[发明专利]一种阳离子沥青及其制备方法

说明书

本发明公开了一种阳离子沥青及其制备方法。本发明的阳离子沥青，按重量份计，包括以下原料组分：劣质减渣：100份；酸酐改性剂：2~10份；多聚磷酸：0.1~2份；引发剂：0.08~0.7份；性能调节剂：2~20份；表面改性剂：0.5~10份；其中，所述多聚磷酸包括多聚磷酸I和多聚磷酸II；所述表面改性剂包括表面活性剂I和表面活性剂II。本发明以难处理的劣质减渣为原料，经过改性处理得到了软化点高、亲水性好，显示阳离子特性的高软化点沥青，可作为生产沥青类水基阳离子钻井液的原材料。

技术领域

本发明涉及一种沥青材料及其制备方法，具体涉及一种高软化点阳离子沥青及其制备方法。

背景技术

高软化点沥青是一种软化点在100℃以上，尤其在120℃以上的沥青。高软化点沥青因其出色的高温稳定性而被广泛应用于油田钻井液体系。高软化点沥青的生产工艺主要包括溶剂脱沥青工艺和氧化工艺，两种工艺存在能耗大、工艺复杂、成本高等缺陷，且由两种工艺生产的高软化点沥青的亲水性能并没有得到改善。

沥青作为钻井液中重要的添加剂之一，应用于油田钻井作业已有多年的工程经验，主要起到了封堵、防塌及降滤失效果。沥青类钻井液体系以油基为主，但是油基钻井液在成本和环保方面有一定缺陷，水基类钻井液受到越来越多的关注，近几年，具有阳离子特性的水基钻井液逐渐受到油田的欢迎，但是将沥青材料制备成具有一定的阳离子特性并应用于水基钻井液具有较大难度。酸酐化改性可以提高沥青的软化点和亲水性能，为开发沥青类水基钻井液材料奠定了基础。但是，沥青属于相对惰性的体系，与酸酐的反应能力差，反应转化率很低。未反应的酸酐留在沥青中腐蚀设备，加热后小分子酸酐挥发出来对人体和环境有害，低转化率也增加了酸酐用量，成本提高。所以，在制备高软化点亲水性沥青时需要提高酸酐化反应的转化率。

随着原油的日益重质化，减压渣油收率逐渐提高，渣油中重金属含量、硫含量等增大，渣油中饱和分和沥青质相对含量增高，芳香分和胶质相对含量减小，且沥青质的缔合程度升高，存在形态更为复杂，直接将劣质化渣油制备成高等级沥青的生产难度增加。因此，针对这类越来越劣质化的渣油，如果能将其经过改性转化成软化点高、亲水性好、具有阳离子特性的沥青颗粒，则可以为制备沥青类水基阳离子钻井液提供条件。

另外，膜分离技术已被广泛用作大部分有机蒸气的回收，特别是在石油、化工行业捕获碳氢化合物和有价值的单体，该技术还可有效回收其他技术难以回收的VOCs，但是每年有数千万平方米的膜组件退役产生大量固体废弃物与资源浪费问题，这些废旧膜材料的资源化利用和处理已经成为国内外研究的新热点。

CN104559247B公开了一种高软化点沥青颗粒的制备方法，该方法将两种软化点不同的高软化点沥青进行组合造粒，造粒过程中经过了低温脆化并引入了无机微粉和表面活性剂，得到的高软化点沥青颗粒，能够在较宽温度范围的钻井作业条件下发挥作用，但是该沥青颗粒亲水性不好，只能应用于油基钻井液体系，且颗粒表面不显阳离子特性，在以阴离子为主的油井中封堵、防塌及降滤失效果一般。

CN1415699A公开了一种氧化沥青的生产方法，首先采用静态混合器将空气和沥青混合，使空气以微小气泡分散到沥青原料中，然后进入氧化装置进行氧化反应，该方法在生产普通道路沥青和建筑沥青时可以对沥青性能进行调节，但是不适合用于生产高软化点沥青。因为高温下空气在沥青中存在的量很少，氧化效率有限，不能大幅提高沥青的软化点，且生产过程存在结焦现象。

CN103805221B公开了一种高软化点沥青的生产方法，该方法生产原料是煤沥青与石油沥青的混合物，利用煤沥青高温下粘度小、反应活性高等特点促进了氧化反应的进行，但是煤沥青氧化过程释放大量有毒有害气体，对环境和人体有害，且制备的高软化点沥青并不具有亲水性能，不能作为制备沥青类水基钻井液的原材料。

综上，以上方法在制备高软化点沥青时存在能耗高、工艺复杂、污染环境等问题，且制备过程中对沥青软化点的提高能力有限，生产的高软化点沥青亲水性差，不显示阳离子特性，并不适合作为制备沥青类水基阳离子钻井液的原材料。

发明内容