【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改性沥青及其制备方法。
技术介绍
1、沥青类钻井液体系以油基为主，但是油基钻井液在成本和环保方面有一定缺陷，水基类钻井液受到越来越多的关注，酸酐化改性虽然可以提高沥青的软化点和亲水性能，但是，沥青属于相对惰性的体系，与酸酐的反应能力差，反应转化率很低。未反应的酸酐留在沥青中腐蚀设备，加热后小分子酸酐挥发出来对人体和环境有害，低转化率也增加了酸酐用量，成本提高。
2、另外，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。因此，针对这类越来越劣质化的渣油，如果能将其经过改性得到软化点高、亲水性好的生产钻井液沥青的中间体会是一种较好的选择。
3、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，该方法在生产普通道路沥青和建筑沥青时可以对沥青性能进行调节，但是不适合用于生产高软化点沥青。因为高温下空气在沥青中存在的量很少，氧化效率有限，不能大幅提高沥青的软化点，且生产过程存在结焦现象。
4、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
5、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，生产的高软化点沥青亲水性差，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改性沥青及其制备方法。本专利技术以难处理的劣质减渣、油砂沥青为原料，经过改性处理得到了软化点高、亲水性好的高软化点沥青，适宜作为生产沥青类水基钻井液的主要材料。
2、本专利技术第一方面提供了一种钻井液用改性沥青，按重量份计，包括以下原料组分：预处理减渣：100份；酸酐改性剂：2～10份，优选为2～8份；引发剂：0.08～0.7份，优选为0.15～0.7份；稳定剂：0.4～1.5份，优选为0.6～1.4份；改性剂：0.5～12份，优选为4～10份；性能调节剂：0.5～10份，优选为1～8份；其中预处理减渣，按重量计，包括以下原料组分：
3、劣质减渣：100份；
4、油砂沥青：20～60份，优选为30～50份；
5、预处理剂：0.1～2份，优选为0.2～1.2份。
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、所述预处理剂为高磷酸含量的多聚磷酸，其中所含的磷酸以h3po4计的质量含量为125％～145％，优选为130％～140％。
12、所述酸酐改性剂为顺丁烯二酸酐、聚异丁烯丁二酸酐、甲基纳迪克酸酐、改性甲基纳迪克酸酐mna-10、十二烯基琥珀酸酐、桐油酸酐、聚壬二酸酐、聚戊二酸酐、聚乙二酸酐或水解聚马来酸酐中的一种或几种。
13、所述引发剂为过氧化二异丙苯、叔丁基过氧化氢、过氧化苯甲酰、焦亚硫酸钠、偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、异丙苯过氧化氢中的一种或几种。
14、所述稳定剂包括低磷酸含量的多聚磷酸，同时还含有月桂醇聚氧乙烯醚、十六烷基醇聚氧乙烯醚、十八烷基醇聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚、二壬基酚聚氧乙烯醚、二十二醇中的至少一种。
15、以稳定剂的质量计，所述低磷酸含量的多聚磷酸的含量为20％～50％，优选为25％～45％。
16、所述低磷酸含量的多聚磷酸，所含的磷酸以h3po4计的质量含量为105％～115％，优选为105％～110％。
17、所述改性剂为三聚氰胺、三聚氰胺甲醛树脂、碳酰胺、脲醛树脂中的一种或几种。
18、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％。
19、本专利技术第二方面提供了一种钻井液用改性沥青的制备方法，包括：
20、(1)将加热至流动状态的劣质减渣与油砂沥青、预处理剂加入到反应釜中，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，得到预处理减渣；
21、(2)向步骤(1)所得物料中加入酸酐改性剂、引发剂，搅拌并加热至反应温度，在保护气下进行反应；
22、(3)向步骤(2)所得物料中加入稳定剂，搅拌并加热至反应温度，在保护气下进行反应；反应结束后加入改性剂，继续反应；
23、(4)将步骤(3)所得物料移入氧化反应釜，加入性能调节剂，在搅拌状态下通入氧化性气体进行氧化反应，反应结束得到钻井液用改性点沥青。
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【技术保护点】
1.一种钻井液用改性沥青，其特征在于，按重量份计，包括以下原料组分：预处理减渣：100份；酸酐改性剂：2～10份，优选为2～8份；引发剂：0.08～0.7份，优选为0.15～0.7份；稳定剂：0.4～1.5份，优选为0.6～1.4份；改性剂：0.5～12份，优选为4～10份；性能调节剂：0.5～10份，优选为1～8份；其中预处理减渣，按重量计，包括以下原料组分：
2.按照权利要求1所述的钻井液用改性沥青，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，
3.按照权利要求1所述的钻井液用改性沥青，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。
4.按照权利要求1或3所述的钻井液用改性沥青，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
