CN105733525A

CN105733525A - 钻井液用高酸溶磺化沥青

Info

Publication number: CN105733525A
Application number: CN201610145352.5A
Authority: CN
Inventors: 李和良; 李明
Original assignee: Pingxiang Huixin Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Pingxiang Huixin Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 2016-03-15
Filing date: 2016-03-15
Publication date: 2016-07-06
Anticipated expiration: 2036-03-15
Also published as: CN105733525B

Abstract

本发明公开了钻井液用高酸溶磺化沥青的工艺方法：在反应釜中加入轻质油，而后加入轻质油重量40?50%的沥青粉粒，加热升温至30?50℃，先加入占液态三氧化硫总量60～70%的液态三氧化硫，再加入水镁石微粉、松香和硬脂酸铝，充分搅拌得到混合溶液，再在混合溶液中加入沥青重量30?40%的氢氧化钠溶液，用碱中和并调节pH值，当油溶物含量低于30%、再在反应釜加入液态三氧化硫，回收轻质油，将其烘干和粉碎得到高酸溶磺化沥青。本发明在钻开油层时能形成薄而致密的泥饼，在井壁岩石的薄层内形成屏蔽层，可有效的控制钻井液的流失量，改善泥饼强度，防止岩层吸水剥落；另一方面保护储层，使油层渗透率得到恢复并提高。

Description

钻井液用高酸溶磺化沥青

技术领域

本发明涉及石油、天然气钻探中使用的具有页岩抑制、封堵微裂缝、防止垮塌掉块、提高井壁稳定、润滑降摩阻、高温高压滤失控制、提高泥饼质量，在油基和水基钻井液中都能提高滤饼质量，改善泥浆性能、全面调整钻井泥浆性能，可在油其和水基钻井液中使用、不伤害油气层的多元钻井液。

背景技术

钻井液是石油、天然气钻探过程中，钻孔内使用的循环冲洗介质。钻井液是钻井的血液，又称钻孔冲洗液，它的主要作用一是冷却润滑清洗钻头，提高钻探效果和延长钻头的使用寿命，二是用于封堵孔壁裂缝，保护孔壁，防止孔壁坍塌和钻井液滤失。目前广泛使用的钻井液是泥浆钻井液，它主要适用于松散、裂隙发育、易坍塌掉块、遇水膨胀剥落等孔壁不稳定岩层。目前泥浆钻井液中大都添加有沥青、特别是含有经磺化处理的沥青钻井液最优，它既是钻探中很好的冷却润滑剂，又是具有良好防塌效果的井壁稳定剂。

钻井液在用来钻穿油层时，外来流体中的磺化沥青与储层岩石、储层流体之间如果不配伍，就会产生一系列的物理化作用，引起储层、特别是致密储层敏感性损害和有机物、无机物沉淀，虽然钻探时能形成泥饼封堵层，堵塞裂缝孔隙，但在后期泥饼酸化后不易被破解而堵塞，导致储层渗透率降低，从而对致密性油气田开发和水平井的地质导向钻井产生不利影响。

目前磺化沥青钻井液虽然在钻开油层时能较快的形成薄而致密的泥饼，在井壁岩石的薄层内形成屏蔽层，以控制钻井液的漏失量和固相颗粒的侵入深度，但屏蔽封堵层中的磺化沥青中的油溶物质在油井生产时不易被溶解，导致储层渗透率降低，影响油气生产。

发明内容

本发明的目的是通过改进钻井液用磺化沥青的制备工艺方法，生产一种高酸溶率的钻井液用磺化沥青，使得在钻探时钻井液所形成的泥饼封闭层能够在酸化后在进行油气生产时被破坏而解堵，从而可保护储层和提高储层油气渗透率。

本发明所述钻井液用高酸溶磺化沥青，它用以下方法步骤制备而成：

1、先在反应釜中加入定量的轻质油，而后加入轻质油重量40-50%、颗粒为20-50目的沥青粉粒，充分搅拌使沥青均匀分散于轻质油中，得到基本溶液，

2、将基本溶液加热升温至30-50℃，而后先缓慢加入占液态三氧化硫总量60～70%的液态三氧化硫，充分搅拌后再加入水镁石微粉、松香和硬脂酸铝，所述液态三氧化硫总量为沥青重量的50-70% ，所述水镁石微粉加入量为沥青重量的 5-10%，松香加入量为沥青重量的2-5%，硬脂酸铝加入量为沥青重量的 1-3%，充分搅拌得到混合溶液，

