CN105968834A - 一种高软化点乳化沥青及其制备方法和应用 - Google Patents

一种高软化点乳化沥青及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高软化点乳化沥青及其制备方法和应用，属于沥青路面材料及钻井液体系沥青材料技术领域。本发明的技术方案要点为：一种高软化点乳化沥青，是由以下重量百分含量的原料制备而成的沥青50%‑60%、苯乙烯‑丁二烯‑苯乙烯嵌段共聚物1%‑4%、聚烯烃1%‑6%、阳离子沥青乳化剂1.5%‑2.5%，余量为水。本发明还公开了该高软化点乳化沥青的制备方法及其在沥青路面建设和养护施工中和油田钻井液中的应用。采用这种高软化点乳化沥青进行路面铺筑和养护，施工后的路面具有更高的抗高温病害能力，采用本发明方法制备的软化点80‑120℃的乳化沥青，性能稳定，抑制能力强，能有效抑制泥页岩水化和硬脆性地层的坍塌，抗渗堵漏，适应于各种深度，不同工况的油田开采钻井液体系。

Description

一种高软化点乳化沥青及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于沥青路面材料及钻井液体系沥青材料技术领域，具体涉及一种高软化点乳化沥青及其制备方法和应用。
背景技术
目前使用的乳化沥青软化点较低，即便是经过改性的乳化沥青其软化点一般也不超过60℃，对于温热带地区，气温达到35℃以上时，黑色沥青路面温度往往达到60℃甚至更高。乳化沥青高温性能即软化点是沥青路面产生高温病害的重要原因之一，大幅度提高沥青软化点可以有效提高路面抗高温病害能力，对进一步推广乳化沥青技术具有重要的意义。
在油田钻探开采领域，阳离子乳化沥青与阳离子聚合物钻井液配伍性好，性能稳定，用于油田开采钻井液体系可以明显提高井壁强度和韧性，在堵水防漏、抗坍塌等方面是一种物美价廉的钻井液体系。
普通乳化沥青软化点低，在浅层油井的开采中得到了广泛的应用，对于深层油井，井壁温度达到100℃以上，需要程序复杂、代价昂贵的钻井液。提高乳化沥青的软化点和稳定性，降低生产和使用成本、增加相关使用性能是使乳化沥青在油田开采领域得到更加广泛应用最为有效的方法。
公开号为CN1749350A的专利公开了一种钻井液用阳离子乳化沥青防塌剂及其生产方法，具体公开了一种以更为简便的生产工艺制备出综合性能更加优良且性价比更高的通用型高软化点乳化沥青，然而该专利一定程度上存在成本较高且工艺复杂的缺陷。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供了一种能够抵抗沥青路面高温病害且适应不同深度油田开采使用的高软化点乳化沥青及其制备方法，该高软化点乳化沥青能够较好的应用于沥青路面建设和养护施工中，并且该高软化点乳化沥青与钻井液配伍性好且性能稳定。
本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种高软化点乳化沥青，其特征在于是由以下重量百分含量的原料制备而成的：
沥青 50%-60%
苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物 1%-4%
聚烯烃 1%-6%
阳离子沥青乳化剂 1.5%-2.5%
余量为水。
进一步优选，所述的高软化点乳化沥青是由以下重量百分含量的原料制备而成的：
沥青 52%-55%
苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物 3%-4%
聚烯烃 1.5%-5%
阳离子沥青乳化剂 1.6%-2.2%
余量为水。
进一步优选，所述的聚烯烃为聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-丙烯酸酯共聚物、聚丙烯、聚丁烯、聚4-甲基-1-戊烯或环烯烃聚合物。
进一步优选，所述的阳离子沥青乳化剂为季铵盐阳离子中裂乳化剂或咪唑啉阳离子慢裂快凝乳化剂。
进一步优选，所述的水为自来水或非碱性地下水。
本发明所述的高软化点乳化沥青的制备方法，其特征在于具体步骤为：
（1）将沥青加热至160-180℃加入苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，搅拌不低于40分钟，再经高速剪切机剪切30分钟后加入聚烯烃，搅拌10分钟后继续剪切5-10分钟制得高软化点改性沥青；
（2）将阳离子沥青乳化剂加入到加热至50-70℃的水中搅拌混合均匀，然后与降温至155-165℃的高软化点改性沥青混合均匀后经胶体磨循环2-3分钟制得高软化点乳化沥青。
进一步优选，所述的高软化点乳化沥青的制备方法的具体步骤为：
（1）将沥青加热至175℃加入苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，搅拌40分钟，再经高速剪切机剪切30分钟后加入聚乙烯，搅拌10分钟后继续剪切8分钟制得高软化点改性沥青；
（2）将季铵盐阳离子中裂乳化剂加入到加热至65℃的自来水中搅拌混合均匀，然后与降温至160℃的高软化点改性沥青混合均匀后经胶体磨循环3分钟制得高软化点乳化沥青。
本发明所述的高软化点乳化沥青的制备方法，其特征在于具体步骤为：
（1）将沥青加热至165-175℃加入苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物和聚烯烃，搅拌不低于40分钟，再经高速剪切机剪切40分钟制备高软化点改性沥青；
