CN108373909B - 一种乳化沥青防塌剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种乳化沥青防塌剂及其制备方法，该乳化沥青防塌剂包括环氧树脂、固化剂和乳化沥青，本发明实施例提供的乳化沥青防塌剂，通过环氧树脂与固化剂反应生成具有三维网络结构的反应产物，然后使乳化沥青溶融在该三维网络结构中，由于三维网络结构具有较强的稳定性，可提高所制备的乳化沥青防塌剂的耐温能力，从而可提高乳化沥青破乳后沥青的软化点，使其能用于温度更高的深井中。经自动沥青软化点试验器测试，本发明实施例提供的乳化沥青防塌剂破乳后的沥青软化点可从60℃提高到150℃以上，从而满足石油钻探过程中井眼防塌的需要。

Description

一种乳化沥青防塌剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及油田化学技术领域，特别涉及一种乳化沥青防塌剂及其制备方法。

背景技术

在钻井过程中，为了避免出现井壁垮塌、井眼缩径等现象，操作人员需要采用防塌剂充填封堵岩心微裂缝的孔隙，防止水分子进入岩心中，进而防止粘土因水化作用而引起的膨胀分散，避免井壁垮塌和井眼缩径。

相关技术中，通常选用乳化沥青作为防塌剂。乳化沥青的粒径分布在几纳米到几十微米之间，采用阳离子乳化剂使其带有少量正电荷，可在井壁泥岩裂缝内和井壁表面吸附，因岩石带负电荷，吸附正负电荷抵消后乳化沥青会破乳、连片，封堵裂缝，降低水分往井壁深层渗透，从而起到稳定井壁作用。

发明人发现现有技术中至少存在以下问题：

常用的乳化沥青破乳并相互融合连片形成的沥青的软化点在60℃左右，当井眼温度超过60℃以后，连片的沥青会软化、流动，从而失去封堵井壁的作用，因而不能用于温度更高的深井中。

发明内容

为了解决上述的技术问题，本发明提供一种乳化沥青防塌剂及其制备方法，该乳化沥青防塌剂破乳连片后的沥青的软化点较高，能应用于温度更高的深井中。

具体而言，包括以下的技术方案：

第一方面，提供一种乳化沥青防塌剂，包括环氧树脂、固化剂和乳化沥青。

在一种可能的设计中，所述环氧树脂选自双酚A环氧氯丙烷树脂，酚醛环氧树脂，聚丁二烯环氧树脂中的任一种。

在一种可能的设计中，所述固化剂选自乙二胺，间苯二胺，苯二甲胺中的任一种。

在一种可能的设计中，所述环氧树脂和所述固化剂的质量比为1：0.7-1。

第二方面，提供了一种乳化沥青防塌剂的制备方法，所述制备方法包括：

将所述环氧树脂和所述固化剂反应，得到具有三维网络结构的反应产物；

将所述反应产物加入到所述乳化沥青中。

在一种可能的设计中，所述环氧树脂选自双酚A环氧氯丙烷树脂，酚醛环氧树脂，聚丁二烯环氧树脂中的任一种。

在一种可能的设计中，所述固化剂选自乙二胺，间苯二胺，苯二甲胺中的任一种。

在一种可能的设计中，所述环氧树脂和所述固化剂的质量比为1：0.7-1。

在一种可能的设计中，所述反应产物与所述乳化沥青的质量比为0.01-1:10。

本发明实施例提供的技术方案的有益效果：

本发明实施例提供的乳化沥青防塌剂，通过环氧树脂与固化剂反应生成具有三维网络结构的反应产物，然后使乳化沥青溶融在该三维网络结构中，由于三维网络结构具有较强的稳定性，可提高所制备的乳化沥青防塌剂的耐温能力，从而可提高乳化沥青破乳后沥青的软化点，使其能用于温度更高的深井中。且经自动沥青软化点试验器测试，本发明实施例提供的乳化沥青防塌剂破乳后的沥青软化点可从60℃提高到150℃以上，从而满足石油钻探过程中井眼防塌的需要。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的乳化沥青破乳后的沥青软化点与软化点添加剂加量之间的关系曲线示意图。

具体实施方式

为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。除非另有定义，本发明实施例所用的所有技术术语均具有与本领域技术人员通常理解的相同的含义。

本发明实施例提供一种乳化沥青防塌剂，该乳化沥青防塌剂包括环氧树脂、固化剂和乳化沥青。

本发明实施例提供的乳化沥青防塌剂，通过环氧树脂与固化剂反应生成具有三维网络结构的反应产物，然后使乳化沥青溶融在该三维网络结构中，由于三维网络结构具有较强的稳定性，可提高所制备的乳化沥青防塌剂的耐温能力，从而提高了乳化沥青破乳后沥青的软化点，使其能用于温度更高的深井中。且经自动沥青软化点试验器测试，本发明实施例提供的乳化沥青防塌剂破乳后的沥青软化点可从60℃提高到150℃以上，从而满足石油钻探过程中井眼防塌的需要。

