一種高軟化點(diǎn)瀝青顆粒及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于石油浙青領(lǐng)域，具體涉及一種用于鉆井液的高軟化點(diǎn)浙青顆粒及其制 備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 浙青類產(chǎn)品是重要鉆井液處理劑之一，具有良好的防塌、潤(rùn)滑、乳化、降濾失和高 溫穩(wěn)定等綜合效能。浙青類產(chǎn)品一般含有不溶于水的浙青顆粒，并且有一定的軟化點(diǎn)。當(dāng) 井眼內(nèi)有足夠高的溫度和壓力時(shí)，浙青顆粒軟化變形，并被擠入井壁微裂縫中，阻止鉆井液 和濾液從微裂縫滲透，與泥餅一起有效地封堵地層。浙青類物質(zhì)是石油鉆井極其有效的防 塌劑和油層保護(hù)劑。隨著石油勘探與開發(fā)的發(fā)展，鉆井深度不斷加深，鉆遇地層愈來(lái)愈復(fù) 雜，定向井、水平井等特殊工藝井的數(shù)量逐漸增多。這使鉆井工程對(duì)鉆井液用浙青類產(chǎn)品及 其體系提出了更高的要求。開發(fā)出高溫性能好、有良好封堵性和降濾失性的高軟化點(diǎn)浙青 (指軟化點(diǎn)在100°c以上，尤其是在120°C以上），以滿足油田鉆井工程的需要，具有十分重 要的意義。
[0003] 高軟化點(diǎn)浙青的制備工藝一般采用溶劑脫浙青或吹氣氧化工藝，CN102464989A、 CN102876344A、CN102464988A和CN102382696A等公開了幾種用于鉆井液中的高軟化點(diǎn)浙 青或浙青顆粒的制備方法，浙青軟化點(diǎn)一般在120°C以上，最高達(dá)250°C。
[0004] CN102952526A公開了一種高軟化點(diǎn)乳化浙青水基鉆井液處理劑及其制備方法，所 述鉆井液處理劑包括40?70%軟化點(diǎn)為150?240°C的浙青、35?50重量％水，0. 02? 2%助劑，0. 05?5 %乳化劑，0. 01?1%穩(wěn)定劑，該鉆井液處理劑具有良好的高溫高壓降濾 失功能，適用于高溫高壓的深井及超深井鉆井。
[0005] US7220348B1、CN102876344 A、CN102876344 A 和 CN102732280A 也公開幾種高軟 化點(diǎn)浙青的生產(chǎn)方法，浙青產(chǎn)品軟化點(diǎn)都在250°C以，但主要用于生產(chǎn)碳纖維制品、耐火材 料粘結(jié)劑及紡絲領(lǐng)域。
[0006] 現(xiàn)有的高軟化點(diǎn)浙青在應(yīng)用于鉆井液體系當(dāng)中時(shí)，由于組成單一，存在粘彈范圍 較小，使用溫度范圍較窄等問(wèn)題，很難在井下持續(xù)發(fā)揮作用。CN1046176A公開了一種含有預(yù) 混合的約2份高軟化點(diǎn)硬浙青、約1份低軟化點(diǎn)硬浙青、約1份苛化褐煤以及一種強(qiáng)親油性 非離子表面活性劑的水基鉆井泥漿添加劑。這種添加劑組合物可以在寬范圍的溫度和壓力 內(nèi)有效，但簡(jiǎn)單的機(jī)械混合很難有效的發(fā)揮不同軟化點(diǎn)浙青的作用效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種高軟化點(diǎn)浙青顆粒及其制備方法。本發(fā)明 高軟化點(diǎn)浙青顆粒具有較高的軟化點(diǎn)，能夠在較寬溫度范圍的鉆井作業(yè)條件下持續(xù)發(fā)揮作 用。
[0008] 本發(fā)明的高軟化點(diǎn)浙青顆粒，以高軟化點(diǎn)浙青I為核相，外層包裹高軟化點(diǎn)浙青 Π ，按質(zhì)量百分比計(jì)，包括如下組分：高軟化點(diǎn)浙青I 20%?70%，高軟化點(diǎn)浙青II 30%? 80% ;其中高軟化點(diǎn)浙青I與高軟化點(diǎn)浙青II的軟化點(diǎn)差為15~50°C。
