使用螯合劑從地下地層開采油或氣的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種從地下地層開采油或氣的兩步法,其中在第一步中,用含有選自谷氨酸N,N-二乙酸或其鹽(GLDA)、天冬氨酸N,N-二乙酸或其鹽(ASDA)、甲基甘氨酸N,N-二乙酸或其鹽(MGDA)和N-羥基乙基乙二胺N,N’,N’-三乙酸或其鹽(HEDTA)的螯合劑的含水組合物處理地下地層,和其中在下一步中在來自地下地層的出口料流中,將水相從非水相分離出來。
【專利說明】使用螯合劑從地下地層開采油或氣的方法
[0001] 本發(fā)明涉及一種從地下地層開采油或氣的兩步法,其中在第一步中,用含有谷氨 酸N,N-二乙酸或其鹽(GLDA)、天冬氨酸N,N-二乙酸或其鹽(ASDA)、甲基甘氨酸N,N-二乙 酸或其鹽(MGDA)和/或N-羥基乙基乙二胺Ν,Ν',Ν' -三乙酸或其鹽(HEDTA)的含水組合 物處理地下地層,和其中在下一步中在來自地下地層的出口料流中將水相從非水相分離出 來。
[0002] 可由其開采油和/或氣的地下地層可以包含數(shù)種含于多孔或壓裂巖層中的材料。 天然存在的烴、如油和/或氣被覆在其上的具有較低滲透率的巖層所捕集。使用烴勘探法 尋找油藏,且通常從其中獲取油和/或氣的一個目的是提高所述地層的滲透率。巖層可由 其主要組分區(qū)分,其中一類由所謂的碳酸鹽地層形成,其包含碳酸鹽(例如方解石、白堊和 白云石)作為主要成分。另一類由所謂的砂巖地層形成,其包含硅質(zhì)材料作為主要成分。第 三類是由頁巖形成的,其含有許多不同的被有機材料覆蓋的粘土的極細顆粒,其吸收了氣 和/或油。其中,頁巖含有許多粘土礦物,例如高嶺土、伊利石、綠泥石和蒙脫石,以及石英、 長石、碳酸鹽、黃鐵礦、有機物質(zhì)和黑硅石。
[0003] 在許多文獻中公開了 GLDA在酸化碳酸鹽地層中的用途。
[0004] Mahmoud M. A. , Nasr-el-Din, H. A. , De Wolf, C. A. , LePagej J. N. , Bemelaarj J. H.在"新環(huán)境友好型螯合劑用于高溫應(yīng)用的評估(Evaluation of a New Environmentally Friendly Chelating Agent for High-Temperature Applications),'(在關(guān)于地層損害控 制的 SPE 國際論壇(SPE International Symposium on Formation Damage Control)上發(fā) 表,Lafayette,Louisiana,2010年 2 月 10-12 日,作為 SPE 127923 公開)描述了使用 GLDA 從碳酸鹽巖石溶解鈣并形成條蟲狀氣孔。在此文獻中,公開了含有GLDA和任選NaCl的含 水配制劑。
[0005] LePage,J. N.,De Wolf,C. A.,Bemelaar,J. H.,Nasr-el-Din,Η· A.在"用于高 溫應(yīng)用的環(huán)境友好型增產(chǎn)液(An Environmentally Friendly Stimulation Fluid for High-Temperature Applications)"(在關(guān)于油田化學(xué)的 SPE 國際論壇(SPE International Symposium on Oilfield Chemistry)上發(fā)表,The Woodlands,Texas,2009年4 月 20-22 日, 作為SPE 121709公開)描述了 GLDA具有優(yōu)良的溶解方解石的能力,并且能非常好地溶于 酸性溶液中。
[0006] Mahmoud M. A. , Nasr-el-Din, H. A. , De Wolf, C. A. , LePagej J. N. , Bemelaarj J. H.在"可以用于刺激碳酸鹽儲藏的新型螯合劑的最佳注射速率(Optimum Injection Rate Of A New Chelate That Can Be Used To Stimulate Carbonate Reservoirs) " (在 SPE Annual Technical Conference and Exhibition 上發(fā)表,意大利佛羅倫薩,2010 年 9 月 20-22日,作為SPE 133497公開)描述了 GLDA用于通過碳酸鹽酸化形成條蟲狀氣孔的用 途。
[0007] 粗制的油或氣很少單獨開采,這是因為它們通常與水混合。在粗制油或氣中存在 的水,也稱為采出水,來源于經(jīng)由開采線或另一個注射井的向下井注射的處理流體,以及通 常存在于下井中的水。另外,當(dāng)開采油和氣時,有價值的粗制油和/或氣料流的級分將總是 含有溶解于這種采出水中的剩余酸化或處理流體。
[0008] 可銷售的粗制油和氣必須符合特定的產(chǎn)品規(guī)格,包括堿性沉淀物、水和鹽的量,這 意味著含有采出水的油和/或氣的級分必須從主要含有油或氣的其它級分中分離出來,從 而滿足粗制規(guī)格。
[0009] 采出水可以作為"游離"水存在(即,能非常快速沉降出來的水),并且其可以以乳 液的形式得到。當(dāng)油或氣和水(鹽水)彼此接觸時在充分混合的情況下,并且在許多情況 下當(dāng)存在乳化試劑或乳化劑時,形成粗制油或氣的乳液。在原油開采期間,有許多混合的來 源,通常稱為剪切量,包括流經(jīng)油藏巖石;井底穿孔/泵;流經(jīng)管道、流動線和開采總管;閥 門,配件,以及閘門;表面裝置;以及由于相變釋放的氣泡?;旌狭咳Q于數(shù)種因素,并且是 難以避免的。一般而言,混合量越大,分散在油中的水滴就越小并且乳液越緊密。在乳液形 成中的第二個重要因素是存在乳化劑。乳化劑的存在、存在量以及性質(zhì)在很大程度上決定 了乳液的類型和緊密性。在粗制油或氣中的天然乳化劑包括高沸點級分,例如浙青質(zhì)和樹 月旨、有機酸以及堿。可以存在的和來源于注射入地層或鉆井孔中的化學(xué)品的其它表面活性 組分也可以考慮作為乳化劑(例如鉆井液,增產(chǎn)化學(xué)品,腐蝕抑制劑,污垢抑制劑,蠟,以及 浙青質(zhì)控制劑)。具有少量乳化劑的粗制油或氣形成了不太穩(wěn)定的乳液并且較易于分離,而 含有其他類型和較大量乳化劑的粗制油或氣獲得了非常穩(wěn)定的或緊密的乳液。
[0010] 乳液可以是難以處理的,可能在濕粗處理裝置中和氣/油分離裝置中引起多種操 作問題。乳液可以引起在流動管線中的高壓下降,導(dǎo)致乳化劑用量增加,有時引起在濕粗處 理裝置中的故障或干擾。所述問題通常在冬季期間是最糟糕的,因為具有較低的表面溫度。 這些乳液不能滿足對于運輸、儲存和輸出和減少腐蝕和在下游處理裝置中的催化劑中毒的 粗制規(guī)格。
