專利名稱：阻垢劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及新型阻垢劑組合物，和在油田操作期間通過將所述阻垢劑施加到在油田操作期間獲得的水或水/油乳液中而防止水垢的方法。
背景技術(shù)：
來自天然來源的水經(jīng)常含有溶解的礦物，而明顯存在離子例如Ca2+、Mg2+和，在油田地層水的情況下，Ba2+，Sr2+和Ra2+。在溫度或pH值改變的條件下，ニ氧化碳從與其它含不同礦物內(nèi)容物(較不溶物質(zhì)，例如碳酸鹽和硫酸鹽)的水的溶液或摻混物中的損失可能作為水垢從溶液中沉積。在海底油田中，當(dāng)在地下泵送以幫助油回收的含硫酸鹽海水與地層水接觸時，此種沉積可能是尤其嚴(yán)重的。沉積的水垢妨礙油回收并甚至可能變得足夠嚴(yán)重到阻塞油井。因此通常的程序是用阻垢劑處理油井以使水垢沉積最小化或防止水垢沉積。在使用中，將阻垢劑的較濃縮的溶液向下泵送到油井中并沖洗入地層。從這里它浸析回到產(chǎn)出水中，從而保護(hù)井和管道工程以防結(jié)垢。必須達(dá)到性能的謹(jǐn)慎平衡。阻垢劑不但必須控制水垢，而且必須一方面在它將達(dá)到的溫度下在水中具有足夠溶解度以能夠?qū)崿F(xiàn)置放在地層中而本身不過早從溶液中沉淀，同時另一方面它必須在地層巖石內(nèi)保持足夠強以獲得適合的慢浸析速率。如果阻垢劑不足夠強地吸附，則它將全部非?？焖俚亟龌夭⑶揖畬⒃诙痰臅r間后要求再處理。阻垢劑的保留能通過吸附和沉淀過程達(dá)到。沉淀是達(dá)到更長阻垢劑擠壓壽命的已知方法。現(xiàn)有技術(shù)US-3633672公開了將阻垢劑注入地層中的方法，該阻垢劑在中性至堿性pH值下僅形成所述抑制劑的微溶性鹽。這通過注入含高度酸性溶液、所述抑制劑和可溶性多價鹽的組合物進(jìn)行。當(dāng)通過地層中和所述酸吋，PH值上升并且所述微溶性抑制劑鹽沉淀。它然后緩慢地溶解在產(chǎn)出流體中，從而保護(hù)生產(chǎn)設(shè)備。在實踐中，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這種技術(shù)是不可靠的，因為對反應(yīng)速率和沉淀的放置幾乎沒有控制。地層在性質(zhì)上必須是堿性的，因此它不適用于寬范圍的井。US 4393938公開了注入含阻垢劑、多價和單價陽離子的混合物的酸性溶液的方法。然后由于地層的緩沖影響通過在地層內(nèi)離子交換而形成阻垢劑的多價陽離子鹽。這種方法受儲層類型和礦物學(xué)限制并經(jīng)常由于沉淀反應(yīng)的差的產(chǎn)率而是效率低的。US 一 5141655公開了注入包括可溶性多價鹽和脲型化合物的酸性阻垢劑組合物的方法。當(dāng)井下放置時，所述脲型化合物熱分解而形成堿性溶液。在該更高的PH值下，阻垢劑的陽離子鹽形成并沉淀。在更低溫度例如40-60°C下，所述脲型化合物不會分解，pH值會保持相同并且阻垢劑鹽不會沉淀。這種方法是非常溫度驅(qū)動性的并限于具有大于80°C的井底溫度的儲層。US 4860829和SPE17008公開了使用穩(wěn)定常數(shù)低于膦酸鹽阻垢劑的金屬螯合剤，和溶解的多價鹽的阻垢劑注射方法。這導(dǎo)致多價陽離子從該螯合劑釋放。膦酸鹽抑制劑然后作為陽離子鹽沉淀。沉淀反應(yīng)則在與其它組分混合時立即發(fā)生。過早沉淀可能引起儲層中差的產(chǎn)品放置。據(jù)稱沉淀的延遲可能通過改變PH值引起。