可以理解的是，环氧树脂的分子结构是以分子链中含有活泼的环氧基团为其特征，环氧基团可以位于分子链的末端、中间或成环状结构。由于分子结构中含有活泼的环氧基团，使它们可与多种类型的固化剂发生交联反应，而形成具有三维网络结构的高聚物。

本发明实施例提供的乳化沥青防塌剂为热塑性，具有较好的流动性和分散性，并带有正电荷，当添加到钻井液中时，能够主动吸附到带负电荷的井壁上，正负电荷抵消后乳化沥青会破乳、连片，封堵裂缝，阻止水分往井壁深层渗透，从而起到稳定井壁作用。

本发明实施例对环氧树脂的具体选择没有严格限定，可选自双酚A环氧氯丙烷树脂，酚醛环氧树脂，聚丁二烯环氧树脂中的任一种。之所以选择上述环氧树脂中的任一种，是因为上述环氧树脂具有以下优点：本身软化点较低；常温下为液态；固化温度范围较宽；有利于现场配制生产乳化沥青防塌剂。

同样地，本发明实施例对固化剂的具体选择也没有严格限定，可选择自胺类固化剂，如乙二胺，间苯二胺，苯二甲胺中的任一种。之所以选择上述环氧树脂中的任一种，是因为上述固化剂具有以下优点：常温下是液态，有利于现场配制生产乳化沥青防塌剂。

在上述的乳化沥青防塌剂中，对环氧树脂和固化剂的质量比没有严格限定，可根据具体实际情况而定。本发明实施例依据环境温度和搅拌条件，可设置环氧树脂和固化剂的质量比为1：0.7-1。固化剂过少时，环氧基反应效率低，固化剂过多，会在局部反应速度过快，局部稠度大，反应不均匀。同时，本发明实施例也不排除其他配比的可能。

本发明实施例还提供了一种上述的乳化沥青防塌剂的制备方法，包括以下步骤：

首先将环氧树脂和固化剂反应，得到具有三维网络结构的反应产物；

然后将反应产物加入到乳化沥青中。

具体应用时，可将环氧树脂放入容器中，将固化剂缓慢添加到环氧树脂中，边添加边搅拌，以保证环氧树脂和固化剂充分反应，反映时间为30min左右，得到具有三维网络结构的反应产物，反应完成后将该反应产物缓慢添加到乳化沥青中，边加入边搅拌，以保证乳化沥青溶融进环氧树脂与固化剂反应形成的三维网络粘稠液体中，形成乳化沥青防塌剂。

本发明实施例提供的制备过程可视为：(1)环氧树脂+固化剂→可流动的三维网络结构软化点添加剂；(2)沥青+阳离子乳化剂→阳离子乳化沥青；(3)可流动的三维网络结构软化点添加剂+阳离子乳化沥青→具有较好流动性的热塑性乳化沥青。

该制备方法的配置工艺简单，使用安全，制备所得的乳化沥青防塌剂可提高乳化沥青破乳后沥青的软化点，使其能用于温度更高的深井中。

其中，环氧树脂可选自双酚A环氧氯丙烷树脂，酚醛环氧树脂，聚丁二烯环氧树脂中的任一种；固化剂可选择乙二胺，间苯二胺，苯二甲胺中的任一种；环氧树脂和固化剂的质量比为1：0.7-1；理由同上述，在此不再赘述。

本发明实施例通过将环氧树脂与固化剂反应生成具有三维网络结构的反应产物作为提高沥青软化点添加剂，其中，对软化点添加剂与乳化沥青的质量比没有严格限定，可根据具体实际情况而定。根据对乳化沥青破乳后的沥青软化点测试和评价，优选地，可设置环氧树脂与固化剂的反应产物与所述乳化沥青的质量比为0.01-1:10。

当环氧树脂与固化剂的反应产物与所述乳化沥青的质量比为0.01-1:10时，图1示出了乳化沥青破乳后的沥青软化点与软化点添加剂加量之间的关系曲线示意图。从图1中可看到未加软化点添加剂前，乳化沥青破乳后形成的沥青软化点仅57℃，但在加入1％软化点添加剂后，软化点就达到71℃，软化点得到明显的提升，随着加量增加，乳化沥青破乳后形成的沥青软化点也会随之提升，在加入5％软化点添加剂时，测试的软化点达到156℃，满足了大部分石油钻探井的防塌需要。

由此可见，本发明实施例提供的乳化沥青防塌剂不仅能够显著提高乳化沥青破乳后的沥青软化点，还可通过调节软化点添加剂的量，使破乳后沥青的软化点在60～150℃之间可调，从而扩大了乳化沥青作为防塌剂在石油钻探中井眼稳定的应用范围(以前仅在温度低于60℃的浅井中应用，现在可在温度150℃以内的深井中应用)。