[0011] 基于上述所有原因,目前的標(biāo)準(zhǔn)實踐是將含有水和/或來自酸化操作的廢酸的采 出油和/或氣的一部分廢棄或燒除。在現(xiàn)有技術(shù)中,通常并不認為含有采出水的級分的燒 除或廢棄會產(chǎn)生問題。
[0012] 但是,在采出油和/或氣的部分中存在的水會導(dǎo)致多種問題,其中一個問題 是其通常增加了油或氣開采的裝置成本,或至少顯著降低了可開采的有價值油或氣的 量。一種避免這種油和/或氣的漏損且更好保護環(huán)境的方式可以參見A. Tengirsek和N Mohamed, "關(guān)于零燒除(Towards Zero Flaring)", Middle East&Asia Reservoir Review, 第3期,2002,第5-9頁,其中包括將含有廢酸的油再次注入井中,這降低了油燒除的 38-65%。
[0013] 研究了關(guān)于用于處理地下地層的工藝的優(yōu)化方面。本發(fā)明的目的是提供有效的工 藝以不僅從地下地層獲得更多的油和/或氣,而且也以更純和更分離的形式開采油和/或 氣,即提供這樣的方法,其中在開采過程中起作用的雜質(zhì)的水平顯著低于在所需的基于油 或氣的最終產(chǎn)品中的雜質(zhì)水平,從而更好地避免漏損氣和/或油,并且更好地保護環(huán)境。
[0014] 現(xiàn)在,本發(fā)明提供一種改進的使用螯合劑從地下地層開采油或氣的方法,所述方 法具有出人意料的對在處理步驟之后離開地下地層的料流進行后處理的簡單步驟。
[0015] 因此,本發(fā)明涉及一種從地下地層開采油或氣的兩步法,其中在第一步中,用含有 選自谷氨酸N,N-二乙酸或其鹽(GLDA)、天冬氨酸N,N-二乙酸或其鹽(ASDA)、甲基甘氨酸 N,N-二乙酸或其鹽(MGDA)和N-羥基乙基乙二胺Ν,Ν',Ν'-三乙酸或其鹽(HEDTA)的螯合 劑的含水組合物處理地下地層,和其中在下一步中在來自地下地層的含有水相和非水相的 出口料流中,將水相從非水相分離出來。
[0016] 在本發(fā)明中,術(shù)語"乳液"定義為一種液體在另一種非混溶性液體中的分散體(液 滴)。以液滴形式存在的相是分散相,在其中懸浮有液滴的相稱為連續(xù)相。對于采出的油田 和氣田料流,它們通常是乳液,其中一個相是含水的,另一個相通常含有粗制的油或氣。用 于乳化含有例如原油的非水相的水的量根據(jù)裝置而不同。水的量可以是小于1%,有時大于 80%。
[0017] 驚奇的是,發(fā)現(xiàn)在本發(fā)明方法中從非水相分離水相的操作能比其中流體含有現(xiàn)有 技術(shù)所用酸例如HCl的相似方法更快速和更容易地進行,這是因為含有酸性螯合劑的和/ 或更重要的是含有已用螯合劑的水相本身能快速和明顯地從含有粗制油或氣的非水相分 離出來,即在用于本發(fā)明的組合物中存在的任何組分對于在水性層和非水性層之間的界面 沒有干擾作用。這不僅導(dǎo)致對于化學(xué)處理或熱處理的要求降低,而且更重要的是使得不需 要廢棄或燒除的采出油或氣的級分,這是因為它們并沒有含有過大量的污染組分以致無法 滿足粗制規(guī)格。
[0018] 此外,確認了當(dāng)在一些實施方案中在其中少量螯合劑保留在有價值的油和/或氣 相中的情況下進行本發(fā)明方法時,這些螯合劑殘余物不會引起油和/或氣在作為燃料時的 質(zhì)量變差,即油或氣產(chǎn)物仍然符合粗制規(guī)格。因此,與許多通常用于處理地下地層的其它酸 的殘余物不同,在實施本發(fā)明方法之后,任何少量的螯合劑可以簡單地保留在粗制產(chǎn)品中。 所以,由于此原因,不需要用于分離、處置、廢棄或燒除粗制油或氣的其它步驟,這使得本發(fā) 明方法另外在環(huán)保方面是非常有吸引力的。
[0019] 另外,發(fā)現(xiàn)在本發(fā)明組合物中在水相中的螯合劑可以減少腐蝕性或減少由于來自 原油的無機鹽引起的在精煉設(shè)備中的其它不利效果。
[0020] 分離可以通過任何以下方法或其組合形式實現(xiàn):(i)加入化學(xué)破乳劑,(ii)提高 乳液溫度,(iii)施加能促進聚結(jié)的靜電場,(iv)降低流速以允許油、水和氣的重力分離。
[0021] 優(yōu)選,分離是通過重力分離各相(iv)、通過添加破乳劑(i)或通過組合(i)和 (iv)進行的,最優(yōu)選通過重力分離(iv)進行分離。
[0022] 在本發(fā)明實施方案中的破乳方法是根據(jù)具體應(yīng)用進行的,這是因為有多種原油、 鹽水、分離裝置、化學(xué)破乳劑和產(chǎn)品規(guī)格。
[0023] 在另一個優(yōu)選實施方案中,分離是通過施加熱量和合適的化學(xué)破乳劑以促進去穩(wěn) 定化而進行的,然后用靜電網(wǎng)柵沉降一定的時間以促進重力分離。
[0024] 分離通常在大體積的兩相和三相分離器、游離水分離鼓、沉降罐和脫鹽器中進行。
[0025] 非水相通常是含有粗制油或氣產(chǎn)物的相,在許多實施方案中是含有粗制油或氣的 非水性(疏水性)液體。但是,在一些實施方案中,非水相也可以是氣相,尤其是此方法涉 及生產(chǎn)氣體時。水相通常含有用過的螯合劑酸,即已經(jīng)與鈣、鎂陽離子或金屬陽離子反應(yīng)的 螯合劑,例如通常在地下地層中發(fā)現(xiàn)的鋁、鐵、鋇、鍶、鋅,以得到溶解的螯合劑鹽或配合物。
[0026] 在許多實施方案中,分離步驟是基于在非水相和水相之間的比重差別?;诖藰?biāo) 準(zhǔn),大多數(shù)的懸浮的固體將作為沉降層沉降到分離器底部,非水相將升到分離器的頂部,水 相將是處于位于頂部的非水相和位于底部的固體之間的中間層。
[0027] 在一些實施方案中,含水層可以進行進一步的處理步驟,例如用于進一步除去任 何殘余的油或用于除去不需要的已溶解的化學(xué)化合物。
[0028] 在本發(fā)明方法中使用的組合物可以具有酸性pH,如下文所述。
[0029] 在這種情況下,在優(yōu)選的實施方案中,當(dāng)確實使用具有酸性pH的含水組合物時, 處理地下地層的第一步是基質(zhì)酸化處理。
[0030] 在另一個優(yōu)選的實施方案中,本發(fā)明提供一種處理地下地層的方法,其中在將含 有選自谷氨酸N,N-二乙酸或其鹽(GLDA)、天冬氨酸N,N-二乙酸或其鹽(ASDA)、甲基甘氨 酸N,N-二乙酸或其鹽(MGDA)和N-羥基乙基乙二胺Ν,Ν',Ν' -三乙酸或其鹽(HEDTA)的 螯合劑的含水組合物引入地層以進行處理步驟之后,包括另一個使得地層壓裂的步驟,其 中壓裂步驟可以在將所述組合物引入地層之前、在將所述組合物引入地層的同時或在將所 述組合物引入地層之后進行。
[0031] 如果壓裂是在將所述組合物引入地層的同時進行,則含有GLDA、ASDA、MGDA和/或 HEDTA的組合物可以同時起到處理流體和壓裂流體的作用,并且將在比處理地層的壓裂壓 力更高的壓力下引入地層中。以此方式,所述方法具有實際的經(jīng)濟益處,這是因為代替兩種 流體,僅僅需要使用一種流體。在其中流體具有酸性PH的實施方案中,這種方法稱為酸壓 裂,其中含有GLDA、ASDA、MGDA和/或HEDTA的流體酸化了壓裂的地層。
