CN110922773B - 一种改性环氧沥青颗粒、油包水基钻井液及其制备方法 - Google Patents

一种改性环氧沥青颗粒、油包水基钻井液及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110922773B
CN110922773B CN201811096754.6A CN201811096754A CN110922773B CN 110922773 B CN110922773 B CN 110922773B CN 201811096754 A CN201811096754 A CN 201811096754A CN 110922773 B CN110922773 B CN 110922773B
Authority
CN
China
Prior art keywords
asphalt
drilling fluid
oil
modified
stirring
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201811096754.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110922773A (zh
Inventor
傅丽
郭皎河
李志军
张建峰
刘树华
刘成
郭小圣
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sinopec Dalian Petrochemical Research Institute Co ltd
China Petroleum and Chemical Corp
Original Assignee
China Petroleum and Chemical Corp
Sinopec Dalian Research Institute of Petroleum and Petrochemicals
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China Petroleum and Chemical Corp, Sinopec Dalian Research Institute of Petroleum and Petrochemicals filed Critical China Petroleum and Chemical Corp
Priority to CN201811096754.6A priority Critical patent/CN110922773B/zh
Publication of CN110922773A publication Critical patent/CN110922773A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110922773B publication Critical patent/CN110922773B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/24Crosslinking, e.g. vulcanising, of macromolecules
    • C08J3/246Intercrosslinking of at least two polymers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G81/00Macromolecular compounds obtained by interreacting polymers in the absence of monomers, e.g. block polymers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K8/00Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
    • C09K8/02Well-drilling compositions
    • C09K8/32Non-aqueous well-drilling compositions, e.g. oil-based
    • C09K8/36Water-in-oil emulsions
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10CWORKING-UP PITCH, ASPHALT, BITUMEN, TAR; PYROLIGNEOUS ACID
    • C10C3/00Working-up pitch, asphalt, bitumen
    • C10C3/02Working-up pitch, asphalt, bitumen by chemical means reaction
    • C10C3/026Working-up pitch, asphalt, bitumen by chemical means reaction with organic compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2387/00Characterised by the use of unspecified macromolecular compounds, obtained otherwise than by polymerisation reactions only involving unsaturated carbon-to-carbon bonds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2395/00Bituminous materials, e.g. asphalt, tar or pitch
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2409/00Characterised by the use of homopolymers or copolymers of conjugated diene hydrocarbons
    • C08J2409/06Copolymers with styrene
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2463/00Characterised by the use of epoxy resins; Derivatives of epoxy resins
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2491/00Characterised by the use of oils, fats or waxes; Derivatives thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2208/00Aspects relating to compositions of drilling or well treatment fluids
    • C09K2208/12Swell inhibition, i.e. using additives to drilling or well treatment fluids for inhibiting clay or shale swelling or disintegrating

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Epoxy Resins (AREA)

Abstract

本发明公开了一种改性环氧沥青颗粒、油包水基钻井液及其制备方法。本发明的改性环氧沥青颗粒的组分包括:改性沥青、环氧树脂、固化剂,其中改性沥青的组分包括:基质沥青、有机酸酐、SBR母液、交联剂。本发明改性环氧沥青颗粒不仅颗粒粒径小,具有一定的弹性变形能力,而且抗高温性能优良。该钻井液在高温使用时具有很好的流变性能和高温高压降滤失效果。

