【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及沥青领域，具体涉及一种钻井液用沥青组合物及其制备方法。
技术介绍
1、随着原油的日益重质化，减压渣油收率逐渐提高，渣油中重金属含量、硫含量等增大，渣油中饱和分和沥青质相对含量增高，芳香分和胶质相对含量减小，且沥青质的缔合程度升高，存在形态更为复杂，直接将劣质化渣油制备成高等级沥青的生产难度增加。乙烯焦油是乙烯原料裂解制乙烯的副产物，随着中国乙烯工业的快速发展，乙烯焦油的产量也逐年在增加。乙烯焦油组成较为复杂，尤其是沥青质含量很高，利用难度较大，很大一部分作为燃料使用，既造成了资源浪费，也不利于节能环保。
2、随着钻井领域的不断扩大，沥青类封堵剂在油田钻井中的应用越来越受到重视。沥青类封堵剂一般含有不溶于水的沥青颗粒，并且有一定的软化点。当井眼内有足够高的温度和压力时，沥青颗粒软化变形，并被挤入井壁微裂缝中，阻止钻井液从微裂缝渗透，与泥饼一起有效地封堵地层。沥青类物质是石油钻井极其有效的防塌剂和油层保护剂。对于深层油气田的钻井作业中，一般软化点沥青会因为过度软化或流淌而无法满足深井下的高温作业要求。高软化点沥青(软化点在100℃以上，尤其是在120℃以上的沥青)因其出色的抗高温能力则可以满足深层钻井的要求。
3、如果能把越来越劣质化的渣油和利用难度较大的乙烯焦油经过改性，得到适用于钻井液体系的高软化点沥青，将会是一种较好的选择。
4、cn1415699a公开了一种氧化沥青的生产方法，首先采用静态混合器将空气和沥青混合，使空气以微小气泡分散到沥青原料中，然后进入氧化装置进行氧化反应，
5、cn103805221b公开了一种高软化点沥青的生产方法，该方法生产原料是煤沥青与石油沥青的混合物，利用煤沥青高温下粘度小、反应活性高等特点促进了氧化反应的进行，但是煤沥青氧化过程释放大量有毒有害气体，对环境和人体有害。
6、综上，以上方法在制备高软化点沥青时存在能耗高、工艺复杂、污染环境等问题，且制备过程中对沥青软化点的提高能力有限，不适合作为制备沥青类水基钻井液的原材料。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种钻井液用沥青组合物及其制备方法。本专利技术以难处理的劣质减渣、油砂沥青、乙烯焦油为原料，经过改性处理得到了适用于钻井液体系的高软化点沥青，适宜作为生产沥青类钻井液的主要材料。
2、本专利技术第一方面提供了一种钻井液用沥青组合物，按重量份计，包括以下原料组分：沥青壳组分：100份；沥青核组分：20～60份，优选为30～60份；
3、其中沥青壳组分，按重量计，包括以下原料组分：劣质减渣：100份；油砂沥青：20～60份，优选为30～50份；改性剂：0.1～2份，优选为0.2～1.2份；
4、其中沥青核组分，按重量计，包括以下原料组分：乙烯焦油重组分：100份；预处理剂：3～12份，优选为3～10份；性能调节剂：0.5～8份，优选为1～7份。
5、所述沥青壳的软化点为102～125℃，所述沥青核的软化点为190～230℃。
6、所述劣质减渣的性质包括：闪点为241℃～256℃、硫含量为2.61wt％～3.65wt％，以质量分数计，饱和分占26.1％～37.7％、芳香分占20.2％～34.5％、胶质占18.3％～24.8％、沥青质占21.3％～30.1％，沥青质优选占21.3％～26.0％。
7、所述劣质减渣还具有如下的性质：残炭值为21wt％～29wt％、氮含量为0.14wt％～0.61wt％，镍、钒总含量为320～365μg/g，缩合指数ci为0.26～0.35。
8、所述劣质减渣可以为塔河减渣或是满足上述性质的其它减渣，所述劣质减渣为初馏点大于425℃的馏分。
9、所述油砂沥青为内蒙古油砂沥青、青海油砂沥青、印度尼西亚油砂沥青、哈萨克斯坦油砂沥青的一种或几种。
