[发明专利]一种沥青水基钻井液处理剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种沥青类钻井液处理剂及其制备方法，更具体地说涉及一种磺化沥青水基钻井液处理剂及其制备方法。

背景技术

钻井液是油气钻井过程中满足钻井工作需要的各种循环流体的总称，在钻井过程中必不可少，被喻为钻井的血液。钻井液要具有携带和悬浮钻屑、稳定井壁及控制地层压力、冷却和润滑钻头钻具、传递水动力、获取地下信息等功能，为此，需要向其中添加具有各种功能的钻井液处理剂。钻井液处理剂按其作用可分为防塌剂、降滤失剂、堵漏剂、页岩抑制剂、降粘剂、润滑剂、高温稳定剂等多种，沥青类钻井液处理剂以其良好的防塌、降滤失、高温稳定等效果而得到广泛的应用。

沥青类钻井液处理剂的作用机理主要有两大类：化学作用为主的处理剂和物理作用为主的处理剂。以化学作用为主的沥青类钻井液处理剂，水溶性部分含量较高，而水溶性部分含大量电负性大离子，这些带负电的粒子通过化学作用(物理吸附、氢键和离子交换)附着于粘土或页岩的荷正电的边缘上并与正电荷相结合，使井壁岩石表面或粘土颗粒表面形成一层牢固的沥青吸附膜，防止液体进入页岩，也可阻止自由水向井壁岩石内部或粘土颗粒内部渗透，降低滤失量，抑制粘土膨胀和页岩分散，从而减小页岩坍塌的可能性，提高井壁的稳定性。以物理作用为主的沥青类钻井液处理剂的成分主要是水不溶物，它适度分散于钻井液中而无聚结、漂浮现象，靠粘附或覆盖作用抑制页岩的分散和坍塌。这类沥青类钻井液处理剂中沥青胶体粒子在钻遇地层的高温下变软，在压差作用下沥青颗粒迅速从泥浆液中分离出来进入井壁页岩的微孔隙、裂隙或层面间，或粘附在井壁上，沥青微粒封堵成膜，该膜有一定强度，可阻止浆液中自由水向井壁渗透，从而降低滤失量，防止剥落性页岩表面水化和渗透水化，抑制页岩膨胀、解离和剥落性脱落，防止坍塌，稳定井壁。

US3,089,842公开了磺化沥青的制备方法，以软化点在46℃～127℃范围内的沥青为原料，优选软化点在71℃～88℃范围内的沥青为原料；利用液态三氧化硫为磺化剂，以C5～C8的链烷烃为溶剂如戊烷、己烷、庚烷和辛烷，优选在7℃～60℃的温度下进行磺化反应，更优选磺化反应的温度在23℃～52℃。然而，其所得产品在超过150℃的高温下抗滤失性能差。

CN99109453.0公开了高温高压钻井液用磺化沥青及其制备方法，以煤焦油和石油沥青混合物为原料，以室温下为液体的烷烃为溶剂，以三氧化硫为磺化剂制备磺化沥青。其所得产品在超过150℃的高温下抗滤失性能差。

随着石油勘探与开发的发展，钻井深度不断加深，深井及超深井越来越多，这些油井的深度多在5000米以上，由于地温梯度和地层压力梯度的影响，随着钻井深度的增加地下温度越来越高，经常会超过150℃，因此在深井及超深井的开采过程中，钻井液长时间处于高温的环境条件下。现有磺化沥青钻井液处理剂，高温降滤失性差，难以满足深井及超深井的高温工作环境要求，现有磺化沥青制备方法，不适于制备用于高温环境的沥青水基钻井液处理剂。

发明内容

本发明要解决的技术问题之一是提供一种适用于深井及超深井钻井的沥青水基钻井液处理剂，该钻井液处理剂具有较好的高温高压降滤失效果；本发明要解决的另外技术问题是提供一种用于深井及超深井钻井的高温沥青水基钻井液处理剂的制备方法。本发明要解决的第三个问题是提供所述钻井液处理剂在油井钻井中的应用方法。

本发明提供一种沥青水基钻井液处理剂，所述的沥青的软化点大于150℃且不超过240℃，其满足：

油溶物含量、水溶物含量、磺酸钠基含量、pH值、高温高压滤失量按照Q/SH 0043-2007中的方法进行测试，其中高温高压滤失量测定的温度为220℃。

本发明还提供一种沥青水基钻井液处理剂的制备方法包括：将软化点大于150℃且不超过240℃沥青原料溶解于磺化分散剂中，然后将溶液与磺化剂接触，在0～60℃下进行磺化反应，然后加入碱中和，中和反应的终了pH值为8～10，然后回收得到高软化点沥青水基钻井液处理剂；沥青原料与溶剂的重量比为1∶0.1～1∶10，沥青原料与磺化剂的重量比为1∶0.05～1∶1.5，所述磺化分散剂为四氯化碳或四氯化碳和二氯乙烷的混合物。

本发明还提供一种钻井方法，包括在钻井过程中向井中引入包括沥青水基钻井液处理剂的水基钻井液，所述沥青水基钻井液处理剂为本发明提供的沥青水基钻井液处理剂。