[發(fā)明專利]鉆井液基礎(chǔ)油的制備方法及應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410737298.4
• 申請(qǐng)日: 2014-12-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105713661B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-01-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉曉彤;孔繁華;劉克峰;肖海成;李慶勛;張?zhí)旄?/a>
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)石油天然氣股份有限公司
• 主分類號(hào): C10G67/00
• 分類號(hào): C10G67/00;C09K8/32
• 代理公司: 北京律誠(chéng)同業(yè)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11006
• 代理人: 高龍?chǎng)?梁揮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于合成基鉆井液基礎(chǔ)油領(lǐng)域，具體涉及一種將費(fèi)托合成產(chǎn)物精餾切割后分別通過(guò)異構(gòu)化，最后按需調(diào)和得到鉆井液基礎(chǔ)油制備方法。

背景技術(shù)

縱觀鉆井液近百年的發(fā)展歷史，油基鉆井液得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用與認(rèn)可。這主要是由于其具有抗高溫、抗鹽鈣侵、潤(rùn)滑性好、有利于井壁穩(wěn)定、對(duì)油氣層損害程度較小等優(yōu)點(diǎn)。特別是為了提高機(jī)械轉(zhuǎn)速，人們?cè)?0世紀(jì)70年代中期開(kāi)始采用油包水乳化鉆井液后，油基鉆井液進(jìn)一步鞏固了自己在市場(chǎng)上的主導(dǎo)地位。然而傳統(tǒng)油基鉆井液由于取之于原油，不可避免的含有硫、氮、重金屬、芳烴等組分，使用時(shí)往往會(huì)對(duì)井場(chǎng)附近的生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重影響，對(duì)鉆井人員的健康也會(huì)造成傷害。所含芳烴對(duì)鉆井設(shè)備的橡膠部件也同樣存在著較強(qiáng)的腐蝕作用。為了彌補(bǔ)上述瑕疵，滿足對(duì)環(huán)境保護(hù)的要求，特別是適應(yīng)海洋鉆探及頁(yè)巖氣開(kāi)采的需求，對(duì)油基鉆井液基礎(chǔ)油的改造逐漸被重視起來(lái)[鉆井液工藝學(xué)[M].石油大學(xué)出社,2001.]。近年來(lái)出現(xiàn)的合成基鉆井液基礎(chǔ)油正好適時(shí)地解決了上述問(wèn)題。

合成基鉆井液基礎(chǔ)油一般為天然氣制油或煤制油，即先將天然氣或煤轉(zhuǎn)化為合成氣，再經(jīng)費(fèi)托合成制得合成油。費(fèi)托合成油品的歷史可以追溯到20世紀(jì)20年代。1923年F.Fischer和H.Tropsch發(fā)明了CO非均相加氫生成烴類的化學(xué)反應(yīng)[Dry M E.The Fischer–Tropsch process:1950–2000[J].Catalysis today,2002,71(3):227-241.]。應(yīng)用費(fèi)托合成反應(yīng)可將天然氣、煤和生物質(zhì)等含碳資源間接轉(zhuǎn)化成油品。原料中的硫、氮、金屬等在氣化制合成氣過(guò)程中被分離，使得所產(chǎn)油品可以滿足各種苛刻的環(huán)保要求。費(fèi)托合成的另一大特點(diǎn)是產(chǎn)物中基本不含有芳烴，特別是反應(yīng)溫度較低時(shí)，產(chǎn)物主要以正構(gòu)烷烴為主，不飽和烴含量極低。費(fèi)托合成反應(yīng)產(chǎn)物分布范圍極寬，如圖1所示，將氣態(tài)產(chǎn)物分離后，產(chǎn)物分布依然遍布汽、柴油餾分至固體蠟等。如何選擇合理的分離產(chǎn)品以對(duì)其進(jìn)行高附加值利用已成了費(fèi)托合成工藝研發(fā)的一個(gè)重要問(wèn)題。