Description

一种改性环氧沥青颗粒、油包水基钻井液及其制备方法
技术领域
本发明属于石油钻井开采技术领域,具体涉及一种改性环氧沥青颗粒、油包水基钻井液及其制备方法。
背景技术
随着油气勘探逐步向深层发展,钻遇高温高压地层的机会逐渐增加。这些都对钻井液体系提出了更高的要求。与水基钻井液相比,油基钻井液具有抗污染能力强,润滑性好,抑制性强,有利于保持井壁稳定,能最大限度地保护油气层,易于维护等特点。油基钻井液优良的高温稳定性及抑制性,使其在钻复杂井,特别是钻高温深井和水敏性地层中,优势更加明显,能够有效地保护水敏性油气层,提高油气产量。
油基钻井液是指以油作为连续相的钻井液,分为全油基钻井液和油包水乳化钻井液。全油基钻井液中含水量多在5%以下。油包水乳化钻井液由油、水、乳化剂、降滤失剂、活度平衡剂等组成,钻井液中水含量多在5%~30%之间。但抗高温在180℃以上的油包水钻井液中的水含量一般在5%~10%,很少超过15%以上。水含量的增加,会使体系的动切力增加,流变性变好,提高携带岩屑的能力,但是会使其热稳定性和电稳定性下降。CN1660958A公开了一种合成基钻井液,尽管在150℃下老化16小时后能保持较好的流变性和电稳定性,但是含水量最高为25%。而更高温度和水含量下的使用性能未见报道。
油基钻井液虽然优点很多,但是在高温深井中应用时,与之适应的抗高温处理剂却成了制约其发展的因素之一。处理剂中的降滤失剂主要用于控制钻井液体系的滤失量和稳定性。针对这种高温高压的使用环境,曾研制出了一种在油基钻井液中溶解性好,抗高温能力强的油溶性聚合物颗粒降滤失剂。这种聚合物颗粒在降滤过程中能在外部形成薄且易变形的泥饼,在内部聚合物颗粒会封堵地层孔隙。虽能起到较好的降滤失效果,但价格昂贵。
沥青类产品与特种聚合物相比,价格低廉且材料来源广泛,是现代钻井工程不可缺少的重要剂种之一,具有良好的防塌、润滑、降低滤失和高温稳定等综合效能。然而,一般沥青会因为过度软化甚至流淌而无法满足深井下的高温作业要求。
高软化点沥青是指软化点在100℃以上,尤其是在120℃以上的沥青。高软化点沥青因其出色的抗高温能力而有着比较广泛的应用。高软化点沥青可以用于深层油气田的钻井作业中,作为钻井液的重要组成部分,可以在高温条件下起到封堵、防塌,稳定井壁,降低滤失量的作用。
一般的高软化点沥青多为石油沥青、煤沥青、天然沥青等。环氧沥青是指沥青中加入环氧树脂后,经过物理共混,稳定均匀后再与固化剂发生交联反应,形成一种多组分高性能的固化物。其中,组成不同的环氧沥青,其性能不同。在整个环氧沥青中,如果环氧体系占主导,则形成不可逆的热固性材料;如果沥青体系占主导,则形成有部分热塑性的高软化点沥青。而现有技术中,并没有将环氧沥青或改性环氧沥青应用于钻井液中的相关报道。
但是,高软化点沥青颗粒在应用于钻井液体系当中时,由于颗粒变形能力相对有限,粘弹性相对较差,存在油气层孔道不规则时,不能很好地嵌入其中等问题。而且软化点越高,沥青的脆硬性越明显,难以起到良好的封堵和降滤失效果。CN102304353A和CN103013460A公开了一种将橡胶粉、天然沥青和超细碳酸钙按一定比例混合、粉碎的方法制备沥青颗粒组合物,有的还加入了聚合物纤维等。这种方法只是将橡胶粉(和\或聚合物纤维)和沥青简单地混合,二者并没有形成有机的整体,难以在较宽的粘弹区间内持续发挥作用。
此外,所用沥青为天然沥青,软化点不易控制或在80到120℃之间,油溶物含量高达98%以上,在油基钻井液中使用时,基本上都溶在油相当中,抗高温性能变差。而橡胶粉在白油或柴油组成的连续相中长时间浸泡溶胀,可能会发生聚结,破坏整个钻井液体系的稳定性。
发明内容
针对现有技术制备高软化点沥青工艺复杂且成本较高,而且沥青颗粒应用于油包水基钻井液过程中存在油溶度高,钻井液体系中缺乏有效的沥青颗粒对地层孔道和裂缝进行封堵,使其滤失量增加,悬浮能力及抗高温能力变差等问题,本发明提供了一种改性环氧沥青颗粒、油包水基钻井液及其制备方法。该油包水基钻井液采用改性环氧沥青颗粒作为性能调节剂,可以在钻井液中保持很好的颗粒状态,既有一定的抗高温能力又具有一定的高温可变形能力,能够起到很好的封堵、防塌和降滤失效果,同时提高了钻井液的携岩能力。
