一种沥青类页岩抑制剂及其制备方法和应用与流程

本发明涉及页岩抑制剂，尤其涉及一种沥青类页岩抑制剂及其制备方法和应用。

背景技术：

1、页岩抑制剂俗称防塌剂，是指主要用来抑制页岩中所含黏土矿物的水化、膨胀、分解作用，以防止井塌的处理剂。常用的页岩抑制剂有石膏、硅酸盐、石灰、各种钾盐、铵盐、各种沥青制品以及高聚物的钾、铵、钙盐等。

2、目前，钻井液处理剂中沥青类产品包括磺化沥青、释烷基化沥青、阳离子沥青、乳化沥青、氧化沥青及其中一种或几种与表面活性剂、腐殖酸类等辅调配成的沥青掺合物等，但上述沥青类页岩抑制剂应用于水基钻井液时，虽然具有优良的防塌性能，但所得钻井液的高温高压滤失量较高，从而无法满足深井作业的使用需求。除此之外，沥青分为天然沥青和人工合成的沥青，天然沥青存在于自然界中，如今应用较少，一般难以接触，有毒物质基本均可挥发，因此对人体的危害不大。人工合成的沥青是煤焦油或石油分馏后的残渣(石油沥青)，气味中含有苯并芘等物质，毒性较大，对人体有一定的毒性，可经皮肤、呼吸道导致人体中毒，引起皮肤损伤、呼吸道损伤等。

3、鉴于此，提供一种满足深井作业的使用需求且更加安全环保的沥青类页岩抑制剂显得十分的有必要。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明提供了一种沥青类页岩抑制剂及其制备方法和应用。

2、第一方面，本发明提供了一种沥青类页岩抑制剂，以重量份数计，所述沥青类页岩抑制剂包括以下原料：

3、天然沥青40～55份、石油沥青18～25份、改性剂8～15份和增溶剂1～10份；

4、所述改性剂是通过采用重量比为(8～15):(3～6):(0.1～2)的皂角粉、粉煤灰和偶联剂制得。

5、进一步地，所述天然沥青和所述石油沥青的重量比为2.5:1。

6、进一步地，所述改性剂的加入重量占所述天然沥青和所述石油沥青两者总重量的(0.15～0.20)。

7、进一步地，以重量份数计，所述沥青类页岩抑制剂包括以下原料：

8、天然沥青50份、石油沥青20份、改性剂12份和增溶剂7份。

9、进一步地，所述皂角粉的粒径为300目～500目；所述粉煤灰为一级粉煤灰；所述天然沥青包括新疆天然沥青、四川天然沥青、伊朗天然岩沥青和北美岩沥青中的至少一种；所述石油沥青的型号包括10号、70号和90号中的至少一种；所述偶联剂包括硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂和钛酸酯偶联剂中的至少一种；所述增溶剂包括环烷基橡胶油和芳香基橡胶油中的至少一种。

10、第二方面，本发明提供了一种第一方面任一项所述的沥青类页岩抑制剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

11、将天然沥青和石油沥青进行混合粉碎，后进行低温等离子体改性，得到复合沥青料；

12、将皂角粉、粉煤灰和偶联剂加入水中进行搅拌混合，后浓缩干燥，得到改性剂；

13、将所述复合沥青料和增溶剂进行加热融化，后加入所述改性剂进行保温搅拌，得到所述沥青类页岩抑制剂。

14、进一步地，所述将天然沥青和石油沥青进行混合粉碎，后进行低温等离子体改性，得到复合沥青料的步骤包括以下过程：

15、将天然沥青和石油沥青进行混合粉碎，得到粒径＜5mm的混合料；

16、将所述混合料加入低温等离子体处理装置中，调节装置内真空度达到10pa以下时，通入氧气，于氧气流量为35-45cm3/min和电源功率为90-110w条件下进行低温等离子体改性2～5分钟，得到所述复合沥青料。

