[0001] 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颗粒、全油基钻井液及其制备方法。

[0002] 随着油气勘探逐步向深层发展，钻遇高温高压地层的机会逐渐增加。这些都对钻井液体系提出了更高的要求。与水基钻井液相比，油基钻井液具有抗污染能力强，润滑性好，抑制性强，有利于保持井壁稳定，能最大限度地保护油气层，易于维护等特点。油基钻井液具有优良的高温稳定性及抑制性，使其在钻复杂井，特别是钻高温深井和水敏性地层中，优势更加明显，而且能够有效地保护水敏性油气层，提高油气产量。

[0003] 油基钻井液虽然优点很多，但是在高温深井中应用时，与之适应的抗高温处理剂却成了制约其发展的因素之一。处理剂中的降滤失剂主要用于控制钻井液体系的滤失量和稳定性。针对这种高温高压的使用环境，国外研制出了一种在油基钻井液中溶解性好，抗高温能力强的油溶性聚合物颗粒降滤失剂。这种聚合物颗粒在降滤过程中能在外部形成薄且易变形的泥饼，在内部聚合物颗粒会封堵地层孔隙。此类聚合物虽然能起到较好的降滤失效果，但价格昂贵。

[0004] 沥青类产品与特种聚合物相比，价格低廉且材料来源广泛，是现代钻井工程不可缺少的重要剂种之一，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。

[0005] 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。

[0006] 一般的高软化点沥青多为石油沥青、煤沥青、天然沥青等。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，其性能也不同。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。

[0007] 但是，高软化点沥青粉碎成颗粒应用于钻井液体系当中时，由于颗粒变形能力相对有限，粘弹性相对较差，存在油气层孔道不规则时，不能很好地嵌入其中等问题。而且软化点越高，沥青的脆硬性越明显，难以起到良好的封堵和降滤失效果。

[0008] CN102304353A和CN103013460A公开了一种将橡胶粉、天然沥青和超细碳酸钙按一定比例混合、粉碎的方法制备沥青颗粒组合物，有的还加入了聚合物纤维等。这种方法只是将橡胶粉（和\或聚合物纤维）和沥青简单地混合，二者并没有形成有机的整体，难以在较宽的粘弹区间内持续发挥作用。此外，所用沥青为天然沥青，软化点不易控制或在80到120℃之间，油溶物含量高达98%以上，在油基钻井液中使用时，基本上都溶在油相当中，几乎没有沥青颗粒存在，不能对地层微裂缝进行有效封堵，并且抗高温性能变差。而橡胶粉与沥青只是简单的混合，并没有与沥青反应成为有机的整体。在白油或柴油组成的连续相中长时间浸泡溶胀，可能会发生聚结，破坏整个钻井液体系的稳定性。

[0035] 实施例1将200g软化点为40.2℃的减压渣油加热至熔融状态，加入28.6g 60目丁腈橡胶胶粉和
7.5g Vestenamer 8012，在180℃条件下反应60min，得到改性沥青。将得到的改性沥青降温至120℃，加入36.5g甲基四氢苯酐，4.8g邻苯二甲酸二丁酯和2.4g 4,4-二氨基二苯甲烷搅拌均匀，然后加入52.6g CYD-128型环氧树脂，继续搅拌15min，在120℃条件下恒温5.0小时，冷却得到改性环氧沥青；将所得改性环氧沥青在-25℃下粉碎，筛分，得到改性环氧沥青颗粒。

[0036] 取92重量份3#白油，加入2.5重量份月桂酸聚氧乙烯醚，在常温下高速搅拌20分钟，加入1.5重量份有机土，搅拌5分钟，再加入4.0重量份的上述改性环氧沥青颗粒，继续搅拌20分钟，加入重晶石把钻井液密度调节到需要值，得到稳定的全油基钻井液。

[0037] 实施例2将200g软化点为54.5℃的氧化沥青加热至熔融状态，加入37.4g 80目丁苯橡胶胶粉和
10.2g Vestenamer 8012，在185℃条件下反应80min，得到改性沥青。将得到的改性沥青降温至140℃，加入31.2g甲基六氢苯酐，11.6g邻苯二甲酸二辛酯和3.7g 4,4-二氨基二苯甲烷搅拌均匀，然后加入61.5g CYD-128型环氧树脂，继续搅拌20min，在135℃条件下恒温6.5小时，冷却得到改性环氧沥青；将所得改性环氧沥青在-20℃下粉碎，筛分，得到改性环氧沥青颗粒。

[0038] 取90重量份5#白油，加入4.0重量份油酸聚氧乙烯醚，在常温下高速搅拌15分钟，加入2.5重量份有机土，搅拌10分钟，再加入3.5重量份的上述改性环氧沥青颗粒，继续搅拌20分钟，加入重晶石把钻井液密度调节到需要值，得到稳定的全油基钻井液。

