一種改性瀝青組合物顆粒及制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種改性浙青組合物顆粒，具體地說涉及一種油田鉆井使用的高軟化 點浙青組合物顆粒及其制備方法和應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著石油工業(yè)的發(fā)展，鉆井領(lǐng)域不斷擴大，浙青類封堵劑在油田鉆井中的應(yīng)用越 來越受到重視。浙青類封堵劑一般含有不溶于水的浙青顆粒，并且有一定的軟化點。當(dāng)井 眼內(nèi)有足夠高的溫度和壓力時，浙青顆粒軟化變形，并被擠入井壁微裂縫中，阻止鉆井液從 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。對于深層油氣田的鉆井作業(yè)中，一般軟化點浙青會因為過度軟化或流淌而無法 滿足深井下的高溫作業(yè)要求。高軟化點浙青(軟化點在l〇〇°C以上，尤其是在120°C以上的 浙青）因其出色的抗高溫能力則可以滿足深層鉆井的要求。
[0003] 高軟化點浙青在鉆井液中使用時，要求以極小的顆粒分散到泥漿體系中，這樣既 可以保證浙青分散均勻，又可以避免聚結(jié)成大的塊狀物堵塞振動篩而造成無法使用等問題 的發(fā)生。
[0004] 然而，將浙青粉碎成小的顆粒是十分困難的。由于其特殊的物性，普通的粉碎方式 都會在粉碎的過程中放出大量的熱，會使浙青隨著溫度的升高變軟、變粘，即使已被粉碎的 小顆粒也會重新粘結(jié)成大的顆粒。而且粉碎的粒徑越小，這種情況越明顯。
[0005] CN1051957A、CN101108963 A、CN1715334A 以及 CN101311243A 相繼公開了采用向 浙青中加入碳酸鈣或其它惰性固體輔料來解決浙青難于粉碎成細(xì)小顆粒的問題。但是這種 方法會造成浙青顆粒中有效成分的降低，而且由于引入其它組分，在使用過程中還有可能 會造成泥漿體系的破壞。
[0006] 此外，單純的高軟化點浙青顆粒在應(yīng)用于鉆井液體系當(dāng)中時，由于顆粒變形能力 相對有限，粘彈性相對較差，存在油氣層孔道不規(guī)則時，不能很好地嵌入其中等問題。而且 軟化點越高，浙青的脆硬性越明顯，難以起到良好的封堵和降濾失效果。CN103013460A公開 了一種將橡膠粉、天然浙青和超細(xì)碳酸鈣按一定比例混合、粉碎的方法制備浙青顆粒組合 物。這種方法只是將橡膠粉和浙青簡單地混合，二者并沒有形成有機的整體，難以在較寬的 粘彈區(qū)間內(nèi)持續(xù)發(fā)揮作用。只能應(yīng)用于油基鉆井液當(dāng)中，在水基鉆井液中會出現(xiàn)分散困難 甚至聚結(jié)等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種浙青組合物顆粒及其制備方法。本發(fā)明浙 青組合物顆粒具有較高的軟化點，較好的高溫性能及變形能力，同時具有較好的分散性，可 應(yīng)用于水基鉆井液當(dāng)中。制備方法簡單、操作方便，在深層鉆井時可以起到良好的封堵和降 濾失效果。
[0008] 本發(fā)明的浙青組合物顆粒，按浙青組合物顆粒重量份計，包括如下組分： 高軟化點浙青50~80份； 橡膠粉顆粒20~50份； 其中，高軟化點浙青包裹在橡膠粉顆粒外部，其軟化點為12(T220°C。
[0009] 所述的高軟化點浙青為氧化浙青、溶脫浙青或天然浙青中的一種或幾種混合。所 述的橡膠粉顆粒是丁基橡膠膠粉、丁腈橡膠膠粉、氯丁橡膠膠粉、丁苯橡膠膠粉或含氟橡膠 膠粉中的一種或幾種。
