CN113336963A - 一种钻井液用阳离子乳化沥青、制备方法及其软化点调配方法 - Google Patents

一种钻井液用阳离子乳化沥青、制备方法及其软化点调配方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种钻井液用阳离子乳化沥青、制备方法及其软化点调配方法，由沥青、中裂型阳离子乳化剂、稳定剂和水组分制备而成，其中阳离子乳化剂为季铵盐类乳化剂，稳定剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、聚乙烯醇、聚乙二醇中的一种或至少两种以任意比例的混合；本发明的钻井液用阳离子乳化沥青具有防塌封堵性能好、与常用钻井液体系相容性好的优点，其制备方法简单，易于工业化生产，其软化点调配方法不但简单易行、而且软化点调控可靠性高。

Description

一种钻井液用阳离子乳化沥青、制备方法及其软化点调配 方法
技术领域
本发明涉及一种钻井液用助剂及其制备方法，特别是涉及一种钻井液用阳离子乳化沥青、制备方法及其软化点调配方法。
背景技术
油田开采领域中的井壁稳定问题，特别是泥页岩地层井壁的稳定性一直是钻井工程中经常遇到的井下复杂工况之一。井壁不稳定会引起卡钻、套管损坏等，不但影响钻井进度和固井质量，还可能导致油井报废，影响勘探开发的推进。当前油田钻井液所使用的的防塌剂主要是沥青类，如磺化沥青、天然沥青等，其应用效果较好，但水溶性较差、软化点较高，而现有的钻井液体系中的绝大部分都是水基体系，因此对水溶性防塌剂的需求愈加强烈。另一方面，随着钻井工程复杂程度的日益增大和环保要求的逐步提高，对油气田的勘探开发需要大量的钻井液用乳化沥青，根据不同地况、不同井深，需要不同软化点的钻井液用乳化沥青，然而目前的生产工艺技术只能生产单一软化点的钻井液用乳化沥青。
发明内容
针对上述技术问题，本发明的一个目的在于提供一种钻井液用阳离子乳化沥青，具有防塌封堵性能好、与常用钻井液体系相容性好的特点。
本发明的另一个目的在于提供一种钻井液用阳离子乳化沥青的制备方法，其制备方法简单，易于工业化生产。
本发明的又一个目的在于提供一种钻井液用阳离子乳化沥青的软化点调配方法，简单易行、软化点调控可靠性高。
本发明通过下述的技术方案来实现：
一种钻井液用阳离子乳化沥青，由以下重量份数的原料制备而成：沥青50-60份、中裂型阳离子乳化剂0.5-2.5份、稳定剂0-0.25份和水40-50份。
作为本发明技术方案的进一步优化，所述乳化沥青是由以下重量份数的原料制备而成：沥青52-58份、中裂型阳离子乳化剂0.8-1.5份、稳定剂0.05-0.15份和水42-48份。
作为本发明技术方案的进一步优化，所述中裂型阳离子乳化剂为季铵盐类乳化剂；作为进一步优化，所述季铵盐类乳化剂为十六烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基氯化铵、十八烷基三甲基溴化铵、丙撑基双[(十六烷基二甲基) 氯化铵]、丙撑基双[(十六烷基二甲基)溴化铵]、丙撑基双[(十八烷基二甲基) 氯化铵]、丙撑基双[(十八烷基二甲基)溴化铵] 中的一种或至少两种以任意比例的混合。
作为本发明技术方案的进一步优化，所述稳定剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、聚乙烯醇、聚乙二醇中的一种或至少两种以任意比例的混合。
上述钻井液用阳离子乳化沥青的制备方法，包括以下步骤：
（1）按配方比例把沥青加入反应釜中，在搅拌下将其加热至100-160℃；
（2）按配方比例把水加入乳化釜中，在搅拌下将其加热至55-85℃，然后将阳离子乳化剂和稳定剂依次加入到乳化釜中，继续搅拌使充分混匀，在该过程中调节体系pH并控制在2.5-5.0之间；
（3）将步骤（2）的混合体系升温至70-100℃，然后把步骤（1）所得的液态沥青缓慢加入其中，继续搅拌1-3 h；
（4）将步骤（3）所得的乳化沥青加入到胶体剪切设备中高速剪切1-3 h，即得到所述钻井液用阳离子乳化沥青。
上述钻井液用阳离子乳化沥青的软化点调配方法，包括以下步骤：
（1）确定所述钻井液用阳离子乳化沥青的软化点值c；
（2）选择软化点不同的两种沥青A和B，其软化点分别为a和b，且满足a<c<b；
（3）根据计算公式wa/wb = (c-b)/(a-c)来得到两种沥青所需要的重量，其中wa和wb分别为A和B的重量；
（4）根据步骤（3）中计算结果分别称取沥青A和B，加入到反应釜中，加热至100-160℃，机械搅拌使充分混匀，即得到软化点为c的混合沥青；
（5）以步骤（4）中所得的混合沥青为原料，即制得步骤（1）中所述的软化点为c的阳离子乳化沥青。