3、在混合溶液中缓慢加入沥青重量30-40%的氢氧化钠溶液，用碱中和并调节PH值为8～9.5，进行磺化处理后形成沥青磺酸钠溶液，

4、将沥青磺酸钠溶液取样检测油溶物含量和酸溶率，当油溶物含量低于30%、酸溶率低于90%时，再在反应釜缓慢加入液态三氧化硫直到油溶物含量高于30%、酸溶率高于90%为止，

5、再进行油液分离和溶液蒸馏，回收轻质油，得到固态沥青磺酸钠，再将其烘干和粉碎得到高酸溶磺化沥青。

本发明通过控制三氧化硫含量，来增加磺化沥青油溶物含量和加入水镁石微粉和松香，一方面既可提高油溶物含量和酸溶率，改善钻井液中固相颗粒的级配关系，在钻开油层时能较快的形成薄而致密的泥饼，在井壁岩石的薄层内形成屏蔽层，可有效的控制钻井液的流失量和固相颗粒的侵入深度，又可在水溶物含量相对下降时，钻井液泥浆附着力增强、从而改善泥饼强度，防止岩层吸水剥落；另一方面屏蔽层中磺化沥青油溶物质所形成的泥饼封堵层在油井生产时被酸化溶解后而解堵，使油层渗透率得到恢复并提高。

本发明所得的高溶酸磺化沥青经检测各项技术指标是：

1、PH值 8～9.5

2、水份含量%（烘失量） ≤10

3、磺化钠含量% 8～13

4、水溶物含量%　　 ≥60

5、高温高压滤失量ml/30min ≤35

6、油溶物含量% ≥30

7、酸溶率% ≥90

8、有机氯含量% 0。

本发明随着油溶物含量的增加，其酸溶率提高，酸溶率高低是保护致密储层的一个重要因素，因为在水平井的地质导向钻井后的修井作业中，当油层部位井筒内液柱压力高于油层压力时，会造成修井液不同程度的侧漏，严重时影响修井作业和正常进行。

本发明在磺化沥青中加入少量的硬脂酸铝，其目的是为了防止磺化沥青中由于加入了松香而带来钻井液起泡的问题。

本发明还可在磺化沥青中加入沥青重量的 0.1-0.5%乙二胺四甲叉磷酸钠，就能有效降低钻井液粘度和切力，并与金属离子形成稳定的结合物，使钻井液具有较强的抗盐能力和抗温性。本发明所述磺化沥青中不允许含有氯，是为了防止钻头到侵蚀。

本发明一是通过控制液态三氧化硫加入量来提高磺化沥青的油溶物含量和酸溶率，使钻井液在钻孔岩石层中形成薄而韧的泥饼，既能达到封堵裂缝，保护孔壁，防止滤液流失，又能够使泥饼在油井生产时被酸化溶解后而解堵，充分保护储层，从使可油层渗透率得到恢复并提高的目的，同时通过加入水镁石微粉、松香、硬脂酸铝和乙二胺四甲叉磷酸钠来防止由于水溶物含量降低所带来的粘度、起泡和切力升高的问题。

本发明可制成下述不同型号的产品；

1、常规钠盐型高酸溶磺化沥青

2、增强钾盐型高酸溶磺化沥青

3、液态型高酸溶磺化沥青

其中钾盐型高酸溶磺化沥青属于增强型，是专门采用高酸溶磺化沥青的钾盐制成的，除具备常规钠盐型高酸溶磺化沥青性能外，它还可使钻井液提供大量的水溶性钾离子，对于需要钾离子处理以充分抑制粘土遇水膨胀的场合使用。而液态型高酸溶磺化沥青中含有40%左右的有效成份，可悬浮在无毒系统中。

本发明所述钻井液用高酸溶磺化沥青是一种水溶性和油溶性兼备的磺化沥青产品，是钻井液中不必可少的助剂之一，它不仅价格低廉，而且具有多元性能，具体表现为：

1、可抑制泥岩石水化、封堵微裂缝，防止垮塌掉块、提高井壁稳定；

2、润滑降摩阻，可显著增加泥浆的润滑性，在定向井、大斜度井、大位移井中降低钻探摩阻；

3、因大分子中含有大量阴离子基团，能降低高温高压滤失；

4、能在油基和水基井液中提高泥饼质量，形成薄而韧的泥饼；

5、可全面调整和改善钻井泥浆性能；

6、适用水基泥浆、油基泥浆或合成泥浆中使用和混配；

7、不伤害油气层所形成的泥饼，且易于清除、确保气层渗透度恢复和提高。

具体实施方式

实施例1，

1、先在反应釜中加入300Kg轻质油，而后加入重量为150Kg、颗粒为20-50目的沥青粉粒，充分搅拌8-10分钟，使沥青均匀分散于轻质油中，得到基本溶液，

2、将基本溶液加热升温至30-50℃，而后先缓慢加入的液态三氧化硫60Kg（占总量66.6%），充分搅拌后再加入水镁石微粉、松香和硬脂酸铝，所述液态三氧化硫加入总量为90Kg，所述水镁石微粉加入量为10Kg，松香加入量4.5 Kg，硬脂酸铝加入量为2Kg，充分搅拌得到混合溶液，