本发明第一方面提供了一种改性环氧沥青颗粒,按重量份数计,包括以下组分:
改性沥青 100份,
环氧树脂 5~30份,
固化剂 5~20份;
所述改性沥青,按重量份数计,包括以下组分:
基质沥青 100份,
有机酸酐 2~20份,
SBR母液 1~20份,
交联剂 0.01~1份。
所述改性沥青是由改性剂改性基质沥青而得,改性剂包括有机酸酐、SBR母液和交联剂。所述的改性沥青是由基质沥青与有机酸酐反应后,再与SBR母液和交联剂反应得到。
本发明的改性环氧沥青颗粒是由改性沥青、环氧树脂和固化剂反应后经粉碎而得的,所述的改性环氧沥青颗粒的平均粒径优选≤150μm。
所述基质沥青为减压渣油、氧化沥青、溶脱沥青、天然沥青中的至少一种,软化点为30~70℃。
所述有机酸酐为一元和/或多元有机酸酐,优选顺丁烯二酸酐、聚乙二酸酐、聚戊二酸酐、聚壬二酸酐和聚异丁烯丁二酸酐中的至少一种。
所述SBR母液由丁苯橡胶(SBR)和增容剂组成,其中SBR与增容剂的质量比为1:9~6:4。
所述的增容剂为:减压抽出油、环烷油、加氢尾油、脱沥青油中的至少一种。
所述交联剂为醌类衍生物,优选为对醌二肟(QDM)、4,4-二苯甲酰醌二肟(DGM)中的一种或几种。
所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂,环氧当量为180~280克/当量,优选为CYD-127、CYD-128、CYD-134、E-42、E-44等中的至少一种,进一步优选为CYD-128、E-44中的至少一种。
所述固化剂为脂肪族胺类,优选长链脂肪族胺类,进一步优选为氢化牛脂基伯胺、氢化牛脂基丙撑二胺、椰油基1,3-丙撑二胺、十六烷基二甲基叔胺、十八烷基二甲基叔胺中的一种或几种。
所述改性环氧沥青颗粒还可以包括助剂,所述助剂为聚多元醇物质,进一步优选为聚乙二醇、聚丙二醇、聚丙三醇等中的一种或多种,所述助剂的加入量为改性沥青质量的1%~15%。
本发明第二方面提供了一种油包水基钻井液,以质量分数计,包括如下组分:
主乳化剂 0.5%~5.0%,
辅乳化剂 0.1%~3.0%,
有机土 1%~3%,
所述的改性环氧沥青颗粒 1%~5%,
油水基 余量;
所述油水基中按体积比计,包括油相:水相=90:10~60:40;
所述的改性环氧沥青颗粒为本发明第一方面提供的改性环氧沥青颗粒。
所述主乳化剂为长链脂肪酰胺系列表面活性剂,优选为月桂酰二乙醇胺、油酸酰胺、油酰二乙醇胺和椰油酰二乙醇胺中的至少一种。
所述辅乳化剂为司盘系列的表面活性剂和/或脂肪酸聚氧乙烯酯系列,司盘系列的表面活性剂优选为司盘-60、司盘-80和司盘-85中的至少一种,脂肪酸聚氧乙烯酯系列优选为松香酸聚氧乙烯酯、油酸聚氧乙烯酯和硬脂酸聚氧乙烯酯中的至少一种。
在所述油水基中,所述油相为柴油、生物柴油、白油、植物油中的至少一种,优选白油。所述水相为氯化钙水溶液,该氯化钙水溶液的质量浓度优选为10%~30%。
在所述油包水基钻井液中,还可以包括加重剂,调节钻井液密度达到1.50~2.10g/cm3,所述加重剂为重晶石和/或石灰石。
本发明第三方面提供了上述改性环氧沥青颗粒的制备方法,包括:
A、基质沥青与有机酸酐进行接枝反应,得到接枝活化沥青;
B、制备SBR母液;
C、向步骤A得到的接枝活化沥青中加入SBR母液和交联剂进行反应,得到改性沥青;
D、步骤C所得的改性沥青与固化剂和环氧树脂反应,得到改性环氧沥青;
E、将步骤D所得改性环氧沥青粉碎,筛分,得到改性环氧沥青颗粒。
步骤A的具体过程如下:将基质沥青加热至熔融状态,加入有机酸酐,并通入惰性气体和/或氮气使反应釜压力保持在0.2~2.0MPa,反应温度为150~250℃,反应2~8小时,得到接枝活化沥青。
步骤B的具体过程如下:将SBR破碎至平均粒径小于1cm的颗粒,在100~150℃条件下加入到增容剂中,搅拌30~120min,得到SBR母液。
步骤C的具体过程如下:在步骤A所得接枝活化沥青中加入SBR母液,在120~200℃下搅拌10~60min,再加入交联剂,搅拌30~300min,得到改性沥青。