[0032] 另外,可以在用HCl或其它物質(zhì)預(yù)先壓裂之前的油和氣井的酸再壓裂中使用上述 方法。
[0033] 本發(fā)明另外提供將上述組合物以及將在其單獨部分中包含與所述組合物相同組 分的成套包(kits of parts)引入地下地層以處理地層的方法。當(dāng)使用成套包時,來自成 套包的一個部分中的含螯合劑的組合物被引入地層中以用于主要處理步驟,而來自其它部 分的含有一種或多種其它添加劑、例如表面活性劑或互溶劑的組合物被引入以進行預(yù)沖洗 和/或后沖洗步驟。
[0034] 雖然優(yōu)選地層用含有選自谷氨酸N,N-二乙酸或其鹽(GLDA)、天冬氨酸N,N-二乙 酸或其鹽(ASDA)、甲基甘氨酸N,N-二乙酸或其鹽(MGDA)和N-羥基乙基乙二胺Ν,Ν',Ν'-三 乙酸或其鹽(HEDTA)的螯合劑的流體處理,但是在實施方案中也可以是含有選自谷氨酸 Ν,N-二乙酸或其鹽(GLDA)、天冬氨酸Ν,N-二乙酸或其鹽(ASDA)、甲基甘氨酸Ν,N-二乙酸 或其鹽(MGDA)和N-羥基乙基乙二胺Ν,Ν',Ν' -三乙酸或其鹽(HEDTA)的螯合劑、發(fā)泡劑 和基于泡沫總體積計的至少50體積%氣體的發(fā)泡組合物,或者是含有選自谷氨酸N,N-二 乙酸或其鹽(GLDA)、天冬氨酸N,N-二乙酸或其鹽(ASDA)、甲基甘氨酸N,N-二乙酸或其鹽 (MGDA)和N-羥基乙基乙二胺Ν,Ν',Ν' -三乙酸或其鹽(HEDTA)的螯合劑和基于組合物總 重量計的至少〇. 01重量%增粘劑的增粘組合物。
[0035] 增粘組合物在本申請中定義為具有比不含增粘劑的相同組合物更高粘度的組合 物,其中使用配備有Hastelloy C-276內(nèi)件的Grace 5600 HPHT流變儀在20°C下或其中規(guī) 定的其它相關(guān)溫度下檢測粘度。B5浮子用于此用途,這需要52cm3的樣品體積。此實驗是 通過剪切速率在〇. I-IOOOs+1范圍內(nèi)變化進行的。優(yōu)選,增粘組合物在IOOs+1剪切速率下的 粘度是高于IOcp,更優(yōu)選高于50cp。
[0036] 在一個實施方案中,地下地層可以是碳酸鹽地層、頁巖地層或砂巖地層,和在一個 優(yōu)選實施方案中對于增粘或發(fā)泡的組合物而言,地下地層是具有高滲透比率(>6D)的任何 這些地層。
[0037] 在本申請中,術(shù)語"處理"包括用所述組合物對地層進行的任何處理。其具體包括 用所述組合物處理地層以實現(xiàn)以下的至少一個目的:(i)提高滲透性,(ii)除去小粒子,和 (iii)除去無機污垢,從而改進井性能和提高從地層開采油和/或氣的能力。同時,也包括 清潔鉆井孔和對于油/氣開采井和開采裝置進行除垢。
[0038] 在一個實施方案中,當(dāng)將組合物引入地層時,不僅對地層進行處理,而且相同的組 合物也可以作為用于除去在這種地層中可能存在的至少一部分濾餅的組合物。
[0039] 在優(yōu)選實施方案中,除了有效量的谷氨酸N,N-二乙酸或其鹽(GLDA)、天冬氨酸 N,N-二乙酸或其鹽(ASDA)、甲基甘氨酸N,N-二乙酸或其鹽(MGDA)和/或N-羥基乙基乙 二胺Ν,Ν',Ν'-三乙酸或其鹽(HEDTA)之外,組合物還同時含有腐蝕抑制劑和表面活性劑。 驚奇地發(fā)現(xiàn),在這些組合物中具有優(yōu)良的性能平衡。
[0040] 在所述組合物中或在成套包中的組合物中,GLDA、ASDA、MGDA和/或HEDTA的存在 量優(yōu)選是5-30重量%,甚至更優(yōu)選是10-30重量%,最優(yōu)選15-25重量%,基于組合物總量 計。
[0041] 可以使用的GLDA、ASDA、MGDA和/或HEDTA的鹽是它們的堿金屬鹽、堿土金屬鹽或 銨鹽的全鹽和部分鹽。也可以使用含有不同陽離子的混合鹽。優(yōu)選,使用GLDA、ASDA、MGDA 和/或HEDTA的鈉鹽、鉀鹽和銨鹽的全鹽和部分鹽。
[0042] 在一個優(yōu)選實施方案中,本發(fā)明組合物(以及在成套包中的組合物)含有ASDA、 HEDTA和/或GLDA,甚至更優(yōu)選含有ASDA和/或GLDA,最優(yōu)選含有GLDA,因為發(fā)現(xiàn)這些組 合物獲得更好的滲透性改進效果和在開采后水相和非水相的更快分離。
[0043] 本發(fā)明組合物(以及在成套包中的組合物)是含水流體,即它們優(yōu)選含有水作為 用于其它成分的溶劑,其中水可以例如是淡水、采出水或海水,但是也可以加入其它溶劑, 如下文所述。
[0044] 在一個實施方案中,本發(fā)明組合物以及在成套包中的組合物的pH可以在1. 7-14 的范圍內(nèi)。但是,優(yōu)選此pH值在2-13的范圍內(nèi),因為在極度酸性范圍和極度堿性范圍中, 組合物在地層中可能引起一些不利的副作用,例如過快的溶解導(dǎo)致形成過量的CO 2或增加 了再沉淀的風(fēng)險。為了更好的碳酸鹽溶解能力,優(yōu)選是酸性的。另一方面,必須認識到高度 酸性的溶液的制備是更昂貴的。所以,所述溶液更優(yōu)選具有2-8的pH,甚至更優(yōu)選3-8,最 優(yōu)選3. 5-6。
[0045] 本發(fā)明的組合物和成套包可以不含腐蝕抑制劑,但是優(yōu)選含有大于0重量%至最 多2重量%的腐蝕抑制劑,優(yōu)選0. 1-1重量% ,甚至更優(yōu)選0. 1-0. 5重量%。這些組合物 可以不含表面活性劑,但是優(yōu)選含有大于〇重量%至最多2重量%的表面活性劑,更優(yōu)選 0. 1-2重量%,甚至更優(yōu)選0. 1-1體積%,每種用量是基于組合物的總重量或總體積計。
[0046] 當(dāng)在處理地下地層中使用本發(fā)明的組合物和成套包以提高其滲透性、從中除去小 粒子和/或從中除去無機污垢和進而改進從地層開采油和/或氣時,或者在清潔鉆井孔和/ 或?qū)τ?氣開采井和在從地下地層開采油和/或氣中的開采設(shè)備進行除垢時,所述組合物 優(yōu)選在35-400° F(約2-204°C)的溫度下使用,更優(yōu)選77-400° F(約25-204°C),甚至更 優(yōu)選 77-350° F(約 25-177°C),最優(yōu)選 150-300° F(約 65-149°C)。
[0047] 所述組合物和成套包在處理地層中的應(yīng)用優(yōu)選是在大氣壓至壓裂壓力之間的壓 力下進行,其中壓裂壓力定義為比注射組合物以通過液壓方式引起地層壓裂時更高的壓 力。但是,在比壓裂壓力更高的壓力下的應(yīng)用也是可能的,此過程則包括地層的壓裂。本領(lǐng) 域技術(shù)人員將能理解壓裂壓力取決于參數(shù)例如地層的類型、深度以及下井應(yīng)力,并且可以 對于每個油藏而言是不同的。
