[发明专利]钻井液用改性磺化沥青及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于磺化沥青技术领域，尤其涉及一种钻井液用改性磺化沥青及其制备方法。

背景技术

在石油钻井过程中，为了保持井径规则、防止坍塌，需要在泥浆中加入具有防塌功能的泥浆处理剂，以改善泥浆性能、达到稳定井壁的目的，尤其在复杂地层、深井和热井的钻探中，泥浆处理剂不仅要具有防塌性能还要有抗高温性能。改性沥青具有防止坍塌、降低钻井液高温高压滤失量、提高泥浆高温稳定性等作用，被广泛用作泥浆处理剂。

现有技术公开了多种钻井液用改性沥青，如阳离子乳化沥青和磺化沥青等，其中，磺化沥青具有抑制页岩水化分散、增大泥饼润滑性等作用而成为研究热点之一。如申请号为200910033436.X的中国专利文献公开了一种磺化沥青的制备方法，主要包括以下步骤：将沥青粉加入轻质油中边搅拌边升温形成混合溶液；然后向所述混合溶液中加入硫酸，保温；将保温后的溶液用氢氧化钠调节pH值，然后进行油层分离、烘干、粉碎后得到磺化沥青。该方法以石油沥青为原料制备磺化沥青，由于石油沥青中胶质成分含量较大，进行磺化时，磺化剂用量较大，得到的磺化沥青中含有大量硫酸钠等副产物，该磺化沥青配制的钻井液封堵防塌、降低高温高压滤失效果较差，加量大时还容易产生泡沫，对钻井作业产生影响。又如，河南金马石油科技有限责任公司生产的型号为FT-1的钻井液用磺化沥青，主要以石油沥青为原料，以发烟硫酸为磺化剂进行磺化反应后得到。但是，该磺化沥青用量小时，降高温高压滤失量效果较差；用量大时，容易出现钻井液起泡现象，不利于钻井作业。

煤沥青是由煤干馏得到的煤焦油再经蒸馏加工制成的沥青，主要用于制造涂料、电极、沥青焦、油毛毡等。与石油沥青相比，煤沥青具有与矿质集料粘附性好、润湿性好等优点，本发明人考虑以煤沥青代替石油沥青制备磺化沥青，以提高钻井液的降高温高压滤失性能。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种钻井液用改性磺化沥青及其制备方法，通过本发明提供的方法制备得到的改性磺化沥青用于钻井液时具有良好的高温高压降滤失性能。

本发明提供了一种钻井液用改性磺化沥青，包括高温硬煤沥青和磺化中温煤沥青。

优选的，所述高温硬煤沥青和磺化中温煤沥青的质量比为(0.5～2)∶(0.5～2)。

本发明还提供了一种钻井液用改性磺化沥青的制备方法，包括以下步骤：

a)将中温煤沥青、煤油和发烟硫酸混合，反应后得到磺化中温煤沥青；

b)将所述磺化中温煤沥青与高温硬煤沥青混合，得到钻井液用改性磺化沥青。

优选的，所述步骤a)中，所述中温煤沥青的软化点为75℃～95℃。

优选的，所述步骤a)中，所述中温煤沥青在四氯化碳中的溶解率为30％～50％。

优选的，所述步骤a)中，所述发烟硫酸中，SO₃的含量≥20wt％。

优选的，所述步骤b)中，所述高温硬煤沥青的软化点为130℃～150℃。

优选的，所述步骤a)中，所述中温煤沥青、煤油和发烟硫酸的质量比为(100～200)∶(3～10)∶(30～80)。

优选的，所述步骤b)中，所述磺化中温煤沥青与所述高温硬煤沥青的质量比为(0.5～2)∶(0.5～2)。

优选的，所述步骤b)中，所述磺化中温煤沥青的粒度为20目～60目，所述高温硬煤沥青的粒度为20目～60目。

与现有技术相比，本发明以中温煤沥青为原料，将其与煤油、发烟硫酸混合后进行磺化，得到磺化中温煤沥青；然后将所述磺化中温煤沥青与高温硬煤沥青混合，得到改性磺化沥青。中温煤沥青中胶质含量较低，容易被磺化剂磺化，得到的磺化沥青中硫酸钠等副产物较少，降滤失效果好。高温硬煤沥青的耐高温性能和稳定性能较好，能够提高改性磺化沥青的高温高压降滤失性能。另外，煤沥青与矿物集料的粘附性能较好，用作钻井液时能够更好的抑制页岩膨胀和分散，改善钻井液泥饼质量、增加润滑性等。实验表明，向基浆中加入2％本发明制备的改性磺化沥青得到的钻井液的高温高压滤失量为10mL～12mL，低于现有的磺化沥青和乳化沥青的高温高压滤失量。

具体实施方式

本发明提供了一种钻井液用改性磺化沥青，包括高温硬煤沥青和磺化中温煤沥青。

在所述钻井液用改性磺化沥青中，所述高温硬煤沥青的软化点优选为130℃～150℃，更优选为135℃～145℃；所述高温硬煤沥青的粒度优选为20目～60目，更优选为30目～50目。