溶解包含碱土金属硫酸盐的沉积物的方法
【专利说明】溶解包含碱土金属硫酸盐的沉积物的方法
[0001] 本发明涉及一种通过用包含甲磺酸的含水配制剂处理包含碱土金属硫酸盐的沉 积物在用于生产矿物油、天然气和/或水的地下设备或设备部件中溶解沉积物的方法。
[0002] 在矿物油和/或天然气生产过程中，可能在矿物油岩层本身中、在地下设备部件 如衬有金属管的井中以及在地上设备部件如分离器中形成无机或有机物质的固体沉积物。 该类沉积物的形成是极为不希望的，因为它们可能至少妨碍矿物油的生产且在极端情况下 导致受影响设备部件的完全堵塞。
[0003] 在矿物油或天然气生产过程中，通常不仅生产矿物油和/或天然气，而且生产具 有更大或更小盐含量的水。这可能是存在于岩层中的水或冷凝水，或者是已经经由注入井 注入地下岩层中以维持压力的水。含盐的水也可以在地热发电的情况下产生，其中产生水 热水，其中将冷水通过注入井注入岩层中并通过生产井取出热水。
[0004] 可能形成微溶性无机盐的沉积物，例如碳酸钙或硫酸钙、硫酸锶或硫酸钡的沉积 物，因为与在标准条件（1巴，室温）下相比，在岩层中的自然条件（高压、高温）下更高浓 度的盐可能溶于岩层水。若被无机盐饱和的岩层水在达到地球表面的途中进入具有低温和 /或较低压力的区域，则微溶性盐可能沉淀出来，例如沉淀在岩层本身的内部、沉淀在生产 井的金属内衬的内表面上或者直到地上设备部件如管线或分离器才沉淀出来。此外，沉积 物可能通过互相不相容的水，例如注入水和岩层水的混合而形成，以沉淀固体。
[0005] 地上设备部件相对容易接近且原则上可以机械清洁。因此，该类设备部件的清洁 通常不存在任何困难。
[0006] 清洁以除去地下设备部件，更具体而言是井本身或储集岩中的杂质存在更大困 难。
[0007] 尽管在井或储集岩中的碳酸盐沉积物可以使用酸如HC1以较简单方式溶解，但耐 硫酸盐沉积物，尤其是硫酸钙、硫酸锶和硫酸钡的除去存在大的问题，因为它们几乎不溶于 HC1 中。
[0008] 例如，存在可以引入井中并且可以例如使用超声技术检测和除去沉积物的已知设 备，如US 6, 886, 406所公开的那样。然而，该类技术较为昂贵和不便。
[0009] 额外已知井中的杂质可以使用特殊配制剂溶解。
[0010] US 2,877,848公开了使用配位剂EDTA或其盐来溶解井中的沉积物如BaS04。任 选可以向该配制剂中加入非离子表面活性剂。
[0011] US 4, 980, 077公开了一种用聚氨基羧酸盐作为配位剂在0? 1-lmol/l的浓度下在 8-14的pH下溶解由碱土金属硫酸盐构成的沉积物的方法。该配位剂可以是EDTA或DTPA。 该配制剂进一步包含浓度为〇. 1-lmol/l的草酸根离子。
[0012] US 5, 282, 995公开了一种用在碱性介质中的聚氨基羧酸盐如EDTA或DTPA溶解由 碱土金属硫酸盐构成的沉积物的方法。该配制剂进一步包含甲酸根离子。
[0013] US 5, 548, 860公开了一种用在碱性介质中的聚氨基羧酸盐如EDTA或DTPA溶解由 碱土金属硫酸盐构成的沉积物的方法。该配制剂进一步包含选自草酸根、硫代硫酸根、水杨 酸根或次氮基乙酸根阴离子的增效剂。通过溶解的除去由超声支持。
[0014] 然而，使用配位剂如EDTA或DTPA的碱性溶液具有许多缺点。
[0015] 包含碱土金属离子如Mg2+、Ca2+、Sr 2+和/或Ba2+以及HC03_W矿床水具有低pH。若 将配位剂的碱性溶液注入井中，则至少一些碱性溶液与矿床水混合。这导致例如Mg (0H) 2、 Ca(0H)2*CaC03的二次沉淀，可能堵塞岩层和/或井。此外，效力低下：该配位剂首先与该 溶液中存在的碱土金属离子配合，而不会首先破坏沉积物。