這種方法是受限制的，因為螯合劑必須具有比膦酸鹽低的穩(wěn)定常數(shù)，因此僅可以使用窄的阻垢劑選擇。溫度也是限制因素，因為在更高的井溫度下，阻垢劑將太迅速地沉淀并且產(chǎn)品放置不會是精確的?，F(xiàn)有技術(shù)中的阻垢劑，尤其是根據(jù)US-4860829的組合物具有當(dāng)混合時低穩(wěn)定性的缺點。因此，據(jù)要求根據(jù)US-4860829的阻垢劑組分在它們投入使用之前必須單獨地儲存。該發(fā)明的目的是提供穩(wěn)定性増加的阻垢劑，從而允許預(yù)混合而沒有阻垢劑尤其是膦酸鹽的過早沉淀。仍需要找到適合于防止地下油或氣生產(chǎn)地層中結(jié)垢的改進(jìn)的組合物。此種組合物不應(yīng)該含有可能引起投入使用期間的問題的固體組分。進(jìn)ー步希望阻垢劑組合物可以被 遞送和作為單組分儲存以便降低儲存成本和投入使用的復(fù)雜性。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，向地層中添加包含金屬螯合劑、阻垢劑和金屬陽離子的組合物將防止地下油或氣生產(chǎn)低層中結(jié)垢，其中所述金屬螯合剤-金屬陽離子螯合物的穩(wěn)定常數(shù)高于由所述金屬陽離子和阻垢劑形成的螯合物的穩(wěn)定常數(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供防止地下油或氣生產(chǎn)低層中結(jié)垢的方法，包括向所述地層中添加包含金屬螯合劑、阻垢劑和ニ價金屬陽離子的組合物，其中所述金屬螯合剤-金屬陽離子螯合物在環(huán)境溫度下的穩(wěn)定常數(shù)等于或高于由所述金屬陽離子和阻垢劑形成的螯合物的穩(wěn)定常數(shù)，和其中由所述金屬陽離子和阻垢劑形成的螯合物的溶解性隨溫度升高而降低。本發(fā)明進(jìn)一歩提供用于防止地下油或氣生產(chǎn)地層中結(jié)垢的組合物，其包含金屬螯合剤、阻垢劑和ニ價金屬陽離子，其中所述金屬螯合剤-金屬陽離子螯合物在環(huán)境溫度下的穩(wěn)定常數(shù)等于或高于由所述金屬陽離子和阻垢劑形成的螯合物的穩(wěn)定常數(shù)，和其中由所述金屬陽離子和阻垢劑形成的螯合物的溶解性隨溫度升高而降低。本發(fā)明進(jìn)一歩提供包含金屬螯合劑、阻垢劑和ニ價金屬陽離子的組合物用于防止地下油或氣生產(chǎn)地層中結(jié)垢的用途，其中所述金屬螯合剤-金屬陽離子螯合物在環(huán)境溫度下的穩(wěn)定常數(shù)等于或高于由所述金屬陽離子和阻垢劑形成的螯合物的穩(wěn)定常數(shù)，和其中由所述金屬陽離子和阻垢劑形成的螯合物的溶解性隨溫度升高而降低。本發(fā)明涉及通過使用略微不溶性阻垢劑鹽在產(chǎn)油地層內(nèi)的沉淀反應(yīng)而抑制水垢形成。阻垢劑當(dāng)它在產(chǎn)出流體中溶解時隨著時間的緩慢釋放保護(hù)井眼和生產(chǎn)設(shè)備以防止有害的水垢沉積。術(shù)語“環(huán)境溫度”是指0_40°C的溫度。用于防止水垢形成的組合物優(yōu)選按l_10wt%，特別是2_8wt%的濃度包含金屬陽離子。用于防止水垢形成的組合物優(yōu)選按10_50wt%，特別是20_30wt%的濃度包含至少ー種阻垢劑。用于防止水垢形成的組合物優(yōu)選按2_40wt%，特別是5_15wt%的濃度包含至少ー種金屬螯合剤。用于防止水垢形成的組合物可以包含加到100wt%的水。