將費(fèi)托合成產(chǎn)品應(yīng)用于油基鉆井液領(lǐng)域，需要注意產(chǎn)品餾分對(duì)最終性能的影響。高碳數(shù)餾分可以帶來(lái)基礎(chǔ)油閃點(diǎn)、破乳電壓、切力的提高，但隨之而來(lái)的弊端是粘度與濾失量的增加。粘度的增加會(huì)使鉆具耗能增加，而濾失量的增加則會(huì)導(dǎo)致鉆井液損失嚴(yán)重，提升鉆井成本。所以如何對(duì)不同餾分合理進(jìn)行配比起到至關(guān)重要的作用。另外產(chǎn)品的異構(gòu)化程度也是一個(gè)很重要的一環(huán)，決定了產(chǎn)品的傾點(diǎn)。如果傾點(diǎn)過(guò)高，會(huì)給一些鉆井現(xiàn)場(chǎng)鉆井液調(diào)配工作帶來(lái)不必要的麻煩。

目前合成基鉆井液制備一般是將費(fèi)托產(chǎn)品經(jīng)過(guò)一步簡(jiǎn)單異構(gòu)或者不經(jīng)過(guò)異構(gòu)直接作為鉆井液基礎(chǔ)油使用。如此一來(lái)后續(xù)過(guò)程需通過(guò)添加各種添加劑來(lái)控制最終產(chǎn)品的性能。

CN1761734A公開(kāi)了由費(fèi)托合成產(chǎn)品制備基礎(chǔ)油的方法，包括：(a)將費(fèi)一托合成產(chǎn)品分離成沸點(diǎn)為中間餾分油范圍和更低的餾分(i)，重尾餾分(iii)，和沸點(diǎn)介于餾分(i)和餾分(iii)之間的中間基礎(chǔ)油前體餾分(ii)；(b)使基礎(chǔ)油前體餾分(ii)經(jīng)歷催化加氫異構(gòu)化和催化脫蠟工藝，以產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)基礎(chǔ)油等級(jí)；(c)使重尾餾分(iii)經(jīng)歷轉(zhuǎn)化步驟，以產(chǎn)生沸點(diǎn)低于重尾餾分(iii)的餾分(iv)；和(d)使餾分(iv)的高沸點(diǎn)餾分(v)經(jīng)歷催化加氫異構(gòu)化和催化脫蠟工藝，以產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)基礎(chǔ)油等級(jí)。

CN1761734A提出了由費(fèi)托合成產(chǎn)品制備基礎(chǔ)油，雖然該基礎(chǔ)油也可以用于鉆井液的制備，但由于鉆井液隨不同的應(yīng)用場(chǎng)景存在不同的需求，因此需要性能指標(biāo)各異的基礎(chǔ)油。而對(duì)于一個(gè)工藝條件確定的費(fèi)托合成路線，產(chǎn)品中某一組分的碳數(shù)分布比例是確定的。并且由于工廠運(yùn)行條件限制，不能快速的更換催化劑或頻繁的改變反應(yīng)溫度等工藝條件，這樣通過(guò)CN1761734A中的(b)和(c)步雖然可以獲得不同等級(jí)的基礎(chǔ)油，但閃點(diǎn)、粘度等指標(biāo)是無(wú)法大范圍調(diào)變的，目前并沒(méi)有一種足夠靈活的調(diào)配基礎(chǔ)油的方法。與此同時(shí)CN1761734A對(duì)ii餾分全部進(jìn)行加氫異構(gòu)化或催化脫蠟，從經(jīng)濟(jì)上來(lái)考慮并不是最優(yōu)的，我們完全可以針對(duì)其中很小一部分進(jìn)行處理，達(dá)到同樣的甚至更出色的效果。

本發(fā)明就是針對(duì)上述問(wèn)題提出的，通過(guò)將費(fèi)托原料的中間餾分進(jìn)一步進(jìn)行蒸餾切割成不同餾分后，首先對(duì)其中至少一種餾分進(jìn)行異構(gòu)化處理，然后將得到的經(jīng)過(guò)異構(gòu)處理與未經(jīng)過(guò)異構(gòu)處理的幾種餾分按比例進(jìn)行調(diào)和，通過(guò)控制調(diào)和比例來(lái)使得鉆井液基礎(chǔ)油能滿足不同應(yīng)用場(chǎng)合的需求，因此靈活的制得能滿足各種條件的優(yōu)質(zhì)鉆井液用基礎(chǔ)油。本發(fā)明也拓寬費(fèi)托產(chǎn)品的產(chǎn)品用途，增加了費(fèi)托產(chǎn)品附加值。

發(fā)明內(nèi)容