[0048] 在一個實施方案中,地下地層可以選自碳酸鹽地層,例如白堊、白云石或方解石地 層,砂巖地層或頁巖地層,其中砂巖和頁巖地層在優(yōu)選實施方案中含有碳酸I丐。另外,一些 地層可以是伊利石地層,即其含有一定量的伊利石。
[0049] 當(dāng)使用發(fā)泡組合物時,氣體在泡沫中的存在量優(yōu)選是50-99體積%,更優(yōu)選50-80 體積%,甚至更優(yōu)選60-70體積%,基于總泡沫體積計。
[0050] 在一個實施方案中,發(fā)泡劑是表面活性劑。優(yōu)選,發(fā)泡劑是水溶性表面活性劑,這 是因為本發(fā)明的泡沫優(yōu)選是基于水的。對于本發(fā)明,水溶性表示可溶解的量是至少2g/l 水。
[0051] 在一個實施方案中,發(fā)泡劑的用量是10-200, OOOppm,基于泡沫的總重量計,優(yōu)選 10-100, OOOppm,甚至更優(yōu)選 100-50, OOOppm,最優(yōu)選 100-10, OOOppm。
[0052] 在一個實施方案中,氣體是選自N2、CO、CO2、天然氣、氧氣或它們的混合物,例如空 氣。優(yōu)選,使用N 2、C02、空氣或天然氣。
[0053] 發(fā)泡表面活性劑包括陰離子性、陽離子性、兩親性和非離子性的表面活性劑,按照 性能排列。發(fā)泡劑包括、但不限于乙氧基化醇、多糖、乙氧基化脂肪胺、氧化胺、葡糖苷、磺酸 鹽和季銨鹽。
[0054] 當(dāng)組合物是發(fā)泡的組合物時,發(fā)泡地層可以經(jīng)由數(shù)種路線到達。在一個實施方案 中,合適的泡沫是通過在含螯合劑的溶液中包含作為發(fā)泡劑的表面活性劑混合物而獲得 的。合適的表面活性劑可以是陰離子性、陽離子性、兩親性或非離子性的,或它們的混合 物。本領(lǐng)域技術(shù)人員知道在具有相反電荷的表面活性劑的情況下,必須選擇非化學(xué)計算量 比率。優(yōu)選,摩爾比是商于3 :1。更優(yōu)選,摩爾比商于5 :1,最優(yōu)選商于10 :1。也優(yōu)選的是, 表面活性劑混合物能溶于水中(即至少2g/l水,優(yōu)選至少10g/l水)。更優(yōu)選的是,表面 活性劑混合物能溶于含有基于總重量計至多5重量%螯合劑的含水體系中。合適的表面活 性劑混合物可以是都能溶于所述溶液中的表面活性劑的混合物。但是,表面活性劑混合物 也可以含有一種或多種不能溶于所述溶液中的(助)表面活性劑。本領(lǐng)域技術(shù)人員知道不 溶性表面活性劑的比例要受到限制。當(dāng)用重量比率表示時,不溶性表面活性劑與可溶性表 面活性劑之間的優(yōu)選比率是小于2。更優(yōu)選,此比率小于1,最優(yōu)選此比率小于1/3(三分之 一)。
[0055] 在另一個實施方案中,本發(fā)明的發(fā)泡組合物含有泡沫增量劑。泡沫增量劑是本領(lǐng) 域公知的,可以參見例如W02007/020592。
[0056] 當(dāng)用于處理的組合物是增粘組合物時,增粘劑的存在量優(yōu)選是0. 01-3重量%,更 優(yōu)選0. 01-2重量%,甚至更優(yōu)選0. 05-1. 5重量%,基于增粘組合物的總重量計。
[0057] 當(dāng)組合物是增粘組合物時,在一個實施方案中,增粘劑可以選自碳水化合物,或多 糖,例如纖維素衍生物、瓜爾膠或瓜爾膠衍生物、黃原膠、角叉膠、淀粉生物聚合物、數(shù)種樹 膠、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸酯、粘彈性表面活性劑(例如氧化酰胺,羧基甜菜堿)。
[0058] 在一個更優(yōu)選的實施方案中,本發(fā)明組合物含有發(fā)泡劑和增粘劑的組合,發(fā)泡劑 和增粘劑是選自在下文中進一步描述的發(fā)泡劑和增粘劑。
[0059] 在另一個優(yōu)選的實施方案中,發(fā)泡劑和/或增粘劑與額外的表面活性劑一起存 在,所述表面活性劑可以是非離子性、陰離子性、陽離子性或兩親性的表面活性劑。
[0060] 在另一個實施方案中,本發(fā)明的增粘組合物含有交聯(lián)劑,其能使增粘劑交聯(lián),所以 能改進增粘組合物的性能,以及在其中泡沫還含有增粘劑的實施方案中也改進泡沫的性 能。交聯(lián)劑是本領(lǐng)域公知的,可以參見例如W02007/020592。
[0061] 如上所概述,增粘劑包括化學(xué)物質(zhì),其能溶解、至少部分地溶解和/或不能溶解在 含螯合劑的初始流體中。增粘劑也可以包括各種不容性或部分可溶性的有機和/或無機的 纖維和/或顆粒,例如分散的粘土,分散的礦物質(zhì)等,它們是在本領(lǐng)域公知為能提高粘度。 合適的增粘劑還包括各種有機和/或無機的聚合物物質(zhì),包括聚合物增粘劑,尤其是金屬 交聯(lián)的聚合物。用于制備金屬交聯(lián)的聚合物增粘劑的合適聚合物包括例如包括多糖,例如 取代的半乳甘露聚糖,例如瓜耳膠,由甘露糖和半乳糖組成的高分子量多糖,或者瓜耳膠衍 生物,例如羥基丙基瓜耳膠(HPG)、羧基甲基羥基丙基瓜耳膠(CMHPG)和羧基甲基瓜耳膠 (CMG),疏水改性的瓜耳膠,含瓜耳膠的化合物,以及合成聚合物。優(yōu)選使用包含硼、鈦、鋯 和/或鋁配合物的交聯(lián)劑來提高聚合物的有效分子量,并使得它們更適合用作增粘劑,尤 其是在高溫井中。其它適合用作增粘劑的水溶性聚合物包括具有各種水解度的聚乙烯醇, 聚乙烯基聚合物,聚甲基丙烯酰胺,纖維素醚,木素磺酸鹽,以及它們的銨鹽、堿金屬鹽和堿 土金屬鹽,聚乙烯亞胺,聚二烯丙基二甲基氯化銨,聚胺例如二甲基胺和表氯醇的共聚物, 丙烯酰胺和陽離子單體、例如二烯丙基二甲基氯化銨(DMDMAC)或丙烯酰氧基乙基三甲基 氯化銨的共聚物,含有陰離子性基團和陽離子性基團的丙烯酰胺共聚物。其它類型的水溶 性聚合物的更具體的例子是丙烯酸-丙烯酰胺共聚物,丙烯酸-甲基丙烯酰胺共聚物,聚丙 烯酰胺,部分水解的聚丙烯酰胺,部分水解的聚甲基丙烯酰胺,聚乙烯醇,聚環(huán)氧烷,其它半 乳甘露聚糖,通過發(fā)酵淀粉衍生的糖及其銨鹽和堿金屬鹽獲得的雜多糖。也優(yōu)選的是纖維 素衍生物,包括羥基乙基纖維素(HEC)、羥基丙基纖維素(HPC)、羧基甲基羥基乙基纖維素 (CMHEC)和/或羧基甲基纖維素(CMC),其中含或不含交聯(lián)劑、黃原膠、Diutan膠和硬葡聚 糖。
[0062] 其它增粘劑包括基于粘土的增粘劑,片狀粘土,例如膨潤土、鋰蒙脫石或水性膨 潤土(Laponites),以及小纖維狀粘土,例如坡縷石(綠坡縷石和海泡石)。當(dāng)使用含聚合物 的增粘劑作為其它增粘劑時,增粘劑的用量可以是基于本發(fā)明組合物計的至多5重量%。 [0063] 組合物可以含有能改進刺激作用和降低由所述處理引起損害的風(fēng)險的其它添加 齊U,如本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的那樣。
