[发明专利]一种适于宽温钻井使用的沥青组合物颗粒及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种沥青组合物颗粒，具体地说涉及一种油田钻井用的能够在较宽温度范围内持续发挥作用的高软化点沥青组合物颗粒及其制备方法和应用。

背景技术

随着石油工业的发展，钻井领域不断扩大，沥青类封堵剂在油田钻井中的应用越来越受到重视。沥青类封堵剂一般含有不溶于水的沥青颗粒，并且有一定的软化点。当井眼内有足够高的温度和压力时，沥青颗粒软化变形，并被挤入井壁微裂缝中，阻止钻井液和滤液从微裂缝渗透，与泥饼一起有效地封堵地层。沥青类物质是石油钻井极其有效的防塌剂和油层保护剂。对于深层油气田的钻井作业中，一般软化点沥青会因为过度软化或流淌而无法满足深井下的高温作业要求。高软化点沥青（软化点在100℃以上，尤其是在120℃以上的沥青）因其出色的抗高温能力则可以满足深层钻井的要求。

高软化点沥青生产工艺主要采用溶剂脱沥青工艺或氧化工艺。按照现有的溶剂脱沥青工艺，要想得到高软化点沥青，就要采用更重的溶剂。为脱除沥青相中的溶剂，需要加热到更高的温度，极易造成加热炉结焦等问题，而且能耗很大。另外，即使在较高的温度下高软化点沥青的粘度仍然很大，生产出料也比较困难，因此目前的溶剂脱沥青工艺并不十分适宜生产高软化点沥青。

与溶剂脱沥青工艺相比，氧化工艺具有投资少，工艺简单，易操作等优点，不失为生产高软化点沥青较理想的工艺手段。然而，在传统的氧化沥青工艺操作中，压缩空气是由一个带有很细喷嘴的空气分布环导入到原料中的，这将导致在空气分布环附近反应过度而造成结焦的不良后果。不仅造成了氧化反应效率低，而且反应也很不均匀。实际上，反应仅在氧化塔底部发生。

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，使空气以微小的气泡分散到沥青原料中，然后进入氧化装置进行氧化反应。在生产普通道路沥青和建筑沥青时，该方法在一定程度上能够提高氧化效率。但是对于生产高软化点沥青，此种工艺存在着明显的不足。由于在静态混合器中原料与空气的混合温度为氧化温度，而生产高软化点沥青要在较高的温度下进行。在这种温度条件下进行混合，只能有很少量的气泡分散到原料中，因此对提高氧化效率的程度将十分有限。随着反应时间的延长和反应温度的升高，结焦现象仍不可避免。

为了在较低的反应温度和较短的反应时间内，得到软化点高的沥青，通常采用催化氧化的方法，即在反应中加入一定量的催化剂，来提高反应速度。CN102464989A公开了一种采用预混式催化氧化生产高软化点沥青的方法。该方法提高了氧化效率，降低了氧化时间和温度，但是需要加入一定量的催化剂。不仅增加了成本，而且所采用的催化剂为酸性物质，长时间生产可造成设备的腐蚀，缩短生产周期等问题。

高软化点沥青在钻井液中使用时，要求以极小的颗粒分散到泥浆体系中，这样既可以保证沥青分散均匀，又可以避免聚结成大的块状物堵塞振动筛而造成无法使用等问题的发生。通常情况下，沥青颗粒的粒径要求在120μm以下，甚至100μm以下方可正常使用。

然而，将沥青粉碎成小的颗粒是十分困难的。由于其特殊的物性，会随着温度的升高变软、变粘，即使已被粉碎的小颗粒也会重新粘结成大的颗粒。而且粉碎的粒径越小，这种情况越明显。

为了解决这些问题， CN1051957A、CN101108963 A、CN1715334A以及CN101311243A相继公开了采用向沥青中加入碳酸钙或其它惰性固体辅料来解决沥青难于粉碎成细小颗粒的问题。但是这种方法会造成沥青粉末中有效成分的降低，而且由于引入其它组分，在使用过程中还有可能会造成泥浆体系的破坏。

此外，现有的高软化点沥青颗粒在应用于钻井液体系当中时，由于组成单一，存在粘弹范围较小，使用温度范围较窄等问题，很难在井下持续发挥作用。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种适于宽温钻井使用的沥青组合物颗粒及其制备方法。本发明沥青组合物颗粒具有较高的软化点，高温性能优良，能够在较宽温度范围钻井作业条件下持续发挥作用。本发明制备方法简单、操作方便、反应效率高。

本发明适于宽温钻井使用的沥青组合物颗粒，按沥青组合物颗粒重量百分含量计包括如下组分：高软化点沥青组合物80wt%～95wt%，改性淀粉和/或水溶性纤维4.9wt%～15wt%，促进剂0.1wt%～5wt%；沥青组合物颗粒平均粒径≤100mm。