[發明專利]一種磺化類處理劑磺化度測定方法

無效

• 申請號: 201410446039.6
• 申請日: 2014-09-03
• 公開（公告）號: CN104215743A
• 公開（公告）日: 2014-12-17
• 發明（設計）人: 劉衛麗;王文利;易勇;范誠;呂維軍;王寶林;丁玉;陳凡斌;張浩;郭磊
• 申請（專利權）人: 中國海洋石油總公司;中海油田服務股份有限公司
• 主分類號: G01N33/00
• 分類號: G01N33/00;G01N30/02
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司 11262
• 代理人: 蘇蕾;高瑜

技術領域

本申請涉及一種鉆井液用頁巖防塌劑磺化瀝青中“磺酸鈉基”含量的新型檢測方法。

背景技術

磺化瀝青主要成分是瀝青磺酸鈉鹽，是由瀝青在一定條件下經過磺化、中和及后處理等工藝程序制得。磺化瀝青類處理劑降低了鉆井液高溫高壓濾失量的機理主要是利用瀝青的軟化點特性，即當溫度達到瀝青的軟化點附近時，在高溫高壓下，瀝青會變軟變黏并與黏土顆粒相互作用，一起形成致密的泥餅而起到封堵的作用，阻止鉆井液固相和液相侵入地層，達到護壁防塌及保護油氣層的目的。

油田化學劑磺化的主要作用是提高產品的水溶性或親水能力，改善產品的抗溫抗鹽能力，因此磺化瀝青的磺化程度，直接影響該處理劑的基本性能，是控制其質量的一個重要指標。但目前市場上應用于油田市場上的化學劑在質量上魚目混珠、參差不齊、以次充好、摻雜使假現象比較嚴重，磺化類產品也無一例外地受到了來自造假方面的沖擊。其主要表現為：一是摻入其它可溶性無機鹽冒充正品的磺化成份，二是以未磺化或磺化程度不足的產品冒充磺化產品。

針對目前這種現象的存在，許多產品質量技術標準中對磺化度進行了一定的規范和限制，不同標準中磺化度測定方法的分析情況如下：

(1)SY/T5794-1993《鉆井液用磺化瀝青類評價方法》及SY/T5850-1993《鉆井液用磺化瀝青(膏狀)》

SY/T5850-1993《鉆井液用磺化瀝青(膏狀)》是對SY/T5794-1993《鉆井液用磺化瀝青類評價方法》有關方法的引用，該方法是膏狀及粉狀磺化瀝青中磺化瀝青含量的測試，但其主要操作過程基本上是相同的：把試樣溶于正丁醇、鹽酸與水的混合液中，充分攪拌，分層后棄去水相，用正丁醇萃取磺化瀝青后，過濾、蒸發濃縮得到磺化瀝青。最后計算出磺化瀝青在試樣中的質量分數即為磺化瀝青含量。

該方法主要是根據磺化瀝青易溶，而普通瀝青卻不溶于低級醇類溶劑而設計的。但此方法忽略了磺化瀝青也易溶于水，因為瀝青磺化的最初目的本來就是增加其水溶性。因此可以判斷該方法的第一步“棄去分層后的水相”是不太合理的，因為這水相里面應該也含有不可忽略的磺化瀝青成分。同時也忽略了其它一些溶于正丁醇且能夠成鹽的組分對測定結果帶來的影響。

(2)SY/T5665-1995《鉆井液用頁巖抑制劑改性瀝青FT341、FT342》

此方法的主要內容是：a)先把樣品溶于蒸餾水后，加熱、加鹽酸，再加活性炭，最后過濾沖洗過濾不溶物；b)把上一步的不溶物經氫氧化鈉溶液中和后過濾，保留不溶物；c)將濾紙、不溶物及活性碳一起灰化后高溫灼燒，得到殘渣；d)把殘渣作為磺酸鈉計算出磺酸根在樣品中的質量分數即為磺酸根含量。

該方法的主要理論依據：首先在酸性環境下，用活性炭吸附磺酸基團，然后過濾洗去游離硫酸根及其它可溶性無機鹽；再用氫氧化鈉溶液把磺酸轉化成磺酸鈉；最后高溫灼燒炭化揮發出濾紙、活性炭及樣品中瀝青、膠質及其它有機質等組分，最終剩下硫酸鈉，從而求出磺酸根含量。

該方法每一步均存在一些不太合理的地方，且其不合理性足以影響最終結果的判定。首先，第一步用活性炭吸附磺酸基團，活性炭對磺酸基團的選擇吸附能力是否真正能夠符合測試要求，有待進一步論證；另外由于磺酸本身的水溶性較強，用蒸餾水沖洗過程中能否保證不被大量地沖洗掉仍是個疑點。其次，第二步用氫氧化鈉把磺酸轉化為磺酸鈉后，由于磺酸鈉的溶解度更大，是否更容易被沖洗掉呢？經兩步分析過程后，留在活性炭上的磺酸基團究竟還能剩多少，確實值得置疑。最后第三步，由于改性瀝青FT342一般是由磺化瀝青與瀝青、腐植酸鹽等混合復配而成，因此最終的不溶物里面很有可能還含有大量的煤類殘渣，尤其是那些用劣質褐煤復配出來的產品，用此方法所測出來的磺酸根數據更不可靠。

(3)SY/T5664-1994《鉆井液用頁巖抑制劑磺化瀝青FT1》中“磺酸鈉基”含量的測試

該方法的主要操作過程是：第一步，用蒸餾水溶解樣品，加入活性炭吸附磺酸基團后，濾出游離硫酸根，用氯化鋇溶液沉淀硫酸根，過濾后的不溶物經高溫灼燒所得硫酸鋇的量作為游離硫酸根的含量；第二步，樣品用蒸餾水溶解后，直接加入氯化鋇溶液同時沉淀游離硫酸根及磺酸基團，高溫灼燒得到硫酸鋇的含量作為全硫的含量；第三步，用全硫含量減去游離硫酸根含量，通過一定的公式及換算系數最終求出磺酸鈉基的含量。

該方法相對較合理，但也存在與上述其它標準中測試方法相類似的兩點不足。第一點是測定游離硫酸根時，磺酸基團是否能夠被活性炭完全吸附；第二點是在測定全硫時，不能排除其它不溶性殘渣對結果的影響。