[0064] 本發(fā)明的組合物可以另外包含一種或多種選自如下組的添加劑:抗渣劑、表面活 性劑、腐蝕抑制劑、互溶劑、腐蝕抑制劑強化劑、起泡劑、增粘劑、潤濕劑、轉(zhuǎn)向劑、氧清除劑、 攜帶液、降濾失添加劑、降阻劑、穩(wěn)定劑、流變改進劑、膠凝劑、防垢劑、破膠劑(breaker)、 鹽、鹽水、pH控制添加劑如其他酸和/或堿、殺菌劑/抗微生物劑、顆粒物、交聯(lián)劑、鹽替代 物(如四甲基氯化銨)、相對滲透率改進劑、硫化物清除劑、纖維、納米顆粒、固結(jié)劑(如樹脂 和/或粘合劑)及其組合等。
[0065] 所述互溶劑是可溶于油、水、酸(通常是基于HCl的)和其他鉆井流體中的化學(xué)液 體添加劑(也參見http://www. glossary, oilfield, sib. com)。在許多情況下,互溶劑確保 油和基于水的液體(通常是非混溶性液體)彼此組合,并且在優(yōu)選的實施方案中形成透明 溶液?;ト軇┩ǔS糜谝幌盗袘?yīng)用場合中,用于在處理之前、之中和/或之后控制接觸表面 的潤濕性,以及防止或破壞乳液。由于不溶性地層微粒從原油中采集有機膜,因此使用互溶 齊IJ。這些顆粒是部分油潤濕性的和部分水潤濕性的。這導(dǎo)致其在任何油-水界面處收集物 質(zhì),其可穩(wěn)定各種油-水乳液?;ト軇┮瞥袡C膜,從而使其為水潤濕性的,由此消除乳液 和顆粒物堵塞。如果使用互溶劑,則其優(yōu)選選自如下組(包括但不限于):低級醇,如甲醇、 乙醇、1-丙醇、2-丙醇等;二醇,如乙二醇、丙二醇、二甘醇、二丙二醇、聚乙二醇、聚丙二醇、 聚乙二醇-聚乙二醇嵌段共聚物等;二醇醚,如2-甲氧基乙醇、二甘醇單甲醚等;基本上水 /油溶性的酯,如一種或多種C2酯至ClO酯;以及基本上水/油溶性酮,例如一種或多種 C2-C10酮。所述互溶劑的存在量優(yōu)選是基于組合物總量計的1-50重量%。
[0066] 優(yōu)選的水/油溶性酮是甲基乙基酮。
[0067] 優(yōu)選的基本上水/油溶性的醇是甲醇。
[0068] 優(yōu)選的基本上水/油溶性的酯是乙酸甲酯。
[0069] 更優(yōu)選的互溶劑是乙二醇單丁醚,通常稱為EGMBE。
[0070] 所述溶液中的二醇溶劑的量優(yōu)選是約1-10重量% ,更優(yōu)選為3-5重量%。更優(yōu)選 地,所述酮溶劑可以以40重量%至約50重量%的量存在;所述基本上水溶性的醇可以以約 20-30重量%的量存在;且所述基本上水/油溶性的酯可以以約20-30重量%的量存在,各 量基于所述組合物中的溶劑總重量計。
[0071] 在一個實施方案中,互溶劑可以用作預(yù)沖洗或后沖洗物質(zhì),即在此實施方案中,將 其在用組合物處理之前或之后引入地層中。
[0072] 所述表面活性劑(水潤濕性表面活性劑以及用作發(fā)泡劑、增粘劑的表面活性劑) 可以是本領(lǐng)域所已知的任何表面活性劑,且包括陰離子的、陽離子的、兩親性的和非離子的 表面活性劑。表面活性劑的選擇首先取決于井周圍的巖石地層的性質(zhì)。對于砂巖地層而言, 最好使用陽離子表面活性劑,而在地層是碳酸鹽地層的情況下,陰離子表面活性劑并不是 優(yōu)選的。因此,當(dāng)?shù)貙邮巧皫r地層時,所述表面活性劑(混合物)優(yōu)選主要是陰離子性的。 當(dāng)?shù)貙邮翘妓猁}地層時,所述表面活性劑(混合物)優(yōu)選主要是非離子性或陽離子性的,甚 至更優(yōu)選主要是陽離子性的。
[0073] 本發(fā)明組合物的非離子表面活性劑優(yōu)選選自如下組:鏈烷醇酰胺、烷氧基化醇、烷 氧基化胺、氧化胺、烷氧基化酰胺、烷氧基化脂肪酸、烷氧基化脂肪胺、烷氧基化烷基胺(例 如椰油烷基胺乙氧基化物)、烷基苯基聚乙氧基化物、卵磷脂、羥基化的卵磷脂、脂肪酸酯、 甘油酯及其乙氧基化物、乙二醇酯及其乙氧基化物、丙二醇酯、脫水山梨糖醇、乙氧基化脫 水山梨糖醇、多苷等及其混合物。最優(yōu)選的非離子表面活性劑是烷氧基化醇,優(yōu)選乙氧基化 醇,任選與(烷基)多苷組合。
[0074] 所述陰離子性表面活性劑可包括任意數(shù)量的不同化合物,包括烷基硫酸鹽、烷基 橫酸鹽、燒基苯橫酸鹽、燒基憐酸鹽、燒基勝酸鹽、燒基橫基玻拍酸鹽。
[0075] 所述兩親性表面活性劑包括水解的角蛋白、牛磺酸鹽、磺基甜菜堿、磷酰酯膽堿、 甜菜堿類、改性的甜菜堿、烷基酰胺基甜菜堿(例如椰油酰胺基丙基甜菜堿)
[0076] 所述陽離子表面活性劑包括烷基胺,烷基二甲基胺,烷基三甲基胺(季胺),烷基 二乙醇胺,二烷基胺,二烷基二甲基胺,以及基于鱗、锍的不太常見的物質(zhì)。在優(yōu)選的實施 方案中,陽離子表面活性劑可以包含季銨化合物(例如三甲基牛油氯化銨、三甲基椰油氯 化銨)、其衍生物及其組合。
[0077] 也做為可用于發(fā)泡并穩(wěn)定本發(fā)明處理組合物的發(fā)泡劑的表面活性劑實例包括、但 不限于:甜菜堿類、氧化胺、磺酸甲酯、烷基酰胺基甜菜堿如椰油酰胺基丙基甜菜堿、α-烯 烴磺酸鹽、三甲基牛油氯化銨、C8-C22烷基乙氧基化物硫酸鹽和三甲基椰油氯化銨。
[0078] 如果使用的話,發(fā)泡劑的用量通常是10-200, OOOppm,基于組合物的總重量計,優(yōu) 選 100-10, OOOppm。
[0079] 合適的表面活性劑可以以液體或固體形式使用,例如粉末、顆?;蚣毩P问健?br>
[0080] 當(dāng)使用時,所述表面活性劑可以以足以防止在油藏溫度下與地層流體、其他處理 流體或鉆井孔流體之間的不相容性的量存在于所述組合物中。在其中使用液體表面活性劑 的實施方案中,所述表面活性劑通常以約0. 01-5. 0體積%的量存在,基于所述組合物計。 在一個實施方案中,所述液體表面活性劑的存在量是以基于所述組合物計的約〇. 1-2. 0體 積%,更優(yōu)選〇. 1-1體積%。在其中使用粉末狀表面活性劑的實施方案中,所述表面活性劑 可以以約0. 001-0. 5重量%的量存在,基于所述組合物計。
[0081] 所述抗渣劑可選自用于增產(chǎn)含烴砂巖地層的無機和/或有機酸。所述酸的功能是 溶解酸溶性物質(zhì)以清潔或擴大地層通向鉆井孔的流動通道,從而允許更多的油和/或氣流 至鉆井孔。
[0082] 在地層中成渣的問題是由(通常為濃縮的,20-28% )增產(chǎn)酸與特定原油(例如浙 青油)的相互作用所導(dǎo)致的。關(guān)于成渣原油與所引入的酸之間的相互作用的研究表明,當(dāng) 水相的pH值低于約4時,在酸-油界面處形成永久性的硬質(zhì)固體。對非成渣原油與酸沒有 觀察到膜。
[0083] 這些渣通常是酸與高分子量烴如浙青質(zhì)、樹脂等之間形成的反應(yīng)產(chǎn)物。用于防止 或控制含原油的地層酸化過程中形成渣以及伴隨的流動性問題的方法包括添加"抗渣"劑 以防止或降低原油渣的形成速率,所述抗渣劑能穩(wěn)定酸-油乳液,且包括烷基酚、脂肪酸和 陰離子表面活性劑。通常用作表面活性劑的是磺酸衍生物與分散性表面活性劑在溶劑中的 混合物。這類混合物通常具有十二烷基苯磺酸(DDBSA)或其鹽作為主要分散劑,即抗渣組 分。
