一种用于钻井液的沥青组合物及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于石油钻井技术领域，具体涉及一种用于钻井液的浙青组合物及其制备 方法。
【背景技术】
[0002] 浙青类产品是重要钻井液处理剂之一，具有良好的防塌、润滑、乳化、降滤失和高 温稳定等综合效能。浙青类产品一般含有不溶于水的浙青颗粒，并且有一定的软化点。当 井眼内有足够高的温度和压力时，浙青颗粒软化变形，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。浙青类物质是石油钻井极其有效的防 塌剂和油层保护剂。随着石油勘探与开发的发展，钻井深度不断加深，钻遇地层愈来愈复 杂，定向井、水平井等特殊工艺井的数量逐渐增多。这使钻井工程对钻井液用浙青类产品及 其体系提出了更高的要求。开发出高温性能好、有良好封堵性和降滤失性的高软化点浙青 (指软化点在100°c以上，尤其是在120°C以上），以满足油田钻井工程的需要，具有十分重 要的意义。
[0003] 高软化点浙青的制备工艺一般采用溶剂脱浙青或吹气氧化工艺，CN102464989A、 CN102876344A、CN102464988A和CN102382696A等公开了几种用于钻井液中的高软化点浙 青或浙青颗粒的制备方法，浙青软化点一般在120°C以上，最高达250°C。
[0004] CN102952526A公开了一种高软化点乳化浙青水基钻井液处理剂及其制备方法，所 述钻井液处理剂包括40?70%软化点为150?240°C的浙青、35?50重量％水，0. 02? 2%助剂，0. 05?5 %乳化剂，0. 01?1%稳定剂，该钻井液处理剂具有良好的高温高压降滤 失功能，适用于高温高压的深井及超深井钻井。
[0005] US7220348B1、CN102876344 A、CN102876344 A 和 CN102732280A 也公开几种高软 化点浙青的生产方法，浙青产品软化点都在250°C以，但主要用于生产碳纤维制品、耐火材 料粘结剂及纺丝领域。
[0006] 现有的高软化点浙青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。CN1046176A公开了一种含有预 混合的约2份高软化点硬浙青、约1份低软化点硬浙青、约1份苛化褐煤以及一种强亲油性 非离子表面活性剂的水基钻井泥浆添加剂。这种添加剂组合物可以在宽范围的温度和压力 内有效，但简单的机械混合很难有效的发挥不同软化点浙青的作用效果。
【发明内容】
[0007] 针对现有技术的不足，本发明提供一种用于钻井液的浙青组合物及其制备方法。 本发明浙青组合物具有较高的软化点，能够在较宽温度范围的钻井作业条件下持续发挥作 用。
[0008] 本发明用于钻井液的浙青组合物，以高软化点浙青为核相，外层包裹高软化点煤 浙青，该浙青组合物按质量百分比计，包括如下组分：高软化点浙青20%?50%,高软化点煤 浙青50%?80% ;其中高软化点浙青与高软化点煤浙青的软化点差为15~40°C。
[0009] 本发明浙青组合物还可以根据实际产品需要加入水溶性纤维、磺化褐煤、磺化酚 醛树脂、十二烷基硫酸钠、十二烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十八烷基三甲 基氯化铵、水溶性树脂、聚乙烯吡咯烷酮（PVP)、石墨、蒙脱土、膨润土等添加剂中的一种或 几种，添加剂加入量占浙青组合物总重量的59Γ20% (浙青组合物各组分之和为100%);其中 水溶性纤维为羧甲基纤维素（CMC)、聚乙烯醇纤维、水溶性PVA纤维中的一种或几种；磺化 褐煤和磺化酚醛树脂可以使用市售商品，也可以按本领域常规方法制备；水溶性树脂为水 溶性丙烯酸树脂、水溶性醇酸树脂、水溶性聚酯树脂中的一种或几种；石墨、蒙脱土、膨润土 为固体粉末状。