[0010] 本發(fā)明浙青組合物顆粒中優(yōu)選加入促進(jìn)劑和分散劑，以浙青組合物顆粒重量為基 準(zhǔn)，促進(jìn)劑加入量為1~10重量份，分散劑加入量為1~5份。
[0011] 其中促進(jìn)劑為硫酸鹽、季銨鹽或木質(zhì)素磺酸鹽中的一種或幾種，其中硫酸鹽為改 性月桂醇基硫酸鈉、仲醇基硫酸鈉和混合脂肪醇硫酸鈉等中的一種或幾種；季銨鹽為十二 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等中的一種或幾種；木 質(zhì)素磺酸鹽為木質(zhì)素磺酸鈉或木質(zhì)素磺酸鈣。分散劑為水滑石。
[0012] 本發(fā)明的浙青組合物顆粒的制備方法，包括如下內(nèi)容：將高軟化點浙青加熱至熔 融態(tài)，均勻噴灑到預(yù)熱好的橡膠粉顆粒上，靜置滲透一段時間，經(jīng)冷凍后在振動篩中進(jìn)行振 動粉碎，其中振動篩篩孔為大于60目標(biāo)準(zhǔn)篩。篩下部分即為得到的浙青組合物顆粒。
[0013] 本發(fā)明方法中，所述的橡膠粉顆粒可以為市售的廢舊輪胎膠粉產(chǎn)品，高軟化點浙 青可以為氧化浙青、溶脫浙青或天然浙青中的一種或幾種混合，高軟化點浙青與橡膠粉顆 粒的質(zhì)量比為4 :1~1 :1。
[0014] 本發(fā)明方法中，高軟化點浙青液可以采用具有噴灑功能的設(shè)備，如噴壺、噴灑機、 噴霧器等，噴灑過程中可以對物料進(jìn)行翻動或拌和，使熔融的高軟化點浙青均勻分散在橡 膠粉顆粒表面。
[0015] 本發(fā)明方法中，所述的橡膠粉顆粒預(yù)熱溫度50~120°C，預(yù)熱時間0. 5~2小時； 所述的靜置滲透時間為〇. 5飛小時，在100~200°C溫度下靜置滲透。然后冷卻到室溫。
[0016] 本發(fā)明方法中，冷凍的條件為：冷凍溫度為-10~-50°C，優(yōu)選-2(T-40°C，冷凍時 間5~24小時，優(yōu)選10-18小時。振動粉碎時間為1~100s，優(yōu)選10~50s。
[0017] 本發(fā)明方法中，優(yōu)選在制備過程中加入促進(jìn)劑和分散劑，分散劑需在噴灑拌和前 加入，促進(jìn)劑需在振動粉碎前加入。
[0018] 本發(fā)明浙青組合物顆粒在油田鉆井方面，特別是深層鉆井液體系中的應(yīng)用。
[0019] 本發(fā)明同時提供了一種全油基鉆井液降濾失劑，重量份計，包括如下組分： 高軟化點浙青50~80份； 橡膠粉顆粒20~50份； 其中，高軟化點浙青包裹在橡膠粉顆粒外部，其軟化點為12(T220°C。
[0020] 所述的高軟化點浙青為氧化浙青、溶脫浙青或天然浙青中的一種或幾種混合。所 述的橡膠粉顆粒是丁基橡膠膠粉、丁腈橡膠膠粉、氯丁橡膠膠粉、丁苯橡膠膠粉或含氟橡膠 膠粉中的一種或幾種。
[0021] 本發(fā)明降濾失劑中優(yōu)選加入促進(jìn)劑和分散劑，以浙青組合物顆粒重量為基準(zhǔn)，促 進(jìn)劑加入量為1~10重量份，分散劑加入量為1~5重量份。
[0022] 本發(fā)明降濾失劑的制備方法，包括如下內(nèi)容：將高軟化點浙青加熱至熔融態(tài)，均勻 噴灑到預(yù)熱好的橡膠粉顆粒上，靜置滲透一段時間，經(jīng)冷凍后在振動篩中進(jìn)行振動粉碎，其 中振動篩篩孔為大于60目標(biāo)準(zhǔn)篩。篩下部分即為得到的浙青組合物顆粒。
[0023] 本發(fā)明方法中，所述的高軟化點浙青其軟化點為12(T220°C。
