一种改性阳离子乳化沥青及制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种改性阳离子乳化沥青及制备方法和应用。本发明专利技术改性阳离子乳化沥青，按重量份数计，包括以下组分：改性沥青100份，乳化剂1.0~5.0份，性能调节剂0.2~1.0份，稳定剂0.2~1.0份，水30~100份。该改性阳离子乳化沥青软化点高，固含量高且分散均匀稳定，特别适合钻井液使用，尤其是在高温高压深井中，起到封堵和降低滤失量的作用。封堵和降低滤失量的作用。

【技术实现步骤摘要】
一种改性阳离子乳化沥青及制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及石油钻井堵漏领域，具体涉及一种乳化沥青、制法及其在钻井液中的应用。

技术介绍

[0002]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，这些都对钻井液处理剂提出了更高要求。特别是在钻井作业中，经常会遇到强水敏地层，极易造成钻头泥包、井壁垮塌、井径缩小、钻具受卡等复杂问题，这些都对钻井安全造成了极大的影响。
[0003]沥青类产品在油气钻井过程中有着广泛的用途，可以作为钻井液（俗称泥浆）的重要组成部分。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。
[0004]其中乳化沥青尤其是阳离子乳化沥青由于具有诸多优良的特性，在钻井行业中越来越被广泛的推广和应用。通常作为抑制剂和降滤失剂，可以改善泥饼质量并且渗入地层，可与地层黏土相作用，抑制黏土水化膨胀。
[0005]沥青是由沥青质、胶质、芳香烃和饱和烃组成的胶体，沥青成分复杂，分子量大且黏度较大，常温下不易流动，乳化难度大，需要有合适的乳化剂存在并且在热熔状态下才能进行乳化分散。
[0006]随着钻井深度的加深，对钻井液及其处理剂提出了更高的抗温要求。因此乳化沥青中的基质沥青需要具有较高的软化点，因此，给沥青的乳化带来了更大的困难。
[0007]CN1322093C公开了一种钻井液用阳离子乳化沥青防塌剂及其生产方法，该阳离子乳化沥青防塌剂主要由20~40%的沥青，山梨醇酐单油酸酯和丙烯酸单体经聚合得到聚合物乳液，阳离子乳化剂以及助剂油组成。该乳化沥青中沥青固含量较低，封堵和降滤失效果欠佳，而且抗高温性能不理想，不适合深井作业使用。
[0008]CN102952526B公开了一种高软化点沥青水基钻井液处理剂及其制备方法。该乳化沥青主要包括高软化点沥青、水、乳化剂和稳定剂等。由于加入了软化点为150~240℃的高软化点沥青，其整体的抗高温性能有所提高，但是该乳化沥青采用的是硬脂酸钠、烷基硫酸钠、烷基苯磺酸钠、木质素磺酸盐等阴离子型乳化剂，虽然阴离子型乳化沥青比较容易乳化，但是一般井壁多呈负电性，所以阴离子型乳化沥青与井壁之间结合得不如阳离子乳化沥青牢固，难以在井下持续发挥作用。
[0009]CN103265816B公开了一种钻井液用低软化点乳化沥青及其制备方法，该乳化沥青主要包括油浆、溶剂油、非离子表面活性剂、阳离子表面活性剂等。该乳化沥青体系呈正电性，可以与井壁很好的结合，但是由于沥青的软化点较低，抗高温性能差，难以满足高温深井的使用要求。

