一种钻井液用防冻型聚合物/无机填料复合改性沥青乳液及其制备方法与应用技术

本发明专利技术提供了一种钻井液用防冻型聚合物/无机填料复合改性沥青乳液及其制备方法与应用。该复合改性沥青乳液，由以下质量份的原料制备得到：沥青80

【技术实现步骤摘要】
一种钻井液用防冻型聚合物/无机填料复合改性沥青乳液及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及一种钻井液用防冻型聚合物/无机填料复合改性沥青乳液及其制备方法与应用，属于石油与天然气钻井液处理剂用阳离子乳化沥青制备


技术介绍

[0002]钻井液使用的阳离子乳化沥青运输及现场储存温度一般需要保持在
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5℃～25℃之间，否则当储存环境温度小于
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5℃时会出现严重增稠或凝固，失去胶体稳定性发生破乳无法使用。因此当钻井现场施工温度小于
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5℃时需要使用专用保温车运输阳离子乳化沥青到施工现场，同时钻井现场需要专门的保温措施(例如保温管线等)进行保温储存，而我国西、北部油田(例如塔里木油田等)冬季施工室外温度接近
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25℃，这给钻井现场储存和使用阳离子乳化沥青带来了不便。
[0003]在我国超深井钻井过程中容易钻遇泥页岩、火成岩等垮塌地层，现场需要进一步提高钻井液的封堵防塌性能，其中在钻井液中加入合适软化点的阳离子乳化沥青处理剂，就是一种直接高效的处理方法，加入的沥青胶体微粒通过进入井壁微裂缝和孔隙中产生粘附及相互聚集、填充、封堵，进一步改善泥饼质量降低失水，提高钻井液的封堵防塌性能，从而有效的预防和解决长裸眼钻井垮塌事故复杂的发生。
[0004]沥青类产品分为天然沥青、石油沥青和改性沥青，在钻井中应用较广泛的是改性沥青产品。但市场上常见的改性沥青产品存在抗温性能差问题，当改性沥青处于原始沥青软化点温度时即发生相态转变。然而，在一些温度较高且温度场分布较为复杂地层，对改性沥青的抗温性提出了高性能要求，尤其是改性沥青的低温储存和高温稳定性能。例如：中国专利文献CN102863804A提供一种SBS聚合物改性乳化沥青及其制备方法，该改性乳化沥青由以下质量百分比的原料配制而成：SBS聚合物改性沥青40
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65％、水25
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50％、阳离子沥青乳化剂2
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10％、复合乳化稳定剂0.1
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2％和酸0.2
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2％，其中SBS聚合物改性沥青为SBS聚合物改性剂和基质沥青混合反应而成，该改性乳化沥青在5℃下具有良好的延度指标，但是其抗低温性仍旧有限。中国专利文献CN105968834A提供一种高软化点乳化沥青，是由以下重量百分比的原料制备而成：沥青50
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60％、苯乙烯
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丁二烯
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苯乙烯嵌段共聚物1
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4％、聚烯烃1
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6％、阳离子沥青乳化剂1.5
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2.5％、余量为水。制备的乳化沥青具有较高的软化点，但是乳化沥青的抗低温性能及其在低温条件下的乳液稳定性较差。
[0005]因此，研发一种抗温和封堵性能良好，同时具有优异的低温储存稳定性的改性沥青乳液，对于提高水基钻井液综合性能具有重要的意义。

