專利名稱：一種低熒光防塌瀝青及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及石油、天然氣鉆探開發(fā)工程中使用的防塌處理劑，尤其是一種不僅熒光級別低，且綜合性能指標好的低熒光防塌瀝青及其制造方法。
背景技術：
長期以來，井壁不穩(wěn)定，尤其是泥頁巖地層井壁不穩(wěn)定問題是油氣鉆探開發(fā)工程中經常遇到的一個很復雜的技術問題，據有關資料介紹，世界油氣工業(yè)每年用于處理并壁不穩(wěn)定造成的事故費用高達7億美元。近幾年來，我國對解決井壁不穩(wěn)定這個技術問題開展了系統(tǒng)的研究，包括對防塌鉆井液系統(tǒng)及其處理劑的研發(fā)和改進，取得了一些成績，使井下事故不斷減少，經濟效益迅速提高。其中石油瀝青類防塌處理劑(又稱頁巖抑制劑)，由于具有資源豐富和較好的封堵井壁裂縫能力和能降低鉆井液濾失量，能提高井壁穩(wěn)定性的特點，在國內外油氣鉆探開發(fā)工程中得到了廣泛的應用。由于石油瀝青本身殘留熒光級別大于15級，在經過磺化處理后，雖然能使石油瀝青溶于水基鉆井液中，達到防塌封堵護壁效果，但磺化后這種普通石油磺化瀝青的熒光級別與油氣藏層熒光級別差別很小，容易與油氣藏層熒光產生混淆，發(fā)生熒光干擾，對發(fā)現新油氣藏層產生誤判或漏判，在油氣鉆探施工中使用受到了限制，因此，普通石油磺化防塌瀝青必須進行一些工藝處理，才能使其熒光級別小于5級以下，同時還使其具有高的水和油溶物含量和低的鉆井液濾失量，以提高其綜合性能指標。從而不僅可減小測錄井熒光干擾，避免對發(fā)現新油藏層產生誤判或漏判；而且能提高防塌封堵護壁作用效果，確保井壁穩(wěn)定性。雖然目前對普通石油磺化瀝青的工藝處理方法有多種，但普通石油磺化防塌瀝青在進行工藝處理后，目前都還存在下述問題當處理后的普通磺化防塌瀝青熒光級別小于5級以下時，水和油溶物含量較低，或鉆井液濾失量大，不能達到技術要求，其封堵裂縫、防止坍塌性能不好；當水和油溶物含量高，鉆井液濾失量小，封堵裂縫、防止坍塌性能好時，其處理后的普通磺化防塌瀝青熒光級別卻大于5級。如河南新鄉(xiāng)市第七化工廠生產的KT-1磺化瀝青，成都凱泰化學有限公司生產的KTU-18磺化瀝青以及新疆貝肯發(fā)展有限公司生產的FH-1磺化瀝青，其水溶物含量高，濾失量小，但它們的熒光級別都大于5級，且新疆生產的FH-1磺化瀝青的油溶物含量還低于技術要求；而河南任丘市萬方化工有限公司和鄭州豫華助劑有限公司生產的HFT-102和DSA-2磺化瀝青熒光級別小于5級，但它們的油溶物或水溶物指標又低于技術要求，從而影響防塌效果和降低濾失量性能，因此，目前使用的用作鉆井液系統(tǒng)中的石油磺化防塌瀝青其綜合性能不好。
技術內容針對上述目前現有技術中，石油磺化防塌瀝青的綜合性能不好的問題，本發(fā)明提供了一種不僅具有更低的熒光級別，而且又具有水和油溶物含量高和鉆井液濾失量小，其綜合性能指標好的低熒光防塌瀝青。
本發(fā)明要解決的技術問題所采取的技術方案是所述低熒光防塌瀝青，它由石油瀝青、溶劑油、液態(tài)三氧化硫、氯磺酸、硝酸和燒堿組成，各組份的重量比是溶劑油加入量為石油瀝青的100-300％、液態(tài)三氧化硫加入量為石油瀝青的20-90％、氯磺酸加入量為石油瀝青的20-90％、硝酸加入量為石油瀝青的20-90％、燒堿加入量為石油瀝青的50-150％。