[0039] 实施例3将200g软化点为59.7℃的氧化沥青加热至熔融状态，加入22.5g 100目氯丁橡胶胶粉和8.2g Vestenamer 8012，在190℃条件下反应200min，得到改性沥青。将得到的改性沥青降温至145℃，加入35.9g甲基六氢苯酐，8.2g邻苯二甲酸二丁酯和0.9g 4,4-二氨基二苯甲烷搅拌均匀，然后加入53.2g E-44型环氧树脂，继续搅拌30min，在130℃条件下恒温8.0小时，冷却得到改性环氧沥青；将所得改性环氧沥青在-30℃下粉碎，筛分，得到改性环氧沥青颗粒。

[0040] 取93份5#白油，加入1.5份硬脂酸聚氧乙烯醚，在常温下高速搅拌15分钟，加入2.0份有机土，搅拌10分钟，再加入3.5重量份的上述改性环氧沥青颗粒，继续搅拌25分钟，加入重晶石把钻井液密度调节到需要值，得到稳定的全油基钻井液。

[0041] 实施例4将200g软化点为66.4℃的溶脱沥青加热至熔融状态，加入48.5g 60目丁腈橡胶胶粉和
17.8g Vestenamer 8012，在195℃条件下反应120min，得到改性沥青。将得到的改性沥青降温至150℃，加入40.4g甲基四氢苯酐，13.5g邻苯二甲酸二丁酯和3.2g 4,4-二氨基二苯甲烷搅拌均匀，然后加入61.2g CYD-128型环氧树脂，继续搅拌20min，在140℃条件下恒温7.0小时，冷却得到改性环氧沥青；将所得改性环氧沥青在-30℃下粉碎，筛分，得到改性环氧沥青颗粒。

[0042] 取92份5#白油，加入2.5份壬基酚聚氧乙烯醚，在常温下高速搅拌20分钟，加入1.5份有机土，搅拌10分钟，再加入4.0重量份的上述改性环氧沥青颗粒，继续搅拌30分钟，加入重晶石把钻井液密度调节到需要值，得到稳定的全油基钻井液。

[0043] 对比例将200g软化点为54.5℃的氧化沥青加热至熔融状态，185℃条件下搅拌80min，降温至
140℃，加入31.2g甲基六氢苯酐，11.6g邻苯二甲酸二辛酯和3.7g 4,4-二氨基二苯甲烷搅拌均匀，然后加入61.5g CYD-128型环氧树脂，继续搅拌20min，在135℃条件下恒温6.5小时，冷却得到环氧沥青；将所得环氧沥青在-20℃下粉碎，筛分，得到环氧沥青颗粒。

[0044] 取90重量份5#白油，加入4.0重量份油酸聚氧乙烯醚，在常温下高速搅拌15分钟，加入2.5重量份有机土，搅拌10分钟，再加入3.5重量份的上述环氧沥青颗粒，继续搅拌20分钟，加入重晶石把钻井液密度调节到需要值，得到稳定的全油基钻井液。

[0045] 对上述各实施例、对比例中所得改性环氧沥青颗粒、环氧沥青颗粒的粒径、软化点和筛后通过率进行了测试。其结果如表1所示。

[0046] 表1. 各实施例对比例中改性环氧沥青颗粒的性质  实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 对比例
软化点，℃ 129.5 143.6 154.5 163.6 122.4
平均粒度，μm 115 106 115 96 120
筛后通过率，% 96.3 95.4 97.2 98.6 93.5
筛后通过率指：颗粒物常温堆放30天后，用与刚制备时相同孔径的标准筛进行筛分，通过筛孔的颗粒质量占总质量的百分数。该指标主要考察颗粒物经过贮存后的稳定性，即粒径变化情况。

[0047] 对上述实施例及对比例制备的全油基钻井液各项性能进行测定，结果如表2所示。

[0048] 表2各实施例和对比例全油基钻井液的性能  ρ/g.cm-3 AV/mPa.s PV/mPa.s YP/Pa YP/PV FLHTHP/mL ES/V
实施例1 1.5 32.2 26.9 12.1 0.45 4.9 2220
实施例2 1.7 32.6 23.9 12.5 0.52 4.7 2200
实施例3 1.6 33.0 24.6 12.0 0.49 4.2 2180
实施例4 1.8 33.7 25.0 13.1 0.52 3.4 2250
对比例 1.6 32.7 28.8 11.0 0.38 22.7 1900
注：热滚条件：时间为16小时，温度180℃；
流变性测试温度为60℃，
高温高压滤失量测定条件：180℃，3.5MPa，
其中：AV：表观粘度，
PV：塑性粘度，
YP：动切力，
YP/PV：动塑比，
FLHTHP：高温高压滤失量，
ES：破乳电压。