[0016] 因此，必须采取措施以防止矿床水和配位剂的碱性溶液相互混合。为此，例如可 以在在先步骤中用清洗液清洗该井和/或可以关闭井，以使得不再有矿床水能够渗入该井 中。这例如可以借助插入物机械进行，该插入物封闭井衬的孔眼。该类措施本身意味着额 外成本和不便。
[0017] WO 2006/092438A1公开了使用水溶性链烷磺酸来提高带有碳酸盐矿物油或天然 气的地下岩层的渗透性并在矿物油生产中溶解碳酸盐性杂质和/或含碳酸盐的杂质。没有 描述含硫酸盐的沉积物的溶解。
[0018] 在先申请US 61/475531公开了一种用包含3-15重量％至少一种选自MGDA、NTA、 HEDTA、GLDA、EDTA和DTPA的配位剂以及3-15重量％至少一种酸的含水配制剂由表面溶解 沉积物的方法。该酸例如可以为甲磺酸。该配制剂的pH为3-9。沉积物例如可以为CaC0 3 或CaS04。要除去沉积物的表面例如可以是涡轮、船壳、太阳能聚集器、渗透膜、加热元件、反 应器、矿物油矿床、水井、地热井或矿物油井的表面。
[0019] 本发明的目的是要提供一种在用于矿物油、天然气或水生产的地下设备或设备部 件中消除碱土金属硫酸盐沉积物的改进方法，其不具有引起二次沉积的缺点。
[0020] 一种在用于由地下岩层生产矿物油和/或天然气和/或水的地下设备或设备部件 中溶解包含碱土金属硫酸盐的沉积物的方法，其中将用于溶解沉积物的含水配制剂注入地 下设备中并使其作用于沉积物上，其中该含水配制剂至少包含：
[0021] (I) 15-98. 98 重量％水，
[0022] (II) 1-75 重量％ 甲磺酸，
[0023] (111)0. 01-5重量％至少一种水溶混性有机溶剂，和
[0024] (IV) 0? 01-5重量％至少一种腐蚀抑制剂，
[0025]并且其中所用配制剂的pH彡2. 5且组分（I)、（II)、（III)和（IV)的总和基于所 有成分的总和为至少80重量％。
[0026] 在该方法的优选实施方案中，地下设备是井或储集岩，更优选井。
[0027] 在该方法的同样优选实施方案中，地下岩层包含其中溶有选自Mg2+、Ca 2+、Sr2+和 Ba2+的离子的岩层水且设备或设备部件在实施该方法的过程中与岩层水接触。
[0028] 对于本发明，应明确说明下列方面：
[0029] 为了实施本发明方法，使用至少包含组分（I)、（II)、（III)和（IV)的含水配制剂。 除了组分（I)-(IV)外，所用配制剂可以任选包含其他组分。
[0030]作为组分（I)，该配制剂包括水。
[0031] 作为组分（II)，该配制剂包括甲磺酸。甲磺酸可市购，例如以纯净形式或者作为约 70重量％水溶液市购。
[0032] 作为组分（III)该配制剂包含该至少一种水溶混性有机溶剂。待在设备或设备部 件中溶解的沉积物通常被油润湿，这妨碍了沉积物的快速溶解。因此，有机溶剂使得能够通 过溶解快速除去。所用溶剂可以与水完全或仅部分溶混。最低条件是在所用浓度和使用条 件下不发生水和有机溶剂的相分离。
[0033] 合适有机溶剂的实例包括醇类如乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇，二醇类如 乙二醇、二甘醇、丙二醇或二醇醚类，例如乙二醇单丁基醚。应理解的是还可以两种或更多 种不同水溶混性有机溶剂的混合物。
