化点，能够在较宽温度范围的钻井作业条件下持续发挥作用。

本发明用于钻井液的沥青组合物，以高软化点沥青为核相，外层包裹高软化点煤沥青，该沥青组合物按质量百分比计，包括如下组分：高软化点沥青20%～50%，高软化点煤沥青50%～80%；其中高软化点沥青与高软化点煤沥青的软化点差为15~40℃。

本发明沥青组合物还可以根据实际产品需要加入水溶性纤维、磺化褐煤、磺化酚醛树脂、十二烷基硫酸钠、十二烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十八烷基三甲基氯化铵、水溶性树脂、聚乙烯吡咯烷酮（PVP）、石墨、蒙脱土、膨润土等添加剂中的一种或几种，添加剂加入量占沥青组合物总重量的5%~20%（沥青组合物各组分之和为100%）；其中水溶性纤维为羧甲基纤维素(CMC)、聚乙烯醇纤维、水溶性PVA纤维中的一种或几种；磺化褐煤和磺化酚醛树脂可以使用市售商品，也可以按本领域常规方法制备；水溶性树脂为水溶性丙烯酸树脂、水溶性醇酸树脂、水溶性聚酯树脂中的一种或几种；石墨、蒙脱土、膨润土为固体粉末状。

本发明沥青组合物中，所述的高软化点沥青的软化点为140～260℃，优选为150～240℃；高软化点沥青为固体粉状，平均粒径≤100μm，优选平均粒径≤60μm。

本发明沥青组合物中，所述的高软化点沥青可以采用市售产品，也可以按照本领域常规技术制备，如减压蒸馏工艺、溶剂脱沥青工艺、吹气氧化工艺等，或几种工艺的结合。

本发明沥青组合物中，所述的高软化点煤沥青的软化点为100~180℃，优选120~150℃。

本发明用于钻井液的沥青组合物的制备方法，包括如下内容：将熔融的煤沥青加入到氧化反应器中，通入空气进行吹气氧化反应，反应结束后，将氧化物料喷洒到高软化点沥青粉表面形成包裹，冷却得到沥青组合物，将沥青组合物加入到粉碎设备中进行混合粉碎，即制备出沥青组合物颗粒。

本发明方法中，高软化点沥青粉优选与固体分散剂进行干混，其中沥青粉与分散剂的质量比为10:1~20:1，所述的固体分散剂为石墨、蒙脱土、膨润土或水滑石中的一种或几种。