用于防止水垢形成的組合物優(yōu)選包含膦酸鹽阻垢劑。優(yōu)選將組合物調(diào)節(jié)到4-14的pH值，此時，在沒有螯合劑的情況下，阻垢劑的沉淀將立即發(fā)生。本發(fā)明組合物作為純產(chǎn)物在室溫下無限期地穩(wěn)定，并當(dāng)按任何比例，優(yōu)選按組合物的20-99wt%在選自海水和改性KCl鹽水的介質(zhì)中混合時，此種混合物也是無限期地穩(wěn)定的。這是因為與US-4860829中公開的方法不同，金屬螯合劑具有比膦酸鹽抑制劑更高的穩(wěn)定常數(shù)。當(dāng)將在選自海水和改性KCl鹽水的介質(zhì)中的混合物置于溫度超過40-150°C的井下時，這為金屬離子-阻垢劑螯合物的溶解度極限提供熱條件以足夠降低到在1-24小時的期間內(nèi)沉淀，這取決于pH值調(diào)節(jié)。高pH值水平將引起阻垢劑的較慢沉淀，低pH值水平將引起 阻垢劑的較快沉淀。該金屬離子-阻垢劑螯合物然后在地層中沉淀，從而允許阻垢劑在產(chǎn)出流體中緩慢釋放。因為組合物是穩(wěn)定的直到置于超過40-150°C的井下溫度下保持1-24小時，所以沒有觀察到金屬離子-阻垢劑螯合物的過早沉淀。這比US-4860829中公開的方法在泵送期間賦予更大靈活性。 阻垢劑沉淀的這種技術(shù)不受限于作為阻垢劑的膦酸鹽的選擇。本發(fā)明依靠具有與該阻垢劑相等的或更高的穩(wěn)定常數(shù)的螯合剤。這是指任何阻垢劑，優(yōu)選膦酸鹽或各種聚合物阻垢劑可以根據(jù)本發(fā)明投入使用。在大約50-70°C的低溫度下，對于依靠脲的熱分解的組合物沒有觀察到沉淀。根據(jù)US-5141655中公開的方法，要求脲的熱分解以釋放pH值改進(jìn)劑。這根據(jù)本發(fā)明是不要求的。組合物和pH值的謹(jǐn)慎的改變允許對于不同井下溫度改變的沉淀時間。因此，可以對于在更高的溫度(高達(dá)150°C)下的應(yīng)用改變本發(fā)明，而無需熱分解來產(chǎn)生pH值改進(jìn)劑，例如脲的分解產(chǎn)物。為了在例如120-150°C的更高的溫度下實施本發(fā)明，必須提高組合物的PH值以實現(xiàn)阻垢劑在2-24，優(yōu)選4-18小時的時間內(nèi)沉淀。必需的pH值提高的精確程度是阻垢劑和螯合劑特異性的。還可以對于特定需要改變沉淀的程度。這可以通過改變應(yīng)用的濃度，或通過改變合成鹽水化學(xué)進(jìn)行?？梢允褂酶鞣N水溶性的金屬鹽進(jìn)行所述發(fā)明。它們包括金屬例如鐵、錳、鈣、鎘、鋅、錫、鎳、鎂和鋇的鹽作為實例。鈣和鎂是優(yōu)選的鹽，尤其是鈣。在另ー個優(yōu)選的實施方案中，使用鈣和鎂。待采用的特定鹽優(yōu)選是上述金屬的氯化物或硝酸鹽。然而，本發(fā)明可以用與螯合劑形成絡(luò)合物的任何金屬鹽進(jìn)行并且在投入使用條件下，該螯合劑釋放金屬陽離子，該金屬陽離子然后形成部分不溶性金屬離子-阻垢劑螯合物。金屬螯合物必須具有等于或高于阻垢劑的穩(wěn)定常數(shù)。因此，優(yōu)選的螯合劑是1，2- ニ氨基環(huán)己烷-N，N’ -四こ酸、1，2-雙(2-(ニ羧甲基)氨基こ氧基)こ烷、亞こ基ニ胺四こ酸(EDTA)、ニ亞こ基三胺五こ酸(DTPA)、氨基巴比妥酸-N，N- ニこ酸、硝基こ酸、水楊酸、b-羥基丁酸、4-磺基苯胺ニこ酸、乳酸、こ醇酸、甘油酸、葡萄糖酸、a-丙氨酸、3-磺基苯胺ニこ酸、4-氨基苯甲酸-N，N-ニこ酸、磷酸腺苷、甘氨酸、3-氨基苯甲酸-N，N-ニこ酸、絲氨酸、酪氨酸、苯胺ニこ酸、N- 丁基亞こ基ニ胺-三こ酸、天冬氨酸、谷氨酸、N-環(huán)己基亞こ基ニ胺-三こ酸、N，N’-亞こ基雙(2-(鄰羥苯基))甘氨酸、酒石酸、蘋果酸、b- (N-三甲基銨こ基亞氨基ニこ酸、I, 2- ニ羥基苯-3，5-磺酸ニ鈉、亞氨基ニこ酸、N-氰基甲基亞氨基-ニこ酸、ニ磷酸腺苷、N-こ氧甲?