本发明属于石油钻井液添加剂领域,尤其是涉及一种钻井液用封堵剂低荧光磺化沥青。
背景技术:
钻井液用封堵剂低荧光磺化沥青是一种性能良好的乳化降粘剂和钻井液添加剂,具有防塌、润滑和降低高温高压滤失量的作用。钻井液用封堵剂低荧光磺化沥青含有磺酸基,水化作用很强,当吸附在页岩界面上时,可阻止页岩颗粒的水化分散起到防塌作用。同时,不溶于水的部分又能填充孔喉和裂缝起到封堵作用,并可覆盖在页岩界面,改善泥饼质量。钻井液用封堵剂低荧光磺化沥青在钻井液中还起润滑和降低高温高压滤失量的作用,是一种堵漏、防塌、润滑、减阻、抑制等多功能的有机钻井液处理剂。
目前国内多数采用发烟硫酸、三氧化硫、亚硫酸钠或亚硫酸氢钠作为磺化剂,采用一次性投料,通过调节搅拌速度来控制反应速度。该工艺存在磺化和水解正逆反应相互影响、反应速度不宜控制、磺化率低、磺化不均匀等缺点。所得到的钻井液用封堵剂低荧光磺化沥青磺酸钠基和水溶物含量低,在用量较少的情况下,降高温高压滤失量效果差。
申请号:201410005382.7提供了一种磺化沥青的制备方法,包括以下步骤:a、将沥青与磺化剂进行磺化反应,得到中间产物,所述沥青的软化点<110℃;b、将所述中间产物与碱性化合物进行中和反应,得到磺化沥青。本发明将软化点温度较低的沥青与磺化剂进行磺化反应,利用磺化反应放出的大量热量使软化点温度较低的沥青变为液态沥青,这种液态沥青能够与磺化剂进行比较充分的磺化反应。该方法无需将沥青粉碎后溶解在有机溶剂中即可制备得到磺化沥青,节约了大量的对有机溶剂进行除水处理的时间。
技术实现要素:
本发明的目的是提供一种磺酸钠基含量高的钻井液用封堵剂低荧光磺化沥青,水溶性好,向基浆中加入2%钻井液用封堵剂低荧光磺化沥青得到的钻井液的高温高压滤失量为3.8-5.6ml/30min,远远低于现有技术产品。
本发明的技术方案是:钻井液用封堵剂低荧光磺化沥青的高温高压滤失量为3.8-5.6ml/30min,水溶物含量为79.4-87.6%,磺酸钠基含量15.6-18.8%,所述钻井液用封堵剂低荧光磺化沥青由以下方法制备而成,包括如下步骤:
1)将50重量份的硅胶粉分散在80重量份石油醚的中,缓慢的加入80-100重量份的氯磺酸,搅拌反应2-3小时,获得磺化剂;
2)将100重量份的低荧光沥青与80-120重量份的溶剂中进行混合得到反应原料,将反应原料与150-200重量份的磺化剂进行磺化反应3-5h,反应过程中控制反应温度为40-60℃,搅拌速率为500rpm;
3)将所述磺化反应得到的产物与氢氧化钠水溶液进行中和反应至ph为8-9,再将所述中和反应的产物经蒸馏和干燥,得到钻井液用封堵剂低荧光磺化沥青;
所述溶剂中包括c6-c12烷基苯磺酸钠30-50重量份,石油醚50-100重量份。
钻井液用封堵剂低荧光磺化沥青采用新工艺制备而成,产品荧光级别降低为5级以下,不干扰测录井。
该钻井液用封堵剂低荧光磺化沥青的制备方法反应条件温和,转化率高,生产效率高,适合大规模工业化生产,所制备的钻井液用封堵剂低荧光磺化沥青的水溶物含量高,降高温高压滤失效果好。
本发明将硅胶分散到石油醚中,获得悬浊液,然后加入氯磺酸反应,获得硅胶硫酸。硅胶硫酸可以用来钻井液用封堵剂低荧光磺化沥青中的芳环,反应条件温和,反应过程中不会产生大量废水,环境友好,且磺化效果好,转化率高,所得到的璜化沥青磺酸钠基含量高。
低荧光沥青在石油醚中形成胶体,c6-c12烷基苯磺酸钠为分散剂,能够提高低荧光沥青在石油醚中的乳化程度,使低荧光沥青均匀的分散在石油醚中,还能够使磺化反应均匀,易于控制。
磺化剂与低荧光沥青都采用石油醚作为溶剂,使反应更容易进行,且反应中没有引入其他溶剂,不需要大量的溶剂进行洗涤,只需要在步骤3)中将石油醚蒸除。
所述溶剂中还包括聚乙二醇醚2-12重量份。
本发明研究人员发现,在溶剂中添加少量的聚乙二醇醚能够大大的提高低荧光沥青在石油醚中的分散程度,从而进一步的提高璜化反应的转化率。并且,添加少量聚乙二醇醚能够大大的提高璜化沥青的降高温高压滤失效果。
所述溶剂中包括十二烷基苯磺酸钠30-50重量份和石油醚50-80重量份。
十二烷基苯磺酸钠价格低,可以降低生产成本。
所述溶剂中包括聚乙二醇醚2-10重量份,十二烷基苯磺酸钠30-50重量份和石油醚50-80重量份。
所述溶剂中包括聚乙二醇醚2-10重量份,十二烷基苯磺酸钠30-50重量份,石油醚50-80重量份和氨基苯磺酸钠5-10重量份。
氨基苯磺酸钠既可以作为分散剂,提高沥青在石油醚中的分散效果,还能够作为磺化剂,在沥青的芳香基团中引入磺酸基,提高磺化反应的转化率。
所述溶剂中还包括c6-c12烷基苯磺酸钠5-15重量份。
所述步骤2)中将100重量份的低荧光沥青后与80-100重量份的溶剂中加热到软化点进行混合,得到反应原料,将反应原料降温至40℃以下,在水浴的条件下将反应原料与150-180重量份的磺化剂进行磺化反应3-5h,反应过程中控制反应温度为40-60℃,搅拌速率为500rpm。
