[发明专利]一种改性沥青组合物颗粒及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种改性沥青组合物颗粒，具体地说涉及一种油田钻井使用的高软化点沥青组合物颗粒及其制备方法和应用。

背景技术

随着石油工业的发展，钻井领域不断扩大，沥青类封堵剂在油田钻井中的应用越来越受到重视。沥青类封堵剂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。对于深层油气田的钻井作业中，一般软化点沥青会因为过度软化或流淌而无法满足深井下的高温作业要求。高软化点沥青（软化点在100℃以上，尤其是在120℃以上的沥青）因其出色的抗高温能力则可以满足深层钻井的要求。

高软化点沥青在钻井液中使用时，要求以极小的颗粒分散到泥浆体系中，这样既可以保证沥青分散均匀，又可以避免聚结成大的块状物堵塞振动筛而造成无法使用等问题的发生。

然而，将沥青粉碎成小的颗粒是十分困难的。由于其特殊的物性，普通的粉碎方式都会在粉碎的过程中放出大量的热，会使沥青随着温度的升高变软、变粘，即使已被粉碎的小颗粒也会重新粘结成大的颗粒。而且粉碎的粒径越小，这种情况越明显。

CN1051957A、CN101108963A、CN1715334A以及CN101311243A相继公开了采用向沥青中加入碳酸钙或其它惰性固体辅料来解决沥青难于粉碎成细小颗粒的问题。但是这种方法会造成沥青颗粒中有效成分的降低，而且由于引入其它组分，在使用过程中还有可能会造成泥浆体系的破坏。

此外，单纯的高软化点沥青颗粒在应用于钻井液体系当中时，由于颗粒变形能力相对有限，粘弹性相对较差，存在油气层孔道不规则时，不能很好地嵌入其中等问题。而且软化点越高，沥青的脆硬性越明显，难以起到良好的封堵和降滤失效果。CN103013460A公开了一种将橡胶粉、天然沥青和超细碳酸钙按一定比例混合、粉碎的方法制备沥青颗粒组合物。这种方法只是将橡胶粉和沥青简单地混合，二者并没有形成有机的整体，难以在较宽的粘弹区间内持续发挥作用。只能应用于油基钻井液当中，在水基钻井液中会出现分散困难甚至聚结等问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种沥青组合物颗粒及其制备方法。本发明沥青组合物颗粒具有较高的软化点，较好的高温性能及变形能力，同时具有较好的分散性，可应用于水基钻井液当中。制备方法简单、操作方便，在深层钻井时可以起到良好的封堵和降滤失效果。

本发明的沥青组合物颗粒，按沥青组合物颗粒重量份计，包括如下组分：

高软化点沥青50～80份；

橡胶粉颗粒20～50份；

其中，高软化点沥青包裹在橡胶粉颗粒外部，其软化点为120~220℃。

所述的高软化点沥青为氧化沥青、溶脱沥青或天然沥青中的一种或几种混合。所述的橡胶粉颗粒是丁基橡胶胶粉、丁腈橡胶胶粉、氯丁橡胶胶粉、丁苯橡胶胶粉或含氟橡胶胶粉中的一种或几种。

本发明沥青组合物颗粒中优选加入促进剂和分散剂，以沥青组合物颗粒重量为基准，促进剂加入量为1～10重量份，分散剂加入量为1～5份。

其中促进剂为硫酸盐、季铵盐或木质素磺酸盐中的一种或几种，其中硫酸盐为改性月桂醇基硫酸钠、仲醇基硫酸钠和混合脂肪醇硫酸钠等中的一种或几种；季铵盐为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等中的一种或几种；木质素磺酸盐为木质素磺酸钠或木质素磺酸钙。分散剂为水滑石。

本发明的沥青组合物颗粒的制备方法，包括如下内容：将高软化点沥青加热至熔融态，均匀喷洒到预热好的橡胶粉颗粒上，静置渗透一段时间，经冷冻后在振动筛中进行振动粉碎，其中振动筛筛孔为大于60目标准筛。筛下部分即为得到的沥青组合物颗粒。

本发明方法中，所述的橡胶粉颗粒可以为市售的废旧轮胎胶粉产品，高软化点沥青可以为氧化沥青、溶脱沥青或天然沥青中的一种或几种混合，高软化点沥青与橡胶粉颗粒的质量比为4：1～1：1。

本发明方法中，高软化点沥青液可以采用具有喷洒功能的设备，如喷壶、喷洒机、喷雾器等，喷洒过程中可以对物料进行翻动或拌和，使熔融的高软化点沥青均匀分散在橡胶粉颗粒表面。

本发明方法中，所述的橡胶粉颗粒预热温度50～120℃，预热时间0.5～2小时；所述的静置渗透时间为0.5~5小时，在100～200℃温度下静置渗透。然后冷却到室温。