[发明专利]阻垢剂

说明书

技术领域

本发明涉及新型阻垢剂组合物，和在油田操作期间通过将所述阻垢剂施加到在油田操作期间获得的水或水/油乳液中而防止水垢的方法。

背景技术

来自天然来源的水经常含有溶解的矿物，而明显存在离子例如Ca²⁺、Mg²⁺和，在油田地层水的情况下，Ba²⁺，Sr²⁺和Ra²⁺。在温度或pH值改变的条件下，二氧化碳从与其它含不同矿物内容物（较不溶物质，例如碳酸盐和硫酸盐）的水的溶液或掺混物中的损失可能作为水垢从溶液中沉积。在海底油田中，当在地下泵送以帮助油回收的含硫酸盐海水与地层水接触时，此种沉积可能是尤其严重的。

沉积的水垢妨碍油回收并甚至可能变得足够严重到阻塞油井。因此通常的程序是用阻垢剂处理油井以使水垢沉积最小化或防止水垢沉积。

在使用中，将阻垢剂的较浓缩的溶液向下泵送到油井中并冲洗入地层。从这里它浸析回到产出水中，从而保护井和管道工程以防结垢。

必须达到性能的谨慎平衡。阻垢剂不但必须控制水垢，而且必须一方面在它将达到的温度下在水中具有足够溶解度以能够实现置放在地层中而本身不过早从溶液中沉淀，同时另一方面它必须在地层岩石内保持足够强以获得适合的慢浸析速率。如果阻垢剂不足够强地吸附，则它将全部非常快速地浸析回并且井将在短的时间后要求再处理。阻垢剂的保留能通过吸附和沉淀过程达到。沉淀是达到更长阻垢剂挤压寿命的已知方法。

现有技术

US-3633672公开了将阻垢剂注入地层中的方法，该阻垢剂在中性至碱性pH值下仅形成所述抑制剂的微溶性盐。这通过注入含高度酸性溶液、所述抑制剂和可溶性多价盐的组合物进行。当通过地层中和所述酸时，pH值上升并且所述微溶性抑制剂盐沉淀。它然后缓慢地溶解在产出流体中，从而保护生产设备。在实践中，已经发现这种技术是不可靠的，因为对反应速率和沉淀的放置几乎没有控制。地层在性质上必须是碱性的，因此它不适用于宽范围的井。

US 4393938公开了注入含阻垢剂、多价和单价阳离子的混合物的酸性溶液的方法。然后由于地层的缓冲影响通过在地层内离子交换而形成阻垢剂的多价阳离子盐。这种方法受储层类型和矿物学限制并经常由于沉淀反应的差的产率而是效率低的。

US－5141655公开了注入包括可溶性多价盐和脲型化合物的酸性阻垢剂组合物的方法。当井下放置时，所述脲型化合物热分解而形成碱性溶液。在该更高的pH值下，阻垢剂的阳离子盐形成并沉淀。在更低温度例如40-60℃下，所述脲型化合物不会分解，pH值会保持相同并且阻垢剂盐不会沉淀。这种方法是非常温度驱动性的并限于具有大于80℃的井底温度的储层。

US 4860829和SPE17008公开了使用稳定常数低于膦酸盐阻垢剂的金属螯合剂，和溶解的多价盐的阻垢剂注射方法。这导致多价阳离子从该螯合剂释放。膦酸盐抑制剂然后作为阳离子盐沉淀。沉淀反应则在与其它组分混合时立即发生。过早沉淀可能引起储层中差的产品放置。据称沉淀的延迟可能通过改变pH值引起。这种方法是受限制的，因为螯合剂必须具有比膦酸盐低的稳定常数，因此仅可以使用窄的阻垢剂选择。温度也是限制因素，因为在更高的井温度下，阻垢剂将太迅速地沉淀并且产品放置不会是精确的。

现有技术中的阻垢剂，尤其是根据US-4860829的组合物具有当混合时低稳定性的缺点。因此，据要求根据US-4860829的阻垢剂组分在它们投入使用之前必须单独地储存。该发明的目的是提供稳定性增加的阻垢剂，从而允许预混合而没有阻垢剂尤其是膦酸盐的过早沉淀。

仍需要找到适合于防止地下油或气生产地层中结垢的改进的组合物。此种组合物不应该含有可能引起投入使用期间的问题的固体组分。进一步希望阻垢剂组合物可以被递送和作为单组分储存以便降低储存成本和投入使用的复杂性。已经发现，向地层中添加包含金属螯合剂、阻垢剂和金属阳离子的组合物将防止地下油或气生产低层中结垢，其中所述金属螯合剂-金属阳离子螯合物的稳定常数高于由所述金属阳离子和阻垢剂形成的螯合物的稳定常数。

发明内容

本发明提供防止地下油或气生产低层中结垢的方法，包括向所述地层中添加包含金属螯合剂、阻垢剂和二价金属阳离子的组合物，其中所述金属螯合剂-金属阳离子螯合物在环境温度下的稳定常数等于或高于由所述金属阳离子和阻垢剂形成的螯合物的稳定常数，和其中由所述金属阳离子和阻垢剂形成的螯合物的溶解性随温度升高而降低。