步骤D的具体过程如下:步骤C所得改性沥青在100~150℃下,选择性加入助剂,搅拌10~60min,加入固化剂继续搅拌5~30min,再加入环氧树脂,在120~140℃条件下恒温4~10小时,冷却得到改性环氧沥青。
所述的助剂为聚多元醇物质,如聚乙二醇、聚丙二醇、聚丙三醇等中的一种或多种,加入量占改性沥青质量的1%~15%。
步骤E优选将所得改性环氧沥青在-40~0℃条件下粉碎,筛分得到粒径符合要求的改性环氧沥青颗粒。
本发明第四方面提供了上述油包水基钻井液的制备方法,包括:按配比将各组分混合,选择性加入加重剂,得到油包水基钻井液。
本发明油水基钻井液的制备方法中,按配比将各组分混合的顺序为:先将油相和水相混合,再加入主乳化剂,第一次搅拌,再加入有机土,第二次搅拌,再加入辅乳化剂和改性环氧沥青颗粒,第三次搅拌。如需调整钻井液密度,再加入加重剂,得到油包水基钻井液。
本发明油水基钻井液的制备方法中,上述三次搅拌的目的是混合均匀,第一搅拌、第二搅拌、第三搅拌可以采用的时间依次为10~30min,5~10min,20~40min。
与现有技术相比,本发明具有如下优点:
(1)本发明采用特定改性剂对基质沥青进行改性处理,再将这种特定的改性沥青与环氧树脂在固化剂的作用下进行反应,得到的改性环氧沥青具有较高的软化点和稳定性,提高了体系的抗高温能力和携岩能力,特别是在水含量较高的油包水钻井液体系中,仍维持较高的破乳电压,保证了体系的电稳定性。
其中,在制备改性沥青的过程中,首先对基质沥青进行酸酐化处理,在沥青表面引入活性基团,在交联剂的作用下,不仅使基质沥青与SBR更容易发生交联反应,提高改性沥青的整体力学性能,而且各组分相互协同,提高了改性沥青的韧性和粘弹性;同时在后续的与环氧树脂的反应中增加与环氧树脂的相容性,有利于提高改性环氧沥青的稳定性、软化点等。
(2)本发明的油包水基钻井液中,改性环氧沥青颗粒不仅颗粒粒径小,具有一定的弹性变形能力,而且抗高温性能优良,从而提高了钻井液的提粘切性、体系的动切力和高温高压降滤失性。本发明的油包水基钻井液可在油田的深井、超深井钻井作业中使用。
(3)在本发明制备改性沥青时,首先将SBR与增容剂制备成SBR母液,更有利于SBR与基质沥青相容,通过加入适当的交联剂,可以提高改性沥青颗粒的粘弹性。
(4)本发明中所采用的交联剂为非硫磺系交联剂,不会造成过度交联的情况发生,且醌类衍生物作为交联剂,有利于提高改性沥青颗粒的整体使用性能。
(5)本发明方法中,优选通过加入适当的助剂进一步增加了沥青的柔韧性。本发明方法所得的改性环氧沥青颗粒不仅具备较高的软化点,而且具有一定的弹性可变形能力,可以任意嵌入地下不规则缝隙或孔道,起到良好的封堵和降滤失效果。
(6)本发明的油包水基钻井液采用改性环氧沥青颗粒作为性能调节剂,既有一定的抗高温能力又具有一定的高温可变形能力,能够起到很好的封堵、防塌和降滤失效果,同时提高了钻井液的携岩能力。
具体实施方式
下述非限制性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明,但不以任何方式限制本发明。本发明中,wt%为质量分数。
实施例1
将400g软化点为36.6℃的减压渣油在反应釜中加热至熔融状态,加入22.5g顺丁烯二酸酐,并通入 N2使反应釜压力保持在1.2MPa,在155℃条件下反应3.5小时,得到接枝活化沥青。
采用橡胶破碎机将46g SBR破碎至平均粒径小于1cm的颗粒,在125℃条件下加入到32g环烷油中,搅拌60min,得到SBR母液。将所得SBR母液加入到接枝活化沥青中,130℃下搅拌40min,再加入1.4g对醌二肟,搅拌45min,得到改性沥青。在115℃下,加入18.5g聚乙二醇400搅拌20min,加入72.5g十六烷基二甲基叔胺继续搅拌10min,再加入110.5g CYD-128型环氧树脂,在135℃条件下恒温5.5小时,冷却得到改性环氧沥青。
将所得改性环氧沥青在-30℃下用粉碎机粉碎,筛分得到粒径符合要求的改性环氧沥青颗粒。
