溶解包含堿土金屬硫酸鹽的沉積物的方法
【專利說明】溶解包含堿土金屬硫酸鹽的沉積物的方法
[0001] 本發(fā)明涉及一種通過用包含甲磺酸的含水配制劑處理包含堿土金屬硫酸鹽的沉 積物在用于生產(chǎn)礦物油、天然氣和/或水的地下設(shè)備或設(shè)備部件中溶解沉積物的方法。
[0002] 在礦物油和/或天然氣生產(chǎn)過程中，可能在礦物油巖層本身中、在地下設(shè)備部件 如襯有金屬管的井中以及在地上設(shè)備部件如分離器中形成無機(jī)或有機(jī)物質(zhì)的固體沉積物。 該類沉積物的形成是極為不希望的，因?yàn)樗鼈兛赡苤辽俜恋K礦物油的生產(chǎn)且在極端情況下 導(dǎo)致受影響設(shè)備部件的完全堵塞。
[0003] 在礦物油或天然氣生產(chǎn)過程中，通常不僅生產(chǎn)礦物油和/或天然氣，而且生產(chǎn)具 有更大或更小鹽含量的水。這可能是存在于巖層中的水或冷凝水，或者是已經(jīng)經(jīng)由注入井 注入地下巖層中以維持壓力的水。含鹽的水也可以在地?zé)岚l(fā)電的情況下產(chǎn)生，其中產(chǎn)生水 熱水，其中將冷水通過注入井注入巖層中并通過生產(chǎn)井取出熱水。
[0004] 可能形成微溶性無機(jī)鹽的沉積物，例如碳酸鈣或硫酸鈣、硫酸鍶或硫酸鋇的沉積 物，因?yàn)榕c在標(biāo)準(zhǔn)條件（1巴，室溫）下相比，在巖層中的自然條件（高壓、高溫）下更高濃 度的鹽可能溶于巖層水。若被無機(jī)鹽飽和的巖層水在達(dá)到地球表面的途中進(jìn)入具有低溫和 /或較低壓力的區(qū)域，則微溶性鹽可能沉淀出來，例如沉淀在巖層本身的內(nèi)部、沉淀在生產(chǎn) 井的金屬內(nèi)襯的內(nèi)表面上或者直到地上設(shè)備部件如管線或分離器才沉淀出來。此外，沉積 物可能通過互相不相容的水，例如注入水和巖層水的混合而形成，以沉淀固體。
[0005] 地上設(shè)備部件相對(duì)容易接近且原則上可以機(jī)械清潔。因此，該類設(shè)備部件的清潔 通常不存在任何困難。
[0006] 清潔以除去地下設(shè)備部件，更具體而言是井本身或儲(chǔ)集巖中的雜質(zhì)存在更大困 難。
[0007] 盡管在井或儲(chǔ)集巖中的碳酸鹽沉積物可以使用酸如HC1以較簡(jiǎn)單方式溶解，但耐 硫酸鹽沉積物，尤其是硫酸鈣、硫酸鍶和硫酸鋇的除去存在大的問題，因?yàn)樗鼈儙缀醪蝗苡?HC1 中。
[0008] 例如，存在可以引入井中并且可以例如使用超聲技術(shù)檢測(cè)和除去沉積物的已知設(shè) 備，如US 6, 886, 406所公開的那樣。然而，該類技術(shù)較為昂貴和不便。
[0009] 額外已知井中的雜質(zhì)可以使用特殊配制劑溶解。
[0010] US 2,877,848公開了使用配位劑EDTA或其鹽來溶解井中的沉積物如BaS04。任 選可以向該配制劑中加入非離子表面活性劑。
[0011] US 4, 980, 077公開了一種用聚氨基羧酸鹽作為配位劑在0? 1-lmol/l的濃度下在 8-14的pH下溶解由堿土金屬硫酸鹽構(gòu)成的沉積物的方法。該配位劑可以是EDTA或DTPA。 該配制劑進(jìn)一步包含濃度為〇. 1-lmol/l的草酸根離子。
[0012] US 5, 282, 995公開了一種用在堿性介質(zhì)中的聚氨基羧酸鹽如EDTA或DTPA溶解由 堿土金屬硫酸鹽構(gòu)成的沉積物的方法。該配制劑進(jìn)一步包含甲酸根離子。
[0013] US 5, 548, 860公開了一種用在堿性介質(zhì)中的聚氨基羧酸鹽如EDTA或DTPA溶解由 堿土金屬硫酸鹽構(gòu)成的沉積物的方法。該配制劑進(jìn)一步包含選自草酸根、硫代硫酸根、水楊 酸根或次氮基乙酸根陰離子的增效劑。通過溶解的除去由超聲支持。
[0014] 然而，使用配位劑如EDTA或DTPA的堿性溶液具有許多缺點(diǎn)。
[0015] 包含堿土金屬離子如Mg2+、Ca2+、Sr 2+和/或Ba2+以及HC03_W礦床水具有低pH。若 將配位劑的堿性溶液注入井中，則至少一些堿性溶液與礦床水混合。這導(dǎo)致例如Mg (0H) 2、 Ca(0H)2*CaC03的二次沉淀，可能堵塞巖層和/或井。此外，效力低下：該配位劑首先與該 溶液中存在的堿土金屬離子配合，而不會(huì)首先破壞沉積物。