[0009] 本發(fā)明浙青顆粒中，所述的高軟化點(diǎn)浙青I的軟化點(diǎn)為140?350°C，優(yōu)選為 180?300°C;高軟化點(diǎn)浙青I為固體粉狀，平均粒徑< 80 μ m，優(yōu)選平均粒徑< 60 μ m，其中 高軟化點(diǎn)浙青I可以為市售產(chǎn)品或天然硬浙青，也可以按照本領(lǐng)域常規(guī)技術(shù)制備，如減壓 蒸餾工藝、溶劑脫浙青工藝、吹氣氧化工藝等，或幾種工藝的結(jié)合。
[0010] 本發(fā)明浙青顆粒中，所述的高軟化點(diǎn)浙青II的軟化點(diǎn)為12(T300°C，優(yōu)選 160?260。。。
[0011] 本發(fā)明高軟化點(diǎn)浙青顆粒的制備方法，包括如下內(nèi)容： (1) 將高軟化點(diǎn)浙青II與相容劑混合得到母液，然后將高軟化點(diǎn)浙青I與母液在反應(yīng) 器中混合均勻，從反應(yīng)器底部通入壓縮氣體進(jìn)行吹脫處理，相容劑呈氣相經(jīng)反應(yīng)器上部出 口排出，經(jīng)冷卻可循環(huán)使用，吹脫結(jié)束后，出料，冷卻得到高軟化點(diǎn)浙青混合物； (2) 將步驟（1)得到的混合物、表面活性劑和無(wú)機(jī)微粉加入到粉碎設(shè)備中進(jìn)行混合粉 碎，即制備出高軟化點(diǎn)浙青顆粒。
[0012] 本發(fā)明方法中，所述的相容劑為餾程范圍在10(T35(TC之間的任意餾分，優(yōu)選 15(T300°C之間的任意餾分，如汽油、煤油或柴油中的一種或幾種。
[0013] 本發(fā)明方法中，相容劑與高軟化點(diǎn)浙青II混合的質(zhì)量比為1:4~2:1，優(yōu)選 1:3?1:1。
[0014] 本發(fā)明方法中，所述的壓縮氣體為空氣、氮?dú)饣蚨栊詺怏w中的一種或幾種。
[0015] 本發(fā)明方法中，高軟化點(diǎn)浙青II與相容劑混合溫度為2(T80°C，優(yōu)選25~75°C。混 合時(shí)間為5飛0分鐘，優(yōu)選ΚΓ30分鐘，混合過(guò)程可以采用普通的機(jī)械攪拌的方式，使二者混 合均勻。
[0016] 本發(fā)明方法中，所述的反應(yīng)器為帶有攪拌功能的反應(yīng)容器，反應(yīng)器下部設(shè)有壓縮 氣體入口，上部設(shè)有氣體出口。
[0017] 本發(fā)明方法中，所述的吹脫處理的條件為：吹脫溫度110?300°C，優(yōu)選為140? 280°C，吹脫時(shí)間為0· 5?3小時(shí)，壓縮氣體入口壓力為0· 1?0· 5MPa。
[0018] 本發(fā)明方法中，吹脫處理過(guò)程優(yōu)選按照如下方式進(jìn)行：在溫度ii(T25(rc，進(jìn)行吹 脫處理3(Tl50分鐘，然后升溫至12(T30(TC，吹脫KTlOO分鐘。
[0019] 本發(fā)明方法中，所述的吹脫溫度始終小于高軟化點(diǎn)浙青I的軟化點(diǎn)。
[0020] 本發(fā)明方法中，高軟化點(diǎn)浙青I優(yōu)選與無(wú)機(jī)微粉進(jìn)行干混，其中浙青與無(wú)機(jī)微粉 的質(zhì)量比為10 :1~1〇〇 :1，所述的無(wú)機(jī)微粉為石墨、蒙脫土、膨潤(rùn)土或水滑石中的一種或幾 種，無(wú)機(jī)微粉的粒度小于100 μ m，優(yōu)選納米級(jí)無(wú)機(jī)微粉，上述無(wú)機(jī)微粉優(yōu)選經(jīng)過(guò)有機(jī)改性的 無(wú)機(jī)微粉，如硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑等有機(jī)改性劑。