取5#白油和氯化钙水溶液(浓度20wt%),按油水体积比(65:35)配制基液,加入2.5wt%油酰二乙醇胺,在常温下高速搅拌10min,加入1.2wt%有机土,搅拌5min,加入0.8wt%硬脂酸聚氧乙烯酯和占钻井液总量4.2wt%的上述制备的改性环氧沥青颗粒继续搅拌20min,加入加重剂重晶石,把钻井液密度调节到需要值,得到稳定的油包水钻井液。
实施例2
将400g软化点为50.2℃的氧化沥青在反应釜中加热至熔融,加入38.6g聚乙二酸酐,并通入 N2使反应釜压力保持在1.6MPa,在160℃条件下反应5.0小时,得到接枝活化沥青。
采用橡胶破碎机将38g SBR破碎至平均粒径小于1cm的颗粒,在140℃条件下加入到35g减压抽出油,搅拌90min,得到SBR母液。将所得SBR母液加入到接枝活化沥青中,160℃下搅拌45min,再加入2.6g 4,4-二苯甲酰醌二肟,搅拌70min,得到改性沥青。在145℃下,加入32.5g聚丙二醇400搅拌30min,加入65.6g十八烷基二甲基叔胺继续搅拌15min,再加入96.7g CYD-128型环氧树脂,在135℃条件下恒温6.5小时,冷却得到改性环氧沥青。
将所得改性环氧沥青在-25℃下用粉碎机粉碎,筛分得到粒径符合要求的改性环氧沥青颗粒。
取5#白油和氯化钙水溶液(浓度30wt%),按油水体积比(70:30)配制基液,加入1.8wt%月桂酰二乙醇胺,在常温下高速搅拌10min,加入1.0wt%有机土,搅拌5min,加入1.0wt%油酸聚氧乙烯酯和占钻井液总量3.5wt%的上述制备的改性环氧沥青颗粒继续搅拌30min,加入加重剂重晶石,把钻井液密度调节到需要值,得到稳定的油包水钻井液。
实施例3
将400g软化点为61.6℃的氧化沥青在反应釜中加热至熔融,加入62.4g聚戊二酸酐,并通入 N2使反应釜压力保持在1.2MPa,在165℃条件下反应4.5小时,得到接枝活化沥青。
采用橡胶破碎机将32g SBR破碎至平均粒径小于1cm的颗粒,在130℃条件下加入到42g减压抽出油,搅拌100min,得到SBR母液。将所得SBR母液加入到接枝活化沥青中,170℃下搅拌30min,再加入3.8g 4,4-二苯甲酰醌二肟(DGM),搅拌80min,得到改性沥青。在140℃下,加入41.3g聚乙二醇400搅拌40min,加入89.8g椰油基1,3-丙撑二胺继续搅拌15min,再加入126.8g CYD-128型环氧树脂,在130℃条件下恒温8.0小时,冷却得到改性环氧沥青。
将所得改性环氧沥青在-20℃下用粉碎机粉碎,筛分得到粒径符合要求的改性环氧沥青颗粒。
取5#白油和氯化钙水溶液(浓度25 wt%),按油水体积比(75:25)配制基液,加入1.5 wt%月桂酰二乙醇胺,在常温下高速搅拌15min,加入1.4 wt%有机土,搅拌10min,加入0.9 wt%油酸聚氧乙烯酯和占钻井液总量4.5wt%的上述制备的改性环氧沥青颗粒继续搅拌40min,加入加重剂重晶石,把钻井液密度调节到需要值,得到稳定的油包水钻井液。
实施例4
将400g软化点为68.4℃的溶脱沥青在反应釜中加热至熔融,加入48.6g顺丁烯二酸酐,并通入 N2使反应釜压力保持在1.8MPa,在180℃条件下反应8小时,得到接枝活化沥青。
采用橡胶破碎机将40g SBR破碎至平均粒径小于1cm的颗粒,在150℃条件下加入到40g减压抽出油,搅拌60min,得到SBR母液。将所得SBR母液加入到接枝活化沥青中,185℃下搅拌35min,再加入1.9g对醌二肟(QDM),搅拌70min,得到改性沥青。在140℃下,加入39.6g聚乙二醇400搅拌40min,加入94.3g椰油基1,3-丙撑二胺继续搅拌15min,再加入138.5g CYD-128型环氧树脂,在120℃条件下恒温7.5小时,冷却得到改性环氧沥青。
将所得改性环氧沥青在-25℃下用粉碎机粉碎,筛分得到粒径符合要求的改性环氧沥青颗粒。
取3#白油和氯化钙水溶液(浓度20wt%),按油水体积比(80:20)配制基液,加入2.3wt%油酸酰胺,在常温下高速搅拌15min,加入2.5wt%有机土,搅拌5min,加入1.26wt% 松香酸聚氧乙烯酯和占钻井液总量4.0 wt%的上述制备的改性环氧沥青颗粒继续搅拌40min,加入加重剂石灰石,把钻井液密度调节到需要值,得到稳定的油包水钻井液。