10、所述油砂沥青的性质包括：软化点不小于50℃，优选为55℃～65℃，闪点不小于232℃，优选为235℃～256℃，凝点为25℃～32℃，100℃粘度为1450～1600mm2.s-1，优选为1500～1600mm2.s-1，残炭为9.5wt％～15.1wt％、硫含量为2.0wt％～6.1wt％，碳含量为84wt％～87wt％，氢含量为10wt％～12.4wt％，氮含量为0.2wt％～0.8wt％，以质量分数计，饱和分占10.1％～30.7％、芳香分占15.6％～35.9％、胶质占30.4％～45.8％、沥青质占10.7％～27.3％，沥青质优选占11.3％～25.2％。
11、所述改性剂为多聚磷酸，其中所含的磷酸以h3po4计的质量含量为125％～145％，优选为130％～140％。
12、所述乙烯焦油重组分为乙烯焦油减压蒸馏得到的大于340℃的重组分。
13、所述乙烯焦油具有的性质包括：碳含量为91.2wt％～92.6wt％，氢含量为6.9wt％～7.4wt％，氮含量为0.03wt％～0.09wt％，灰分不大于0.23wt％，总单环芳烃含量为13.2wt％～15.1wt％，总双环芳烃含量为24.6wt％～27.3wt％，总三环芳烃含量为14.4wt％～16.2wt％，总四环芳烃含量为10.8wt％～11.3wt％，总五环芳烃含量为5.2wt％～7.3wt％，胶质含量为10.1wt％～12.7wt％。大于340℃的收率为65wt％～73wt％。
14、所述预处理剂为对苯二甲醛、对甲苯磺酸、磷酸、硼酸、磺酸、十二烯基琥珀酸酐、聚壬二酸酐、聚戊二酸酐、聚乙二酸酐中的一种或几种。
15、所述性能调节剂为废弃的活性炭吸附剂，所述活性炭吸附剂废弃前曾专门用于吸附炼厂的有机废气。所述废弃的活性炭吸附剂吸附了大量有机废气(包括脂肪族和芳香族碳氢化合物、醇类、脂类、酮类等)、催化剂固体颗粒、烟尘等。所述活性炭吸附剂优选为含有铜离子和/或铁离子的活性炭(铜离子和/或铁离子总质量占活性炭质量的1％～10％，优选为2％～8％)。其中活性炭中微孔(<2nm)占总孔容的20％～40％，中孔(2nm～50nm)占总孔容的10％～25％，大孔(>50nm)占总孔容的35％～70％。
16、本专利技术第二方面提供了一种钻井液用沥青组合物的制备方法，包括：
17、(1)将加热至流动状态的劣质减渣与油砂沥青、改性剂加入到反应釜中，搅拌并加热至反应温度，反应结束后保温处理；保温结束后进行减压深拔，得到沥青壳组分；
18、(2)将加热至流动状态的乙烯焦油重组分、预处理剂、性能调节剂加入到氧化釜中进行氧化处理，氧化处理后进行缩合处理，处理结束得到沥青核组分；
19、(3)将加热至流动状态的沥青壳组分均匀喷洒在粉碎成颗本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种钻井液用沥青组合物，其特征在于，按重量份计，包括以下原料组分：沥青壳组分：100份；沥青核组分：20～60份；
2.根据权利要求1所述的钻井液用沥青组合物，其特征在于，所述沥青壳的软化点为102～125℃，所述沥青核的软化点为190～230℃。
3.根据权利要求1所述的钻井液用沥青组合物，其特征在于，所述劣质减渣的性质包括：闪点为241℃～256℃、硫含量为2.61wt％～3.65wt％，以质量分数计，饱和分占26.1％～37.7％、芳香分占20.2％～34.5％、胶质占18.3％～24.8％、沥青质占21.3％～30.1％；和/或，
4.根据权利要求1所述的钻井液用沥青组合物，其特征在于，所述油砂沥青为内蒙古油砂沥青、青海油砂沥青、印度尼西亚油砂沥青、哈萨克斯坦油砂沥青的一种或几种。
5.根据权利要求4所述的钻井液用沥青组合物，其特征在于，所述油砂沥青的性质包括：软化点不小于50℃，优选为55℃～65℃，闪点不小于232℃，优选为235℃～256℃，凝点为25℃～32℃，100℃粘度为1450～1600mm2.S-1，残炭
6.根据权利要求1所述的钻井液用沥青组合物，其特征在于，所述改性剂为多聚磷酸，其中所含的磷酸以H3PO4计的质量含量为125％～145％。
7.根据权利要求1所述的钻井液用沥青组合物，其特征在于，所述乙烯焦油重组分为乙烯焦油减压蒸馏得到的大于340℃的重组分。
8.根据权利要求1所述的钻井液用沥青组合物，其特征在于，所述预处理剂为对苯二甲醛、对甲苯磺酸、磷酸、硼酸、磺酸、十二烯基琥珀酸酐、聚壬二酸酐、聚戊二酸酐、聚乙二酸酐中的一种或几种。
