CN1037916A

CN1037916A - 磺化沥青钻井泥浆处理剂的制备工艺

Info

Publication number: CN1037916A
Application number: CN 88103063
Authority: CN
Inventors: 沈勤长; 项涛; 虞邦杰
Original assignee: Drilling Art Inst Inst Of Exploration And Development Of Petro Ministry Of
Current assignee: Drilling Art Inst Inst Of Exploration And Development Of Petro Ministry Of
Priority date: 1988-05-26
Filing date: 1988-05-26
Publication date: 1989-12-13

Abstract

一种磺化沥青钻井泥浆处理剂的制备方法，由沥青与SO₃的磺化反应制取磺化沥青。该方法采用气体SO₃为磺化剂、轻质油为溶剂，反应温度为20～ 40℃。该方法工艺简单，生产成本低，原料来源广。其产品质量稳定，具有良好的抗高温、降失水及润滑和抗钙污染性能。

Description

本发明属于磺化沥青钻井泥浆处理剂的制备工艺。

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，从而达到稳定井壁的目的。尤其是在复杂地层、深井和热井的钻探中，更需要既有防塌性能又能抗高温的多功能泥浆处理剂。磺化沥青就是目前世界上普遍采用的一种多功能泥浆处理剂。该产品具有抑制页岩水化分散、降低泥浆的高温高压失水、增大泥饼致密性、韧性及润滑性，提高泥浆高温稳定性等性能，因而其稳定井壁的效果显著。

现有的生产磺化沥青的方法是：选取一定软化点的沥青为原料，将其溶解在有机溶剂中，以三氧化硫为磺化剂，在一定条件下与沥青进行磺化反应，即可得到磺化沥青产品。所说的有机溶剂为正己烷（或环己烷），磺化剂为液体三氧化硫。US3，485，745和US3，089，842提出的制备磺化沥青的方法是：选用软化点为85～100℃的沥青为原料，将其配成浓度为30～50%的环己烷溶液，用液体SO₃作磺化剂，在35℃下磺化。所得产品的水溶性大于70%。上述方法存在以下不足：（1）生产成本高;用正己烷（或环己烷）为溶剂，因其价格较贵，不利于降低成本，而且国内来源有限。（2）磺化沥青性能不仅与原料的软化点有关，更主要受原料的化学组分及分子量分布的影响，只依据软化点选择原料是不科学的，会造成产品质量不稳定，而且限制了原料的来源。（3）沥青与三氧化硫的磺化反应是放热反应并且可逆，温度高对反应不利。用较高活性的液体三氧化硫做磺化剂，反应剧烈，温度不易控制，三氧化硫损耗大。另外液体三氧化硫不易储存和运输。

本发明针对现有技术存在的缺点，并根据我国具体情况，提出了一种新的制备磺化沥青的方法。该方法采用国产原料，工艺简便易行，生产成本低，产品性能稳定。

本发明是一种钻井用磺化沥青泥浆处理剂的制备方法，通过沥青与SO3的磺化反应制取磺化沥青。其特征在于：使用气体SO3做磺化剂，轻质油为溶剂，反应温度为20～40℃。该方法的主要步骤如下：

（一）、根据沥青的成分，选取一种或将二种以上沥青复配，使复配后的沥青中沥青质的含量为30～45%，饱和烃的含量为8～25%;

（二）、将复配好的沥青置于反应釜内，加入有机溶剂，搅拌均匀，配成15～30%的溶液;

（三）、通入磺化剂SO₃，同时搅拌，控制反应温度为20～40℃，反应时间为40～60分钟;

（四）、反应结束后，再向反应釜内加入10～15%的沥青原料，搅拌均匀;

（五）、继续搅拌并缓慢加入碱溶液，中和至pH＝8～10;

（六）、产品采用滚筒式干燥法干燥。

由于不同产地的沥青，其成分差别很大;而沥青的成分对磺化沥青性能有很大影响。所以本发明将不同成分的沥青复配，使之达到原料的要求，从而扩大了原料的来源，保证了产品性能的稳定。本发明所用的轻质油包括石油醚、汽油及煤油。其中以沸程为30～60℃的石油醚为最佳。因为其沸点低、有利于控制反应温度并降低反应体系的增稠作用。另外该溶剂价格低廉，可回收重复使用，降低了生产成本，并可简化干燥工艺。

本发明所用的磺化剂气体三氧化硫是通过加热蒸发发烟硫酸获得。其方法是：将发烟硫酸加入蒸酸罐，逐渐加热升温，使其释放出游离态的三氧化硫，从釜底部通入反应釜。当蒸酸罐内温度升至240～280℃时，其中的三氧化硫即全部蒸出。

