CN115772390A - 一种钻井液用低荧光封堵防塌沥青 - Google Patents

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Abstract

本发明属于磺化沥青技术领域，公开了一种钻井液用低荧光封堵防塌沥青，封堵防塌沥青由以下方法制备而成，包括如下步骤：S1、将石油沥青与溶剂混合，向混合物中通入Cl2并加入催化剂，对石油沥青进行改性得到低荧光石油沥青；S2、将步骤S1中得到的低荧光石油沥青与发烟硫酸混合，反应后得到磺化沥青；S3、将步骤S2中的磺化沥青与腐殖酸钾混合，得到钻井液用低荧光封堵防塌沥青。将石油沥青加溶剂后，通入Cl2，加催化剂，催化剂选取(Cu(Otf)2和FeCl3，在复合催化剂的作用下可使芳环上引入间位定位基团，采用该催化剂可提高石油沥青中芳环的间位氯代比例，具有较优秀的区域选择性，从而使带有芳环的有机荧光物质的荧光减弱。

Description

一种钻井液用低荧光封堵防塌沥青
技术领域
本发明属于磺化沥青技术领域，特别涉及一种钻井液用低荧光封堵防塌沥青。
背景技术
封堵防塌剂主要以改性沥青类、乳化石蜡类、聚合醇类、有机铝类和硅酸盐为主，沥青类是目前公认的较为理想的防塌剂，但是沥青类封堵防塌剂荧光强度高，会干扰测录井的精度，对于其应用有很大的限制性。目前通常采用磺化处理，降低沥青的荧光级别，但是石油沥青胶质成分含量较大，进行磺化时，磺化剂用量较大，得到的磺化沥青中含有大量的硫酸钠等副产物，导致石油沥青配制的钻井液封堵防塌，降低高温高压滤失效果较差。
申请号为201110101059.6的中国发明专利公开了钻井液用改性磺化沥青及其制备方法，包括高温硬煤沥青和磺化中温煤沥青，还提供了一种钻井液用改性磺化沥青的制备方法，包括以下步骤：a)将中温煤沥青、煤油和发烟硫酸混合，反应后得到磺化中温煤沥青；b)将所述磺化中温煤沥青与高温硬煤沥青混合，得到钻井液用改性磺化沥青。该申请采用高温硬煤沥青和磺化中温煤沥青混合制备钻井液用改性磺化沥青，不适用于石油沥青的磺化改性。
发明内容
本发明的目的是提供一种钻井液用低荧光封堵防塌沥青，采用石油沥青为原料，具有低荧光、磺化效率高的效果。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种钻井液用低荧光封堵防塌沥青，所述封堵防塌沥青由以下方法制备而成，包括如下步骤：
S1、将石油沥青与溶剂混合，向混合物中通入Cl2并加入催化剂，对石油沥青进行改性得到低荧光石油沥青；
S2、将步骤S1中得到的低荧光石油沥青与发烟硫酸混合，反应后得到磺化沥青；
S3、将步骤S2中所述的磺化沥青与氢氧化钠水溶液进行中和反应至篇H为8-9，再将所述中和产物进行蒸馏和干燥，得到的产物与腐殖酸钾混合，得到钻井液用低荧光封堵防塌沥青。
本发明的进一步设置为：所述催化剂为Cu(Otf)2和FeCl3，所述催化剂用量为1:(2～5)。
本发明的进一步设置为：所述步骤S1中石油沥青、溶剂和催化剂的质量比为(100～200):(10～20):(1～5)。
本发明的进一步设置为：所述溶剂为煤油。
本发明的进一步设置为：所述步骤S1中的反应温度为70～90℃。
本发明的进一步设置为：所述步骤S2中发烟硫酸中，SO3的含量≥20wt％。
本发明的进一步设置为：所述步骤S2中低荧光石油沥青与发烟硫酸的质量比为(100～200):(50～100)。
本发明的进一步设置为：所述步骤S2的反应温度为115～130℃。
本发明的进一步设置为：所述步骤S3中磺化沥青与腐殖酸钾的质量比为(100～200):(25～50)。
本发明的有益效果是：
1.石油沥青中大部分产生荧光物质中带有芳环，将石油沥青加溶剂(煤油)后，通入Cl2，加催化剂，催化剂选取(Cu(Otf)2和FeCl3，在复合催化剂的作用下可使芳环上引入间位定位基团，采用该催化剂可提高石油沥青中芳环的间位氯代比例，具有较优秀的区域选择性，从而使带有芳环的有机荧光物质的荧光减弱。
2.石油沥青低荧光预处理中多余的Cl2，可与发烟硫酸形成氯磺酸，氯磺酸对沥青的磺化能力高于硫酸，且为不可逆反应，可使石油沥青的磺化反应进行的较完全。采用发烟硫酸和Cl2同时对石油沥青进行改性，提高了石油沥青的磺化效率外，还能减少发烟硫酸磺化产生的硫酸盐等副产物，提高低荧光封堵防塌沥青的高温高压滤失效果。
3.在磺化沥青产品中添加腐殖酸钾，可改善泥饼质量，具有抗盐、降滤失和降摩阻的功能。