[0016] 因此，必須采取措施以防止礦床水和配位劑的堿性溶液相互混合。為此，例如可 以在在先步驟中用清洗液清洗該井和/或可以關(guān)閉井，以使得不再有礦床水能夠滲入該井 中。這例如可以借助插入物機(jī)械進(jìn)行，該插入物封閉井襯的孔眼。該類措施本身意味著額 外成本和不便。
[0017] WO 2006/092438A1公開了使用水溶性鏈烷磺酸來提高帶有碳酸鹽礦物油或天然 氣的地下巖層的滲透性并在礦物油生產(chǎn)中溶解碳酸鹽性雜質(zhì)和/或含碳酸鹽的雜質(zhì)。沒有 描述含硫酸鹽的沉積物的溶解。
[0018] 在先申請(qǐng)US 61/475531公開了一種用包含3-15重量％至少一種選自MGDA、NTA、 HEDTA、GLDA、EDTA和DTPA的配位劑以及3-15重量％至少一種酸的含水配制劑由表面溶解 沉積物的方法。該酸例如可以為甲磺酸。該配制劑的pH為3-9。沉積物例如可以為CaC0 3 或CaS04。要除去沉積物的表面例如可以是渦輪、船殼、太陽能聚集器、滲透膜、加熱元件、反 應(yīng)器、礦物油礦床、水井、地?zé)峋虻V物油井的表面。
[0019] 本發(fā)明的目的是要提供一種在用于礦物油、天然氣或水生產(chǎn)的地下設(shè)備或設(shè)備部 件中消除堿土金屬硫酸鹽沉積物的改進(jìn)方法，其不具有引起二次沉積的缺點(diǎn)。
[0020] 一種在用于由地下巖層生產(chǎn)礦物油和/或天然氣和/或水的地下設(shè)備或設(shè)備部件 中溶解包含堿土金屬硫酸鹽的沉積物的方法，其中將用于溶解沉積物的含水配制劑注入地 下設(shè)備中并使其作用于沉積物上，其中該含水配制劑至少包含：
[0021] (I) 15-98. 98 重量％水，
[0022] (II) 1-75 重量％ 甲磺酸，
[0023] (111)0. 01-5重量％至少一種水溶混性有機(jī)溶劑，和
[0024] (IV) 0? 01-5重量％至少一種腐蝕抑制劑，
[0025]并且其中所用配制劑的pH彡2. 5且組分（I)、（II)、（III)和（IV)的總和基于所 有成分的總和為至少80重量％。
[0026] 在該方法的優(yōu)選實(shí)施方案中，地下設(shè)備是井或儲(chǔ)集巖，更優(yōu)選井。
[0027] 在該方法的同樣優(yōu)選實(shí)施方案中，地下巖層包含其中溶有選自Mg2+、Ca 2+、Sr2+和 Ba2+的離子的巖層水且設(shè)備或設(shè)備部件在實(shí)施該方法的過程中與巖層水接觸。
[0028] 對(duì)于本發(fā)明，應(yīng)明確說明下列方面：
[0029] 為了實(shí)施本發(fā)明方法，使用至少包含組分（I)、（II)、（III)和（IV)的含水配制劑。 除了組分（I)-(IV)外，所用配制劑可以任選包含其他組分。
[0030]作為組分（I)，該配制劑包括水。
[0031] 作為組分（II)，該配制劑包括甲磺酸。甲磺酸可市購，例如以純凈形式或者作為約 70重量％水溶液市購。
[0032] 作為組分（III)該配制劑包含該至少一種水溶混性有機(jī)溶劑。待在設(shè)備或設(shè)備部 件中溶解的沉積物通常被油潤(rùn)濕，這妨礙了沉積物的快速溶解。因此，有機(jī)溶劑使得能夠通 過溶解快速除去。所用溶劑可以與水完全或僅部分溶混。最低條件是在所用濃度和使用條 件下不發(fā)生水和有機(jī)溶劑的相分離。
[0033] 合適有機(jī)溶劑的實(shí)例包括醇類如乙醇、正丙醇、異丙醇、正丁醇、異丁醇，二醇類如 乙二醇、二甘醇、丙二醇或二醇醚類，例如乙二醇單丁基醚。應(yīng)理解的是還可以兩種或更多 種不同水溶混性有機(jī)溶劑的混合物。
[0034] 作為組分（IV)，該配制劑包含至少一種腐蝕抑制劑。合適腐蝕抑制劑的實(shí)例包括 聚醚磷酸鹽、丁炔二醇、丁炔二醇烷氧基化物或烷基磷酸鹽。應(yīng)理解的是還可以使用兩種或 更多種不同腐蝕抑制劑的混合物。
[0035] 根據(jù)本發(fā)明，所用配制劑的pH彡2.5,優(yōu)選彡2,更優(yōu)選彡1。pH可以由本領(lǐng)域熟 練技術(shù)人員以原則上已知的方式通過甲磺酸的濃度容易地調(diào)節(jié)。