本發(fā)明與現有工藝處理后的石油磺化防塌瀝青相比，其創(chuàng)新之處是先用液態(tài)三氧化硫代替原來用濃硫酸、亞硫酸鈉和發(fā)煙硫酸進行磺化，以提高其磺化效果，減少中和殘酸的燒堿用量，最關鍵是在用液態(tài)三氧化硫磺化處理過程中，加入氯磺酸和硝酸產生協同反應，進行多酸工藝處理，從而不僅能大大降低石油磺化瀝青的熒光級別，而且可提高其水和油溶物含量，提高防塌效果，降低鉆井液濾失量，提高了其綜合性能。
所述溶劑油是沸程為60-90℃，標號為10-16號的低熔點工業(yè)抽提溶劑油(GB1922-88)，所述氯磺酸(分子式HSO3CL，GB13549-92)含量為97％，硝酸為濃硝酸，液態(tài)三氧化硫含量為99％。
本發(fā)明所述低熒光防塌瀝青形成機理是石油瀝青是煉制石油的副產品，由多種碳氫化合物及非金屬組成，其成份主要是碳(80-87％)和氫(10-15％)，其化合結構為帶烷側鏈的高度縮合環(huán)烷和芳香環(huán)，即由鏈烷烴、環(huán)烷烴和芳香烴三類組成，當石油瀝青融化后，通入液態(tài)三氧化硫，發(fā)生磺化反應，三氧化硫被逐步接枝到側鏈上，使不溶于水的石油瀝青具有高的(大于90％以上)水和油溶物含量，提高了磺化效果，減少了中和殘酸的燒堿用量，從而能用于目前大量使用的水基鉆井液中，并在磺化反應中加入氯磺酸和硝酸進行多酸處理，使氯磺酸與硝酸產生協同反應，不僅可大大降低石油瀝青的熒光級別，使其熒光級別小于5級，一般為2-3級，而且可提高水油溶物含量，使其水、油溶物含量分別大于75％和15％，并可降低鉆井液濾失量(濾失量小于25ml)，提高鉆井液濾失量降低率(降低率大于40％以上)。
本發(fā)明所述低熒光防塌瀝青的制造方法步驟是1、在反應釜內加入定量的石油瀝青，再加入其石油瀝青重量的100-300％的10-16號溶劑油，加熱至20-60℃，2、再在反應釜內加入石油瀝青重量的20-90％的液態(tài)三氧化硫，在溫度為20-80℃，壓力小于0.1MPa下，保持3-15小時，3、再在反應釜中加入石油瀝青重量的20-90％的氯磺酸，在溫度為20-70℃，壓力小于0.05MPa下，保持2-12小時，4、再在反應釜中加入石油瀝青重量的20-90％的濃硝酸，在溫度為20-80℃，壓力小于0.05MPa下，保持2-10小時，5、最后再在反應釜中加入石油瀝青重量的50-150％的燒堿，在溫度為30-80℃，壓力小于0.05MPa下，進行中和反應，保持3-8小時，6、清除反應釜中的溶劑油，將反應產物送入蒸氣源加熱的滾筒干燥機中，7、干燥后，送入需蒙磨粉機中粉碎成粒度為80目粉狀物，包裝入庫。
本發(fā)明所述低熒光防塌瀝青經檢測，其各項技術指標范圍是PH值8-9水溶物含量％≥75水份％≤12 油溶物含量％≥15
熒光級別≤5級 高溫高壓濾失量降低率％≥40本發(fā)明所述低熒光防塌瀝青，由于石油瀝青在用液態(tài)三氧化硫進行磺化反應中加入了氯磺酸和硝酸，進行了多重酸協同反應，從而使防塌瀝青不僅具有更低的熒光級別，而且具有高的水油溶物含量，低的鉆井液濾失量，不僅可確保在鉆探過程中，不會產生對油氣藏層熒光干擾，解決了對發(fā)現新油氣藏層產生誤判或漏判問題，可快速準確識別和發(fā)現新油層；而且能提高封堵井壁裂縫能力，改善鉆井液的泥漿流變性和泥餅質量，減少剝蝕掉塊，抑制頁巖分散膨脹，防止井壁坍塌，提高了井壁穩(wěn)定性，廣泛適用于石油、天然氣、地質鉆井和勘探鉆井。
具體實施例方式