为了进一步体现采用本发明实施例制备的乳化沥青防塌剂所产生的有益效果，下面将结合三个具体实施例来具体说明。

实施例1

采用双酚A环氧氯丙烷树脂作为环氧树脂，乙二胺作为固化剂，按照双酚A环氧氯丙烷树脂和乙二胺的质量比为1：0.85，将乙二胺缓慢添加进双酚A环氧氯丙烷树脂中，边添加边搅拌，保证双酚A环氧氯丙烷树脂和乙二胺充分反应，反应时间控制在30min，反应完成后将反应产物缓慢添加到乳化沥青中，加量为乳化沥青质量的5.0％，边加入边搅拌，保证乳化沥青溶融进双酚A环氧氯丙烷树脂和乙二胺反应形成的三维网络粘稠液体中，搅拌时间控制在40min，获得乳化沥青防塌剂。取样并破乳后，采用自动沥青软化点试验器测试其软化点，软化点在153℃。

实施例2

采用酚醛环氧树脂作为环氧树脂，乙二胺作为固化剂，按照酚醛环氧树脂和乙二胺的质量比为1：0.8，将乙二胺缓慢添加进酚醛环氧树脂中，边添加边搅拌，保证酚醛环氧树脂和乙二胺充分反应，反应时间控制在30min，反应完成后将反应产物缓慢添加到乳化沥青中，加量为乳化沥青质量的4.5％，边加入边搅拌，保证乳化沥青溶融进酚醛环氧树脂和乙二胺反应形成的三维网络粘稠液体中，搅拌时间控制在40min；获得乳化沥青防塌剂。取样并破乳后，采用自动沥青软化点试验器测试其软化点，软化点在137℃。

实施例3

采用聚丁二烯环氧树脂作为环氧树脂，乙二胺作为固化剂，按照聚丁二烯环氧树脂和乙二胺的质量比为1：0.95，将乙二胺缓慢添加进聚丁二烯环氧树脂中，边添加边搅拌，保证聚丁二烯环氧树脂和乙二胺充分反应，反应时间控制在30min左右，反应完成后将反应产物缓慢添加到乳化沥青中，加量为乳化沥青质量的3.3％，边加入边搅拌，保证乳化沥青溶融进聚丁二烯环氧树脂和乙二胺反应形成的三维网络粘稠液体中，搅拌时间控制在40min，获得乳化沥青防塌剂；取样并破乳后，采用自动沥青软化点试验器测试其软化点，软化点在107°C。

可见，采用本发明实施例提供的乳化沥青防塌剂能够显著提高乳化沥青破乳后的沥青软化点，从而可更好地满足石油钻探过程中井眼防塌的需要。

应用实例1

将上述实施例1提供的乳化沥青防塌剂，以及市售防塌剂FT-3000用于配浆中，分别制备得到钻井液，并对钻井液的抑制页岩膨胀性能进行测试和对比，结果可参见表1：

表1乳化沥青防塌剂与防塌剂FT-3000的抑制页岩膨胀性能的对比数据表

表1中配方列中所述的百分比均为质量百分比，且乳化沥青防塌剂的质量百分数是相对于配浆的质量而言。

由此可知，采用本发明提供的乳化沥青防塌剂与目前石油钻探领域应用的效果较好的防塌剂FT-3000的效果相当，然而，本发明提供的乳化沥青防塌剂的制备成本低，为防塌剂FT-3000的一半左右，可见，采用本发明提供的乳化沥青防塌剂可很大程度上降低生产所需成本。

应用实例2

将上述实施例1提供的乳化沥青防塌剂加入到两种常用的钻井液(KCL成膜封堵低侵入钻井液和聚磺钻井液)中，对钻井液的流变性能进行测试和对比，记过可参见表2：

表2两种典型钻井液在加入高软化点乳化沥青流变性能(分常温和高温两种条件)

由此可知，采用上述方法制备的乳化沥青防塌剂加入到两种常用的钻井液中，对钻井液流变性影响不大，均在可接受的范围内。

以上所述仅是为了便于本领域的技术人员理解本发明的技术方案，并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种乳化沥青防塌剂，其特征在于，包括环氧树脂、固化剂和乳化沥青；

所述环氧树脂选自双酚A环氧氯丙烷树脂，酚醛环氧树脂，聚丁二烯环氧树脂中的任一种；

所述固化剂选自乙二胺，间苯二胺，苯二甲胺中的任一种；

所述环氧树脂和所述固化剂的质量比为1：0.7-1。

2.一种根据权利要求1所述的乳化沥青防塌剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

将所述环氧树脂和所述固化剂反应，得到具有三维网络结构的反应产物；

将所述反应产物加入到所述乳化沥青中；

其中，所述环氧树脂选自双酚A环氧氯丙烷树脂，酚醛环氧树脂，聚丁二烯环氧树脂中的任一种；

所述固化剂选自乙二胺，间苯二胺，苯二甲胺中的任一种；

所述环氧树脂和所述固化剂的质量比为1：0.7-1。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述反应产物与所述乳化沥青的质量比为0.01-1:10。

Images