对比例1
配制油包水基钻井液基础配方,取5#白油和氯化钙水溶液(浓度25 wt%),按油水体积比(75:25)配制基液,加入1.5 wt%月桂酰二乙醇胺,在常温下高速搅拌15min,加入1.4wt%有机土,搅拌10min,加入0.9 wt%油酸聚氧乙烯酯继续搅拌40min,加入加重剂重晶石,把钻井液密度调节到需要值,得到稳定的油包水钻井液。
对比例2
取软化点为143.6℃的氧化沥青120g,置于冷冻箱中冷冻(冷冻温度-30℃,冷冻时间为12小时)。取出后加入10.5g十八烷基三甲基氯化铵,在小型万能粉碎机中粉碎30s,用标准筛筛分,得到高软化点沥青颗粒。
取5#白油和氯化钙水溶液(浓度25 wt%),按油水体积比(75:25)配制基液,加入1.5 wt%月桂酰二乙醇胺,在常温下高速搅拌15min,加入1.4 wt%有机土,搅拌10min,加入0.9 wt%油酸聚氧乙烯酯和占钻井液总量4.5wt%的上述制备的高软化点沥青颗粒继续搅拌40min,加入加重剂重晶石,把钻井液密度调节到需要值,得到稳定的油包水钻井液。
对比例3
将400g软化点为61.6℃的氧化沥青在反应釜中加热至140℃,加入41.3g聚乙二醇400搅拌40min,加入89.8g椰油基1,3-丙撑二胺继续搅拌15min,再加入126.8g CYD-128型环氧树脂,在130℃条件下恒温8.0小时,冷却得到环氧沥青。
将所得环氧沥青在-20℃下用粉碎机粉碎,筛分得到粒径符合要求的环氧沥青颗粒。
取5#白油和氯化钙水溶液(浓度25 wt%),按油水体积比(75:25)配制基液,加入1.5 wt%月桂酰二乙醇胺,在常温下高速搅拌15min,加入1.4 wt%有机土,搅拌10min,加入0.9 wt%油酸聚氧乙烯酯和占钻井液总量4.5wt%的上述制备的环氧沥青颗粒继续搅拌40min,加入加重剂重晶石,把钻井液密度调节到需要值,得到稳定的油包水钻井液。对上述各实施例及对比例2~3中所得改性环氧沥青颗粒、高软化点沥青颗粒、环氧沥青颗粒的粒径、软化点和筛后通过率进行了测试,其结果如表1所示。
表1. 各实施例中改性环氧沥青颗粒的性质
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 对比例2 对比例3
软化点,℃ 129.5 131.2 141.8 152.6 143.6 123.5
平均粒度,μm 116 109 115 96 120 118
筛后通过率,% 95.5 97.4 96.2 98.1 93.5 94.2
注:表1中的筛后通过率是:颗粒物常温堆放30天后,用与刚制备时相同孔径的标准筛进行筛分,通过筛孔的颗粒质量占总质量的百分数。该指标主要考察颗粒物经过贮存后的稳定性,即粒径变化情况。
分别测定上述实施例和对比例中钻井液的性质,见表2。
表2油包水基钻井液性能
ρ/g.cm<sup>-3</sup> AV/mPa.s PV/mPa.s YP/Pa YP/PV FL<sub>HTHP</sub>/ml ES/V
实施例1 1.6 44.6 32.0 15.4 0.48 6.8 1580
实施例2 1.8 43.9 30.2 14.1 0.47 7.6 1640
实施例3 1.7 44.3 34.4 16.6 0.48 6.2 1590
实施例4 1.7 45.8 29.1 13.8 0.47 5.0 1670
对比例1 1.6 43.2 28.4 8.8 0.31 55.0 1360
对比例2 1.6 44.2 30.9 11.5 0.37 29.6 1420
对比例3 1.7 44.8 29.5 11.9 0.40 17.5 1470
注:表2中,热滚条件:时间为16小时,温度180℃;
流变性测试温度为60℃
高温高压滤失量测定条件:180℃,3.5MPa,
其中:AV:表观粘度,
PV:塑性粘度,
YP:动切力,
YP/PV:动塑比,
FLHTHP:高温高压滤失量,
ES:破乳电压。

