高軟化點鉆井液用瀝青及其制備方法和應用的制作方法
【專利摘要】本發明涉及油田開采鉆井液【技術領域】，具體的說是涉及一種高軟化點鉆井液用瀝青，按重量份數計包括以下成分：天然巖瀝青50-65份；渣油30-40份；油漿6-10份；其中，天然巖瀝青的軟化點＞190℃，渣油的膠質含量＞20％，油漿的芳香烴含量>10％。通過本配方及本方法制得的鉆井液用瀝青其軟化點高，為150-160℃，油溶率80％以上，含水率3％以下，感溫性小，穩定性高，所以在3000米以上深井的高溫高壓的井內環境時，在油基鉆井液中可以有效抵抗高溫高壓所帶來的濾失增大壓力，同時瀝青的特殊性又能穩定井壁，抑制能力強，能有效抑制泥頁巖水化和硬脆性地層的坍塌，抗滲堵漏，潤滑鉆頭。
【專利說明】高軟化點鉆井液用瀝青及其制備方法和應用
【技術領域】
[0001] 本發明涉及油田開采鉆井液【技術領域】，具體的說是涉及一種高軟化點鉆井液用浙 青。
【背景技術】
[0002] 在石油鉆井過程中，經常遇到破碎、水敏性地層、水溶性地層，在復雜地層鉆井過 程中，會遇到井壁失穩，濾失過大等問題，在鉆井作業中，加入鉆井液來保護鉆頭，但是鉆井 液在壓力下會滲透到地層土壤中造成流失，造成失水，不僅會誘發井眼失穩，還會對油氣層 產生損害。
[0003] 在鉆井作業中，防塌，封堵，降濾失是最重要的三個點，這樣可以最大程度的降低 鉆井液對儲層的傷害，保護油氣層。現在通常采用加降濾失劑和防塌劑的方法來解決鉆井 中對鉆井液濾失量的要求。目前國內采用的降濾失劑分為水基鉆井液降濾失劑和油基鉆井 液降濾失劑，以CMC、磺化浙青粉、磺化褐煤為代表的水基鉆井液降濾失劑在3000米以下的 油井鉆井使用，經過長年的摸索和研究，效果不錯，但是在3000米以上深井中，隨著井深的 不斷加大，井內的環境會發生很大改變，溫度壓力都會急劇升高，如果仍然用原來的水基鉆 井液方案，會讓濾失量加大，井壁不穩，造成鉆井液失水，巖屑無法排出，卡鉆等，這個時候 需要使用適用溫度和壓力更高的油基鉆井液。
[0004] 隨著各地煉廠汽柴油產量的日益增加，渣油的產量也是水漲船高，但在如何利用 渣油的問題上困難重重，沒有找到一條行之有效的完全把渣油消化掉的方法，一方面造成 資源浪費，同時還污染環境。
【發明內容】
[0005] 根據上述不足之處，本發明的目的是提供一種適合高壓力的高軟化點鉆井液用浙 青。
[0006] 為實現上述目的，本發明的技術方案是：一種高軟化點鉆井液用浙青，按重量份數 計包括以下成分：天然巖浙青50-65份；渣油30-40份；油漿6-10份；其中，天然巖浙青的 軟化點> 190°C，渣油的膠質含量> 20%，油漿的芳香烴含量>10%。
[0007] 優選的是：天然巖浙青55-60份；渣油32-38份；油漿7-9份。
[0008] 本發明還提供一種高軟化點鉆井液用浙青的制備方法，其步驟如下：
[0009] (1)將天然巖浙青經過磨機粉碎成粉末，備用；
[0010] ⑵將渣油加熱到140-150°c ;
[0011] ⑶加熱后的渣油中加入油楽，開啟攪拌，繼續加熱到180-2KTC ;
[0012] (4)在加熱混勻后的渣油和油漿的混合物中加入粉碎好的天然巖浙青粉，機械攪 拌50-60分鐘，冷卻到室溫以后，粉碎成10-200目的高軟化點鉆井液用浙青。
[0013] 優選的是：所述粉碎后的天然巖浙青粉末過200目的篩子，其通過率大于90%。
[0014] 優選的是：所述制得的高軟化點鉆井液用浙青其軟化點為150_160°C，油溶率 80%以上，含水率3%以下。