5.按照权利要求1所述的钻井液用改性沥青，其特征在于，所述预处理剂为高磷酸含量的多聚磷酸，其中所含的磷酸以H3PO4计的质量含量为125％～145％，优选为130％～140％。
6.按照权利要求1所述的钻井液用改性沥青，其特征在于，所述酸酐改性剂为顺丁烯二酸酐、聚异丁烯丁二酸酐、甲基纳迪克酸酐、改性甲基纳迪克酸酐MNA-10、十二烯基琥珀酸酐、桐油酸酐、聚壬二酸酐、聚戊二酸酐、聚乙二酸酐或水解聚马来酸酐中的一种或几种。
7.按照权利要求1所述的钻井液用改性沥青，其特征在于，所述引发剂为过氧化二异丙苯、叔丁基过氧化氢、过氧化苯甲酰、焦亚硫酸钠、偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、异丙苯过氧化氢中的一种或几种。
8.按照权利要求1所述的钻井液用改性沥青，其特征在于，所述稳定剂包括低磷酸含量的多聚磷酸，同时还含有月桂醇聚氧乙烯醚、十六烷基醇聚氧乙烯醚、十八烷基醇聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚、二壬基酚聚氧乙烯醚、二十二醇中的至少一种。
9.按照权利要求8所述的钻井液用改性沥青，其特征在于，以稳定剂的质量计，所述低磷酸含量的多聚磷酸的含量为20％～50％，优选为25％～45％。
10.按照权利要求1或9所述的钻井液用改性沥青，其特征在于，所述低磷酸含量的多聚磷酸，所含的磷酸以H3PO4计的质量含量为105％～115％，优选为105％～110％。
11.按照权利要求1所述的钻井液用改性沥青，其特征在于，所述改性剂为三聚氰胺、三聚氰胺甲醛树脂、碳酰胺、脲醛树脂中的一种或几种。
12.按照权利要求1所述的钻井液用改性沥青，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的大孔占总孔容的的35％～70％。
13.一种按照权利要求1-12任一所述钻井液用改性沥青的制备方法，包括：
14.按照权利要求13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℃，优选为155℃～170℃；所述反应的时间为3～6h；所述保温处理的条件为：在120℃～135℃下保温10～16h。
15.按照权利要求13所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，减压深拔的终止温度为453℃～460℃。
16.按照权利要求13所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述搅拌的速度为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160℃～180℃，反应的时间为6～8h；所述保护气为惰性气体和/或N2；所述保护气的量使反应釜内的压力维持...
【技术特征摘要】
1.一种钻井液用改性沥青，其特征在于，按重量份计，包括以下原料组分：预处理减渣：100份；酸酐改性剂：2～10份，优选为2～8份；引发剂：0.08～0.7份，优选为0.15～0.7份；稳定剂：0.4～1.5份，优选为0.6～1.4份；改性剂：0.5～12份，优选为4～10份；性能调节剂：0.5～10份，优选为1～8份；其中预处理减渣，按重量计，包括以下原料组分：
2.按照权利要求1所述的钻井液用改性沥青，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，
3.按照权利要求1所述的钻井液用改性沥青，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。
4.按照权利要求1或3所述的钻井液用改性沥青，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，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％。
5.按照权利要求1所述的钻井液用改性沥青，其特征在于，所述预处理剂为高磷酸含量的多聚磷酸，其中所含的磷酸以h3po4计的质量含量为125％～145％，优选为130％～140％。
6.按照权利要求1所述的钻井液用改性沥青，其特征在于，所述酸酐改性剂为顺丁烯二酸酐、聚异丁烯丁二酸酐、甲基纳迪克酸酐、改性甲基纳迪克酸酐mna-10、十二烯基琥珀酸酐、桐油酸酐、聚壬二酸酐、聚戊二酸酐、聚乙二酸酐或水解聚马来酸酐中的一种或几种。
7.按照权利要求1所述的钻井液用改性沥青，其特征在于，所述引发剂为过氧化二异丙苯、叔丁基过氧化氢、过氧化苯甲酰、焦亚硫酸钠、偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、异丙苯过氧化氢中的一种或几种。
8.按照权利要求1所述的钻井液用改性沥青，其特征在于，所述稳定剂包括低磷酸含量的多聚磷酸，同时还含有月桂醇聚氧乙烯醚、十六烷基醇聚氧乙烯醚、十八烷基醇聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚、二壬基酚聚氧乙烯醚、二十二醇中的至少一种。
9.按照权利要求8所述的钻井液用改性沥青，其特征在于，以稳定剂的质量计，所述低磷酸含量的多聚磷酸的含量为20％～50％，优...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘成，刘树华，张建峰，徐青柏，么强，
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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