CN112430397A - 钻井液用防塌封堵剂阳离子改性沥青 - Google Patents

Abstract

一种钻井液用防塌封堵剂阳离子改性沥青，是由下述原料制成的：石油沥青粉、改性剂、表面活性剂、稳定剂、高沸点溶剂油。改性剂为均三嗪基单活性单季铵盐、均三嗪基单活性双季铵盐、聚胺化合物；表面活性剂为十六烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵、吐温80、吐温60、OP‑10。制备方法：将高沸点溶剂油和石油沥青粉加入到反应釜中，升温，搅拌，溶解，得到沥青胶液；将表面活性剂和改性剂加入到沥青胶液中，反应后得到胶体；加入稳定剂后得到凝胶状产物；经过降温冷却至凝固，粉碎即得。本发明封堵性能良好，能够抑制井壁垮塌，有效避免或减少了钻井复杂事故的发生，提高了钻井质量和钻井效率。

Description

钻井液用防塌封堵剂阳离子改性沥青

技术领域

本发明涉及一种石油钻井助剂，具体是一种钻井液用防塌封堵剂阳离子改性沥青，本发明还涉及所述钻井液用防塌封堵剂阳离子改性沥青的制备方法。

背景技术

钻井液是钻井工程中重要的流体，其性能的优劣直接关系到钻井质量的好坏，更对一个油田的采油效率高低起到至关重要的作用。目前市场上的防塌封堵剂种类繁多，但往往高效与环保不能兼具。目前常用的能满足环保要求的防塌封堵剂，但其性能均存在一定的不足，难以有效防塌封堵，难以保证钻井液高效的性能。

发明人检索到以下相关专利文献：CN103265816A公开了一种钻井液用低软化点乳化沥青及其制备方法，该乳化沥青按重量计含有：油浆25～50份、溶剂油10～35份、非离子表面活性剂1～4份、阳离子表面活性剂1～4份、C₂～C₄醇0～4份和水30～40份。其制备方法是将溶剂油及非离子表面活性剂加入油浆中，加热搅拌均匀得油浆混合液；然后将水、C₂～C₄醇和阳离子表面活性剂混合加热搅拌至阳离子表面活性剂溶解，再加入油浆混合液，在45～90℃下搅拌即得低软化点乳化沥青。CN1831042A公开了一种低荧光防塌沥青及其制造方法，它由石油沥青、溶剂油、液态三氧化硫、氯磺酸、硝酸和烧碱组成，在压力小于0.1MPa和温度20～80℃的反应釜中依次加入石油沥青重量的100～300％、20～90％、20～90％、20～90％和50～150％的溶剂油、液态三氧化硫、氯磺酸、硝酸和烧碱，最后干燥研磨而成。CN105505345A公开了一种钻井液用防塌封堵剂及其制备方法，其制备方法包括以下步骤：1、将亚硫酸盐和/或亚硫酸氢盐加入水中完全溶解，得到溶液A，再向溶液A中加入二甲胺、醛类物质，加热使其反应，得到加成产物；2、将酚类物质、醛类物质混合，加热使其反应，得到溶液B；3、向溶液B中加入碱类催化剂，得到溶液C；4、将步骤1所述的加成产物加入到步骤3得到的溶液C中使其进行反应，反应结束后，经干燥后，得到所述防塌封堵剂。CN106318345A公开了一种钻井液用低荧光防塌封堵剂及其制备方法，其组分按照质量和100％构成：石蜡45～60％，表面活性剂4～8％，稳定剂5～10％，除氧剂0.5～2％，消泡剂0.5～2％，余量为溶剂。CN105176501A公开了一种钻井液用封堵剂及其制备方法，所述钻井液用封堵剂由热敏变形疏水材料、热固性疏水材料、刚性固体颗粒材料、植物油和溶剂油组成。制备方法包括热固性疏水材料和植物油的混合物加入冷却的热敏变形疏水材料中，充分搅拌，加入刚性固体颗粒材料和溶剂油，搅拌均匀即得。CN108659799A公开了一种钻井液用防塌封堵剂阳离子改性沥青及其制备方法，所述改性沥青是由下述原料制成的：石油沥青粉、高沸点溶剂油、改性剂、表面活性剂、阻粘剂。改性剂为油溶性酚醛树脂、石油树脂中的一种或两种；表面活性剂为十六烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵中的一种或两种。制备方法：将高沸点溶剂油和石油沥青粉加入反应釜中，将反应釜内物料升温，搅拌，使石油沥青粉溶解，得到沥青胶液；将表面活性剂和改性剂加入到沥青胶液中，在一定温度下反应，反应后得到胶体；加入阻粘剂后得到凝胶状产物；经过降温冷却至凝固，粉碎，即得。