[0084] 所述攜帶液是水溶液,其在某些實施方案中包含布朗斯臺德酸以將pH值保持在 所需的范圍內(nèi)和/或包含無機鹽,優(yōu)選NaCl或KCl。
[0085] 腐蝕抑制劑可選自胺、季銨化合物和硫化合物。實例為二乙基硫脲(DETU),其在 至多185° F(約85°C )下都是合適的;烷基吡啶儀鹽或喹啉鑛鹽,如十二烷基溴化吡啶 榻' (DDPB);以及硫化合物,如硫脲或硫氰酸銨,其在203-302° F (約95-150°C )的范圍內(nèi) 都是合適的;苯并三唑(BZT),苯并咪唑(BZI),二丁基硫脲,稱為TIA的專有抑制劑,和烷基 吡啶。
[0086] 通常,對有機酸和螯合劑的最成功的抑制劑配制劑包含胺、還原的硫化合物,或者 氮化合物(胺、季銨或多官能化合物)與硫化合物的組合。腐蝕抑制劑的量優(yōu)選為小于2 體積%,更優(yōu)選〇. 01-1體積%,甚至更優(yōu)選為〇. 1-1. 〇體積%,基于組合物總體積計。
[0087] 與腐蝕抑制劑一起,可添加一種或多種腐蝕抑制劑強化劑,其能擴展腐蝕抑制劑 的性能范圍,例如甲酸、碘化鉀、氯化銻或碘化銅。
[0088] 可使用一種或多種鹽作為流變調(diào)節(jié)劑以改進所述組合物的流變性能(例如,粘度 和彈性性能)。這些鹽可為有機的或無機的。
[0089] 合適的有機鹽實例包括但不限于芳族磺酸鹽和羧酸鹽(如對甲苯磺酸鹽和萘磺 酸鹽)、羥基萘羧酸鹽、水楊酸鹽、鄰苯二甲酸鹽、氯代苯甲酸、鄰苯二甲酸、5_羥基-1-萘甲 酸、6-羥基-1-萘甲酸、7-羥基-1-萘甲酸、1-羥基-2-萘甲酸、3-羥基-2-萘甲酸、5-羥 基-2-萘甲酸、7-羥基-2-萘甲酸、1,3-二羥基-2-萘甲酸、3, 4-二氯苯甲酸鹽、三甲銨鹽 酸鹽和四甲基氯化銨。
[0090] 合適的無機鹽實例包括水溶性鉀鹽、鈉鹽和鹵化銨鹽(如氯化鉀和氯化銨)、氯化 鈣、溴化鈣、氯化鎂、甲酸鈉、甲酸鉀、甲酸銫和鹵化鋅鹽。也可使用鹽的混合物,但應(yīng)注意的 是優(yōu)選將氯化物鹽與氯化物鹽混合,將溴化物鹽與溴化物鹽混合物,將甲酸鹽與甲酸鹽混 合。
[0091] 可適用于本發(fā)明中的潤濕劑包括粗妥爾油、氧化的粗妥爾油、表面活性劑、有機磷 酸酯、改性咪唑啉類和酰胺基胺、烷基芳族硫酸鹽和磺酸鹽等,以及它們的組合物或它們的 衍生物,以及應(yīng)為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的類似的這類化合物。
[0092] 合適的鹽水實例包括溴化鈣鹽水、溴化鋅鹽水、氯化鈣鹽水、氯化鈉鹽水、溴化鈉 鹽水、溴化鉀鹽水、氯化鉀鹽水、硝酸鈉鹽水、甲酸鈉鹽水、甲酸鉀鹽水、甲酸銫鹽水、氯化鎂 鹽水、硫酸鈉、硝酸鉀等。也可將鹽的混合物用于鹽水中,但應(yīng)注意的是優(yōu)選將氯化物鹽與 氯化物鹽混合,將溴化物鹽與溴化物鹽混合,將甲酸鹽與甲酸鹽混合。
[0093] 所選的鹽水應(yīng)能與地層相容,并且應(yīng)具有足夠的密度以提供合適程度的井控???向水源中添加額外的鹽,例如以提供鹽水和所得的處理流體,從而具有所需的密度。
[0094] 鹽的添加量應(yīng)當(dāng)是對于地層相容性所必需的量,例如對于粘土礦物質(zhì)的穩(wěn)定所必 需的量,并考慮所述鹽水的結(jié)晶溫度,例如當(dāng)溫度下降時,所述鹽由鹽水中沉淀出的溫度。 優(yōu)選的合適鹽水可包括海水和/或地層鹽水。
[0095] 出于許多目的,包括出于涉及所述組合物與地層和地層流體的相容性的原因,本 發(fā)明的組合物中可任選包含鹽。
[0096] 為了確定鹽是否可有利地用于相容性目的,可進行相容性測試以確定潛在的相容 性問題。借助本發(fā)明的公開內(nèi)容,本領(lǐng)域技術(shù)人員可由該測試確定本發(fā)明的組合物中是否 應(yīng)包含鹽。
[0097] 合適的鹽包括、但不限于氯化鈣、氯化鈉、氯化鎂、氯化鉀、溴化鈉、溴化鉀、氯化 銨、甲酸鈉、甲酸鉀、甲酸銫等。也可使用鹽的混合物,但應(yīng)注意的是,優(yōu)選將氯化物鹽與氯 化物鹽混合,將溴化物鹽與溴化物鹽混合,將甲酸鹽與甲酸鹽混合。
[0098] 鹽的添加量應(yīng)當(dāng)是對密度和地層相容性所必需的量,例如對于粘土礦物質(zhì)穩(wěn)定性 所必需的量,并考慮所述鹽水的結(jié)晶溫度,例如當(dāng)溫度下降時,鹽由鹽水中沉淀出的溫度。
[0099] 也可包含鹽以提高所述組合物的粘度并使其穩(wěn)定,特別是在高于180° F(約 82°C )的溫度下。
[0100] 本發(fā)明組合物中可任選包含的合適PH控制添加劑的實例是酸組合物和/或堿。
[0101] 可能必須使用PH控制添加劑以將所述組合物的pH值保持在所需的水平,例如以 改善特定破膠劑的功效和降低對存在于鉆井孔或地層等中的任何金屬的腐蝕。
[0102] 借助本發(fā)明的公開內(nèi)容,本領(lǐng)域技術(shù)人員能知曉對于特定應(yīng)用場合的合適pH值。
[0103] 在一個實施方案中,所述pH控制添加劑可為酸組合物。合適的酸組合物實例可包 含酸、產(chǎn)酸化合物及其組合。任何已知的酸可適于與本發(fā)明的組合物一起使用。
[0104] 可適用于本發(fā)明中的酸的實例包括但不限于有機酸(例如甲酸、乙酸、碳酸、檸檬 酸、乙醇酸、乳酸、乙二胺四乙酸(EDTA)、無機酸(例如鹽酸、氫氟酸、膦酸、對甲苯磺酸等) 及其組合。優(yōu)選的酸為HCl (以與伊利石含量相容的量)和有機酸。
[0105] 可適用于本發(fā)明中的產(chǎn)酸化合物的實例包括但不限于酯、脂族聚酯、原酸酯(其 也可稱為原酸醚)、聚原酸酯(其也可稱為聚原酸醚)、聚交酯、聚乙交酯、聚ε-己內(nèi)酯、聚 羥基丁酸酯、聚酐或它們的共聚物。也可合適地為衍生物和組合。
[0106] 本文所用的術(shù)語"共聚物"不限于兩種聚合物的組合,而是包括聚合物的任何組 合,例如三元聚合物等。
[0107] 其他合適的產(chǎn)酸化合物包括:酯,包括但不限于乙二醇單甲酸酯、乙二醇二甲酸 酯、二甘醇二甲酸酯、甘油單甲酸酯、甘油二甲酸酯、甘油三甲酸酯、亞甲基二醇二甲酸酯和 季戊四醇的甲酸酯。
[0108] 所述pH控制添加劑也可包括堿以提高所述組合物的pH值。通常,可使用堿將所述 混合物的PH值提高至高于或等于約7。具有等于或高于7的pH水平可對使用的所選破膠 劑具有正面影響,且也可抑制存在于鉆井孔或地層中的任何金屬的腐蝕,例如管、網(wǎng)等。此 夕卜,具有高于7的pH值還可賦予所述組合物的粘度以更高的穩(wěn)定性,由此延長可保持該粘 度的時間。在某些應(yīng)用中,例如在更長期的井控和轉(zhuǎn)向中,這可能是有利的。任何與本發(fā)明 增粘劑相容的已知堿均可用于本發(fā)明的組合物中。合適堿的實例包括但不限于氫氧化鈉、 碳酸鉀、氫氧化鉀、碳酸鈉和碳酸氫鈉。借助本發(fā)明的公開內(nèi)容,本領(lǐng)域技術(shù)人員知曉可用 于獲得所需PH值提高效果的合適堿。