[0034] 作为组分（IV)，该配制剂包含至少一种腐蚀抑制剂。合适腐蚀抑制剂的实例包括 聚醚磷酸盐、丁炔二醇、丁炔二醇烷氧基化物或烷基磷酸盐。应理解的是还可以使用两种或 更多种不同腐蚀抑制剂的混合物。
[0035] 根据本发明，所用配制剂的pH彡2.5,优选彡2,更优选彡1。pH可以由本领域熟 练技术人员以原则上已知的方式通过甲磺酸的浓度容易地调节。
[0036] 任选存在于该配制剂中的其他组分的实例包括甲磺酸以外的其他酸，例如盐酸、 氢氟酸、甲酸或乙酸，或表面活性剂。在特殊情况下，配位剂可以作为其他组分少量存在，但 优选不存在。
[0037] 根据本发明，该配制剂以下列量（所有数字以重量％计）包含组分（I)-(IV):
[0038]
【主权项】
1. 一种在用于由地下岩层生产矿物油和/或天然气和/或水的地下设备或设备部件中 溶解包含碱土金属硫酸盐的沉积物的方法，其中将用于溶解沉积物的含水配制剂注入地下 设备中并使其作用于沉积物上，其中所述含水配制剂至少包含： (I) 15-98. 98 重量％水， (II) 1-75重量％甲磺酸， (III) 0. 01-5重量％至少一种水溶混性有机溶剂，和 (IV) 0. 01-5重量％至少一种腐蚀抑制剂， 其中所用配制剂的pH彡2. 5且组分（I)、（II)、（III)和（IV)的总和基于所有成分的 总和为至少80重量％。
2. 根据权利要求1的方法，其中所述沉积物包含硫酸钙、硫酸锶和/或硫酸钡。
3. 根据权利要求1的方法，其中所述沉积物为包含硫酸锶和/或硫酸钡的沉积物。
4. 根据权利要求1-3中任一项的方法，其中所述地下岩层包含其中溶有选自Mg2+、Ca2+、 Sr 2+和Ba2+的离子的岩层水并且所述设备或设备部件在该方法实施过程中与所述岩层水接 触。
5. 根据权利要求1-4中任一项的方法，其中所述设备为井和/或相邻储集岩。
6. 根据权利要求5的方法，其中在该方法实施过程中不将所述井与岩层断开。
7. 根据权利要求6的方法，其中通过施加等于或大于岩层水的压力的压力而防止岩层 水流入所述井中。
8. 根据权利要求1-7中任一项的方法，其中所述含水配制剂至少包含： (I) 44-94. 8 重量％水， (II) 5-50重量％甲磺酸， (III) 0. 1-3重量％至少一种水溶混性有机溶剂，和 (IV) 0. 01-3重量％至少一种腐蚀抑制剂。
9. 根据权利要求1-7中任一项的方法，其中所述含水配制剂至少包含： (I) 66-83. 6 重量％水， (II) 16-30重量％甲磺酸， (III) 0. 2-2重量％至少一种水溶混性有机溶剂，和 (IV) 0. 2-2重量％至少一种腐蚀抑制剂。
10. 根据权利要求1-9中任一项的方法，其中所述水溶混性有机溶剂为选自乙醇、正丙 醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、二醇和二醇醚中的至少一种。
【专利摘要】在用于生产矿物油、天然气和/或水的地下设备或设备部件中溶解包含碱土金属硫酸盐的沉积物的方法，在该方法中用含有甲磺酸的含水配制剂处理沉积物。
【IPC分类】C09K8-528
【公开号】CN104640956
【申请号】CN201380018632
【发明人】W·伯特考, S·哈特彻, S·弗伦策尔, U·奥斯默
【申请人】巴斯夫欧洲公司, 温特沙尔控股有限公司
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2013年3月27日
【公告号】EP2647688A1, EP2834319A1, US20150175872, WO2013149923A1