上述技术部分使用原料碱性强、不易降解，易对土地造成环境污染。并且生产工艺复杂，成本高。以上这些技术对于如何使钻井液用防塌封堵剂做到能充分抑制井壁垮塌，避免钻井复杂事故，提高钻井质量与效率，同时具有环保功能，并未给出具体的指导方案。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种钻井液用防塌封堵剂阳离子改性沥青，它的性能良好，能够抑制井壁垮塌，可有效的避免或减少钻井复杂事故的发生，从而提高钻井质量与效率，同时具有环保功能，并能达到市场上使用范围较广的防塌封堵剂的技术要求。

为此，本发明所要解决的另一技术问题在于，提供一种上述钻井液用防塌封堵剂阳离子改性沥青的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种钻井液用防塌封堵剂阳离子改性沥青，其技术方案在于它是由下述重量配比(重量份数，质量份数)的原料制成的：

所述的改性剂为均三嗪基单活性单季铵盐、均三嗪基单活性双季铵盐、聚胺化合物中的一种或者两种原料的组合，两种原料组合时其配比是任意的；所述的表面活性剂为十六烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵、吐温80、吐温60、OP-10中的一种或几种，几种组合时其配比是任意的；

上述均三嗪基单活性单季铵盐、均三嗪基单活性双季铵盐、聚胺化合物的分子结构式分别如下：

所述的钻井液用防塌封堵剂阳离子改性沥青的制备方法包括如下工艺步骤：①将20～35份的高沸点溶剂油和45～55份的石油沥青粉加入反应釜中，将反应釜内物料升温至100℃～120℃，搅拌，使石油沥青粉溶解，得到沥青胶液；②将5～10份的表面活性剂和5～15份的改性剂加入到步骤①制得的沥青胶液中，在80℃～100℃温度下反应60min～90min，反应后得到胶体；③将反应后得到的胶体温度控制在70℃～90℃，加入5～10份稳定剂后得到凝胶状产物；④将步骤③得到的凝胶状产物经过降温冷却至凝固，粉碎，即得到所述的钻井液用防塌封堵剂阳离子改性沥青。

上述技术方案中，优选的技术方案可以是，所述的稳定剂为聚阴离子纤维素、羧甲基纤维素钠(羧甲基纤维素钠盐)、预糊化淀粉中的一种或几种，几种组合时其配比是任意的。

上述技术方案中，优选的技术方案还可以是，所述的钻井液用防塌封堵剂阳离子改性沥青是由下述重量配比的原料制成的：

所述的改性剂为均三嗪基单活性双季铵盐、聚胺化合物两种原料的组合，均三嗪基单活性双季铵盐与聚胺化合物的重量之比为1：1；所述的表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵；所述的稳定剂为聚阴离子纤维素；

所述的钻井液用防塌封堵剂阳离子改性沥青的制备方法包括如下工艺步骤：①将27份的高沸点溶剂油和48份的石油沥青粉加入反应釜中，将反应釜内物料升温至110℃，搅拌，使石油沥青粉溶解，得到沥青胶液；②将8份的十六烷基三甲基溴化铵、5份的均三嗪基单活性双季铵盐、5份聚胺化合物加入到步骤①制得的沥青胶液中，在90℃温度下反应75min，反应后得到胶体；③将反应后得到的胶体温度控制在90℃，加入7份聚阴离子纤维素后得到凝胶状产物；④将步骤③得到的凝胶状产物经过降温冷却至凝固，粉碎，即得到所述的钻井液用防塌封堵剂阳离子改性沥青。