具体实施方式
下面将对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作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1
所述封堵防塌沥青由以下方法制备而成，包括如下步骤：
S1、将100g石油沥青与100g煤油混合，向混合物中通入Cl2，通入的Cl2量为10L/h，并加入催化剂，催化剂为0.3gCu(Otf)2和0.6gFeCl3，在90℃下反应，对石油沥青进行改性得到低荧光石油沥青；
S2、将步骤S1中得到的低荧光石油沥青100g与发烟硫酸100g混合，发烟硫酸中，SO3的含量≥20wt％，反应温度为130℃，反应后得到磺化沥青；
S3、将步骤S2中所述的磺化沥青与氢氧化钠水溶液进行中和反应至pH为8-9，再将所述中和产物进行蒸馏和干燥，得到的产物100g与腐殖酸钾50g混合，得到钻井液用低荧光封堵防塌沥青。
实施例2
所述封堵防塌沥青由以下方法制备而成，包括如下步骤：
S1、将200g石油沥青与60g煤油混合，向混合物中通入Cl2，通入的Cl2量为10L/h，并加入催化剂，催化剂为0.8gCu(Otf)2和4.2gFeCl3，在70℃下反应，对石油沥青进行改性得到低荧光石油沥青；
S2、将步骤S1中得到的低荧光石油沥青200g与发烟硫酸50g混合，发烟硫酸中，SO3的含量≥20wt％，反应温度为115℃，反应后得到磺化沥青；
S3、将步骤S2中所述的磺化沥青与氢氧化钠水溶液进行中和反应至pH为8-9，再将所述中和产物进行蒸馏和干燥，得到的产物200g与腐殖酸钾25g混合，得到钻井液用低荧光封堵防塌沥青。
实施例3
所述封堵防塌沥青由以下方法制备而成，包括如下步骤：
S1、将150g石油沥青与80g煤油混合，向混合物中通入Cl2，通入的Cl2量为10L/h，并加入催化剂，催化剂为1.3gCu(Otf)2和4.7gFeCl3，在80℃下反应，对石油沥青进行改性得到低荧光石油沥青；
S2、将步骤S1中得到的低荧光石油沥青150g与发烟硫酸75g混合，发烟硫酸中，SO3的含量≥20wt％，反应温度为123℃，反应后得到磺化沥青；
S3、将步骤S2中所述的磺化沥青与氢氧化钠水溶液进行中和反应至pH为8-9，再将所述中和产物进行蒸馏和干燥，得到的产物150g与腐殖酸钾37.5g混合，得到钻井液用低荧光封堵防塌沥青。
实施例4
实施例4与实施例1的区别之处在于，步骤S1中通入的氯气量为5L/h。
实施例5
实施例5与实施例1的区别之处在于，步骤S1中没有通入氯气。
实施例6
实施例6与实施例1的区别之处在于，步骤S1中通入的Cl2量为10L/h，添加催化剂为1gCu(Otf)2。
实施例7
实施例6与实施例1的区别之处在于，步骤S1中通入的Cl2量为10L/h，添加催化剂为1gFeCl3。
对比例
S1、将石油沥青100g与发烟硫酸100g混合，发烟硫酸中，SO3的含量≥20wt％，反应温度为130℃，反应后得到磺化沥青；
S2、将步骤S1中所述的磺化沥青与氢氧化钠水溶液进行中和反应至pH为8-9，再将所述中和产物进行蒸馏和干燥，得到的产物100g与腐殖酸钾50g混合，得到钻井液用低荧光封堵防塌沥青。
试验数据
采用YZ-1型石油荧光分析仪，分析实施例1-7和对比例中改性沥青的荧光级别。采用膨润土配置钻井液基浆，在钻井液基浆中分别添加实施例1-7和对比例中得到的低荧光封堵防塌沥青，低荧光封堵防塌沥青的添加量为1重量％，得到钻井液C1-C8，采用GB/T16783.1中规定的方法测定钻井液基浆和钻井液C1-C8在150℃、3.45MPa压差下的高温高压滤失量，结果参见表1。
表1本发明实施例及对比例提供的改性沥青荧光级别及钻井液的高温高压滤失量
封堵防塌沥青 荧光级别 钻井液 高温高压滤失量/mL
/ / 基浆 45
实施例1 2.2 C1 18
实施例2 3.5 C2 25
实施例3 2.8 C3 23
实施例4 3.8 C4 28
实施例5 5.6 C5 32
实施例6 3.2 C6 28
实施例7 3.7 C7 30
对比例 5.7 C8 33
从表1中可以看出，采用Cl2对石油沥青进行预处理，可降低封堵防塌沥青的荧光级别、降低钻井液的高温高压滤失量，Cl2通入量越大，对荧光级别和高温高压滤失量的影响越大；采用(Cu(Otf)2和FeCl3双催化剂可提高Cl2对石油沥青的改性程度。