[0015] 天然巖浙青作為一種自然資源，是石油類物質在長期地質環境變化條件下，經歷 復雜物理化學變化后形成的產物。由于天然巖浙青產生于巖石裂隙中，所受的壓力與溫 度條件要比其他天然浙青高，故聚合程度很高，相對分子質量很大，軟化點較高，一般高于 190°C，有些甚至高達300°C。天然巖浙青具有高含氮量，并且其中的氮元素以官能團形式存 在，這種存在使巖浙青具有很強的浸潤性和對自由氧化基的高抵抗性，特別是與集料的粘 附性及抗剝離性得到明顯的改善。另一方面，天然巖浙青具有很高的浙青烯含量和大分子 量，使溶液更加粘稠，使浙青粘度更好，更易于與聚合物結合，也具有更好的抗氧化性。
[0016] 當天然浙青溶于基質后，在高溫及小分子包圍作用下，造成天然巖浙青大膠束的 破裂，使其暴露出許多活性點，而這些活性點迅速與小分子結合形成半聚合作用，這也為它 與其他物質作為復合改性劑提供了極有價值的依據。
[0017] 天然巖浙青的抗微生物侵蝕作用很強，并具有在自由表面形成致密光亮保護膜的 特點。因此，由天然巖浙青作為高軟化點鉆井液用浙青的主要材料，是高軟化點鉆井液用浙 青防塌、封堵、降濾失的關鍵材料。
[0018] 原油經減壓蒸餾所得的殘余油。又稱減壓渣油。有時將從常壓蒸餾塔底所得的重 油稱為常壓渣油。色黑粘稠，常溫下呈半固體狀。渣油主要是指從常減壓裝置底層出來的 重組分，其中常壓裝置出來叫做常壓渣油，減壓裝置出來的叫做減壓渣油。渣油含有較大量 的金屬、硫和氮等雜質元素以及膠質、浙青質，渣油的加入可以一定程度上降低天然巖浙青 的軟化點，這是由于3000米以上深度的油田鉆井其能達到的高溫狀態一般為150-160°c， 軟化點太高沒有必要，軟化點過低，到不到抗高溫的要求。
[0019] 另一方面，由于天然巖浙青是高分子量聚合物，因此其粘度很大，加入油漿，可以 降低整個高軟化點鉆井液用浙青的粘度，使其易于利用。
[0020] 天然巖浙青應用的機理：將天然巖浙青中加入渣油和油漿，由于溫度與渣油和油 漿的共同作用，使得天然巖浙青這些相對分子質量很大的膠束被破壞，而破壞的膠束上暴 露出的許多活性點立即被渣油和油漿所填充、飽和，形成一種全新的組合，最終形成以天然 巖浙青大膠束分子為中心，渣油和油漿填充、包圍的新的方式。實質上是在天然巖浙青中加 入了大量的非自發核心物質，這個核心的相對分子質量較普通浙青相對分子質量小，對以 浙青質為核心的結構進行了改造，其改造程度的大小取決于加入渣油和油漿的相對分子質 量大小及氮、氧、硫側鏈的數量多少。天然巖浙青與渣油和油漿之間形成合適的配比關系， 可以得到所要求的高軟化點鉆井液用浙青，形成的高軟化點鉆井液用浙青其性能就越優 越。
[0021] 本發明的有益效果在于：通過本配方及本方法制得的鉆井液用浙青其軟化點高， 為150-160°c，油溶率80%以上，含水率3%以下，感溫性小，穩定性高，所以在3000米以上 深井的高溫高壓的井內環境時，在油基鉆井液中可以有效抵抗高溫高壓所帶來的濾失增大 壓力，同時浙青的特殊性又能穩定井壁，抑制能力強，能有效抑制泥頁巖水化和硬脆性地層 的坍塌，抗滲堵漏，潤滑鉆頭。
【具體實施方式】
[0022] 下面結合具體實施例對本發明做進一步說明。
[0023] 實施例1
[0024] -種高軟化點鉆井液用浙青，按重量份數計包括以下成分：天然巖浙青50份，渣 油30份，油漿6份，其中，天然巖浙青的軟化點195°C，渣油的膠質含量27%，油漿的芳香烴 含量16%。
[0025] 本發明還提供一種高軟化點鉆井液用浙青的制備方法，其步驟如下：（1)將天然 巖浙青經過磨機粉碎成粉末，備用；（2)將渣油加熱到140°C ; (3)加熱后的渣油中加入油 漿，開啟攪拌，繼續加熱到180°C; (4)在加熱混勻后的渣油和油漿的混合物中加入粉碎好的 天然巖浙青粉，機械攪拌50分鐘，冷卻到室溫以后，粉碎成10目的高軟化點鉆井液用浙青。
[0026] 粉碎后的天然巖浙青粉末過200目的篩子，其通過率為93%。
