[发明专利]改性环氧沥青、水基钻井液及其制备方法

说明书

本发明公开了一种改性环氧沥青、水基钻井液及其制备方法。所述改性环氧沥青，按重量份数计，包括：基质沥青100份，增容剂1~20份，增韧剂1~10份，固化剂5~20份，固化促进剂1~5份，环氧树脂5~30份；其中，所述的固化促进剂包括多胺、酚类和含醛水溶液反应得到的产物。本发明的水基钻井液中添加了改性环氧沥青液，其中的改性环氧沥青不仅颗粒粒径小、软化点高、具有一定的弹性变形能力，而且抗高温性能优良，该钻井液在高温使用时具有很好的流变性能和高温高压降滤失效果。

技术领域

本发明属于石油钻井开采技术领域，具体涉及一种改性环氧沥青、水基钻井液及其制备方法。

背景技术

随着石油勘探与开发的发展，钻井深度不断加深，钻遇地层愈来愈复杂，定向井、水平井等特殊工艺井的数量逐渐增多。这使钻井工程对钻井液的使用性能，特别是抗高温能力提出了更高的要求。沥青类产品作为重要的钻井液处理剂，具有良好的防塌、润滑、降低滤失和高温稳定等综合效能。然而一般软化点沥青会因为过度软化甚至流淌而无法满足深井下的高温作业要求。

高软化点沥青是指软化点在100℃以上，尤其是在120℃以上的沥青。高软化点沥青因其出色的抗高温能力而有着比较广泛的应用。高软化点沥青可以用于深层油气田的钻井作业中，作为钻井液的重要组成部分，可以在高温条件下起到封堵、防塌，稳定井壁，降低滤失量的作用。

一般的高软化点沥青多为石油沥青、煤沥青、天然沥青等。为了提高钻井液用沥青类产品的使用性能，先后公开了很多方法对沥青进行改性。其中最主要的方法就对沥青进行磺化。如US3485745、CN99109453.0、CN201010250241.3等。这种方法虽然能够增加产品的水溶性，但是油溶率较低。沥青经磺化后主要生成了磺酸盐，产品的软化点几乎测不出来，只能在较低的温度条件下使用。而且其颗粒没有弹性、变形能力差，不能任意嵌入井内的孔道，特别是不规则形孔道，不能很好地起到封堵和降滤失的作用。同时，这种工艺较复杂，对环境容易造成污染。

环氧沥青是指沥青中加入环氧树脂后，经过物理共混，稳定均匀后再与固化剂发生交联反应，形成一种多组分高性能的固化物。其中，组成不同的环氧沥青，其性能不同。在整个环氧沥青中，如果环氧体系占主导，则形成不可逆的热固性材料；如果沥青体系占主导，则形成有部分热塑性的高软化点沥青。而现有技术中，并没有将环氧沥青或改性环氧沥青应用于钻井液中的相关报道。

钻井液以其连续相分为油基钻井液和水基钻井液。高软化点石油沥青主要以油溶性为主，所以在油基钻井液中分散性好，应用不成问题。但是在水基钻井液中，由于其水溶性很小，存在分散困难、不易稳定的问题。这也是制约高软化点沥青在水基钻井液中广泛应用的一个主要因素。

高软化点沥青在钻井液中使用时，要求以极小的颗粒分散到泥浆体系中，这样既可以保证沥青分散均匀，又可以避免聚结成大的块状物堵塞振动筛而造成无法使用等问题的发生。通常情况下，沥青颗粒的粒径要求在150μm以下，甚至120μm以下方具有良好的使用效果。

然而，沥青属于热敏性材料，在粉碎或超细粉碎时，会增加很大成本。即使能够得到细小的沥青颗粒，要想在水基钻井液中稳定分散也是很不容易的。如果不能稳定分散就无法在井下起到封堵和降滤失的作用。

发明内容

针对现有技术制备高软化点沥青工艺复杂，而且水基钻井液中使用的沥青产品软化点低，颗粒较大，在钻井液中分散性能不好，不能很好的满足钻井液的封堵、防塌，稳定井壁，降低滤失量的使用性能等问题，本发明提供了一种改性环氧沥青、水基钻井液及其制备方法。该水基钻井液中包含改性环氧沥青颗粒，且能够使其在钻井液中稳定分散，该改性环氧沥青具有一定的弹性变形能力，抗高温性能优良，能够提高钻井液的封堵、防塌，稳定井壁，降低滤失量等性能。

本发明第一方面提供了一种改性环氧沥青，按重量份数计，包括以下组分：

基质沥青 100份，

增容剂 1~20份，