[發明專利]一種適于寬溫鉆井使用的瀝青組合物顆粒及其制備方法

有效

• 申請號: 201210439791.9
• 申請日: 2012-11-07
• 公開（公告）號: CN103804922A
• 公開（公告）日: 2014-05-21
• 發明（設計）人: 傅麗;郭皎河;姚漢榮;劉樹華;張建峰
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院
• 主分類號: C08L95/00
• 分類號: C08L95/00;C08L3/04;C08L1/26;C08L29/04;C09K8/035
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技術領域

本發明涉及一種瀝青組合物顆粒，具體地說涉及一種油田鉆井用的能夠在較寬溫度范圍內持續發揮作用的高軟化點瀝青組合物顆粒及其制備方法和應用。

背景技術

隨著石油工業的發展，鉆井領域不斷擴大，瀝青類封堵劑在油田鉆井中的應用越來越受到重視。瀝青類封堵劑一般含有不溶于水的瀝青顆粒，并且有一定的軟化點。當井眼內有足夠高的溫度和壓力時，瀝青顆粒軟化變形，并被擠入井壁微裂縫中，阻止鉆井液和濾液從微裂縫滲透，與泥餅一起有效地封堵地層。瀝青類物質是石油鉆井極其有效的防塌劑和油層保護劑。對于深層油氣田的鉆井作業中，一般軟化點瀝青會因為過度軟化或流淌而無法滿足深井下的高溫作業要求。高軟化點瀝青（軟化點在100℃以上，尤其是在120℃以上的瀝青）因其出色的抗高溫能力則可以滿足深層鉆井的要求。

高軟化點瀝青生產工藝主要采用溶劑脫瀝青工藝或氧化工藝。按照現有的溶劑脫瀝青工藝，要想得到高軟化點瀝青，就要采用更重的溶劑。為脫除瀝青相中的溶劑，需要加熱到更高的溫度，極易造成加熱爐結焦等問題，而且能耗很大。另外，即使在較高的溫度下高軟化點瀝青的粘度仍然很大，生產出料也比較困難，因此目前的溶劑脫瀝青工藝并不十分適宜生產高軟化點瀝青。

與溶劑脫瀝青工藝相比，氧化工藝具有投資少，工藝簡單，易操作等優點，不失為生產高軟化點瀝青較理想的工藝手段。然而，在傳統的氧化瀝青工藝操作中，壓縮空氣是由一個帶有很細噴嘴的空氣分布環導入到原料中的，這將導致在空氣分布環附近反應過度而造成結焦的不良后果。不僅造成了氧化反應效率低，而且反應也很不均勻。實際上，反應僅在氧化塔底部發生。

CN1415699A公開了一種氧化瀝青的生產方法，首先采用靜態混合器將空氣和瀝青混合，使空氣以微小的氣泡分散到瀝青原料中，然后進入氧化裝置進行氧化反應。在生產普通道路瀝青和建筑瀝青時，該方法在一定程度上能夠提高氧化效率。但是對于生產高軟化點瀝青，此種工藝存在著明顯的不足。由于在靜態混合器中原料與空氣的混合溫度為氧化溫度，而生產高軟化點瀝青要在較高的溫度下進行。在這種溫度條件下進行混合，只能有很少量的氣泡分散到原料中，因此對提高氧化效率的程度將十分有限。隨著反應時間的延長和反應溫度的升高，結焦現象仍不可避免。

為了在較低的反應溫度和較短的反應時間內，得到軟化點高的瀝青，通常采用催化氧化的方法，即在反應中加入一定量的催化劑，來提高反應速度。CN102464989A公開了一種采用預混式催化氧化生產高軟化點瀝青的方法。該方法提高了氧化效率，降低了氧化時間和溫度，但是需要加入一定量的催化劑。不僅增加了成本，而且所采用的催化劑為酸性物質，長時間生產可造成設備的腐蝕，縮短生產周期等問題。

高軟化點瀝青在鉆井液中使用時，要求以極小的顆粒分散到泥漿體系中，這樣既可以保證瀝青分散均勻，又可以避免聚結成大的塊狀物堵塞振動篩而造成無法使用等問題的發生。通常情況下，瀝青顆粒的粒徑要求在120μm以下，甚至100μm以下方可正常使用。

然而，將瀝青粉碎成小的顆粒是十分困難的。由于其特殊的物性，會隨著溫度的升高變軟、變粘，即使已被粉碎的小顆粒也會重新粘結成大的顆粒。而且粉碎的粒徑越小，這種情況越明顯。

為了解決這些問題，?CN1051957A、CN101108963?A、CN1715334A以及CN101311243A相繼公開了采用向瀝青中加入碳酸鈣或其它惰性固體輔料來解決瀝青難于粉碎成細小顆粒的問題。但是這種方法會造成瀝青粉末中有效成分的降低，而且由于引入其它組分，在使用過程中還有可能會造成泥漿體系的破壞。

此外，現有的高軟化點瀝青顆粒在應用于鉆井液體系當中時，由于組成單一，存在粘彈范圍較小，使用溫度范圍較窄等問題，很難在井下持續發揮作用。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供一種適于寬溫鉆井使用的瀝青組合物顆粒及其制備方法。本發明瀝青組合物顆粒具有較高的軟化點，高溫性能優良，能夠在較寬溫度范圍鉆井作業條件下持續發揮作用。本發明制備方法簡單、操作方便、反應效率高。

本發明適于寬溫鉆井使用的瀝青組合物顆粒，按瀝青組合物顆粒重量百分含量計包括如下組分：高軟化點瀝青組合物80wt%～95wt%，改性淀粉和/或水溶性纖維4.9wt%～15wt%，促進劑0.1wt%～5wt%；瀝青組合物顆粒平均粒徑≤100mm。