實施例1，所述低熒光防塌瀝青由石油瀝青、溶劑油、液態(tài)三氧化硫、氯磺酸、硝酸和燒堿組成，各組份的重量比是溶劑油加入量為石油瀝青的200％、液態(tài)三氧化硫加入量為石油瀝青的50％、氯磺酸加入量為石油瀝青的50％、濃硝酸加入量為石油瀝青的50％、燒堿加入量為石油瀝青的100％。按下述制造方法步驟配制而成1、在反應釜內加入定量的石油瀝青，再按上述比例加入10號溶劑油，加熱至40℃，2、再在反應釜內按上述比例加入液態(tài)三氧化硫，在溫度為50℃，壓力小于0.1MPa下，保持8小時，3、再在反應釜中按上述比例加入氯磺酸，在溫度為45℃，壓力小于0.05MPa下，保持7小時，
4、再在反應釜中按上述比例加入濃硝酸，在溫度為50℃，壓力小于0.05Mpa下，保持6小時，5、再在反應釜中按上述比例加入燒堿，在溫度為60℃，壓力為小于0.05MPa下，進行中和反應，保持5小時，6、清除反應釜中的溶劑油，將反應產物送入蒸氣源加熱的滾筒干燥機中，7、干燥后，送入雷蒙磨粉機中粉碎成粒度為80目粉狀物，包裝入庫。
本實施例1，所述低熒光防塌瀝青經檢測，其各項技術指標為PH值8 水溶物含量％77水份％5.52油溶物含量％19熒光級別3級 高溫高壓濾失量降低率％45.5實施例2，所述低熒光防塌瀝青由石油瀝青、溶劑油、液態(tài)三氧化硫、氯磺酸、硝酸和燒堿組成，各組份的重量比是溶劑油加入量為石油瀝青的100％、液態(tài)三氧化硫加入量為石油瀝青的20％、氯磺酸加入量為石油瀝青的90％、濃硝酸加入量為石油瀝青的90％、燒堿加入量為石油瀝青的50％。按下列方法步驟配制而成1、在反應釜內加入定量的石油瀝青，再按上述比例加入16號溶劑油，加熱至20℃，2、再在反應釜內按上述比例加入液態(tài)三氧化硫，在溫度為20℃，壓力小于0.1MPa下，保持4小時，3、再在反應釜中按上述比例加入氯磺酸，在溫度為30℃，壓力小于0.05MPa下，保持2小時，
4、再在反應釜中按上述比例加入濃硝酸，在溫度為80℃，壓力小于0.05Mpa下，保持10小時，5、再在反應釜中按上述比例加入燒堿，在溫度為30℃，壓力為小于0.05MPa下，進行中和反應，保持3小時，6、清除反應釜中的溶劑油，將反應產物送入蒸氣源加熱的滾筒干燥機中，7、干燥后，送入雷蒙磨粉機中粉碎成粒度為80目粉狀物，包裝入庫。
本實施例2所述低熒光防塌瀝青經檢測，其各項技術指標為PH值8.5 水溶物含量％82.2水份％7.8油溶物含量％16.5熒光級別2.5級高溫高壓濾失量降低率％44實施例3，所述低熒光防塌瀝青由石油瀝青、溶劑油、液態(tài)三氧化硫、氯磺酸、硝酸和燒堿組成，各組份的重量比是溶劑油加入量為石油瀝青的300％、液態(tài)三氧化硫加入量為石油瀝青的90％、氯磺酸加入量為石油瀝青的20％、濃硝酸加入量為石油瀝青的20％、燒堿加入量為石油瀝青的150％。按下列制造方法步驟配制而成1、在反應釜內加入定量的石油瀝青，再按上述比例加入12號溶劑油，加熱至60℃，2、再在反應釜內按上述比例加入液態(tài)三氧化硫，在溫度為80℃，壓力小于0.1MPa下，保持15小時，3、再在反應釜中按上述比例加入氯磺酸，在溫度為70℃，壓力小于0.054MPa下，保持12小時，
4、再在反應釜中按上述比例加入濃硝酸，在溫度為20℃，壓力小于0.05Mpa下，保持2小時，5、再在反應釜中按上述比例加入燒堿，在溫度為80℃，壓力為小于0.05MPa下，進行中和反應，保持8小時，6、清除反應釜中的溶劑油，將反應產物送入蒸氣源加熱的滾筒干燥機中，7、干燥后，送入雷蒙磨粉機中粉碎成粒度為80目粉狀物，包裝入庫。
本實施例3所述低熒光防塌瀝青經檢測，其各項技術指標為PH值8.2水溶物含量％76水份％8油溶物含量％20.8熒光級別3級高溫高壓濾失量降低率％4權利要求