技术实现思路

[0010]针对现有技术在制备阳离子乳化沥青时，存在沥青软化点低、固含量低，分散不易稳定等方面的不足，本专利技术提供了一种改性阳离子乳化沥青及制备方法和应用。该改性阳离子乳化沥青软化点高，固含量高且分散均匀稳定，特别适合钻井液使用，尤其是在高温高压深井中，起到封堵和降低滤失量的作用。
[0011]本专利技术第一方面提供了一种改性阳离子乳化沥青，按重量份数计，包括以下组分： 改性沥青
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100份，乳化剂
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1.0~5.0份，性能调节剂
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0.2~1.0份，稳定剂
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0.2~1.0份，水
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30~100份；所述改性沥青，按重量份数计，包括以下组分：基质沥青
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100份，沥青基氧化石墨烯微片
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0.5~1.5份，高分子聚合物
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1.0~4.0份，促进剂
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0.5~5.0份。
[0012]所述改性阳离子乳化沥青的固含量≥60%，优选为80%~60%。
[0013]所述基质沥青选自减压渣油、氧化沥青、溶脱沥青中的一种或几种；所述基质沥青的软化点为80~100℃。
[0014]所述沥青基氧化石墨烯微片的平均片径为10~100nm，厚度为10~50nm。
[0015]所述高分子聚合物为SBS或SIS以及结构与之类似的高分子聚合物中的一种或几种。
[0016]所述促进剂为C5石油树脂。
[0017]所述乳化剂为长链脂肪胺类阳离子乳化剂，如牛脂丙烯二胺、十八烷基二丙烯三胺、十八烷基丙烯三胺中的一种或几种。
[0018]所述性能调节剂为羟甲基纤维素、羟乙基纤维素中的一种或几种。
[0019]所述稳定剂为氯化钙、氯化钠、氯化铵中的一种或几种。
[0020]本专利技术第二方面提供了一种改性阳离子乳化沥青的制备方法，包括以下步骤：（1）制备改性沥青；（2）配制皂液：将性能调节剂、稳定剂与水混合溶解，再加入乳化剂，并调整pH值；（3）将改性沥青和配置的皂液混合继续进行乳化，得到改性阳离子乳化沥青。
[0021]步骤（1）制备改性沥青的具体步骤包括：i）制备沥青基氧化石墨烯微片；ii）在120~160℃下将沥青基氧化石墨烯微片与促进剂混合，第一超声处理，加入熔融状态的基质沥青，第二超声处理；将所得混合物升温至170~190℃，加入高分子聚合物，剪切，得到改性沥青。
[0022]其中，步骤i)制备沥青基氧化石墨烯微片的方法包括：向原料沥青粉中加入浓硝酸，搅拌下进行反应，反应温度为70~90℃，反应时间为2~8h，反应结束后，降温，抽滤、干燥，得到沥青基氧化石墨烯微片。
[0023]所述原料沥青为脱油沥青或天然沥青中的一种；软化点为100~200℃。
[0024]所述原料沥青与浓硝酸的质量比为1:5~1:20。所述浓硝酸的质量浓度为65%~70%。
[0025]所述抽滤、干燥采用本领域的常规方法即可。在所述抽滤之前，可以用稀释剂稀释后，再进行抽滤。所述稀释剂可以为蒸馏水。
[0026]步骤ii)中所述第一超声处理的时间为10~30min；所述第二超声处理的时间为20~60min。所述剪切的时间为30~90min。
[0027]步骤（2）中，加入乳化剂前，优选控制温度为70~90℃。步骤（2）中，所述pH值调整为2.5~3.5。
[0028]本专利技术第三方面提供了一种上述改性阳离子乳化沥青在钻井液中的应用。
[0029]所述钻井液为油包水基钻井液。所述改性阳离子乳化沥青在钻井液中的添加量为1wt%~10wt%。
[0030]与现有技术相比，本专利技术具有如下优点：（1）本专利技术改性阳离子乳化沥青，固含量和软化点高且乳化体系稳定，具有较强的抗高温性能，可以满足高温使用要求。
[0031]（2）在制备乳化沥青前，首先选用沥青基氧化石墨烯微片和高分子聚合物对沥青进行改性，工艺上采用先超声再剪切的方法，使石墨烯微本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改性阳离子乳化沥青，按重量份数计，包括以下组分：改性沥青
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100份，乳化剂
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1.0~5.0份，性能调节剂
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0.2~1.0份，稳定剂
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0.2~1.0份，水
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30~100份；其中，所述改性沥青，按重量份数计，包括以下组分：基质沥青
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100份，沥青基氧化石墨烯微片
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0.5~1.5份，高分子聚合物
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1.0~4.0份，促进剂
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0.5~5.0份。2.按照权利要求1所述的改性阳离子乳化沥青，其特征在于：所述改性阳离子乳化沥青的固含量≥60%。3.按照权利要求1所述的改性阳离子乳化沥青，其特征在于：所述基质沥青选自减压渣油、氧化沥青、溶脱沥青中的一种或几种；所述基质沥青的软化点为80~100℃。4.按照权利要求1所述的改性阳离子乳化沥青，其特征在于：所述沥青基氧化石墨烯微片的平均片径为10~100nm，厚度为10~50nm。5.按照权利要求1所述的改性阳离子乳化沥青，其特征在于：所述高分子聚合物为SBS或SIS中的一种或几种。6.按照权利要求1所述的改性阳离子乳化沥青，其特征在于：所述促进剂为C5石油树脂。7.按照权利要求1所述的改性阳离子乳化沥青，其特征在于：所述乳化剂为长链脂肪胺类阳离子乳化剂。8.按照权利要求1所述的改性阳离子乳化沥青，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：傅丽，李志军，徐青柏，么强，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司大连石油化工研究院，
类型：发明
国别省市：