上述技术方案中，优选的技术方案还可以是，所述的钻井液用防塌封堵剂阳离子改性沥青是由下述重量配比的原料制成的：

所述的改性剂为聚胺化合物；所述的表面活性剂为吐温80、吐温60两种原料的组合，吐温80与吐温60的重量之比为1：1；所述的稳定剂为预糊化淀粉；

所述的钻井液用防塌封堵剂阳离子改性沥青的制备方法包括如下工艺步骤：①将35份的高沸点溶剂油和50份的石油沥青粉加入反应釜中，将反应釜内物料升温至100℃，搅拌，使石油沥青粉溶解，得到沥青胶液；②将5份的吐温80、5份的吐温60、15份聚胺化合物加入到步骤①制得的沥青胶液中，在80℃温度下反应90min，反应后得到胶体；③将反应后得到的胶体温度控制在90℃，加入8份预糊化淀粉后得到凝胶状产物；④将步骤③得到的凝胶状产物经过降温冷却至凝固，粉碎，即得到所述的钻井液用防塌封堵剂阳离子改性沥青。

上述技术方案中，优选的技术方案还可以是，所述的钻井液用防塌封堵剂阳离子改性沥青是由下述重量配比的原料制成的：

所述的改性剂为均三嗪基单活性单季铵盐、均三嗪基单活性双季铵盐两种原料的组合，均三嗪基单活性单季铵盐与均三嗪基单活性双季铵盐两种原料的重量之比为2：1；所述的表面活性剂为OP-10、吐温80两种原料的组合，OP-10、吐温80两种原料的重量之比为2：1；所述的稳定剂为聚阴离子纤维素、羧甲基纤维素钠两种原料的组合，聚阴离子纤维素与羧甲基纤维素钠两种原料的重量之比为1：1；

所述的钻井液用防塌封堵剂阳离子改性沥青的制备方法包括如下工艺步骤：①将30份的高沸点溶剂油和55份的石油沥青粉加入反应釜中，将反应釜内物料升温至120℃，搅拌，使石油沥青粉溶解，得到沥青胶液；②将4份的OP-10、2份的吐温80、8份的均三嗪基单活性单季铵盐和4份的均三嗪基单活性双季铵盐加入到步骤①制得的沥青胶液中，在90℃温度下反应80min，反应后得到胶体；③将反应后得到的胶体温度控制在90℃，加入5份聚阴离子纤维素、5份羧甲基纤维素钠得到凝胶状产物；④将步骤③得到的凝胶状产物经过降温冷却至凝固，粉碎，即得到所述的钻井液用防塌封堵剂阳离子改性沥青。

本发明的制备方法包括以下步骤：制备沥青胶液、制备沥青胶体、制备沥青凝胶、凝胶冷却粉碎。本发明的钻井液用防塌封堵剂阳离子改性沥青具有良好的性能，参见本说明书后面的表1。本发明的性能为：软化点：120℃～150℃，灼烧残渣≤15.0％，起泡率≤10.0％，高温高压滤失量≤25.0mL，润滑系数降低率≥25.0％。本发明的防塌封堵性能良好，与已有相关的钻井液用防塌封堵剂相比，在相同实验条件下，本发明的性能皆提高了15％～20％以上，且本发明的工艺步骤相对简化，简单易行，易于控制和实现，其制造成本降低了15％以上，适用于工业化大规模生产。同时，本发明原料易降解，不会对土地造成环境污染。