综上所述，与现有钻井液用乳化沥青相比，本发明的钻井液用阳离子乳化沥青具有如下优点：（1）防塌封堵性能好，能够有效防止钻井中防塌、封堵，抑制泥页岩水化，封堵微裂缝，改善泥饼质量；（2）与常用的多种钻井液处理剂有良好的相容性，可直接用于各种水基钻井液体系中。
本发明钻井液用阳离子乳化沥青的制备方法简单、生产成本低，易于工业化生产。
本发明钻井液用阳离子乳化沥青的软化点调配方法，简单易行、软化点调控可靠性高，能根据油田钻井不同地况、不同井深钻井助剂的需要，方便、灵活地制备出不同软化点的乳化沥青。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商的建议条件进行；所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法；所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过商业途径购买获得。
实施例一
一种钻井液用阳离子乳化沥青，由以下重量比例的原料制备而成：沥青104 kg、中裂型阳离子乳化剂1.9 kg、稳定剂0.1 kg和水94 kg。
在该实施例中，所述中裂型阳离子乳化剂为十六烷基三甲基氯化铵和十六烷基三甲基溴化铵以3：2比例的混合。
在该实施例中，所述稳定剂为聚乙烯醇和聚乙二醇以7：3比例的混合。
上述钻井液用阳离子乳化沥青的制备方法，包括以下步骤：
（1）按配方比例把沥青加入反应釜中，在搅拌下将其加热至120℃；
（2）按配方比例把水加入乳化釜中，在搅拌下将其加热至60℃，然后将阳离子乳化剂和稳定剂依次加入到乳化釜中，继续搅拌使充分混匀，在该过程中调节体系pH并控制在2.5-3.0之间；
（3）将步骤（2）的混合体系升温至70℃，然后把步骤（1）所得的液态沥青缓慢加入其中，继续搅拌1 h；
（4）将步骤（3）所得的乳化沥青加入到胶体剪切设备中高速剪切1 h，即得到所述钻井液用阳离子乳化沥青。
上述钻井液用阳离子乳化沥青的软化点调配方法，包括以下步骤：
（1）确定所述钻井液用阳离子乳化沥青的软化点值c；
（2）选择软化点不同的两种沥青A和B，其软化点分别为a和b，且满足a<c<b；
（3）根据计算公式wa/wb = (c-b)/(a-c)来得到两种沥青所需要的重量，其中wa和wb分别为A和B的重量；
（4）根据步骤（3）中计算结果分别称取沥青A和B，加入到反应釜中，加热至140℃，机械搅拌使充分混匀，即得到软化点为c的混合沥青；
（5）以步骤（4）中所得的混合沥青为原料，即制得步骤（1）中所述的软化点为c的阳离子乳化沥青。
利用中国石油天然气股份有限公司企业标准Q/SY TZ 0092-2002中的技术要求和试验方法对上述实施例中所制备的钻井液用阳离子乳化沥青进行质量检验，各技术指标参见表1。
表1 实施例一所制备的钻井液用阳离子乳化沥青的检测结果
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实施例二
一种钻井液用阳离子乳化沥青，由以下重量比例的原料制备而成：沥青5400 kg、中裂型阳离子乳化剂110 kg、稳定剂7 kg和水4500 kg。
在该实施例中，所述中裂型阳离子乳化剂为十六烷基三甲基氯化铵和十八烷基三甲基溴化铵以1：4比例的混合。
在该实施例中，所述稳定剂为聚乙烯醇。
上述钻井液用阳离子乳化沥青的制备方法，包括以下步骤：
（1）按配方比例把沥青加入反应釜中，在搅拌下将其加热至130℃；
（2）按配方比例把水加入乳化釜中，在搅拌下将其加热至70℃，然后将阳离子乳化剂和稳定剂依次加入到乳化釜中，继续搅拌使充分混匀，在该过程中调节体系pH并控制在3.0-3.5之间；
（3）将步骤（2）的混合体系升温至80℃，然后把步骤（1）所得的液态沥青缓慢加入其中，继续搅拌3 h；
（4）将步骤（3）所得的乳化沥青加入到胶体剪切设备中高速剪切3 h，即得到所述钻井液用阳离子乳化沥青。
上述钻井液用阳离子乳化沥青的软化点调配方法，与实施例一相同。
实施例三
一种钻井液用阳离子乳化沥青，由以下重量比例的原料制备而成：沥青560 g、中裂型阳离子乳化剂12.5 g、稳定剂1 g和水430 g。
在该实施例中，所述中裂型阳离子乳化剂为十八烷基三甲基溴化铵和丙撑基双[(十六烷基二甲基) 氯化铵]以3：4比例的混合。
在该实施例中，所述稳定剂为脂肪醇聚氧乙烯醚。
上述钻井液用阳离子乳化沥青的制备方法，包括以下步骤：
（1）按配方比例把沥青加入反应釜中，在搅拌下将其加热至150℃；
（2）按配方比例把水加入乳化釜中，在搅拌下将其加热至80℃，然后将阳离子乳化剂和稳定剂依次加入到乳化釜中，继续搅拌使充分混匀，在该过程中调节体系pH并控制在3.5-4.0之间；