[0010] 本发明浙青组合物中，所述的高软化点浙青的软化点为140?260°C，优选为 150?240°C ;高软化点浙青为固体粉状，平均粒径< 100 μ m，优选平均粒径< 60 μ m。 toon] 本发明浙青组合物中，所述的高软化点浙青可以采用市售产品，也可以按照本领 域常规技术制备，如减压蒸馏工艺、溶剂脱浙青工艺、吹气氧化工艺等，或几种工艺的结合。
[0012] 本发明浙青组合物中，所述的高软化点煤浙青的软化点为i〇(Ti8(rc，优选 12(Tl50°C。
[0013] 本发明用于钻井液的浙青组合物的制备方法，包括如下内容：将熔融的煤浙青加 入到氧化反应器中，通入空气进行吹气氧化反应，反应结束后，将氧化物料喷洒到高软化点 浙青粉表面形成包裹，冷却得到浙青组合物，将浙青组合物加入到粉碎设备中进行混合粉 碎，即制备出浙青组合物颗粒。
[0014] 本发明方法中，1?软化点浙青粉优选与固体分散剂进行干混，其中浙青粉与分散 剂的质量比为10:1~20:1，所述的固体分散剂为石墨、蒙脱土、膨润土或水滑石中的一种或 几种。
[0015] 本发明方法中，所述的氧化反应器为间歇式氧化釜或连续式氧化塔。氧化反应 条件为：气体流量为〇. 05?Im3 · kg4 · 1Γ1，优选0. 1?0. 8m3 · kg4 · 1Γ1，更优选0. 4?0. 6 m3 · kg-1 · h-1。氧化温度为220?300°C，优选为24(T280°C，氧化时间为5?20小时，优选 8?15小时。
[0016] 本发明方法中，优选在吹气氧化过程中加入促进剂，促进剂为双氧水、氯酸钾、高 猛酸钾或氯化铁中的一种或几种，促进剂加入量为占煤浙青质量的0. lwt%?I. Owt%。
[0017] 本发明方法中，所述的煤浙青为经中温或高温蒸馏后的煤浙青，软化点为50? 95。。。
[0018] 本发明方法中，所述的喷洒过程可以采用带有一定压力的连接有雾化喷嘴的喷洒 设备，压力及喷嘴大小根据实际情况进行调整，确保能够将氧化物料喷出即可。
[0019] 本发明方法中，所述的粉碎设备可以是高速剪切粉碎机、胶体磨、球磨粉碎机 等搅拌或打击搅拌式粉碎设备，粉碎时间为10?60s，粉碎温度为不大于20°C，浙青组 合物优选在粉碎前进行低温脆化处理，低温脆化处理条件为：温度为〇?_60°C，优选 为-10?-30°C，时间为2?48小时，优选为2?10小时。
[0020] 所述的制备过程中优选加入包被剂和/或固体分散剂与浙青组合物混合均匀，可 以在粉碎过程中加入，也可以在粉碎过程之后加入；其中固体分散剂为石墨、蒙脱土和膨润 土中的一种或几种，加入量占浙青组合物重量的〇. 01%?20%，优选5%?10% ;包被剂为水 溶性丙烯酸树脂、水溶性醇酸树脂、水溶性聚酯树脂或聚乙烯吡咯烷酮（PVP)的一种或几 种，加入量占浙青组合物重量的0. 01%?5. 0%，优选0. 5%?1. 0%。
[0021] 本发明的浙青组合物颗粒的平均粒径为50?130 μ m，优选为60?100 μ m。
[0022] 本发明浙青组合物颗粒在油田钻井方面，特别是宽范围温度变化的深层钻井液体 系中应用。
[0023] 与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明浙青组合物采用两种软化点、两种性 质的浙青进行组合，浙青组合物外层为煤浙青，煤浙青脆性大，常温下易粉碎，与井壁泥页 岩的粘附性好；本发明浙青组合物相比于直接机械混合的高低软化点浙青，高低软化点浙 青之间结合更紧密，在温度变化时，能够更有效的配合，"外层-中间结合处-内核"结构能 够更好的适应钻井过程中井温的连续变化；井温较低时，软化点偏低的外层煤浙青变软，起 到封堵的效果，内部的高软化点浙青作为钻井液泥饼的填充粒子，可以改善泥饼质量；井温 升高时，软化点偏低的外层煤浙青先软化甚至流淌吸附到粘土颗粒上，起分散和护胶作用， 有利于形成致密的泥饼，内部的高软化点浙青在接近软化点附近软化变形，起到封堵的效 果。本发明浙青组合物可以根据实际的需要对浙青组合物的内部和外层的浙青进行软化点 的调变，可以在较宽的钻井深度范围内持续发挥作用。
【具体实施