综上所述，本发明的性能良好，能够抑制井壁垮塌，有效的避免或减少了钻井复杂事故的发生，提高了钻井质量与效率，本发明在165℃高温下封堵性能好(能耐165℃高温，抗耐高温性好)，不增黏不增稠，与钻井液的配伍性能良好，储层保护效果好。同时它降解性好，不污染环境，产生了良好的环保效果，达到了市场上使用范围较广的防塌封堵剂的技术要求。

具体实施方式

为使本发明的发明目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而非全部实施例。基于发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：本发明所述的钻井液用防塌封堵剂阳离子改性沥青是由下述重量配比的原料制成的：

所述的改性剂为均三嗪基单活性双季铵盐、聚胺化合物两种原料的组合，均三嗪基单活性双季铵盐与聚胺化合物的重量之比为1：1；所述的表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵；所述的稳定剂为聚阴离子纤维素；

所述的钻井液用防塌封堵剂阳离子改性沥青的制备方法包括如下工艺步骤：①将27份的高沸点溶剂油和48份的石油沥青粉加入反应釜中，将反应釜内物料升温至110℃，搅拌，使石油沥青粉溶解，得到沥青胶液；②将8份的十六烷基三甲基溴化铵、5份的均三嗪基单活性双季铵盐、5份聚胺化合物加入到步骤①制得的沥青胶液中，在90℃温度下反应75min，反应后得到胶体；③将反应后得到的胶体温度控制在90℃，加入7份聚阴离子纤维素后得到凝胶状产物；④将步骤③得到的凝胶状产物经过降温冷却至凝固，粉碎，即得到所述的钻井液用防塌封堵剂阳离子改性沥青。

实施例2：本发明所述的钻井液用防塌封堵剂阳离子改性沥青是由下述重量配比的原料制成的：

所述的改性剂为聚胺化合物；所述的表面活性剂为吐温80、吐温60两种原料的组合，吐温80与吐温60的重量之比为1：1；所述的稳定剂为预糊化淀粉；

所述的钻井液用防塌封堵剂阳离子改性沥青的制备方法包括如下工艺步骤：①将35份的高沸点溶剂油和50份的石油沥青粉加入反应釜中，将反应釜内物料升温至100℃，搅拌，使石油沥青粉溶解，得到沥青胶液；②将5份的吐温80、5份的吐温60、15份聚胺化合物加入到步骤①制得的沥青胶液中，在80℃温度下反应90min，反应后得到胶体；③将反应后得到的胶体温度控制在90℃，加入8份预糊化淀粉后得到凝胶状产物；④将步骤③得到的凝胶状产物经过降温冷却至凝固，粉碎，即得到所述的钻井液用防塌封堵剂阳离子改性沥青。

实施例3：本发明所述的钻井液用防塌封堵剂阳离子改性沥青是由下述重量配比的原料制成的：

所述的改性剂为均三嗪基单活性单季铵盐、均三嗪基单活性双季铵盐两种原料的组合，均三嗪基单活性单季铵盐与均三嗪基单活性双季铵盐两种原料的重量之比为2：1；所述的表面活性剂为OP-10、吐温80两种原料的组合，OP-10、吐温80两种原料的重量之比为2：1；所述的稳定剂为聚阴离子纤维素、羧甲基纤维素钠两种原料的组合，聚阴离子纤维素与羧甲基纤维素钠两种原料的重量之比为1：1；

所述的钻井液用防塌封堵剂阳离子改性沥青的制备方法包括如下工艺步骤：①将30份的高沸点溶剂油和55份的石油沥青粉加入反应釜中，将反应釜内物料升温至120℃，搅拌，使石油沥青粉溶解，得到沥青胶液；②将4份的OP-10、2份的吐温80、8份的均三嗪基单活性单季铵盐和4份的均三嗪基单活性双季铵盐加入到步骤①制得的沥青胶液中，在90℃温度下反应80min，反应后得到胶体；③将反应后得到的胶体温度控制在90℃，加入5份聚阴离子纤维素、5份羧甲基纤维素钠得到凝胶状产物；④将步骤③得到的凝胶状产物经过降温冷却至凝固，粉碎，即得到所述的钻井液用防塌封堵剂阳离子改性沥青。