9.根据权利要求1所述的钻井液用沥青组合物，其特征在于，所述性能调节剂为废弃的活性炭吸附剂；所述废弃的活性炭为含有铜离子和/或铁离子的活性炭；其中活性炭中<2nm的微孔占总孔容的20％～40％，2nm～50nm的中孔占总孔容的10％～25％，>50nm的大孔占总孔容的35％～70％。
10.一种根据权利要求1-9任一所述的钻井液用沥青组合物的制备方法，包括：
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的搅拌的速度为600～800r/min；所述加热至反应温度为采用程序升温加热至反应温度，升温速率为1℃～3℃/min，所述反应温度为140℃～180℃，所述反应的时间为3～6h；和/或，
12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，进行氧化处理时，通入氧化性气体；所述氧化性气体为富氧空气，所述富氧空气的氧气体积含量为30％～55％，气体流量为根据权利要求10所述的方法，其特征在于，0.06～0.4m3/kg/h；所述氧化处理的温度为220℃～320℃，所述氧化处理的时间为150～240min，氧化处理过程中搅拌速度为50～200r/min。
13.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述缩合温度为320℃～380℃，缩合过程所用气体为惰性气体和/或N2，气体流量为0.10～0.25m3/kg/h，所述缩合反应的时间为200～260min，缩合过程中搅拌速度为100～240r/min。
14.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，步骤(3)中，所述沥青壳组分的加热温度为180℃～210℃。
...【技术特征摘要】
1.一种钻井液用沥青组合物，其特征在于，按重量份计，包括以下原料组分：沥青壳组分：100份；沥青核组分：20～60份；
2.根据权利要求1所述的钻井液用沥青组合物，其特征在于，所述沥青壳的软化点为102～125℃，所述沥青核的软化点为190～230℃。
3.根据权利要求1所述的钻井液用沥青组合物，其特征在于，所述劣质减渣的性质包括：闪点为241℃～256℃、硫含量为2.61wt％～3.65wt％，以质量分数计，饱和分占26.1％～37.7％、芳香分占20.2％～34.5％、胶质占18.3％～24.8％、沥青质占21.3％～30.1％；和/或，
4.根据权利要求1所述的钻井液用沥青组合物，其特征在于，所述油砂沥青为内蒙古油砂沥青、青海油砂沥青、印度尼西亚油砂沥青、哈萨克斯坦油砂沥青的一种或几种。
5.根据权利要求4所述的钻井液用沥青组合物，其特征在于，所述油砂沥青的性质包括：软化点不小于50℃，优选为55℃～65℃，闪点不小于232℃，优选为235℃～256℃，凝点为25℃～32℃，100℃粘度为1450～1600mm2.s-1，残炭为9.5wt％～15.1wt％、硫含量为2.0wt％～6.1wt％，碳含量为84wt％～87wt％，氢含量为10wt％～12.4wt％，氮含量为0.2wt％～0.8wt％，以质量分数计，饱和分占10.1％～30.7％、芳香分占15.6％～35.9％、胶质占30.4％～45.8％、沥青质占10.7％～27.3％。
6.根据权利要求1所述的钻井液用沥青组合物，其特征在于，所述改性剂为多聚磷酸，其中所含的磷酸以h3po4计的质量含量为125％～145％。
7.根据权利要求1所述的钻井液用沥青组合物，其特征在于，所述乙烯焦油重组分为乙烯焦油减压蒸馏得到的大于340℃的重组分。
8.根据权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘成，傅丽，刘树华，张建峰，吴晓颖，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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