[0109] 在一些實施方案中,所述組合物可以任選地包含其他螯合劑。
[0110] 當(dāng)添加至本發(fā)明的組合物中時,所述螯合劑可螯合可能存在于所述含水組合物中 的任何溶解的離子(或其他二價或三價陽離子)且防止所導(dǎo)致的任何不希望的反應(yīng)。這類 螯合劑可例如防止該離子交聯(lián)所述膠凝劑分子。這類交聯(lián)可能是有問題的,尤其是因為其 可導(dǎo)致過濾問題、注入問題和/或再次導(dǎo)致滲透性問題。任何合適的螯合劑均可用于本發(fā) 明中。
[0111] 合適螯合劑的實例包括但不限于檸檬酸、次氮基三乙酸(NTA)、任何形式的乙二 胺四乙酸(EDTA)、二亞乙基三胺五乙酸(DTPA)、丙二胺四乙酸(PDTA)、乙二胺-N,N"_二 (羥基苯基乙酸)(EDDHA)、乙二胺-N,N"-二(羥基甲基苯基乙酸(EDDHMA)、乙醇二甘氨酸 (EDG)、反-1,2-亞環(huán)己基二次氮基四乙酸(⑶TA)、葡庚糖酸、葡糖酸、檸檬酸鈉、膦酸、它們 的鹽等。在一些實施方案中,所述螯合劑可為鈉鹽或鉀鹽。所述螯合劑通常可以以足以防止 可能存在的二價或三價陽離子的不希望的副反應(yīng)的量存在,且因此也起防垢劑的作用。借 助本發(fā)明的公開內(nèi)容,本領(lǐng)域技術(shù)人員能確定對具體應(yīng)用而言的合適螯合劑濃度。
[0112] 在一些實施方案中,本發(fā)明的組合物可包含殺菌劑或抗微生物劑,尤其用于保護 地下地層以及所述組合物免于細菌的侵襲。這類侵襲可能產(chǎn)生問題,這是因為其可降低所 述組合物的粘度,從而導(dǎo)致更差的性能,例如更差的砂懸浮性能。任何本領(lǐng)域已知的殺菌劑 都是合適的。優(yōu)選可保護GLDA、ASDA、MGDA或HEDTA或者硫酸鹽以免受到細菌攻擊的抗微 生物劑和殺菌劑。
[0113] 借助本發(fā)明的公開內(nèi)容,本領(lǐng)域技術(shù)人員能確定對給定應(yīng)用場合而言合適的殺 菌劑以及該殺菌劑的適當(dāng)濃度。合適殺菌劑和/或抗微生物劑的實例包括但不限于苯氧 基乙醇、乙基己基甘油、芐醇、甲基氯代異噻唑啉酮、甲基異噻唑啉酮、對羥基苯甲酸甲酯、 對輕基苯甲酸乙酯、丙二醇、溴硝丙二醇、苯甲酸、咪唑燒基(丨11^(^2〇1;[11丨(171)脲、2,2-二 溴-3-次氮基丙酰胺和2-溴-2-硝基-1,3-丙二醇。在一個實施方案中,殺菌劑以約 0. 001-1. O重量%的量存在于所述組合物中,基于該組合物計。
[0114] 本發(fā)明的組合物也可包含能在所需時刻降低所述組合物粘度的破膠劑。
[0115] 用于本發(fā)明組合物的這類合適破膠劑的實例包括但不限于氧化劑如亞氯酸鈉、溴 酸鈉、次氯酸鹽、過硼酸鹽、過硫酸鹽和過氧化物,包括有機過氧化物。
[0116] 其他合適的破膠劑包括、但不限于合適的酸和過氧化物破膠劑、三乙醇胺以及可 有效破膠的酶。所述破膠劑可原樣使用或者以包封形式使用。合適酸的實例可包括但不限 于鹽酸、氫氟酸、甲酸、乙酸、檸檬酸、乳酸、乙醇酸等,以及這些酸的混合物。
[0117] 本發(fā)明組合物中可包含足以在所需時刻實現(xiàn)所需粘度下降效果的量和形式的破 膠劑。需要的話,所述破膠劑可經(jīng)配制以提供延時破膠。
[0118] 本發(fā)明的組合物也可以包含合適的降濾失添加劑。當(dāng)將本發(fā)明組合物用于壓裂應(yīng) 用場合或者用于密封地層以免流體侵入鉆井孔的流體中時,這類降濾失添加劑可能是特別 有用的。任何與本發(fā)明組合物相容的降濾失劑均適用于本發(fā)明中。實例包括但不限于分散 于流體中的以及其他不溶混性流體中的淀粉、二氧化硅粉、氣泡(增能液或泡沫)、苯甲酸、 皂、樹脂顆粒物、相對滲透率改進劑、可降解的凝膠顆粒物、柴油或其他烴。
[0119] 合適的降濾失添加劑的另一實例為包含可降解物質(zhì)的那些??山到馕镔|(zhì)的合適實 例包括多糖,如葡聚糖或纖維素;甲殼質(zhì);脫乙酰殼多糖;蛋白質(zhì);脂族聚酯;聚交酯;聚乙 交酯;聚(乙交酯-共聚-丙交酯);聚ε-己內(nèi)酯;聚(3-羥基丁酸酯);聚(3-羥基丁酸 酯-共聚-羥基戊酸酯);聚酐;脂族聚碳酸酯;聚原酸酯;聚氨基酸、聚氧化乙烯;聚磷腈; 它們的衍生物或其組合。
[0120] 在一些實施方案中,降濾失添加劑的含量可以是約5-2, 000磅/兆加侖(約 600-240, OOOg/兆升)組合物。
[0121] 在一些實施方案中,降濾失添加劑的含量可以是為約10-50磅/兆加侖(約 1,200-6, OOOg/兆升)組合物。
[0122] 在某些實施方案中,本發(fā)明組合物中可以任選地包含穩(wěn)定劑。如果所選組合物經(jīng) 歷粘度降低,則可特別有利地包含穩(wěn)定劑。其中穩(wěn)定劑可能是有利的情況的一個實例為鉆 井孔的BHT(井底溫度)本身足以破壞組合物而不需使用破膠劑。合適的穩(wěn)定劑包括但不 限于硫代硫酸鈉、甲醇和鹽如甲酸鹽、氯化鉀或氯化鈉。當(dāng)本發(fā)明的組合物用于溫度高于約 200° F(約93°C)的地下地層中時,該類穩(wěn)定劑可能是有用的。如果包含穩(wěn)定劑,則穩(wěn)定劑 的添加量可以是約1-50磅/兆加侖(約120-6, OOOg/兆升)流體。
[0123] 當(dāng)本發(fā)明組合物與其所用的地層中的地層水不特別相容時,可向該組合物中添加 防垢劑。這些防垢劑可包括具有羧酸基團、天冬氨酸基團、馬來酸基團、磺酸基團、膦酸基 團和磷酸酯基團的水溶性有機分子,包括共聚物、三元聚合物、接枝共聚物及其衍生物。這 類化合物的實例包括脂族膦酸,例如二亞乙基三胺五(亞甲基膦酸酯),以及聚合物,例如 聚乙烯基磺酸鹽。所述防垢劑可呈游離酸形式,但優(yōu)選呈單價和多價陽離子鹽如Na、K、Al、 Fe、Ca、Mg、NH4的形式。任何可與其所用于其中的組合物相容的防垢劑均適用于本發(fā)明中。 本發(fā)明組合物中可包含的防垢劑的合適量可以是約0. 05-100加侖/約1,OOO加侖(即, 0· 05-100 升 /1,000 升)組合物。
[0124] 在本發(fā)明中可以使用任何通常用于砂巖地層的地下操作中的顆粒物,例如支撐劑 砂礫(例如砂、礫石、鋁土礦、陶瓷材料、玻璃材料、木材、植物和蔬菜材料、堅果殼、核桃殼、 棉籽殼、水泥、飛灰、纖維材料、復(fù)合顆粒物、中空球和/或多孔支撐劑),以及任何通常用于 碳酸鹽地層的地下操作中的顆粒物,例如纖維;也可以使用聚合物材料,例如聚乙醇酸和聚 乳酸。
[0125] 應(yīng)當(dāng)理解的是,本文所用的術(shù)語"顆粒物"包括所有已知形狀的材料,包括基本上 為球狀的材料、長方形、纖維狀、橢球體、棒狀、多角形材料(如立方體材料)、其混合物、其 衍生物等。
[0126] 在一些實施方案中,經(jīng)涂覆的顆粒物可適用于本發(fā)明的處理組合物中。應(yīng)注意的 是,許多顆粒物也起轉(zhuǎn)向劑的作用。其他轉(zhuǎn)向劑為粘彈性表面活性劑和原位膠凝的流體。