以上各实施例中，所述的高沸点溶剂油是沸程为140℃～200℃的高沸点溶剂油，可采用200#溶剂油(油漆溶剂油)。所述的石油沥青粉的粒度为60～80目。

上述实施例中均三嗪基单活性单季铵盐、均三嗪基单活性双季铵盐、聚胺化合物的分子结构式分别如下：

实施例1、2中所用的聚胺化合物，其分子结构式中n＝15。

以下为本发明的试验部分：表1为(以上)各实施例制备的钻井液用防塌封堵剂阳离子改性沥青性能测定结果。

表1各实施例制备的钻井液用防塌封堵剂阳离子改性沥青性能测定结果

由表1可知：本发明各实施例制备的钻井液用防塌封堵剂阳离子改性沥青均能达到良好的性能效果。本发明在淡水钻井液中的加量(重量百分比)为0.1％～0.2％，在盐水钻井液中的加量为0.8％～1.2％。本发明的性能为：软化点：120℃～150℃，灼烧残渣≤15.0％，起泡率≤10.0％，高温高压滤失量≤25.0mL(高温高压滤失量的测试温度为165℃)，润滑系数降低率≥25.0％。本发明的防塌封堵性能好，与已有相关的钻井液用防塌封堵剂相比，在相同实验条件下，本发明的性能皆提高了15％～20％以上，且本发明的工艺步骤相对简化，简单易行，易于控制和实现，其制造成本降低了15％以上。它在高温165℃下封堵性能好(本发明能抗165℃高温，抗高温性好)，不增黏不增稠，与钻井液的配伍性能良好，储层保护效果好。同时，本发明原料易降解，不会对土地造成环境污染。

与CN108659799A所公开的钻井液用防塌封堵剂阳离子改性沥青相比较，均三嗪基季铵盐反应活性较高，其产物热稳定性较环氧树脂类反应产物高，因此本发明更能耐高温；同时，聚胺类化合物直接吸附在沥青上，进一步提高沥青与井壁的结合能力，有效防止井壁垮塌。

综上所述，本发明的以上各实施例性能良好，它能够抑制井壁垮塌，可有效的避免或减少了钻井复杂事故的发生，提高了钻井质量与效率，本发明高温下封堵性能好，不增黏不增稠，与钻井液的配伍性能良好，储层保护效果好。同时它降解性好，不污染环境，产生了良好的环保效果，达到了市场上使用范围较广的防塌封堵剂的技术要求。

Claims (5)

1.一种钻井液用防塌封堵剂阳离子改性沥青，其特征在于它是由下述重量配比的原料制成的：

所述的改性剂为均三嗪基单活性单季铵盐、均三嗪基单活性双季铵盐、聚胺化合物中的一种或者两种，两种组合时其配比是任意的；所述的表面活性剂为十六烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵、吐温80、吐温60、OP-10中的一种或几种，几种组合时其配比是任意的；

上述均三嗪基单活性单季铵盐、均三嗪基单活性双季铵盐、聚胺化合物的分子结构式分别如下：

所述的钻井液用防塌封堵剂阳离子改性沥青的制备方法包括如下工艺步骤：①将20～35份的高沸点溶剂油和45～55份的石油沥青粉加入反应釜中，将反应釜内物料升温至100℃～120℃，搅拌，使石油沥青粉溶解，得到沥青胶液；②将5～10份的表面活性剂和5～15份的改性剂加入到步骤①制得的沥青胶液中，在80℃～100℃温度下反应60min～90min，反应后得到胶体；③将反应后得到的胶体温度控制在70℃～90℃，加入5～10份稳定剂后得到凝胶状产物；④将步骤③得到的凝胶状产物经过降温冷却至凝固，粉碎，即得到所述的钻井液用防塌封堵剂阳离子改性沥青。