[0027] 經測定，制得的高軟化點鉆井液用浙青其軟化點為160°C，油溶率83%，含水率 2. 98%。
[0028] 本發明還提供一種高軟化點鉆井液用浙青的應用，其操作步驟如下：（1)配制油 基鉆井液：礦物油與水的比例為90:10 ; (2)制備油基鉆井液降濾失劑：將上述油基鉆井液 中加入油基鉆井液質量為2. 5%的有機土，3%的有機褐煤，2%的乳化劑，3%的高軟化點鉆 井液用浙青，攪拌混勻。
[0029] 實施例2
[0030] 一種高軟化點鉆井液用浙青，按重量份數計包括以下成分：天然巖浙青65份，渣 油40份，油漿10份，其中，天然巖浙青的軟化點196°C，渣油的膠質含量30%，油漿的芳香 烴含量19%。
[0031] 本發明還提供一種高軟化點鉆井液用浙青的制備方法，其步驟如下：（1)將天然 巖浙青經過磨機粉碎成粉末，備用；（2)將渣油加熱到150°C ; (3)加熱后的渣油中加入油 漿，開啟攪拌，繼續加熱到210°C ; (4)在加熱混勻后的渣油和油漿的混合物中加入粉碎好 的天然巖浙青粉，機械攪拌60分鐘，冷卻到室溫以后，粉碎成200目的高軟化點鉆井液用浙 青。
[0032] 粉碎后的天然巖浙青粉末過200目的篩子，其通過率為95%。
[0033] 經測定，制得的高軟化點鉆井液用浙青其軟化點為160°C，油溶率87%，含水率 2. 1%。
[0034] 本發明還提供一種高軟化點鉆井液用浙青的應用，其操作步驟如下：（1)配制油 基鉆井液：礦物油與水的比例為90:10 ; (2)制備油基鉆井液降濾失劑：將上述油基鉆井液 中加入油基鉆井液質量為2. 5%的有機土，3%的有機褐煤，2%的乳化劑，3%的高軟化點鉆 井液用浙青，攪拌混勻。
[0035] 實施例3
[0036] -種高軟化點鉆井液用浙青，按重量份數計包括以下成分：天然巖浙青55份，渣 油32份，油漿7份，其中，天然巖浙青的軟化點260°C，渣油的膠質含量45%，油漿的芳香烴 含量26%。
[0037] 本發明還提供一種高軟化點鉆井液用浙青的制備方法，其步驟如下：（1)將天然 巖浙青經過磨機粉碎成粉末，備用；（2)將渣油加熱到145°C ; (3)加熱后的渣油中加入油 漿，開啟攪拌，繼續加熱到195°C ; (4)在加熱混勻后的渣油和油漿的混合物中加入粉碎好 的天然巖浙青粉，機械攪拌55分鐘，冷卻到室溫以后，粉碎成100目的高軟化點鉆井液用浙 青。
[0038] 粉碎后的天然巖浙青粉末過200目的篩子，其通過率為92%。
[0039] 經測定，制得的高軟化點鉆井液用浙青其軟化點為159°C，油溶率90,含水率 1. 6%。
[0040] 本發明還提供一種高軟化點鉆井液用浙青的應用，其操作步驟如下：（1)配制油 基鉆井液：礦物油與水的比例為90:10 ; (2)制備油基鉆井液降濾失劑：將上述油基鉆井液 中加入油基鉆井液質量為2. 5%的有機土，3%的有機褐煤，2%的乳化劑，3%的高軟化點鉆 井液用浙青，攪拌混勻。
[0041] 實施例4
[0042] 一種高軟化點鉆井液用浙青，按重量份數計包括以下成分：天然巖浙青60份，渣 油38份，油漿9份，其中，天然巖浙青的軟化點246°C，渣油的膠質含量31 %，油漿的芳香烴 含量18%。
[0043] 本發明還提供一種高軟化點鉆井液用浙青的制備方法，其步驟如下：（1)將天然 巖浙青經過磨機粉碎成粉末，備用；（2)將渣油加熱到149°C ; (3)加熱后的渣油中加入油 漿，開啟攪拌，繼續加熱到200°C; (4)在加熱混勻后的渣油和油漿的混合物中加入粉碎好的 天然巖浙青粉，機械攪拌60分鐘，冷卻到室溫以后，粉碎成10-200目的高軟化點鉆井液用 浙青。