技术实现思路

[0006]针对现有技术的不足，尤其是现有钻井液用阳离子沥青乳液的低温储存和高温稳定性差的问题，并提高其对地层微裂缝和孔隙的封堵效率，满足钻井施工需求，本专利技术提供了一种钻井液用防冻型聚合物/无机填料复合改性沥青乳液及其制备方法与应用。本发通
过复合填料、聚合物颗粒等材料改性天然沥青制备得到钻井液用防冻型聚合物/无机填料复合改性沥青乳液，本专利技术的复合改性沥青乳液能够显著提高沥青软化点，增加其抗温性；复合填料的引入一方面可使复合改性沥青乳液抗温性能提升，一方面可使封堵性能增加；聚合物颗粒的引入可使整体的相对分子质量增加，使得复合改性沥青乳液抗温性能提升；此外，甲酸盐和醇类协同作用可使复合改性沥青乳液凝点降低，提升其在低温下的胶体稳定性。
[0007]本专利技术的技术方案如下：
[0008]一种钻井液用防冻型聚合物/无机填料复合改性沥青乳液，由以下质量份的原料制备得到：沥青80
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120份、复合填料20
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40份、聚苯乙烯
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聚异戊二烯
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聚苯乙烯三嵌段共聚物和聚丙烯复合颗粒15
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30份、阳离子乳化剂4
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12份、甲酸盐5
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20份、醇类40
‑
60份、稳定剂3
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8份、水150份。
[0009]根据本专利技术优选的，所述沥青为石油沥青，所述沥青的软化点为80
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120℃。
[0010]根据本专利技术优选的，所述复合填料为球状碳酸钙、片状云母片和海泡石纤维的混合物，其中球状碳酸钙、片状云母片和海泡石纤维的质量比为1
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1.5:1.5
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3:1；所述复合填料的粒度为400
‑
800目。
[0011]根据本专利技术优选的，所述聚苯乙烯
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聚异戊二烯
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聚苯乙烯三嵌段共聚物和聚丙烯复合颗粒按照下述方法制备得到：将聚苯乙烯
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聚异戊二烯
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聚苯乙烯三嵌段共聚物(SIS)和聚丙烯(PP)加入双辊筒开炼机中，混合均匀，热炼使胶料达到100℃，在100℃下混炼20
‑
30min实现混合塑化，然后压塑成片状带，使用切粒机切成30
‑
50目的颗粒，即得。
[0012]进一步优选的，所述聚苯乙烯
‑
聚异戊二烯
‑
聚苯乙烯三嵌段共聚物(SIS)和聚丙烯(PP)的质量比为4.5
‑
7:1。
[0013]进一步优选的，所述聚苯乙烯
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聚异戊二烯
‑
聚苯乙烯三嵌段共聚物(SIS)为线型共聚物，其中聚苯乙烯和聚异戊二烯的嵌段比为16:84；所述聚丙烯(PP)的粘均分子量为3000
‑
5000。
[0014]根据本专利技术优选的，所述阳离子乳化剂为十八烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵中的一种或两种以上的组合，进一步优选为十六烷基三甲基溴化铵；相较于十八烷基三甲基氯化铵和十六烷基三甲基溴化铵，相同加量下十六烷基三甲基氯化铵表现出了更好的溶解性和更低的起泡率。
[0015]根据本专利技术优选的，所述甲酸盐为甲酸钠和/或甲酸钾，进一步优选为甲酸钾。
[0016]根据本专利技术优选的，所述醇类为乙醇、乙二醇或异丙醇，进一步优选为乙二醇；乙二醇是能与水以任意比例混合，混合后能够改变水的蒸气压，显著降低水的冰点。
[0017]根据本专利技术优选的，所述稳定剂为聚丙烯酰胺，所述聚丙烯酰胺的粘均分子量为10000
‑
30000，进一步优选为20000。
[0018]根据本专利技术，上述钻井液用防冻型聚合物/无机填料复合改性沥青乳液的制备方法，包括步骤如下：
[0019](1)将阳离子乳化剂、甲酸盐加入水中，搅拌溶解，得到皂液；
[0020](2)本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钻井液用防冻型聚合物/无机填料复合改性沥青乳液，其特征在于，由以下质量份的原料制备得到：沥青80
‑
120份、复合填料20
‑
40份、聚苯乙烯
‑
聚异戊二烯
‑
聚苯乙烯三嵌段共聚物和聚丙烯复合颗粒15
‑
30份、阳离子乳化剂4
‑
12份、甲酸盐5
‑
20份、醇类40
‑
60份、稳定剂3
‑
8份、水150份。2.根据权利要求1所述钻井液用防冻型聚合物/无机填料复合改性沥青乳液，其特征在于，所述沥青为石油沥青，所述沥青的软化点为80
‑
120℃；所述复合填料为球状碳酸钙、片状云母片和海泡石纤维的混合物，其中球状碳酸钙、片状云母片和海泡石纤维的质量比为1
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1.5:1.5
‑
3:1；所述复合填料的粒度为400
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800目。3.根据权利要求1所述钻井液用防冻型聚合物/无机填料复合改性沥青乳液，其特征在于，所述聚苯乙烯
‑
聚异戊二烯
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聚苯乙烯三嵌段共聚物和聚丙烯复合颗粒按照下述方法制备得到：将聚苯乙烯
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聚异戊二烯
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聚苯乙烯三嵌段共聚物和聚丙烯加入双辊筒开炼机中，混合均匀，热炼使胶料达到100℃，在100℃下混炼20
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30min实现混合塑化，然后压塑成片状带，使用切粒机切成30
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50目的颗粒，即得。4.根据权利要求3所述钻井液用防冻型聚合物/无机填料复合改性沥青乳液，其特征在于，所述聚苯乙烯
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聚异戊二烯
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聚苯乙烯三嵌段共聚物和聚丙烯的质量比为4.5
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7:1；所述聚苯乙烯
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聚异戊二烯
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聚苯乙烯三嵌段共聚物为线型共聚物，其中聚苯乙烯和聚异戊二烯的嵌段比为16:84；所述聚...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘锋报，孙金声，黄贤斌，吕开河，白英睿，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：