1.一種低熒光防塌瀝青，其特征是它由石油瀝青、溶劑油、液態(tài)三氧化硫、氯磺酸、硝酸和燒堿組成，各組份的重量比是溶劑油加入量為石油瀝青的100-300％、液態(tài)三氧化硫加入量為石油瀝青的20-90％、氯磺酸加入量為石油瀝青的20-90％、硝酸加入量為石油瀝青的20-90％、燒堿加入量為石油瀝青的50-150％。
2.根據權利要求1所述的一種低熒光防塌瀝青，其特征是它由石油瀝青、溶劑油、液態(tài)三氧化硫、氯磺酸、硝酸和燒堿組成，各組份的重量比是溶劑油加入量為石油瀝青的200％、液態(tài)三氧化硫加入量為石油瀝青的50％、氯磺酸加入量為石油瀝青的50％、硝酸加入量為石油瀝青的50％、燒堿加入量為石油瀝青的100％。
3.根據權利要求1所述的一種低熒光防塌瀝青，其特征是它由石油瀝青、溶劑油、液態(tài)三氧化硫、氯磺酸、硝酸和燒堿組成，各組份的重量比是溶劑油加入量為石油瀝青的100％、液態(tài)三氧化硫加入量為石油瀝青的20％、氯磺酸加入量為石油瀝青的90％、硝酸加入量為石油瀝青的90％、燒堿加入量為石油瀝青的50％。
4.根據權利要求1所述的一種低熒光防塌瀝青，其特征是它由石油瀝青、溶劑油、液態(tài)三氧化硫、氯磺酸、硝酸和燒堿組成，各組份的重量比是溶劑油加入量為石油瀝青的300％、液態(tài)三氧化硫加入量為石油瀝青的90％、氯磺酸加入量為石油瀝青的20％、硝酸加入量為石油瀝青的20％、燒堿加入量為石油瀝青的150％。
5.一種制造權利要求1所述的低熒光防塌瀝青的方法，其特征在于按下述制造方法步驟進行1、在反應釜內加入定量的石油瀝青，再加入其石油瀝青重量的100-300％的10-16號溶劑油，加熱至20-60℃，2、再在反應釜內加入石油瀝青重量的20-90％的液態(tài)三氧化硫，在溫度為20-80℃，壓力小于0.1MPa下，保持3-15小時，3、再在反應釜中加入石油瀝青重量的20-90％氯磺酸，在溫度為20-70℃，壓力小于0.05MPa下，保持2-12小時，4、再在反應釜中加入石油瀝青重量的20-90％的濃硝酸，在溫度為20-80℃，壓力小于0.05MPa下，保持2-10小時，5、再在反應釜中加入石油瀝青重量的50-150％的燒堿，在溫度為30-80℃，壓力為小于0.05MPa下，進行中和反應，保持3-8小時，
6.清除反應釜中的溶劑油，將反應產物送入蒸氣源加熱的滾筒干燥機中，
7.干燥后，送入雷蒙磨粉機中粉碎成粒度為80目粉狀物，包裝入庫。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種低熒光防塌瀝青及其制造方法，它由石油瀝青、溶劑油、液態(tài)三氧化硫、氯磺酸、硝酸和燒堿組成，在壓力小于0.1MPa和溫度20－80℃的反應釜中依次加入石油瀝青重量的100－300％、20－90％、20－90％、20－90％和50－150％的溶劑油、液態(tài)三氧化硫、氯磺酸、硝酸和燒堿，最后干燥研磨而成。由于石油瀝青在磺化反應中進行了多重酸工藝處理，從而其防塌瀝青不僅有低的熒光級別，而且具有高的水油溶物含量和低的鉆井液濾失量，不會產生熒光干擾，可快速準確識別和發(fā)現新油氣層，并能提高封堵井壁裂縫能力，改善鉆井液的泥漿流變性，抑制頁巖分散膨脹，防止井壁坍塌，提高了并壁穩(wěn)定性，廣泛適用于石油、天然氣、地質鉆井和勘探鉆井。
文檔編號C08K3/30GK1831042SQ20061003130
公開日2006年9月13日 申請日期2006年3月6日 優(yōu)先權日2006年3月6日
發(fā)明者李和良 申請人:李和良