[0021] 本發(fā)明方法中，所述的粉碎設(shè)備可以是高速剪切粉碎機(jī)、膠體磨、球磨粉碎機(jī) 等攪拌或打擊攪拌式粉碎設(shè)備，粉碎時(shí)間為10?60s，粉碎溫度為不大于30°C，高軟化 點(diǎn)浙青優(yōu)選在粉碎前進(jìn)行低溫脆化處理，低溫脆化處理?xiàng)l件為：溫度為〇?_60°C，優(yōu)選 為-10?-30°C，時(shí)間為2?48小時(shí)，優(yōu)選為2?10小時(shí)。
[0022] 其中，所述的表面活性劑為十二烷基三甲基氯化銨、十六烷基三甲基氯化銨、十八 烷基三甲基氯化銨、木質(zhì)素磺酸鈉或木質(zhì)素磺酸鈣等中的一種或幾種，加入量占高軟化點(diǎn) 浙青顆粒重量的〇. 〇5%?5%，優(yōu)選0. 5%?3%。 其中，所述的無(wú)機(jī)微粉為石墨、蒙脫土、膨潤(rùn)土或水滑石中的一種或幾種，無(wú)機(jī)微粉的 粒度小于100 μ m，優(yōu)選納米級(jí)無(wú)機(jī)微粉，上述無(wú)機(jī)微粉優(yōu)選經(jīng)過(guò)有機(jī)改性的無(wú)機(jī)微粉，加入 量占高軟化點(diǎn)浙青顆粒重量的1%~1〇%，優(yōu)選39Γ5%。
[0023] 本發(fā)明高軟化點(diǎn)浙青顆粒的制備過(guò)程中還可以根據(jù)需要加入磷酸酯淀粉、羧甲基 淀粉、陽(yáng)離子淀粉、羧甲基纖維素（CMC)、聚乙烯醇纖維和水溶性PVA纖維中的一種或幾種。
[0024] 本發(fā)明高軟化點(diǎn)浙青顆粒的平均粒徑為50?150 μ m，優(yōu)選為60?100 μ m。
[0025] 本發(fā)明高軟化點(diǎn)浙青顆粒在油田鉆井方面，特別是寬范圍溫度變化的深層鉆井液 體系中應(yīng)用。
[0026] 與現(xiàn)有技術(shù)中直接機(jī)械混合的高低軟化點(diǎn)浙青相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：本發(fā)明 高軟化點(diǎn)浙青顆粒中，顆粒內(nèi)外之間結(jié)合更緊密，在溫度變化時(shí)，能夠更有效的配合，"外 層-中間結(jié)合處-內(nèi)核"結(jié)構(gòu)能夠更好的適應(yīng)鉆井過(guò)程中井溫的連續(xù)變化；井溫在外層浙青 軟化點(diǎn)附近時(shí)，軟化點(diǎn)偏低的外層浙青變軟，起到封堵的效果，內(nèi)部的高軟化點(diǎn)浙青作為鉆 井液泥餅的填充粒子，可以改善泥餅質(zhì)量；井溫在內(nèi)外浙青層的軟化點(diǎn)之間時(shí)，高軟化點(diǎn)浙 青顆粒中間結(jié)合處起到過(guò)渡的作用，繼續(xù)有效的進(jìn)行封堵，井溫升高至內(nèi)部浙青軟化點(diǎn)附 近時(shí)，軟化點(diǎn)偏低的外層煤浙青先軟化甚至流淌吸附到粘土顆粒上，起分散和護(hù)膠作用，有 利于形成致密的泥餅，內(nèi)部的高軟化點(diǎn)浙青在接近軟化點(diǎn)附近軟化變形，起到封堵的效果。 本發(fā)明高軟化點(diǎn)浙青顆?？梢愿鶕?jù)實(shí)際的需要對(duì)核相和外層的浙青進(jìn)行軟化點(diǎn)的調(diào)變，可 以在較寬的鉆井深度范圍內(nèi)持續(xù)發(fā)揮作用。本發(fā)明高軟化點(diǎn)浙青顆粒相比于單一或機(jī)械混 合的高軟化點(diǎn)浙青，具有更強(qiáng)的變形能力，可以