（2）将阳离子沥青乳化剂加入到加热至50-70℃的水中搅拌混合均匀，并加入盐酸调节溶液的pH值为2-3，然后与降温至155-165℃的高软化点改性沥青混合均匀后经胶体磨循环2-3分钟制得高软化点乳化沥青。
本发明所述的高软化点乳化沥青在沥青路面建设和养护施工中的应用。
本发明所述的高软化点乳化沥青在油田钻井液中的应用。
采用本发明方法制备的软化点80-120℃的乳化沥青，按照交通部标准JTJ 052-2000《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》进行测试，各项指标达到交通部部颁标准JTGF40-2004《公路沥青路面施工技术规范》。采用这种高软化点乳化沥青进行路面铺筑和养护，施工方法与普通乳化沥青相同，施工后的路面具有更高的抗高温病害能力。
采用本发明方法制备的软化点80-120℃的乳化沥青，性能稳定，抑制能力强，能有效抑制泥页岩水化和硬脆性地层的坍塌，抗渗堵漏，适应于各种深度，不同工况的油田开采钻井液体系。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明的上述内容做进一步详细说明，但不应该将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明上述内容实现的技术均属于本发明的范围。
实施例1
将52千克沥青加热至175℃加入2千克苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，搅拌40分钟，再经高速剪切机剪切30分钟后加入2.6千克聚乙烯，搅拌10分钟后继续剪切8分钟制得高软化点改性沥青；将1.6千克季铵盐阳离子中裂乳化剂加入到加热至65℃的41.8千克自来水中搅拌混合均匀，然后与降温至160℃的高软化点改性沥青混合均匀后经胶体磨循环3分钟制得高软化点乳化沥青。
实施例2
将55千克沥青加热至175℃加入4千克苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，搅拌40分钟，再经高速剪切机剪切30分钟后加入2千克乙烯-丙烯酸共聚物，搅拌10分钟后继续剪切8分钟制得高软化点改性沥青；将2千克季铵盐阳离子中裂乳化剂加入到加热至65℃的37千克自来水中搅拌混合均匀，然后与降温至160℃的高软化点改性沥青混合均匀后经胶体磨循环3分钟制得高软化点乳化沥青。
实施例3
将50千克沥青加热至160℃加入4千克苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，搅拌80分钟，再经高速剪切机剪切30分钟后加入1千克聚丙烯，搅拌10分钟后继续剪切8分钟制得高软化点改性沥青；将2.5千克季铵盐阳离子中裂乳化剂加入到加热至50℃的42.5千克自来水中搅拌混合均匀，然后与降温至165℃的高软化点改性沥青混合均匀后经胶体磨循环2分钟制得高软化点乳化沥青。
实施例4
将60千克沥青加热至180℃加入1千克苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，搅拌60分钟，再经高速剪切机剪切30分钟后加入6千克环烯烃聚合物，搅拌10分钟后继续剪切8分钟制得高软化点改性沥青；将1.5千克季铵盐阳离子中裂乳化剂加入到加热至70℃的31.5千克非碱性地下水中搅拌混合均匀，然后与降温至155℃的高软化点改性沥青混合均匀后经胶体磨循环3分钟制得高软化点乳化沥青。
实施例5
将52千克沥青加热至175℃加入4千克苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，搅拌80分钟，再经高速剪切机剪切30分钟后加入1.5千克聚4-甲基-1-戊烯，搅拌10分钟后继续剪切5分钟制得高软化点改性沥青；将2.2千克季铵盐阳离子中裂乳化剂加入到加热至50℃的40.3千克自来水中搅拌混合均匀，然后与降温至160℃的高软化点改性沥青混合均匀后经胶体磨循环2分钟制得高软化点乳化沥青。
实施例6
将55千克沥青加热至175℃加入3千克苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，搅拌80分钟，再经高速剪切机剪切30分钟后加入5千克乙烯-丙烯酸酯共聚物，搅拌10分钟后继续剪切10分钟制得高软化点改性沥青；将1.6千克季铵盐阳离子中裂乳化剂加入到加热至50℃的35.4千克自来水中搅拌混合均匀，然后与降温至160℃的高软化点改性沥青混合均匀后经胶体磨循环3分钟制得高软化点乳化沥青。
实施例7
将54千克沥青加热至180℃加入4千克苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物和2千克乙烯-醋酸乙烯共聚物，搅拌40分钟，再经高速剪切机剪切40分钟制备高软化点改性沥青；将2.2千克咪唑啉阳离子慢裂快凝乳化剂加入到加热至65℃的自来水中搅拌混合均匀，并加入盐酸调节溶液的pH值为3，然后与降温至160℃的高软化点改性沥青混合均匀后经胶体磨循环3分钟制得高软化点乳化沥青。
为了证明高软化点乳化沥青发明的有效性和实用性，发明人根据交通部标准JTJ052-2000《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》进行测试，结果如下表：
以上实施例描述了本发明的基本原理、主要特征及优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明原理的范围下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进均落入本发明保护的范围内。

