【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及石油开采加工，具体涉及一种钻井液用阳离子乳化沥青及其制备方法。
技术介绍
1、油田开采领域中的井壁稳定问题，特别是泥页岩地层井壁的稳定性一直是钻井工程中经常遇到的井下复杂工况之一。井壁不稳定会引起卡钻、套管损坏等，不但影响钻井进度和固井质量，还可能导致油井报废，影响勘探开发的推进。因此，需要在钻井液中加入具有防塌功能的防塌剂，以改善稳定井壁的目的。当前油田钻井液所使用的防塌剂主要是沥青类，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。
2、但是阳离子乳化沥青还存在以下问题：在水基钻井液中，会存在大量水分和离子，这会导致阳离子乳化沥青与水相分离或变得不稳定，或者导致阳离子沥青无法充分溶解或分散，从而影响其加工和应用效果。因此，如何提高阳离子乳化沥青的稳定性是亟待解决的问题。
技术实现思路
1、为了解决现有技术存在的上述不足，本专利技术的目的是提供一种钻井液用阳离子乳化沥青及其制备方法，以解决现有阳离子乳化沥青稳定性低的问题。
2、本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：提供一种钻井液用阳离子乳化沥青，包括以下重量份组分：基质沥青100份、木质素-膨润土-石墨烯复合物1-5份、阳离子乳化剂1-5份、缓释颗粒1-3份、稳定剂0.5-1.5份和水70-100份；
3、其中，木质素-膨润土-石墨烯复合物通过以下方法制得：
4、（1）将碱木质素和苯酚在碱性溶液条件下，于70-90℃
5、（2）将酚化木质素和氧化石墨烯按质量比为1-3:5-10混合，球磨，干燥，过筛，制得木质素/石墨烯复合物；
6、（3）将酚化木质素和膨润土按质量比为1-3:5-10混合，球磨，干燥，过筛，制得木质素/膨润土复合物；
7、（4）将木质素/石墨烯复合物和木质素/膨润土复合物按质量比为1-5:1混合，球磨，干燥，过筛，制得木质素-膨润土-石墨烯复合物。
8、本专利技术的有益效果为：本专利技术通过引入特定结构的木质素-膨润土-石墨烯复合物，将木质素-膨润土-石墨烯复合物和基质沥青结合后，膨润土通过吸附等作用改善沥青的流变性能。因膨润土能够吸附并稳定沥青分子，使得沥青在木质素-膨润土-石墨烯复合物结构中能够均匀分散，进而提高沥青的稳定性，再结合阳离子乳化剂和稳定剂，能够进一步地提高沥青乳化性能和稳定性能。缓释颗粒能够起到缓冲作用，当接近井壁时，能够进一步发挥堵漏作用，进而提高井壁稳定性。
9、在制备木质素-膨润土-石墨烯复合物时，首先将碱木质素和苯酚在碱性条件下反应，可以增加木质素的反应活性位点数量，以便后续反应中参与更多的反应，提高最终的乳化效果。所得的酚化木质素中含有大量的酚羟基，酚羟基有助于石墨烯片层的剥离；酚化木质素还存在π-π大共轭结构可使其稳定，因而其可以堆叠到氧化石墨烯的表面，并达到弱化氧化石墨烯片层间范德华力的作用，以阻止石墨烯平面之间的团聚。
10、同时酚羟基还可以与膨润土层间所含部分负电荷发生酯化反应，从而使得酚化木质素和膨润土结合紧密。此外，酚化木质素含有大量苯环、羟基和羧基，这些基团可以剥离膨润土的片层结构，扩展膨润土的层间距，且大量的羟基、羧基等活性基团的引入可增加膨润土的亲水性，改性后的膨润土可与剥离的石墨烯相互插层，可制得木质素-膨润土改性的石墨烯，进一步阻止了石墨烯的团聚现象。
11、氧化石墨烯为二维层状结构，且比表面积大，容易发生团聚。膨润土属于层状结构，而酚化木质素含丰富的苯环和活性基团，且所含酚羟基能与膨润土中少量负电荷反应，因此，酚化木质素改性后的膨润土能增加膨润土的层间距。酚化木质素改性后的膨润土中含有大量苯环，可与氧化石墨烯片形成π-π共轭，从而使得石墨烯和膨润土相互插层，防止石墨烯片层间由于范德华力作用而形成团聚现象。
12、在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进：
13、进一步，钻井液用阳离子乳化沥青，包括以下重量份组分：基质沥青100份、木质素-膨润土-石墨烯复合物3份、阳离子乳化剂3份、缓释颗粒2份、稳定剂0.8份和水80份。
14、进一步，步骤（1）中碱木质素、苯酚和碱性溶液的质量比为100:10-30:90-110；碱性溶液为无机碱和水的混合物，无机碱和水的质量比为1-5:100，无机碱为氢氧化钠、氢氧化钾等。
15、进一步，步骤（2）中酚化木质素和氧化石墨烯按质量比为1:6混合。
16、进一步，步骤（3）中酚化木质素和膨润土按质量比为1:6混合。
17、进一步，步骤（4）中木质素/石墨烯复合物和木质素/膨润土复合物按质量比为4:1混合。
18、进一步，基质沥青为脱油沥青，其软化点为45-65℃。
19、进一步，阳离子乳化剂为十八烷基三甲基氯化铵、十八烷基二甲基羟乙基氯化铵、十八烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵或十六烷基三甲基溴化铵。
20、进一步，稳定剂为氯化钙或氯化钠。