；?b-氨基こ基亞氨基-ニこ酸、三聚磷酸、檸檬酸、N-甲基硫代こ基亞氨基-ニこ酸、三-偏磷酸、8-羥基喹啉-5-磺酸、三磷酸腺苷、N-甲基-亞氨基-ニこ酸、N-こ酰氨基亞氨基-ニこ酸、b-氨こ基磺酸-N，N’ -四こ酸、N-甲氧基こ基亞氨基-ニこ酸、2-磺基苯胺ニこ酸、五亞甲基ニ胺-四こ酸、N-羥こ基亞氨基-ニこ酸、亞こ基ニ胺-N，N- ニこ酸、1，3- ニ氨基環(huán)己烷-N，N’ -四こ酸、b-巰基こ基亞氨基-こ乙酸、四-偏磷酸、次氨基丙酸ニこ酸、四亞甲基ニ胺-四こ酸、2-氨基苯甲酸-N，N- ニこ酸、b-氨基こ基膦酸-N，N- ニこ酸、N，N- ニ羥基こ基亞こ基ニ胺-ニこ酸、こニ胺-四(亞甲基膦)酸、次氨基三こ酸、N-芐基亞こ基ニ胺-三こ酸、三亞甲基ニ胺-四こ酸、氨基甲基膦酸-N，N- ニこ酸或N-羥基亞こ基ニ胺-三こ酸。適合的阻垢劑包括ニ亞こ基三胺五(亞甲基膦酸)，或次氨基(亞甲基膦酸)，但是可以使用任何膦酸鹽阻垢劑以及許多聚合物基阻垢劑。它們可以包括甲基丙烯酸ニ膦酸鹽均聚物、丙烯酸-烯丙基こ醇胺ニ膦酸鹽共聚物、SVS (こ烯基硫酸鈉)-丙烯酸-烯丙基氨ニ膦酸鹽三元共聚物、丙烯酸-馬來酸-DETA (ニ亞こ基三胺)烯丙基膦酸鹽三元共聚物、聚天冬氨酸、聚羧酸鹽。用于pH值調(diào)節(jié)的優(yōu)選物質(zhì)包括KOH、NaOH、NH3和任何含胺化合物。對于本發(fā)明目的，穩(wěn)定常數(shù)定義為
權(quán)利要求
1.抑制地下油或氣生產(chǎn)地層中結(jié)垢的方法，包括向所述地層中添加包含金屬螯合劑、阻垢劑和二價金屬陽離子的組合物，其中所述金屬螯合劑-金屬陽離子螯合物在環(huán)境溫度下的穩(wěn)定常數(shù)等于或高于由所述金屬陽離子和阻垢劑形成的螯合物的穩(wěn)定常數(shù)，和其中由所述金屬陽離子和阻垢劑形成的螯合物的溶解性隨溫度升高而降低。
2.根據(jù)權(quán)利要求I的方法，其中所述阻垢劑選自膦酸、膦酸鹽和聚合物阻垢劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求I和/或2的方法，其中將所述組合物的pH值調(diào)節(jié)到4-14。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中一項或多項的方法，其中所述組合物添加至地層與所述阻垢劑沉淀之間的時間是1-24小時。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中一項或多項的方法，其中所述金屬鹽選自鐵、錳、鈣、鎘、鋅、錫、鎳、鎂和鋇。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中一項或多項的方法，其中所述金屬螯合劑選自1，2-二氨基環(huán) 己烷-N，N’ -四乙酸、1，2-雙(2- (二羧甲基)氨基乙氧基)乙烷、亞乙基二胺四乙酸(EDTA)、二亞乙基三胺五乙酸(DTPA)、氨基巴比妥酸-N，N-二乙酸、硝基乙酸、水楊酸、b-羥基丁酸、4-磺基苯胺二乙酸、乳酸、乙醇酸、甘油酸、葡萄糖酸、a-丙氨酸、3-磺基苯胺二乙酸、4-氨基苯甲酸-N，N- 二乙酸、磷酸腺苷、甘氨酸、3-氨基苯甲酸-N，N- 二乙酸、絲氨酸、酪氨酸、苯胺二乙酸、N- 丁基亞乙基二胺-三乙酸、天冬氨酸、谷氨酸、N-環(huán)己基亞乙基二胺-三乙酸、N，N’-亞乙基雙(2-(鄰羥苯基))甘氨酸、酒石酸、蘋果酸、b- (N-三甲基銨乙基亞氨基二乙酸、1，2- 二羥基苯-3，5-磺酸二鈉、亞氨基二乙酸、N-氰基甲基亞氨基-二乙酸、二磷酸腺苷、N-乙氧甲?