2.根据权利要求1所述的钻井液用防塌封堵剂阳离子改性沥青，其特征在于上述的稳定剂为聚阴离子纤维素、羧甲基纤维素钠、预糊化淀粉中的一种或几种，几种组合时其配比是任意的。

3.根据权利要求1所述的钻井液用防塌封堵剂阳离子改性沥青，其特征在于它是由下述重量配比的原料制成的：

所述的改性剂为均三嗪基单活性双季铵盐、聚胺化合物两种原料的组合，均三嗪基单活性双季铵盐与聚胺化合物的重量之比为1：1；所述的表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵；所述的稳定剂为聚阴离子纤维素；

所述的钻井液用防塌封堵剂阳离子改性沥青的制备方法包括如下工艺步骤：①将27份的高沸点溶剂油和48份的石油沥青粉加入反应釜中，将反应釜内物料升温至110℃，搅拌，使石油沥青粉溶解，得到沥青胶液；②将8份的十六烷基三甲基溴化铵、5份的均三嗪基单活性双季铵盐、5份聚胺化合物加入到步骤①制得的沥青胶液中，在90℃温度下反应75min，反应后得到胶体；③将反应后得到的胶体温度控制在90℃，加入7份聚阴离子纤维素后得到凝胶状产物；④将步骤③得到的凝胶状产物经过降温冷却至凝固，粉碎，即得到所述的钻井液用防塌封堵剂阳离子改性沥青。

4.根据权利要求1所述的钻井液用防塌封堵剂阳离子改性沥青，其特征在于它是由下述重量配比的原料制成的：

所述的改性剂为聚胺化合物；所述的表面活性剂为吐温80、吐温60两种原料的组合，吐温80与吐温60的重量之比为1：1；所述的稳定剂为预糊化淀粉；

所述的钻井液用防塌封堵剂阳离子改性沥青的制备方法包括如下工艺步骤：①将35份的高沸点溶剂油和50份的石油沥青粉加入反应釜中，将反应釜内物料升温至100℃，搅拌，使石油沥青粉溶解，得到沥青胶液；②将5份的吐温80、5份的吐温60、15份聚胺化合物加入到步骤①制得的沥青胶液中，在80℃温度下反应90min，反应后得到胶体；③将反应后得到的胶体温度控制在90℃，加入8份预糊化淀粉后得到凝胶状产物；④将步骤③得到的凝胶状产物经过降温冷却至凝固，粉碎，即得到所述的钻井液用防塌封堵剂阳离子改性沥青。

5.根据权利要求1所述的钻井液用防塌封堵剂阳离子改性沥青，其特征在于它是由下述重量配比的原料制成的：

所述的改性剂为均三嗪基单活性单季铵盐、均三嗪基单活性双季铵盐两种原料的组合，均三嗪基单活性单季铵盐与均三嗪基单活性双季铵盐两种原料的重量之比为2：1；所述的表面活性剂为OP-10、吐温80两种原料的组合，OP-10、吐温80两种原料的重量之比为2：1；所述的稳定剂为聚阴离子纤维素、羧甲基纤维素钠两种原料的组合，聚阴离子纤维素与羧甲基纤维素钠两种原料的重量之比为1：1；

所述的钻井液用防塌封堵剂阳离子改性沥青的制备方法包括如下工艺步骤：①将30份的高沸点溶剂油和55份的石油沥青粉加入反应釜中，将反应釜内物料升温至120℃，搅拌，使石油沥青粉溶解，得到沥青胶液；②将4份的OP-10、2份的吐温80、8份的均三嗪基单活性单季铵盐和4份的均三嗪基单活性双季铵盐加入到步骤①制得的沥青胶液中，在90℃温度下反应80min，反应后得到胶体；③将反应后得到的胶体温度控制在90℃，加入5份聚阴离子纤维素、5份羧甲基纤维素钠得到凝胶状产物；④将步骤③得到的凝胶状产物经过降温冷却至凝固，粉碎，即得到所述的钻井液用防塌封堵剂阳离子改性沥青。