高软化点沥青制备水基钻井液处理剂的研究

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1、2015年2月石油沥青PETROLEUMASPHALT第29卷第1期·试验与研究·高软化点沥青制备水基钻井液处理剂的研究王翠红，佘玉成，王红(石油化工科学研究院，北京100083)摘要：以高软化点沥青为原料，采用液相磺化反应工艺，考察了磺化分散荆种类、磺化刑用量、磺化剂浓度及原料性质对磺化产物性质的影响。结果发现：随着磺化剂用量的增加，磺化产物的水溶性增加，油溶性降低；随着磺化荆浓度增加，磺化产物的水溶性增加，油溶性降低；随着原料沥青软化点升高，磺化产物的水溶性降低，油溶性增大；四氯化碳对高软化点沥青溶解性好，适合作为高软化

2、点沥青磺化时的分散剂。在优4E_r-艺条件下，制备的高软化点沥青钻井液处理剂能够大幅降低基浆的高温高压滤失量。关键词：沥青软化点钻井液处理剂高温高压滤失量钻井液处理剂是指用来调整钻井液性能的物正庚烷(化学纯)，氢氧化钠(化学纯)，蒸馏质，是钻井液中的关键成分。随着钻采井深度增水。加，钻采地层温度逐渐升高，因此对钻井液处理3磺化沥青的制备剂的抗高温性也提出了更高的要求，要求所用沥3．1磺化反应机理青类钻井液处理剂具有好的耐高温性能，即所用沥青与磺化剂发生磺化反应的机理如下：沥青具有较高的软化点，对于深井或超深井2H2SO4—一

3、[H3SO4]+[HSO4]一(1)(井深超过5000m以上)，希望所用沥青的软化[HsO]—[SOH]+H：O(2)点不低于150℃。R—Ar—H+[SO3H]=兰由于钻井液中的主要成分为泥浆，为了保证R—Ar—SO3H+H(3)处理剂在钻井液中能够高度分散、适度溶解而不R—Ar—SO3H+NaOH：=产生聚结和漂浮现象，充分发挥钻井液处理剂的R—Ar—SO3Na+H20(4)作用，除要求所用沥青具有较高的软化点外，还由上述化学反应方程式可以看出，沥青中真正参要求所用钻井液处理剂为水基I2钻井液处理与磺化反应的组分应为带有

4、苯环的芳烃组分剂，即具有一定的水溶性。为保证沥青类钻井液(芳香分+胶质)，因此，在相同的反应条件下，处理剂的使用性能，通常要求其磺酸钠基含量不对于化学组成不同的原料沥青，经磺化反应后其低于10％，油溶物含量不低于25％。产物的性质也可能有所不同J。1试验方法3．2磺化沥青的制备沥青软化点试验按照《沥青软化点测定方将一定量的样品溶解于一定量的磺化分散剂法》国家标准(GB／T4507—20l4)进行测定。中，控制反应体系的温度在40—60℃范围内，钻井液用磺化沥青性能评价方法参照中国石在不断搅拌的情况下慢慢将一定量的磺化剂滴加油

5、化工集团公司企业标准(Q／SH0043-2007)到反应体系中进行磺化反应，持续搅拌5h。继中的相关章节进行。续保持反应体系的温度在4O一60℃范围内，在2原料及试剂软化点为55～160℃的沥青样品；三氧化硫收稿日期：2o14一lO一11。浓度分别为20％和50％的发烟硫酸。作者简介：王翠红。女，高级工程师，主要从事石油沥青四氯化碳(化学纯)，三氯乙烯(化学纯)，生产技术、沥青新产品开发及沥青标准化工作。2石油沥青2015年第29卷不断搅拌的情况下慢慢将适量的碱液滴加到反应软化点沥青样品的溶解性考察结果见表1。体系中进行中和

6、反应，控制反应体系的pH值在由表1中的数据可以看出，对于软化点较低8—10，继续搅拌30min。利用分液漏斗沉降分的沥青样品而言(软化点为55℃的沥青样品)，离出反应产物中的水及磺化分散剂，将磺化产物在所选三种溶剂中均具有较好的溶解性，其在三进行干燥、粉碎后进行性质分析。种溶剂中的最大溶解质量分数均超过80％；随4试验结果及讨论着沥青样品的软化点升高，溶剂的溶解性逐渐变在磺化反应过程中，影响磺化产物性质的因差．正庚烷的溶解性最差。当沥青样晶的软化点素较多，如磺化分散剂类型、磺化剂用量、磺化达到124c【=左右时，其在正庚烷中

7、的景大溶解质剂浓度以及原料性质等。为了制备出满足要求的量分数已不足60％，在三氯乙烯和四氯化碳中磺化沥青产品，实验室分别考察了试验条件对产的最火溶解质量分数均在90％以上，由此可以物性质(主要是产物中水溶物含量和油溶物含看出，四氯化碳与三氯乙烯对高软化点沥青样品量)的影响。具有较好的溶解性。但是，考虑到三氯乙烯中由4．1磺化分散剂的选择于存在不饱和双键，可能影响磺化反应产物的性为了使反应原料能够充分地参与磺化反应，质，因此，对于高软化点沥青进行磺化时，选用需选择合适的分散剂将原料充分地溶解、分散，四氯化碳作为磺化反应的分散剂

8、。以保证磺化剂能够与反应物充分接触。以正庚为了进一步确认正庚烷不适合作为高软化点烷、四氯化碳和三氯乙烯三种溶剂作为考察对沥青磺化反应的分散剂，实验室以软化点为象，考察其对软化点大于150c(=沥青样品的溶解124．1℃的沥青为原料，以正庚烷作为磺化分散性。同时，为了便于比较，也选用两种软化