采用本发明的方法，工艺简单，反应温度容易控制，因而反应充分，不剧烈，磺化均匀，三氧化硫损失小。并可保证产品质量，改善产品性能。另外，三氧化硫是通过蒸发发烟酸获得，解决了液体三氧化硫不易储存、运输的问题，使用比较安全、方便。

实施例一

称取沥青A：40克;沥青B：40克;沥青C：20克;粉粹后放入三颈瓶中，加入500毫升石油醚（30～60℃），搅拌使其充分溶解。然后逐滴加入液体SO₃，并控制反应温度在35～40℃之间。反应完毕，用20%的Na2CO3溶液中和至pH在9～10范围内。在红外箱中将其干燥。

用萃取法测样品的水溶物/油溶物之比。并测定高温高压失水性能。结果列在表1中。

实施例二

称取沥青B：50克;沥青C：50克;粉碎后放入三口瓶中，加入500毫升石油醚（30～60℃），搅拌使其充分溶解，然后逐滴加入液体SO₃45ml，并控制反应温度在35～40℃之间。反应完毕，用20%的Na2CO3溶液中和至pH9～10，然后用红外线烤干。

用萃取法测样品的水溶物/油溶物之比，并测定高温高压失水性能，结果列在表1中

实施例三

将沥青D：50克;沥青C：50克;粉碎后放入三口瓶中，用石油醚（30～60℃）500ml溶解，然后逐滴加入液体SO₃45ml，并控制反应温度在35～40℃之间。反应完毕，用20%的Na₂CO₃溶液中和至pH为9～10;最后置红外箱中干燥。

用萃取法测样品的水溶物/油溶物之比，并测定高温高压失水性能。结果列入表1中。

实施例四

称取100公斤沥青D，30公斤沥青E和粉碎过40目筛的沥青C80公斤，倒进2m³的反应釜内，加入600升轻质油（沸点为30～90℃），搅拌30分钟，使之全部溶解。

向蒸酸罐内加入发烟硫酸400升（含20%SO₃）并逐步升温，待蒸酸罐内压力达0.5大气压时，将气体通入反应釜。控制进气量，并打开冷却水循环，以保证反应温度在35～40℃以下。40分钟左右，蒸酸罐温度即升至240℃左右，并很快升至280℃。此时发烟酸中的游离SO3已全部蒸出。停止加热进气。待反应釜内继续搅拌约30分钟后加入40公斤沥青C，继续搅拌30分钟。用比重1.2～1.4的NaOH溶液，中和至pH≈10。搅拌30分钟使其充分中和。蒸出轻质油（进入回收装置）。将磺化沥青水溶液用滚桶干燥法干燥。产品重560公斤。

用萃取法测样品的水溶物/油溶物之比值，并测定其高温高压失水性能。结果列入表1

参考实施例

称取沥青样品A（或B、或C）100克，粉碎后放入三口瓶中，用400～500ml轻质油（如30～60℃石油醚）在搅拌下使其充分溶解。然后滴加入液体SO₃45ml，并控制反应温度在35～40℃范围内。反应完毕，用20%的Na₂CO₃中和至pH在9～10范围。然后在红外烘箱中干燥。

用萃取法样品的水溶物/油溶物之比值及样品的降高温高压失水能力。结果列入表1。

表2列出了几种磺化沥青API失水的比较。

注：（1）基浆为4%潍县土+2%评价土+2%FCLS+0.5%柴油

（2）磺化沥青加量均为2%。

表中的NLP和GP都是用本发明生产的产品。从表中可以看出它们的降API失水能力均优于美国的Soltex。另外，它们的流变性能、抗钙性能、高温稳定性及润滑性能也优于Soltex。

Claims

1、一种钻井用磺化沥青泥浆处理剂的制备方法，由沥青与SO₃的磺化反应制取磺化沥青，其特征在于使用气体SO₃做磺化剂，轻质油为溶剂，反应温度为20～40℃。

2、根据权利要求1，所说的沥青是由一种或将二种以上沥青原料复配而成，其特征在于其中沥青质含量为30～45%，饱和烃含量为8～25%

3、根据权利要求1，其特征在于所说的轻质油为石油醚、汽油或煤油，其中以沸程为30～60℃的石油醚为最佳。

4、根据权利要求1所说的方法，其特征在于磺化反应结束后，应再加入10～15%的沥青原料。

5、根据权利要求1所说的方法，其特征在于用碱溶液中和产物至pH＝8～10。