Claims (9)

1.一种钻井液用低荧光封堵防塌沥青，其特征在于：所述封堵防塌沥青由以下方法制备而成，包括如下步骤：
S1、将石油沥青与溶剂混合，向混合物中通入Cl2并加入催化剂，对石油沥青进行改性得到低荧光石油沥青；
S2、将步骤S1中得到的低荧光石油沥青与发烟硫酸混合，反应后得到磺化沥青；
S3、将步骤S2中所述的磺化沥青与氢氧化钠水溶液进行中和反应至pH为8-9，再将所述中和产物进行蒸馏和干燥，得到的产物与腐殖酸钾混合，得到钻井液用低荧光封堵防塌沥青。
2.根据权利要求1所述的一种钻井液用低荧光封堵防塌沥青，其特征在于：所述催化剂为Cu(Otf)2和FeCl3，所述催化剂用量为1:(2～5)。
3.根据权利要求2所述的一种钻井液用低荧光封堵防塌沥青，其特征在于：所述步骤S1中石油沥青、溶剂和催化剂的质量比为(100～200):(60～100):(1～5)。
4.根据权利要求3所述的一种钻井液用低荧光封堵防塌沥青，其特征在于：所述溶剂为煤油。
5.根据权利要求3所述的一种钻井液用低荧光封堵防塌沥青，其特征在于：所述步骤S1中的反应温度为70～90℃。
6.根据权利要求1所述的一种钻井液用低荧光封堵防塌沥青，其特征在于：所述步骤S2中发烟硫酸中，SO3的含量≥20wt％。
7.根据权利要求1所述的一种钻井液用低荧光封堵防塌沥青，其特征在于：所述步骤S2中低荧光石油沥青与发烟硫酸的质量比为(100～200):(50～100)。
8.根据权利要求1所述的一种钻井液用低荧光封堵防塌沥青，其特征在于：所述步骤S2的反应温度为115～130℃。
9.根据权利要求1所述的一种钻井液用低荧光封堵防塌沥青，其特征在于：所述步骤S3中磺化沥青与腐殖酸钾的质量比为(100～200):(25～50)。
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