[0036] 任選存在于該配制劑中的其他組分的實(shí)例包括甲磺酸以外的其他酸，例如鹽酸、 氫氟酸、甲酸或乙酸，或表面活性劑。在特殊情況下，配位劑可以作為其他組分少量存在，但 優(yōu)選不存在。
[0037] 根據(jù)本發(fā)明，該配制劑以下列量（所有數(shù)字以重量％計(jì)）包含組分（I)-(IV):
[0038]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種在用于由地下巖層生產(chǎn)礦物油和/或天然氣和/或水的地下設(shè)備或設(shè)備部件中 溶解包含堿土金屬硫酸鹽的沉積物的方法，其中將用于溶解沉積物的含水配制劑注入地下 設(shè)備中并使其作用于沉積物上，其中所述含水配制劑至少包含： (I) 15-98. 98 重量％水， (II) 1-75重量％甲磺酸， (III) 0. 01-5重量％至少一種水溶混性有機(jī)溶劑，和 (IV) 0. 01-5重量％至少一種腐蝕抑制劑， 其中所用配制劑的pH彡2. 5且組分（I)、（II)、（III)和（IV)的總和基于所有成分的 總和為至少80重量％。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述沉積物包含硫酸鈣、硫酸鍶和/或硫酸鋇。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述沉積物為包含硫酸鍶和/或硫酸鋇的沉積物。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)的方法，其中所述地下巖層包含其中溶有選自Mg2+、Ca2+、 Sr 2+和Ba2+的離子的巖層水并且所述設(shè)備或設(shè)備部件在該方法實(shí)施過程中與所述巖層水接 觸。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)的方法，其中所述設(shè)備為井和/或相鄰儲(chǔ)集巖。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中在該方法實(shí)施過程中不將所述井與巖層斷開。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中通過施加等于或大于巖層水的壓力的壓力而防止巖層 水流入所述井中。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)的方法，其中所述含水配制劑至少包含： (I) 44-94. 8 重量％水， (II) 5-50重量％甲磺酸， (III) 0. 1-3重量％至少一種水溶混性有機(jī)溶劑，和 (IV) 0. 01-3重量％至少一種腐蝕抑制劑。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)的方法，其中所述含水配制劑至少包含： (I) 66-83. 6 重量％水， (II) 16-30重量％甲磺酸， (III) 0. 2-2重量％至少一種水溶混性有機(jī)溶劑，和 (IV) 0. 2-2重量％至少一種腐蝕抑制劑。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)的方法，其中所述水溶混性有機(jī)溶劑為選自乙醇、正丙 醇、異丙醇、正丁醇、異丁醇、二醇和二醇醚中的至少一種。
【專利摘要】在用于生產(chǎn)礦物油、天然氣和/或水的地下設(shè)備或設(shè)備部件中溶解包含堿土金屬硫酸鹽的沉積物的方法，在該方法中用含有甲磺酸的含水配制劑處理沉積物。
【IPC分類】C09K8-528
【公開號(hào)】CN104640956
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201380018632
【發(fā)明人】W·伯特考, S·哈特徹, S·弗倫策爾, U·奧斯默
【申請(qǐng)人】巴斯夫歐洲公司, 溫特沙爾控股有限公司
【公開日】2015年5月20日
【申請(qǐng)日】2013年3月27日
【公告號(hào)】EP2647688A1, EP2834319A1, US20150175872, WO2013149923A1