3、在混合溶液中缓慢加入沥青重量为52.5Kg的氢氧化钠溶液，用碱中和并调节pH值为8～9，进行磺化处理后形成沥青磺酸钠溶液，

4、将沥青磺酸钠溶液取样检测油溶物含量和酸溶率，当油溶物含量低于30%时，按油溶物含量每低于1%，再在反应釜缓慢加入2.84Kg的液态三氧化硫，

本实施例1所制备的高酸溶磺化沥青各项技术指标为：

1、pH值 8.25

2、水份含量%（烘失量） 9.2

3、磺化钠含量% 11.5

4、水溶物含量%　　 65

5、高温高压滤失量ml/30min 30.2

6、油溶物含量% 35.5

7、酸溶率% 96

8、有机氯含量% 0

注：酸溶率和有机氯含量是本发明在国标基础上根据用户要求增加的技术标准。

实施例2，

1、先在反应釜中加入300Kg轻质油，而后加入重量为120Kg、颗粒为20-50目的沥青粉粒，充分搅拌8-10分钟，使沥青均匀分散于轻质油中，得到基本溶液，

2、将基本溶液加热升温至30-50℃，而后先缓慢加入的液态三氧化硫58Kg（占总量69%），充分搅拌后再加入水镁石微粉、硬脂酸铝和乙二胺四甲叉磷酸钠，所述液态三氧化硫加入总量为84Kg，水镁石微粉加入量为6Kg，松香加入量3Kg，硬脂酸铝加入量为2.4Kg，乙二胺四甲叉磷酸钠加入量为0.36 Kg，充分搅拌得到混合溶液，

3、在混合溶液中缓慢加入48Kg的氢氧化钠溶液，用碱中和并调节pH值为8～9，进行磺化处理后形成沥青磺酸钠溶液，

4、将沥青磺酸钠溶液取样检测油溶物含量和酸溶率，当油溶物含量低于30%时，按油溶物含量每低于1%，再在反应釜缓慢加入2.67Kg的液态三氧化硫，

本实施例2所制备的高酸溶磺化沥青各项技术指标为：

1、pH值 8.7

2、水份含量%（烘失量） 8.9

3、磺化钠含量% 12.7

4、水溶物含量%　　 63

5、高温高压滤失量ml/30min 28.1

6、油溶物含量% 40.2

7、酸溶率% 96.8

8、有机氯含量% 0

Claims

1.钻井液用高酸溶磺化沥青，其特征在于：它按以下方法步骤制备而成：

a、先在反应釜中加入定量的轻质油，而后加入轻质油重量40-50%、颗粒为20-50目的沥青粉粒，充分搅拌使沥青均匀分散于轻质油中，得到基本溶液，

b、将基本溶液加热升温至30-50℃，而后先缓慢加入占液态三氧化硫总量60～70%的液态三氧化硫，充分搅拌后再加入水镁石微粉、松香和硬脂酸铝，所述三氧化硫总量为沥青重量的50-70% ，所述水镁石微粉加入量为沥青重量的 5-10%，松香加入量为沥青重量的2-5%，硬脂酸铝加入量为沥青重量的 1-3%，充分搅拌得到混合溶液，

c、在混合溶液中缓慢加入沥青重量30-40%的氢氧化钠溶液，用碱中和并调节pH值为8～9.5，进行磺化处理后形成沥青磺酸钠溶液，

d、将沥青磺酸钠溶液取样检测油溶物含量和酸溶率，当油溶物含量低于30%、酸溶率低于90%时，再在反应釜缓慢加入液态三氧化硫直到油溶物含量高于30%、酸溶率高水平于90%为止，

e、再进行油液分离和溶液蒸馏，回收轻质油，得到固态沥青磺酸钠，再将其烘干和粉碎得到高酸溶磺化沥青。

2.根据权利要求1所述的钻井液用高酸溶磺化沥青，其特征在于：所述钻井液用高酸溶磺化沥青中还可加入占沥青重量0.1-0.5%的乙二胺四甲叉磷酸钠。