Claims (10)

1.一种高软化点乳化沥青，其特征在于是由以下重量百分含量的原料制备而成的：
沥青 50%-60%
苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物 1%-4%
聚烯烃 1%-6%
阳离子沥青乳化剂 1.5%-2.5%
余量为水。
2.根据权利要求1所述的高软化点乳化沥青，其特征在于是由以下重量百分含量的原料制备而成的：
沥青 52%-55%
苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物 3%-4%
聚烯烃 1.5%-5%
阳离子沥青乳化剂 1.6%-2.2%
余量为水。
3.根据权利要求1或2所述的高软化点乳化沥青，其特征在于：所述的聚烯烃为聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-丙烯酸酯共聚物、聚丙烯、聚丁烯、聚4-甲基-1-戊烯或环烯烃聚合物。
4.根据权利要求1或2所述的高软化点乳化沥青，其特征在于：所述的阳离子沥青乳化剂为季铵盐阳离子中裂乳化剂或咪唑啉阳离子慢裂快凝乳化剂。
5.根据权利要求1或2所述的高软化点乳化沥青，其特征在于：所述的水为自来水或非碱性地下水。
6.一种权利要求1所述的高软化点乳化沥青的制备方法，其特征在于具体步骤为：
（1）将沥青加热至160-180℃加入苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，搅拌不低于40分钟，再经高速剪切机剪切30分钟后加入聚烯烃，搅拌10分钟后继续剪切5-10分钟制得高软化点改性沥青；
（2）将阳离子沥青乳化剂加入到加热至50-70℃的水中搅拌混合均匀，然后与降温至155-165℃的高软化点改性沥青混合均匀后经胶体磨循环2-3分钟制得高软化点乳化沥青。
7.根据权利要求6所述的高软化点乳化沥青的制备方法，其特征在于具体步骤为：
（1）将沥青加热至175℃加入苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，搅拌40分钟，再经高速剪切机剪切30分钟后加入聚乙烯，搅拌10分钟后继续剪切8分钟制得高软化点改性沥青；
（2）将季铵盐阳离子中裂乳化剂加入到加热至65℃的自来水中搅拌混合均匀，然后与降温至160℃的高软化点改性沥青混合均匀后经胶体磨循环3分钟制得高软化点乳化沥青。
8.一种权利要求1所述的高软化点乳化沥青的制备方法，其特征在于具体步骤为：
（1）将沥青加热至165-175℃加入苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物和聚烯烃，搅拌不低于40分钟，再经高速剪切机剪切40分钟制备高软化点改性沥青；
（2）将阳离子沥青乳化剂加入到加热至50-70℃的水中搅拌混合均匀，并加入盐酸调节溶液的pH值为2-3，然后与降温至155-165℃的高软化点改性沥青混合均匀后经胶体磨循环2-3分钟制得高软化点乳化沥青。
9.权利要求1或2所述的高软化点乳化沥青在沥青路面建设和养护施工中的应用。
10.权利要求1或2所述的高软化点乳化沥青在油田钻井液中的应用。
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