17、进一步地，所述保温搅拌的工作参数包括：温度为160℃～245℃，时间为15～30分钟，搅拌转速为800～1200rpm。

18、第三方面，本发明提供了第一方面任一项所述的沥青类页岩抑制剂，和/或，第二方面任一项所述的制备方法制得的沥青类页岩抑制剂在油气钻井中的应用。

19、第四方面，本发明提供了一种钻井液，所述钻井液包括第一方面任一项所述的沥青类页岩抑制剂，和/或，第二方面任一项所述的制备方法制得的沥青类页岩抑制剂。

20、本发明实施例提供的上述技术方案与现有技术相比至少具有如下优点：

21、本发明实施例提供了一种沥青类页岩抑制剂，该沥青类页岩抑制剂以天然沥青为主和少量的石油沥青作为主要原料，有效降低了因石油沥青所带来的有害物质含量，特别降低了石油沥青中有害物质苯并芘的含量，更加符合《中华人民共和国国家环境保护标准hj892-2017》的作业要求，并加入通过采用适量配比的皂角粉、粉煤灰和偶联剂制得的改性剂和增溶剂进行改性，提升沥青的综合改性效果。应用于制备水基钻井液时，可以获得优异的防塌性能和较好的降高温高压滤失效果，为沥青类页岩抑制剂的制备提供了新的思路，具有广泛的实际应用价值。

技术特征：

1.一种沥青类页岩抑制剂，其特征在于，以重量份数计，所述沥青类页岩抑制剂包括以下原料：

2.根据权利要求1所述的沥青类页岩抑制剂，其特征在于，所述天然沥青和所述石油沥青的重量比为2.5:1。

3.根据权利要求1所述的沥青类页岩抑制剂，其特征在于，所述改性剂的加入重量占所述天然沥青和所述石油沥青两者总重量的(0.15～0.20)。

4.根据权利要求1所述的沥青类页岩抑制剂，其特征在于，以重量份数计，所述沥青类页岩抑制剂包括以下原料：

5.根据权利要求1所述的沥青类页岩抑制剂，其特征在于，所述皂角粉的粒径为300目～500目；所述粉煤灰为一级粉煤灰；所述天然沥青包括新疆天然沥青、四川天然沥青、伊朗天然岩沥青和北美岩沥青中的至少一种；所述石油沥青的型号包括10号、70号和90号中的至少一种；所述偶联剂包括硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂和钛酸酯偶联剂中的至少一种；所述增溶剂包括环烷基橡胶油和芳香基橡胶油中的至少一种。

6.一种权利要求1～5任一项所述的沥青类页岩抑制剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

7.权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述将天然沥青和石油沥青进行混合粉碎，后进行低温等离子体改性，得到复合沥青料的步骤包括以下过程：

8.权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述保温搅拌的工作参数包括：温度为160℃～245℃，时间为15～30分钟，搅拌转速为800～1200rpm。

9.权利要求1～5任一项所述的沥青类页岩抑制剂，和/或，权利要求6～8任一项所述的制备方法制得的沥青类页岩抑制剂在油气钻井中的应用。

10.一种钻井液，其特征在于，所述钻井液含有权利要求1～5任一项所述的沥青类页岩抑制剂，和/或，权利要求6～8任一项所述的制备方法制得的沥青类页岩抑制剂。

技术总结
本发明涉及一种沥青类页岩抑制剂及其制备方法和应用，涉及页岩抑制剂技术领域，以重量份数计，所述沥青类页岩抑制剂包括以下原料：天然沥青40～55份、石油沥青18～25份、改性剂8～15份和增溶剂1～10份；所述改性剂是通过采用重量比为(8～15):(3～6):(0.1～2)的皂角粉、粉煤灰和偶联剂制得。本发明提供的沥青类页岩抑制剂以天然沥青为主和少量的石油沥青作为原料，并加入适量配比的皂角粉、粉煤灰和偶联剂制得的改性剂和增溶剂进行改性，提升沥青的综合改性效果。应用于制备水基钻井液时，可以获得优异的防塌性能和较好的降高温高压滤失效果，为沥青类页岩抑制剂的制备提供了新的思路，具有广泛的实际应用价值。

技术研发人员：王成智,谢小娟,段明慧,汪红根
受保护的技术使用者：成都德古精工科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15