[0044] 粉碎后的天然巖浙青粉末過200目的篩子，其通過率91 %。
[0045] 經測定，制得的高軟化點鉆井液用浙青其軟化點為153°C，油溶率82%，含水率 2. 9%。
[0046] 本發明還提供一種高軟化點鉆井液用浙青的應用，其操作步驟如下：（1)配制油 基鉆井液：礦物油與水的比例為90:10 ; (2)制備油基鉆井液降濾失劑：將上述油基鉆井液 中加入油基鉆井液質量為2. 5%的有機土，3%的有機褐煤，2%的乳化劑，3%的高軟化點鉆 井液用浙青，攪拌混勻。
[0047] 實施例5
[0048] 一種高軟化點鉆井液用浙青，按重量份數計包括以下成分：天然巖浙青57份，渣 油36份，油漿8份，其中，天然巖浙青的軟化點220°C，渣油的膠質含量23%，油漿的芳香烴 含量>10%。
[0049] 本發明還提供一種高軟化點鉆井液用浙青的制備方法，其步驟如下：（1)將天然 巖浙青經過磨機粉碎成粉末，備用；（2)將渣油加熱到148°C ; (3)加熱后的渣油中加入油 漿，開啟攪拌，繼續加熱到205°C ; (4)在加熱混勻后的渣油和油漿的混合物中加入粉碎好 的天然巖浙青粉，機械攪拌50分鐘，冷卻到室溫以后，粉碎成150目的高軟化點鉆井液用浙 青。
[0050] 粉碎后的天然巖浙青粉末過200目的篩子，其通過率為97%。
[0051] 經測定，制得的高軟化點鉆井液用浙青其軟化點為157°c，油溶率93%，含水率 2. 5%。
[0052] 本發明還提供一種高軟化點鉆井液用浙青的應用，其操作步驟如下：（1)配制油 基鉆井液：礦物油與水的比例為90:10 ; (2)制備油基鉆井液降濾失劑：將上述油基鉆井液 中加入油基鉆井液質量為2. 5%的有機土，3%的有機褐煤，2%的乳化劑，3%的高軟化點鉆
【權利要求】
1. 一種高軟化點鉆井液用浙青，其特征在于：按重量份數計包括以下成分： 天然巖浙青50-65份 渣油 30-40份 油漿 6-10份 其中，天然巖浙青的軟化點> 190°C，渣油的膠質含量> 20%，油漿的芳香烴含量 >10%。
2. 根據權利要求1所述的高軟化點鉆井液用浙青，其特征在于： 天然巖浙青55-60份 渣油 32-38份 油漿 7-9份。
3. 根據權利要求1所述的一種高軟化點鉆井液用浙青的制備方法，其特征在于：其步 驟如下： (1)將天然巖浙青經過磨機粉碎成粉末，備用； ⑵將渣油加熱到140-150°C ; (3) 加熱后的渣油中加入油漿，開啟攪拌，繼續加熱到180-2KTC ; (4) 在加熱混勻后的渣油和油漿的混合物中加入粉碎好的天然巖浙青粉，機械攪拌 50-60分鐘，冷卻到室溫以后，粉碎成10-200目的高軟化點鉆井液用浙青。
4. 根據權利要求3所述的一種高軟化點鉆井液用浙青的制備方法，其特征在于：所述 粉碎后的天然巖浙青粉末過200目的篩子，其通過率大于90%。
5. 根據權利要求3所述的一種高軟化點鉆井液用浙青的制備方法，其特征在于：所述 制得的高軟化點鉆井液用浙青其軟化點為150_160°C，油溶率80%以上，含水率3%以下。
6. 根據權利要求1所述的一種高軟化點鉆井液用浙青的應用，其特征在于：其操作步 驟如下： (1) 配制油基鉆井液：礦物油與水的比例為90:10 ; (2) 制備油基鉆井液降濾失劑：將上述油基鉆井液中加入油基鉆井液質量為2. 5 %的 有機土，3 %的有機褐煤，2 %的乳化劑，3 %的高軟化點鉆井液用浙青，攪拌混勻。
【文檔編號】C09K8/035GK104119846SQ201410389680
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年8月8日 優先權日:2014年8月8日
【發明者】黃德孝, 賈明 申請人:青島卓能嘉創工貿集團有限公司