Claims (30)

1.一种油包水基钻井液,以质量分数计,包括如下组分:
主乳化剂 0.5%~5.0%,
辅乳化剂 0.1%~3.0%,
有机土 1%~3%,
改性环氧沥青颗粒 1%~5%,
油水基 余量;
所述油水基中按体积比计,包括油相:水相=90:10~60:40;
所述改性环氧沥青颗粒,按重量份数计,包括:
改性沥青 100份,
环氧树脂 5~30份,
固化剂 5~20份;
所述改性沥青,按重量份数计,包括以下组分:
基质沥青 100份,
有机酸酐 2~20份,
SBR母液 1~20份,
交联剂 0.01~1份;
所述基质沥青的软化点为30~70℃,所述交联剂为醌类衍生物;
所述SBR母液由丁苯橡胶和增容剂组成,所述的增容剂为:减压抽出油、环烷油、加氢尾油、脱沥青油中的至少一种。
2.按照权利要求1所述的钻井液,其特征在于:所述主乳化剂为长链脂肪酰胺系列表面活性剂。
3.按照权利要求2所述的钻井液,其特征在于:所述主乳化剂为月桂酰二乙醇胺、油酸酰胺、油酰二乙醇胺和椰油酰二乙醇胺中的至少一种。
4.按照权利要求1所述的钻井液,其特征在于:所述辅乳化剂为司盘系列的表面活性剂和/或脂肪酸聚氧乙烯酯系列,司盘系列的表面活性剂为司盘-60、司盘-80和司盘-85中的至少一种,脂肪酸聚氧乙烯酯系列为松香酸聚氧乙烯酯、油酸聚氧乙烯酯和硬脂酸聚氧乙烯酯中的至少一种。
5.按照权利要求1所述的钻井液,其特征在于:所述油相为柴油、生物柴油、白油、植物油中的至少一种;所述水相为氯化钙水溶液,该氯化钙水溶液的质量浓度为10%~30%。
6.按照权利要求1所述的钻井液,其特征在于:所述油包水基钻井液中,还包括加重剂,所述加重剂为重晶石和/或石灰石;调节钻井液密度达到1.50~2.10g/cm3
7.按照权利要求1所述的钻井液,其特征在于:所述的改性沥青是由基质沥青与有机酸酐反应后,再与SBR母液和交联剂反应得到。
8.按照权利要求1所述的钻井液,其特征在于:所述的改性环氧沥青颗粒的平均粒径≤150μm。
9.按照权利要求1所述的钻井液,其特征在于:所述基质沥青为减压渣油、氧化沥青、溶脱沥青、天然沥青中的至少一种,。
10.按照权利要求1所述的钻井液,其特征在于:所述有机酸酐为一元和/或多元有机酸酐。
11.按照权利要求10所述的钻井液,其特征在于:所述有机酸酐为顺丁烯二酸酐、聚乙二酸酐、聚戊二酸酐、聚壬二酸酐和聚异丁烯丁二酸酐中的至少一种。
12.按照权利要求1所述的钻井液,其特征在于:所述丁苯橡胶与增容剂的质量比例为1:9~6:4。
13.按照权利要求1所述的钻井液,其特征在于:所述交联剂为对醌二肟、4,4-二苯甲酰醌二肟中的一种或几种。
14.按照权利要求1所述的钻井液,其特征在于:所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂,环氧当量为180~280克/当量。
15.按照权利要求14所述的钻井液,其特征在于:所述环氧树脂为CYD-127、CYD-128、CYD-134、E-42、E-44中的至少一种。
16.按照权利要求1所述的钻井液,其特征在于:所述固化剂为脂肪族胺类。
17.按照权利要求16所述的钻井液,其特征在于:所述固化剂为氢化牛脂基伯胺、氢化牛脂基丙撑二胺、椰油基1,3-丙撑二胺、十六烷基二甲基叔胺、十八烷基二甲基叔胺中的一种或几种。
18.按照权利要求1所述的钻井液,其特征在于:所述改性环氧沥青颗粒还包括助剂,所述助剂为聚多元醇物质,所述助剂的加入量为改性沥青质量的1%~15%。
19.按照权利要求18所述的钻井液,其特征在于:所述助剂为聚乙二醇、聚丙二醇、聚丙三醇中的一种或多种。
20.按照权利要求1所述的钻井液,其特征在于:所述改性环氧沥青颗粒的制备方法,包括:
A、基质沥青与有机酸酐进行接枝反应,得到接枝活化沥青;
B、制备SBR母液;
C、向步骤A得到的接枝活化沥青中加入SBR母液和交联剂进行反应,得到改性沥青;
D、步骤C所得的改性沥青与固化剂和环氧树脂反应,得到改性环氧沥青;
E、将步骤D所得改性环氧沥青粉碎,筛分,得到改性环氧沥青颗粒。
21.按照权利要求20所述的钻井液,其特征在于:步骤A的具体过程如下:将基质沥青加热至熔融状态,加入有机酸酐,并通入惰性气体和/或氮气使反应釜压力保持在0.2~2.0MPa,反应温度为150~250℃,反应2~8小时,得到接枝活化沥青。
22.按照权利要求20所述的钻井液,其特征在于:步骤B的具体过程如下:将SBR破碎至平均粒径小于1cm的颗粒,在100~150℃条件下加入到增容剂中,搅拌30~120min,得到SBR母液。
23.按照权利要求21所述的钻井液,其特征在于:步骤C的具体过程如下:在步骤A所得接枝活化沥青中加入SBR母液,在120~200℃下搅拌10~60 min,再加入交联剂,搅拌30~300min,得到改性沥青。
24.按照权利要求20所述的钻井液,其特征在于:步骤D的具体过程如下:步骤C所得改性沥青在100~150℃下,搅拌10~60min,加入固化剂继续搅拌5~30 min,再加入环氧树脂,在120~140℃条件下恒温4~10小时,冷却得到改性环氧沥青。
25.按照权利要求20所述的钻井液,其特征在于:步骤D的具体过程如下:步骤C所得改性沥青在100~150℃下,加入助剂,搅拌10~60min,再加入固化剂;所述助剂为聚多元醇物质,所述助剂的加入量为改性沥青质量的1%~15%。
26.按照权利要求20所述的钻井液,其特征在于:步骤E的具体过程如下:将所得改性环氧沥青在-40~0℃条件下粉碎,筛分得到粒径符合要求的改性环氧沥青颗粒。
27.一种如权利要求1-26任一所述的油包水基钻井液的制备方法,包括:按配比将主乳化剂、辅乳化剂、有机土、改性环氧沥青颗粒、油水基混合,得到油包水基钻井液。
28.按照权利要求27所述的制备方法,其特征在于:混合过程中加入加重剂,所述加重剂为重晶石和/或石灰石;调节钻井液密度达到1.50~2.10g/cm3
29.按照权利要求27所述的制备方法,其特征在于:所述的混合为先将油相和水相混合,再加入主乳化剂,第一次搅拌,再加入有机土,第二次搅拌,再加入辅乳化剂和改性环氧沥青颗粒,第三次搅拌。
30.按照权利要求29所述的制备方法,其特征在于:所述的第一搅拌、第二搅拌、第三搅拌采用的时间依次为10~30min,5~10min,20~40min。
CN201811096754.6A 2018-09-20 2018-09-20 一种改性环氧沥青颗粒、油包水基钻井液及其制备方法 Active CN110922773B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811096754.6A CN110922773B (zh) 2018-09-20 2018-09-20 一种改性环氧沥青颗粒、油包水基钻井液及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811096754.6A CN110922773B (zh) 2018-09-20 2018-09-20 一种改性环氧沥青颗粒、油包水基钻井液及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110922773A CN110922773A (zh) 2020-03-27
CN110922773B true CN110922773B (zh) 2022-03-04