21、进一步，缓释颗粒包括以下重量份组分：蜡1-5份和壳聚糖微粉8-15份；缓释颗粒通过以下方法制得：将壳聚糖微粉用蜡包裹，形成缓释颗粒。
22、进一步，蜡的熔点为114℃。
23、进一步，缓释颗粒包括以下重量份组分：蜡3份和壳聚糖微粉10份。
24、采用上述进一步技术方案的有益效果为：当乳化沥青加入井中，缓释颗粒外层的蜡未破裂，蜡内部的壳聚糖微粉不与游离的矿物颗粒接触，不会发生胶结反应。当乳化沥青靠近井壁时，井壁处的原油含量相对较高，在高温和高压情况下，原油将蜡溶解，蜡逐渐破裂，壳聚糖逐渐溶于水基钻井液中，壳聚糖与水混合后，其分子会与水分子形成氢键和静电相互作用，从而形成水合层，并呈现出胶状特性，可起到堵漏作用。当进一步靠近井壁时，壳聚糖的氨基基团与井壁处的矿物颗粒表面的阴离子交换或静电吸附作用，使壳聚糖能够与矿物颗粒之间形成结合，并且壳聚糖上的羟基可以通过氢键与矿物颗粒表面的氧化物等形成相互作用，这种相互作用能够增加壳聚糖与矿物颗粒之间的粘结力，从而形成胶结层。壳聚糖胶结层能够起到固定井壁，防止泥浆和井液的泄露，以及提高井壁的稳定性的作用。
25、上述钻井液用阳离子乳化沥青的制备方法，包括以下步骤：
26、（1）将基质沥青加热熔融，然后加入木质素-膨润土-石墨烯复合物进行超声分散；
27、（2）将稳定剂和水混合，于50-80℃条件下加入阳离子乳化剂，混合均匀，最后调整ph至2-4；
28、（3）将步骤（1）所得物、步骤（2）所得物和缓释颗粒同时经过胶体磨进行乳化，制得钻井液用阳离子乳化沥青。
29、本专利技术具有以下有益效果：
30、本专利技术通过对木质素进行酚化改性得到酚化木质素，然后将酚化木质素分别对石墨烯和本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种钻井液用阳离子乳化沥青，其特征在于，包括以下重量份组分：基质沥青100份、木质素-膨润土-石墨烯复合物1-5份、阳离子乳化剂1-5份、缓释颗粒1-3份、稳定剂0.5-1.5份和水70-100份；
2.根据权利要求1所述的钻井液用阳离子乳化沥青，其特征在于，包括以下重量份组分：基质沥青100份、木质素-膨润土-石墨烯复合物3份、阳离子乳化剂3份、缓释颗粒2份、稳定剂0.8份和水80份。
3.根据权利要求1或2所述的钻井液用阳离子乳化沥青，其特征在于，步骤（1）中碱木质素、苯酚和碱性溶液的质量比为100:10-30:90-110；碱性溶液为无机碱和水的混合物，无机碱和水的质量比为1-5:100。
4.根据权利要求1或2所述的钻井液用阳离子乳化沥青，其特征在于，步骤（2）中酚化木质素和氧化石墨烯按质量比为1:6混合；步骤（3）中酚化木质素和膨润土按质量比为1:6混合；步骤（4）中木质素/石墨烯复合物和木质素/膨润土复合物按质量比为4:1混合。
5.根据权利要求1或2所述的钻井液用阳离子乳化沥青，其特征在于，基质沥青为脱油沥青，其软
6.根据权利要求1或2所述的钻井液用阳离子乳化沥青，其特征在于，阳离子乳化剂为十八烷基三甲基氯化铵、十八烷基二甲基羟乙基氯化铵、十八烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵或十六烷基三甲基溴化铵。
7.根据权利要求1或2所述的钻井液用阳离子乳化沥青，其特征在于，稳定剂为氯化钙或氯化钠。
8.根据权利要求1或2所述的钻井液用阳离子乳化沥青，其特征在于，缓释颗粒包括以下重量份组分：蜡1-5份和壳聚糖微粉8-15份；缓释颗粒通过以下方法制得：将壳聚糖微粉用蜡包裹，形成缓释颗粒。
9.根据权利要求8所述的钻井液用阳离子乳化沥青，其特征在于，缓释颗粒包括以下重量份组分：蜡3份和壳聚糖微粉10份。
10.根据权利要求1-9任一项所述的钻井液用阳离子乳化沥青的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种钻井液用阳离子乳化沥青，其特征在于，包括以下重量份组分：基质沥青100份、木质素-膨润土-石墨烯复合物1-5份、阳离子乳化剂1-5份、缓释颗粒1-3份、稳定剂0.5-1.5份和水70-100份；
2.根据权利要求1所述的钻井液用阳离子乳化沥青，其特征在于，包括以下重量份组分：基质沥青100份、木质素-膨润土-石墨烯复合物3份、阳离子乳化剂3份、缓释颗粒2份、稳定剂0.8份和水80份。
3.根据权利要求1或2所述的钻井液用阳离子乳化沥青，其特征在于，步骤（1）中碱木质素、苯酚和碱性溶液的质量比为100:10-30:90-110；碱性溶液为无机碱和水的混合物，无机碱和水的质量比为1-5:100。
4.根据权利要求1或2所述的钻井液用阳离子乳化沥青，其特征在于，步骤（2）中酚化木质素和氧化石墨烯按质量比为1:6混合；步骤（3）中酚化木质素和膨润土按质量比为1:6混合；步骤（4）中木质素/石墨烯复合物和木质素/膨润土复合物按质量比为4...
【专利技术属性】
技术研发人员：王勇，火昌盛，王海洋，刘艳萍，
申请(专利权)人：克拉玛依市义恩技术服务有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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