[0127] 可能需要氧清除劑以提高所述GLDA、ASDA、MGDA或HEDTA的熱穩(wěn)定性。其實例為 亞硫酸鹽和異抗壞血酸鹽(ethorbate)。
[0128] 降阻劑的添加量可以是至多0. 2體積%。合適的實例為粘彈性表面活性劑和增大 分子量的聚合物。
[0129] 交聯(lián)劑可選自可交聯(lián)聚合物的多價陽離子,例如Al、Fe、B、Ti、Cr和Zr,或有機交 聯(lián)劑,例如聚乙烯酰胺、甲醛。
[0130] 硫化物清除劑可適當(dāng)?shù)厥侨┗蛲?br>
[0131] 粘彈性表面活性劑可選自氧化胺或基于羧基甜菜堿的表面活性劑。
[0132] 高溫應(yīng)用可能得益于存在量為基于所述溶液計小于約2體積%的氧清除劑。
[0133] 在本發(fā)明的方法中,從地層驅(qū)回并分離出來的所述組合物可以再循環(huán)。
[0134] 然而,必須認識到作為可生物降解的螯合劑,GLDA、ASDA和MGDA不能完全循環(huán)。 實施例
[0135] 所用的材料
[0136] GLDA、HEDTA 和 ASDA 是從 AkzoNobel Functional Chemicals 獲得的。油 1 是具有 中等重量的原油,具有 American Petroleum Institute(API)重力為 30-31。API ;油 2 和 油 3 是輕質(zhì)原油,其具有 American Petroleum Institute(API)重力為 40-50。API。HCl 是從Aldrich公司獲得的。
[0137] 制備四種溶液:1)20重量%的GLDA在水中的溶液,具有約3. 8的pH ; 2) 20重量% 的HEDTA在水中的溶液,具有約3. 8的pH ;3) 20重量%的ASDA在水中的溶液,具有約3. 8 的pH ;和4) 15重量%的HCl在水中的溶液。這些溶液原樣(未中和的)或作為用CaCO3溶 液中和的形式用于下述實驗中。
[0138] 中和的溶液是通過將CaCO3加入在地下地層處理之后獲得的模擬的廢酸溶液中制 備的。為了中和這些溶液,使用2. 35g的CaCO3(純度>99. 9%)。此用量對于實施例2和 實施例4中描述的實驗用"X"表示。
[0139] 實施例1 :在室溫下的油1和未中和的溶液
[0140] 將75ml的油1加入塑料燒杯中,然后在頂部加入75ml的GLDA、HCl或HEDTA溶 液。然后將樣品用UltraTurrax在10, OOOrpm下在70° F(20°C )攪拌5分鐘。在攪拌之 后立即將樣品傾倒在IOOml的量筒中,并且隨著時間檢測在70° F(20°C )下從乳液分離出 的水相的體積來獲取數(shù)據(jù)。全部(100% )分離應(yīng)當(dāng)獲得50ml的含水層。剩余的乳液保留 在關(guān)閉的容器中。
[0141] 在10、20、30、60、120、180分鐘時和在72小時之后獲取數(shù)據(jù)。
[0142] 結(jié)果總結(jié)在表1和圖1中,顯示出基于GLDA的溶液在20分鐘內(nèi)從油相分離出來, 而15% HCl沒有顯示在實驗時間內(nèi)的分離跡象。另外,基于GLDA的溶液比HEDTA更完全地 從油相分離出來,對于GLDA是分離78%,而對于HEDTA是分離14%。
[0143] 表1分離原油1和未中和的溶液所獲得的結(jié)果
【權(quán)利要求】
1. 一種從地下地層開采油或氣的兩步法,其中在第一步中,用含有選自谷氨酸N,N-二 乙酸或其鹽(GLDA)、天冬氨酸N,N-二乙酸或其鹽(ASDA)、甲基甘氨酸N,N-二乙酸或其鹽 (MGDA)和N-羥基乙基乙二胺N,N',N' -三乙酸或其鹽(HEDTA)的螯合劑的含水組合物處 理地下地層,和其中在下一步中在來自地下地層的含有水相和非水相的出口料流中,將水 相從非水相分尚出來。
2. 權(quán)利要求1的方法,其中分離步驟包括一個或多個選自以下的步驟:(i)加入化學(xué)破 乳劑,(ii)提高乳液溫度,(iii)施加能促進聚結(jié)的靜電場,和(iv)降低流速以允許油或氣 與水的重力分離。
3. 權(quán)利要求1或2的方法,其中含水組合物含有5-30重量%的GLDA、ASDA、MGDA和/ 或HEDTA,基于組合物的總重量計。
4. 權(quán)利要求1-3中任一項的方法,其中含水組合物含有GLDA。
5. 權(quán)利要求1-4中任一項的方法,其中所述組合物是發(fā)泡的或增粘的組合物,或是另 外含有預(yù)沖洗和/或后沖洗部分的成套包中的一部分。
6. 權(quán)利要求1-5中任一項的方法,其中所述方法另外包括至少部分地除去在地下地層 中存在的濾餅的步驟。
7. 權(quán)利要求1-6中任一項的方法,其中地下地層是碳酸鹽地層、砂巖地層、頁巖地層、 含碳酸鈣的砂巖地層、含碳酸鈣的頁巖地層、伊利石碳酸鹽地層或伊利石砂巖地層。
8. 權(quán)利要求1-7中任一項的方法,其中所述組合物另外含有基于組合物總量計的至多 2體積%的腐蝕抑制劑。
9. 權(quán)利要求8的方法,其中腐蝕抑制劑是選自胺化合物、季銨化合物和硫化合物。
10. 權(quán)利要求1-9中任一項的方法,其中所述組合物另外含有基于組合物總量計的至 多2體積%的表面活性劑。
11. 權(quán)利要求10的方法,其中所述表面活性劑是選自陰離子性、兩親性、非離子性和陽 離子性的表面活性劑。
12. 權(quán)利要求1-11中任一項的方法,其中所述組合物另外含有選自以下的其它添加 劑:互溶劑、抗渣劑、(水潤濕性或乳化性)表面活性劑、腐蝕抑制劑強化劑、發(fā)泡劑、增粘 齊IJ、潤濕劑、轉(zhuǎn)向劑、氧清除劑、攜帶液、降濾失添加劑、降阻劑、穩(wěn)定劑、流變改進劑、膠凝 齊U、防垢劑、破膠劑、鹽、鹽水、pH控制添加劑、顆粒物、交聯(lián)劑、鹽替代物、相對滲透率改進 齊U、硫化物清除劑、纖維和納米顆粒。
13. 權(quán)利要求1-12中任一項的方法,其中所述組合物具有3-8的pH。
14. 權(quán)利要求1-13中任一項的方法,其中所述方法包括處理地下地層以提高其滲透 性,從中除去小粒子和/或從中除去無機污垢。
15. 權(quán)利要求1-14中任一項的方法,其中所述方法包括清潔鉆井孔和/或?qū)τ?氣開 采井和在從地下地層開采油和/或氣中的開采設(shè)備進行除垢。
【文檔編號】C09K8/72GK104350123SQ201380030534
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2013年6月14日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月18日
【發(fā)明者】C·A·德沃爾夫, H·納斯?fàn)?艾爾-迪恩, E·德奧利維拉巴拉, E·R·A·邦, T·J·斯塔尼策克 申請人:阿克佐諾貝爾化學(xué)國際公司