Family

ID=69855303

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811096754.6A Active CN110922773B (zh) 2018-09-20 2018-09-20 一种改性环氧沥青颗粒、油包水基钻井液及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110922773B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114479779B (zh) * 2020-10-27 2023-07-28 中国石油化工股份有限公司 一种钻井液用堵漏剂及其制备方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108117863A (zh) * 2016-11-28 2018-06-05 中国石油化工股份有限公司 油包水基钻井液及其制备方法
CN108373909A (zh) * 2018-02-06 2018-08-07 中国石油天然气股份有限公司 一种乳化沥青防塌剂及其制备方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101372600A (zh) * 2007-08-24 2009-02-25 上海开林造漆厂 双组份环氧树脂型防锈漆及制备方法
CN102516783A (zh) * 2011-12-15 2012-06-27 东南大学 废橡胶粉改性环氧沥青材料及其制备方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108117863A (zh) * 2016-11-28 2018-06-05 中国石油化工股份有限公司 油包水基钻井液及其制备方法
CN108373909A (zh) * 2018-02-06 2018-08-07 中国石油天然气股份有限公司 一种乳化沥青防塌剂及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
沥青接枝马来酸酐型增容剂的制备及应用研究;陆学敏;《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅱ辑》;20130715(第07期);C034-308 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN110922773A (zh) 2020-03-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8607895B2 (en) Drilling fluid additive for reducing lost circulation in a drilling operation
US8887808B2 (en) Engineered methods and materials for wellbore strengthening in subterranean operations
CN110922771B (zh) 改性环氧沥青、水基钻井液及其制备方法
EP2885371B1 (en) Solubilized polymer concentrates, methods of preparation thereof, and well drilling and servicing fluids containing the same
CN112694872B (zh) 一种液体降滤失剂及含有液体降滤失剂的油基/合成基钻井液
US20190127624A1 (en) Modified Asphalt Particles and Preparation Method and Use Thereof
CN111534294A (zh) 含油污泥调堵剂及其制备方法
CN110922773B (zh) 一种改性环氧沥青颗粒、油包水基钻井液及其制备方法
CN110922772B (zh) 一种改性环氧沥青颗粒及其制备和应用
CN105586022A (zh) 一种抗高温油包水基钻井液及其制备方法
CN103102705A (zh) 一种沥青组合物颗粒及制备方法
CN104610936A (zh) 一种全油基钻井液用降滤失剂及其制备方法
CN112745814B (zh) 一种油基钻井液用堵漏剂及应用
CN106147729A (zh) 一种油基钻井液及其制备方法
CN112745813A (zh) 油基钻井液用堵漏剂及应用
CN108690575B (zh) 一种改性环氧沥青颗粒、全油基钻井液及其制备方法
CN108117863B (zh) 油包水基钻井液及其制备方法
CN110922770B (zh) 改性环氧沥青颗粒及其制备和应用
CN106635106B (zh) 一种粘弹性高软化点沥青颗粒,其制备方法及应用
CN110922946B (zh) 一种改性环氧沥青颗粒、全油基钻井液及其制备方法
CN104610492B (zh) 压裂液用降阻剂及其制备方法、适于页岩气压裂的压裂液
CN108690574B (zh) 一种改性环氧沥青颗粒、油包水基钻井液及其制备方法
CN108690580B (zh) 一种油包水基钻井液及其制备方法
CN110922774B (zh) 一种改性环氧沥青、水基钻井液及其制备方法
CN114479790A (zh) 一种用于油基钻井液的堵漏剂及其制备方法和应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20231010

Address after: 100728 No. 22 North Main Street, Chaoyang District, Beijing, Chaoyangmen

Patentee after: CHINA PETROLEUM & CHEMICAL Corp.

Patentee after: Sinopec (Dalian) Petrochemical Research Institute Co.,Ltd.

Address before: 100728 No. 22 North Main Street, Chaoyang District, Beijing, Chaoyangmen

Patentee before: CHINA PETROLEUM & CHEMICAL Corp.

Patentee before: DALIAN RESEARCH INSTITUTE OF PETROLEUM AND PETROCHEMICALS, SINOPEC Corp.

TR01 Transfer of patent right