（3）将步骤（2）的混合体系升温至90℃，然后把步骤（1）所得的液态沥青缓慢加入其中，继续搅拌1.5 h；
（4）将步骤（3）所得的乳化沥青加入到胶体剪切设备中高速剪切2 h，即得到所述钻井液用阳离子乳化沥青。
上述钻井液用阳离子乳化沥青的软化点调配方法，与实施例一相同。
实施例四
一种钻井液用阳离子乳化沥青，由以下重量比例的原料制备而成：沥青172.5 kg、中裂型阳离子乳化剂4.35 kg、稳定剂0.36 kg和水129 kg。
在该实施例中，所述中裂型阳离子乳化剂为十六烷基三甲基氯化铵、十八烷基三甲基氯化铵和丙撑基双[(十八烷基二甲基)溴化铵]以2：3：7比例的混合。
在该实施例中，所述稳定剂为脂肪醇聚氧乙烯醚和聚乙二醇以5：3比例的混合。
上述钻井液用阳离子乳化沥青的制备方法，包括以下步骤：
（1）按配方比例把沥青加入反应釜中，在搅拌下将其加热至160℃；
（2）按配方比例把水加入乳化釜中，在搅拌下将其加热至90℃，然后将阳离子乳化剂和稳定剂依次加入到乳化釜中，继续搅拌使充分混匀，在该过程中调节体系pH并控制在4.5-5.0之间；
（3）将步骤（2）的混合体系升温至100℃，然后把步骤（1）所得的液态沥青缓慢加入其中，继续搅拌2 h；
（4）将步骤（3）所得的乳化沥青加入到胶体剪切设备中高速剪切2.5 h，即得到所述钻井液用阳离子乳化沥青。
上述钻井液用阳离子乳化沥青的软化点调配方法，与实施例一相同。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明的范围，任何本领域的技术人员，凡在不脱离本发明的精神和原则之前提下，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 (7)

1.一种钻井液用阳离子乳化沥青，其特征在于，是由以下重量份数的原料制备而成：沥青50-60份、中裂型阳离子乳化剂0.5-2.5份、稳定剂0-0.25份和水40-50份。
2.根据权利要求1所述的钻井液用阳离子乳化沥青，其特征在于，是由以下重量份数的原料制备而成：沥青52-58份、中裂型阳离子乳化剂0.8-1.5份、稳定剂0.05-0.15份和水42-48份。
3.根据权利要求1或2所述的钻井液用阳离子乳化沥青，其特征在于：所述中裂型阳离子乳化剂为季铵盐类乳化剂。
4.根据权利要求3所述的钻井液用阳离子乳化沥青，其特征在于：所述季铵盐类乳化剂为十六烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基氯化铵、十八烷基三甲基溴化铵、丙撑基双[(十六烷基二甲基) 氯化铵]、丙撑基双[(十六烷基二甲基)溴化铵]、丙撑基双[(十八烷基二甲基) 氯化铵]、丙撑基双[(十八烷基二甲基)溴化铵] 中的一种或至少两种以任意比例的混合。
5.根据权利要求1或2所述的钻井液用阳离子乳化沥青，其特征在于：所述稳定剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、聚乙烯醇、聚乙二醇中的一种或至少两种以任意比例的混合。
6.根据权利要求1-5任一项所述的钻井液用阳离子乳化沥青的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）按配方比例把沥青加入反应釜中，在搅拌下将其加热至100-160℃；
（2）按配方比例把水加入乳化釜中，在搅拌下将其加热至55-85℃，然后将阳离子乳化剂和稳定剂依次加入到乳化釜中，继续搅拌使充分混匀，在该过程中调节体系pH并控制在2.5-5.0之间；
（3）将步骤（2）的混合体系升温至70-100℃，然后把步骤（1）所得的液态沥青缓慢加入其中，继续搅拌1-3 h；
（4）将步骤（3）所得的乳化沥青加入到胶体剪切设备中高速剪切1-3 h，即得到所述钻井液用阳离子乳化沥青。
7.根据权利要求1-5任一项所述的钻井液用阳离子乳化沥青的软化点调配方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）确定所述钻井液用阳离子乳化沥青的软化点值c；
（2）选择软化点不同的两种沥青A和B，其软化点分别为a和b，且满足a<c<b；
（3）根据计算公式wa/wb =(c-b)/(a-c)来得到两种沥青所需要的重量，其中wa和wb分别为A和B的重量；
（4）根据步骤（3）中计算结果分别称取沥青A和B，加入到反应釜中，加热至100-160℃，机械搅拌使充分混匀，即得到软化点为c的混合沥青；
（5）以步骤（4）中所得的混合沥青为原料，即制得步骤（1）中所述的软化点为c的阳离子乳化沥青。
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