[發明專利]改性環氧瀝青顆粒及其制備和應用

有效

• 申請號: 201811096751.2
• 申請日: 2018-09-20
• 公開（公告）號: CN110922770B
• 公開（公告）日: 2021-11-09
• 發明（設計）人: 傅麗;郭皎河;郭小圣;劉成;張建峰;劉樹華
• 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大連石油化工研究院
• 主分類號: C08L95/00
• 分類號: C08L95/00;C08L63/00;C08L81/04;C08L9/02;C08K5/20;C08K5/06;C08K3/04;C08K5/053
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本發明公開了一種改性環氧瀝青顆粒及其制備和應用。所述的改性環氧瀝青顆粒包括改性瀝青、固化劑、環氧樹脂，所述的改性瀝青包括基質瀝青、增容劑、增韌劑，所述的增容劑包括脂肪酸、多胺及多元醇反應得到的產物。本發明改性環氧瀝青顆粒不僅顆粒粒徑小，具有一定的彈性變形能力，而且抗高溫性能優良，能夠在常溫下穩定儲存，特別適用于水基鉆井液。

技術領域

本發明屬于石油鉆井開采技術領域，具體涉及一種改性環氧瀝青顆粒及其制備和應用。

背景技術

高軟化點瀝青是指軟化點在100℃以上，尤其是在120℃以上的瀝青。高軟化點瀝青因其出色的抗高溫能力而有著比較廣泛的應用。如作為建筑房屋的屋頂罩面之用，即使在炎熱的夏季也不會變得很軟甚至流淌。還可以用于深層油氣田的鉆井作業中，作為鉆井液的重要組成部分，可以在高溫條件下起到封堵、防塌，穩定井壁，降低率濾失量的作用。此外，還可以用作高分子材料的改性添加劑等。

瀝青類產品在油氣鉆井過程中有著廣泛的用途，可以作為鉆井液（俗稱泥漿）的重要組成部分，是現代鉆井工程不可缺少的重要劑種之一，具有良好的防塌、潤滑、降低濾失和高溫穩定等綜合效能。隨著石油勘探與開發的發展，鉆井深度不斷加深，鉆遇地層愈來愈復雜，定向井、水平井等特殊工藝井的數量逐漸增多。這使鉆井工程對鉆井液用瀝青類產品及其體系提出了更高的要求。普通軟化點瀝青會因為過度軟化甚至流淌而無法滿足深井下的高溫作業要求。開發出高溫性能好、有良好封堵性和降濾失性的高軟化點瀝青，以滿足油田鉆井工程的需要，具有十分重要的意義。

為了提高鉆井液用瀝青類產品的使用性能，國內外先后公開了很多方法對瀝青進行改性。其中最主要的方法就是對瀝青進行磺化。如US3485745、CN99109453.0、CN201010250241.3等。這種方法雖然能夠增加產品的水溶性，但是油溶率較低。瀝青經磺化后主要生成了磺酸鹽，產品的軟化點幾乎測不出來，只能在較低的溫度條件下使用。而且其顆粒沒有彈性、變形能力差，不能任意嵌入井內的孔道，特別是不規則形孔道，不能很好地起到封堵和降濾失的作用。同時，這種工藝較復雜，對環境容易造成污染。

高軟化點瀝青在鉆井液中使用時，要求以微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，又可以避免聚結成較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150μm以下，甚至120μm以下方可正常使用。

環氧瀝青是指瀝青中加入環氧樹脂后，經過物理共混，穩定均勻后再與固化劑發生交聯反應，形成一種多組分高性能的固化物。而現有技術中，并沒有將環氧瀝青或改性環氧瀝青應用于鉆井液中的相關報道。

在深井和超深井中使用的高軟化點瀝青不僅要求軟化點高，具有耐高溫性能，而且要求瀝青在井下仍能保持良好的顆粒狀態，并且具有一定的彈性可變形能力，可以封堵任意不規則孔道，起到封堵防塌效果。

然而，將瀝青粉碎成小的顆粒是十分困難的。采用一般的粉碎設備可以將石料或煤類的物質粉碎成很小的顆粒。但是瀝青與上述物質有很大區別。因為在粉碎過程中，隨著粉碎機的高速旋轉與物料摩擦而產生大量的熱，會使物料溫度升高很多。瀝青由于其特殊的物性，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，CN95120535.8公開了一種生產高軟化點瀝青細微顆粒的方法。它主要包括三個步驟：先將原料與水制成乳化液，然后從乳化液的細微顆粒萃取并除去輕組分，最后分離并回收瀝青細微顆粒。該方法可以得到細小的瀝青顆粒，而缺點在于工藝過程復雜，萃取時需要使用大量有機溶劑，生產成本提高。在最后回收處理階段需要干燥，容易造成瀝青顆粒部分熔化并重新粘合在一起。

CN201110353561.6公開了一種在瀝青粉碎過程中加入固體分散劑和包被劑的方法來解決高軟化點瀝青的粉碎問題，取得了一定的效果。但是引入的固體分散劑為惰性組分，可能會對在一定程度上破壞鉆井液體系。此外，為了保證常溫下儲存時瀝青顆粒不會重新粘結，還需要另外加入包被劑，增加了成本和工藝的復雜性。