[0024] 本發(fā)明方法中，所述的橡膠粉顆?？梢詾槭惺鄣膹U舊輪胎膠粉產(chǎn)品，高軟化點浙 青可以為氧化浙青、溶脫浙青或天然浙青中的一種或幾種混合，高軟化點浙青與橡膠粉顆 粒的質(zhì)量比為4 :1~1 :1。
[0025] 本發(fā)明方法中，所述的橡膠粉顆粒預(yù)熱溫度50~120°C，預(yù)熱時間0. 5~2小時； 所述的靜置滲透時間為〇. 5飛小時，在100~200°C溫度下靜置滲透。然后冷卻到室溫。
[0026] 本發(fā)明方法中，冷凍的條件為：冷凍溫度為-10~-50°C，優(yōu)選-2(T-40°C，冷凍時 間5~24小時，優(yōu)選10-18小時。振動粉碎時間為1~100s，優(yōu)選10~50s。
[0027] 本發(fā)明方法中，優(yōu)選在制備過程中加入促進(jìn)劑和分散劑，分散劑需在噴灑拌和前 加入，促進(jìn)劑需在振動粉碎前加入。
[0028] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點： (1)在制備高軟化點浙青組合物時，引入了橡膠粉作為改性劑。在制備過程中采用先將 高軟化點浙青均勻噴灑在膠粉顆粒表面，然后再進(jìn)行冷凍和振動粉碎的方法，可以形成以 膠粉顆粒為核相，以高軟化點浙青為殼層的改性浙青顆粒，使浙青和橡膠粉有機地結(jié)合為 一體，不僅提高了顆粒的抗高溫性能，同時亦增加其可變形能力，起到了很好的降低高溫高 壓濾失量的作用。在制備過程中，采用噴灑的方法簡單易行，在噴灑拌和前加入水滑石作為 分散劑可使噴灑拌和過程更易進(jìn)行，而且較易均勻；在一定溫度下靜置滲透一段時間可以 使高軟化點浙青與橡膠粉顆粒之間更好結(jié)合。
[0029] ( 2 )在粉碎的同時加入的促進(jìn)劑，均為帶有表面活性的固體粉末，可防止浙青顆粒 粘結(jié)到一起；另一方面，加入到鉆井液中，這些表面活性劑可以使浙青顆粒均勻穩(wěn)定地分散 到鉆井液體系當(dāng)中，增加鉆井液的使用性能。
[0030] (3)油氣層的裂縫或孔道大小不一，而單純的高軟化點浙青顆粒的變形能力畢竟 有限，不能與之很好匹配，因此易造成不能任意嵌入到井內(nèi)的所有大小和形狀的孔道等問 題，難以起到理想的封堵和降濾失效果；本發(fā)明采用以適宜粒徑的橡膠粉為核相，以高軟化 點浙青為殼層得到的改性高軟化點浙青顆粒，即增加了其粘彈使用范圍，可以在較寬的孔 徑分布范圍內(nèi)使用，起到了良好的封堵和穩(wěn)定井壁的作用。
【具體實施方式】
[0031] 下面將通過實施例對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明，但并不因此而限制本發(fā)明，其中的 百分含量為質(zhì)量百分含量。
[0032] 實施例1 取軟化點為146. 5°C的氧化浙青100g，加熱至熔融狀態(tài)。取丁苯橡膠膠粉75g，在100°C 溫度下預(yù)熱40分鐘，加入7. 2g水滑石，將熔化好的高軟化點浙青置于噴壺中，將高軟化點 浙青均勻噴灑到已經(jīng)預(yù)熱的顆粒上，邊噴灑邊翻動。噴灑結(jié)束后，在135°C條件下靜置30分 鐘，冷卻到室溫。然后置于冷凍箱中冷凍(冷凍溫度_35°C，冷凍時間為12小時)。取出后放 入振動篩，加入6. 2g十六烷基三甲基氯化銨。篩底選用80目標(biāo)準(zhǔn)篩，振動粉碎20s，篩下即 得改性高軟化點浙青組合物顆粒。
[0033] 實施例2 取軟化點為157. 2°C溶脫浙青100g，加熱至熔融狀態(tài)。取丁基橡膠膠粉46g，在105°C 溫度下預(yù)熱30分鐘，加入6. Og水滑石，將熔化好的高軟化點浙青置于噴壺中，將高軟化點