；?b-氨基乙基亞氨基-二乙酸、三聚磷酸、檸檬酸、N-甲基硫代乙基亞氨基-二乙酸、三-偏磷酸、8-羥基喹啉-5-磺酸、三磷酸腺苷、N-甲基-亞氨基-二乙酸、N-乙酰氨基亞氨基-二乙酸、b-氨乙基磺酸-N，N’ -四乙酸、N-甲氧基乙基亞氨基-二乙酸、2-磺基苯胺二乙酸、五亞甲基二胺-四乙酸、N-羥乙基亞氨基-二乙酸、亞乙基二胺-N，N- 二乙酸、1，3- 二氨基環(huán)己烷-N，N’ -四乙酸、b-巰基乙基亞氨基-二乙酸、四-偏磷酸、次氨基丙酸二乙酸、四亞甲基二胺-四乙酸、2-氨基苯甲酸-N，N-二乙酸、HDTPA,b-氨基乙膦酸-N，N- 二乙酸、N，N- 二羥基乙基亞乙基二胺-二乙酸、乙二胺-四(亞甲基膦)酸、次氨基三乙酸、N-芐基亞乙基二胺-三乙酸、三亞甲基二胺-四乙酸、氨基甲基膦酸-N，N- 二乙酸和N-羥基亞乙基二胺-三乙酸。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中一項或多項的方法，其中所述阻垢劑選自二亞乙基三胺五(亞甲基膦酸)、次氨基(亞甲基膦酸)甲基丙烯酸二膦酸鹽均聚物、丙烯酸-烯丙基乙醇胺二膦酸鹽共聚物、SVS-丙烯酸-烯丙基氨二膦酸鹽三元共聚物、丙烯酸-馬來酸-DETA烯丙基膦酸鹽三元共聚物、聚天冬氨酸、聚羧酸鹽。
8.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中通過添加KOH、NaOH,NH3或胺化合物進(jìn)行pH值調(diào)節(jié)。
9.根據(jù)權(quán)利要求I-8中一項或多項的方法，其中所述金屬陽離子濃度在I -10wt%之間。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9中一項或多項的方法，其中井下溫度在多于40°C至150°C之間。
11.包含金屬螯合劑、阻垢劑和二價金屬陽離子的組合物，其中所述金屬螯合劑-金屬陽離子螯合物在環(huán)境溫度下的穩(wěn)定常數(shù)等于或高于由所述金屬陽離子和阻垢劑形成的螯合物的穩(wěn)定常數(shù)，和其中由所述金屬陽離子和阻垢劑形成的螯合物的溶解性隨溫度升高而降低。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的組合物用來抑制地下油或氣生產(chǎn)地層中結(jié)垢的用途。
全文摘要
本發(fā)明涉及抑制地下油或氣生產(chǎn)地層中結(jié)垢的方法，包括向所述地層中添加包含金屬螯合劑、阻垢劑和二價金屬陽離子的組合物，其中所述金屬螯合劑-金屬陽離子螯合物在環(huán)境溫度下的穩(wěn)定常數(shù)等于或高于由所述金屬陽離子和阻垢劑形成的螯合物的穩(wěn)定常數(shù)，和其中由所述金屬陽離子和阻垢劑形成的螯合物的溶解性隨溫度升高而降低。
文檔編號C09K8/528GK102858906SQ201180017147
公開日2013年1月2日 申請日期2011年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月1日
發(fā)明者S·黑斯, M·J·托德 申請人:科萊恩金融(Bvi)有限公司