将低荧光沥青加热到软化点以后再与石油醚混合,混合效果好。由于磺化反应为放热反应,反应温度过高不易控制,所以通过水浴将反应温度控制在40-60℃。
所述硅胶粉的粒径为60-100nm。
硅胶粉粒径为60-100nm,更容易在石油醚中形成胶体,且比表面积大,氯磺酸更容易与硅胶表面的羟基反应,在硅胶表面修饰上磺酸基。
本发明钻井液用封堵剂低荧光磺化沥青磺化反应均匀,磺化率高,磺酸钠基含量高,水溶物含量高,高温高压滤失量低,在钻井液中分散效果好,性能稳定。
具体实施方式
实施例1
将50重量份的硅胶粉分散在80重量份石油醚的中,缓慢的加入80重量份的氯磺酸,搅拌反应2小时,获得磺化剂;
将100重量份的低荧光沥青与5重量份的聚乙二醇醚、30重量份的c6-c12烷基苯磺酸钠和80重量份的石油醚中进行混合得到反应原料,将反应原料与150重量份的磺化剂进行磺化反应5h,反应过程中控制反应温度为40-60℃,搅拌速率为500rpm;
将所述磺化反应得到的产物与氢氧化钠水溶液进行中和反应至ph为8-9,再将所述中和反应的产物经蒸馏和干燥,得到钻井液用封堵剂低荧光磺化沥青。
经检测,钻井液用封堵剂低荧光磺化沥青的高温高压滤失量为3.9ml/30min,水溶物含量为84.5%,磺酸钠基含量18.8%。
实施例2
将50重量份的硅胶粉分散在80重量份石油醚的中,缓慢的加入100重量份的氯磺酸,搅拌反应3小时,获得磺化剂;
将100重量份的低荧光沥青与2重量份的聚乙二醇醚、50重量份的十二烷基苯磺酸钠和50重量份的石油醚进行混合得到反应原料,将反应原料与150重量份的磺化剂进行磺化反应3h,反应过程中控制反应温度为40-60℃,搅拌速率为500rpm;
将所述磺化反应得到的产物与氢氧化钠水溶液进行中和反应至ph为8-9,再将所述中和反应的产物经蒸馏和干燥,得到钻井液用封堵剂低荧光磺化沥青。
经检测,钻井液用封堵剂低荧光磺化沥青的高温高压滤失量为5.6ml/30min,水溶物含量为79.4%,磺酸钠基含量15.6%。
实施例3
将50重量份的硅胶粉分散在80重量份的石油醚的中,缓慢的加入90重量份的氯磺酸,搅拌反应2.5小时,获得磺化剂;
将100重量份的低荧光沥青与12重量份的聚乙二醇醚,40重量份的十二烷基苯磺酸钠和重量份的石油醚60中进行混合得到反应原料,将反应原料与180重量份的磺化剂进行磺化反应4h,反应过程中控制反应温度为40-60℃,搅拌速率为500rpm;
将所述磺化反应得到的产物与氢氧化钠水溶液进行中和反应至ph为8-9,再将所述中和反应的产物经蒸馏和干燥,得到钻井液用封堵剂低荧光磺化沥青。
经检测,钻井液用封堵剂低荧光磺化沥青的高温高压滤失量为3.8ml/30min,水溶物含量为83.7%,磺酸钠基含量17.9%。
实施例4
将50重量份的硅胶粉分散在80重量份的石油醚的中,缓慢的加入90重量份的氯磺酸,搅拌反应3小时,获得磺化剂;
将100重量份的低荧光沥青与10重量份的聚乙二醇醚,30重量份的十二烷基苯磺酸钠,重量份的石油醚70和10重量份的氨基苯磺酸钠中进行混合得到反应原料,将反应原料与200重量份的磺化剂进行磺化反应5h,反应过程中控制反应温度为40-60℃,搅拌速率为500rpm;
将所述磺化反应得到的产物与氢氧化钠水溶液进行中和反应至ph为8-9,再将所述中和反应的产物经蒸馏和干燥,得到钻井液用封堵剂低荧光磺化沥青。
经检测,钻井液用封堵剂低荧光磺化沥青的高温高压滤失量为4.3ml/30min,水溶物含量为80.7%,磺酸钠基含量16.7%。
实施例5
将50重量份的硅胶粉分散在80重量份的石油醚的中,缓慢的加入100重量份的氯磺酸,搅拌反应3小时,获得磺化剂;
将100重量份的低荧光沥青与2重量份的聚乙二醇醚,30重量份的十二烷基苯磺酸钠,重量份的石油醚80和5重量份的氨基苯磺酸钠中进行混合得到反应原料,将反应原料与170重量份的磺化剂进行磺化反应3.5h,反应过程中控制反应温度为40-60℃,搅拌速率为500rpm;
将所述磺化反应得到的产物与氢氧化钠水溶液进行中和反应至ph为8-9,再将所述中和反应的产物经蒸馏和干燥,得到钻井液用封堵剂低荧光磺化沥青。
经检测,钻井液用封堵剂低荧光磺化沥青的高温高压滤失量为4.8ml/30min,水溶物含量为87.6%,磺酸钠基含量16.4%。
以上对本发明的实施例进行了详细说明,但所述内容仅为本发明的较佳实施例,不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等,均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。