[发明专利]一种改性环氧沥青颗粒、全油基钻井液及其制备方法

说明书

本发明公开了一种改性环氧沥青颗粒、全油基钻井液及其制备方法。该改性环氧沥青颗粒的组成包括改性沥青、环氧树脂及固化剂，其中改性沥青的组成包括基质沥青、橡胶粉和辛烯聚合物橡胶反应剂。全油基钻井液包括基油、有机土、乳化剂及所述改性环氧沥青颗粒。本发明采用改性环氧沥青颗粒作为性能调节剂，可以在全油基钻井液中保持很好的颗粒状态和高温变形能力，提高了封堵和降滤失效果。

技术领域

本发明属于石油钻井开采技术领域，具体涉及一种改性环氧沥青颗粒、全油基钻井液及其制备方法。

背景技术

随着油气勘探逐步向深层发展，钻遇高温高压地层的机会逐渐增加。这些都对钻井液体系提出了更高的要求。与水基钻井液相比，油基钻井液具有抗污染能力强，润滑性好，抑制性强，有利于保持井壁稳定，能最大限度地保护油气层，易于维护等特点。油基钻井液具有优良的高温稳定性及抑制性，使其在钻复杂井，特别是钻高温深井和水敏性地层中，优势更加明显，而且能够有效地保护水敏性油气层，提高油气产量。

油基钻井液虽然优点很多，但是在高温深井中应用时，与之适应的抗高温处理剂却成了制约其发展的因素之一。处理剂中的降滤失剂主要用于控制钻井液体系的滤失量和稳定性。针对这种高温高压的使用环境，国外研制出了一种在油基钻井液中溶解性好，抗高温能力强的油溶性聚合物颗粒降滤失剂。这种聚合物颗粒在降滤过程中能在外部形成薄且易变形的泥饼，在内部聚合物颗粒会封堵地层孔隙。此类聚合物虽然能起到较好的降滤失效果，但价格昂贵。

沥青类产品与特种聚合物相比，价格低廉且材料来源广泛，是现代钻井工程不可缺少的重要剂种之一，具有良好的防塌、润滑、降低滤失和高温稳定等综合效能。然而，一般软化点沥青会因为过度软化甚至流淌而无法满足深井下的高温作业要求。

高软化点沥青是指软化点在100℃以上，尤其是在120℃以上的沥青。高软化点沥青因其出色的抗高温能力而有着比较广泛的应用。高软化点沥青可以用于深层油气田的钻井作业中，作为钻井液的重要组成部分，可以在高温条件下起到封堵、防塌，稳定井壁，降低滤失量的作用。

一般的高软化点沥青多为石油沥青、煤沥青、天然沥青等。环氧沥青是指沥青中加入环氧树脂后，经过物理共混，稳定均匀后再与固化剂发生交联反应，形成一种多组分高性能的固化物。其中，组成不同的环氧沥青，其性能也不同。在整个环氧沥青中，如果环氧体系占主导，则形成不可逆的热固性材料；如果沥青体系占主导，则形成有部分热塑性的高软化点沥青。而现有技术中，并没有将环氧沥青或改性环氧沥青应用于钻井液中的相关报道。

但是，高软化点沥青粉碎成颗粒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。

CN102304353A和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，有的还加入了聚合物纤维等。这种方法只是将橡胶粉（和\或聚合物纤维）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。此外，所用沥青为天然沥青，软化点不易控制或在80到120℃之间，油溶物含量高达98%以上，在油基钻井液中使用时，基本上都溶在油相当中，几乎没有沥青颗粒存在，不能对地层微裂缝进行有效封堵，并且抗高温性能变差。而橡胶粉与沥青只是简单的混合，并没有与沥青反应成为有机的整体。在白油或柴油组成的连续相中长时间浸泡溶胀，可能会发生聚结，破坏整个钻井液体系的稳定性。

发明内容

针对现有技术制备高软化点沥青工艺复杂，而且沥青颗粒应用于全油基钻井液过程中存在油溶度高，钻井液体系中缺乏沥青颗粒对地层孔道和裂缝进行有效封堵，使其滤失量增加，悬浮能力及抗高温能力变差等问题，本发明提供了一种改性环氧沥青颗粒、全油基钻井液及其制备方法。本发明全油基钻井液采用改性环氧沥青颗粒作为性能调节剂，既有一定的抗高温能力又具有一定的高温可变形能力，能够起到很好的封堵、防塌和降滤失效果，同时提高了钻井液的携岩能力。