CN104073230A - 用于解除煤层气井污染堵塞的酸化解堵剂 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于解除煤层气井污染堵塞的酸化解堵剂，以重量百分比计，包括3.0～5.0%氨基磺酸，3.0～5.0%氟化氢铵，0~2.0%乙酸，1.0～2.0%丁炔二醇，1.0～2.0%甲醛，0.5～1.0%氯化铵，其余为水。本发明酸液溶蚀能力强，腐蚀速率低，原料以固体为主，采购、运输便捷，成本低，酸液容易配制，施工应用效果明显，有效达到煤层气井解堵增产的目的。

Description

用于解除煤层气井污染堵塞的酸化解堵剂

技术领域

本发明涉及化学领域，具体地，涉及一种用于解除煤层气井污染堵塞的酸化解堵剂。

背景技术

    中国煤层气资源丰富，埋深2000米以浅的煤层气资源量达到36.81万亿立方米。发展煤层气产业不仅可以减轻石油供给压力、补充常规天然气长远资源量的不足，而且将有效改善煤矿生产安全条件，保护大气环境，具有重大的国家需求。近年来，国内各单位加大了煤层气产业的投资，国家也予以政策扶持，但煤层气井产气量却远低于预期，其中煤层及井筒堵塞是影响煤层气井产气量的主要原因之一。

事实上，煤层气井在生产过程中，煤层及井筒均易于出现不同程度的堵塞，而堵塞将导致煤层渗透率降低，产液量下降，压降范围缩小，井底压力流失，从而影响煤层气井的生产效果和产气量。为解除堵塞，国内外曾探索过挤水解堵、高能气体解堵、电脉冲解堵等技术，但效果均不理想；而堵塞物样品的X衍射分析结果表明，堵塞物的矿物成分主要是白云石、菱铁矿、赤铁矿、硅酸盐等，是能够与酸反应的矿物，因此酸化可望成为解除煤层气井污染堵塞的有效技术。

酸化解堵剂是解除煤层气井污染堵塞的核心和关键。对于常规油气井，酸化解堵剂通常采用盐酸或土酸（盐酸与氢氟酸组合）及其它化学助剂混合的液体体系。但对于煤层气井，基于低成本发展战略，而且液体形式的酸化解堵剂在搬运和运输过程中更具有安全隐患，因此迫切需要一种适用于煤层气井、低成本且安全可靠的酸化解堵剂。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供用于解除煤层气井污染堵塞的酸化解堵剂，主要针对矿物成分为白云石、菱铁矿、赤铁矿、硅酸岩等的堵塞物，采用了固体氨基磺酸与乙酸的组合，有效溶解含钙及铁质胶结物，减轻了氟化钙等不溶物的形成，氨基磺酸的水溶液水解后具有同盐酸相同的强酸性质，在地层中保持较低的pH值，可以较好抑制氢氧化铁沉淀生成，防止煤层二次污染。乙酸有效延缓硅铝垢产生。酸化解堵剂不含HF，氨基磺酸与氟化氢铵借助煤层中的黏土矿物离子交换，在煤层中缓慢生成HF进行解堵，HF可以有效溶解堵塞物中的石英、长石、方解石、白云石、黏土等，对石膏和重晶石也有较好的溶解效果，从而达到缓速的目的，丁炔二醇和甲醛作为缓蚀剂使用，有效降低酸化解堵剂对煤层气井油套管的腐蚀。本发明具有成本低、原料采购、运输方便，使用、储存安全环保，现场施工应用容易配制的特点，在提高储层渗透率和扩大渗流通道方面优于常规土酸，达到煤层气井解堵增产的目的。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：

用于解除煤层气井污染堵塞的酸化解堵剂，以重量百分比计，包括3.0～5.0%氨基磺酸，3.0～5.0%氟化氢铵， 0～2.0%乙酸的多组分酸体系，其余为水，其中氨基磺酸、氟化氢铵为固体粉末状，乙酸为液体态。

以重量百分比计，还包括2.0~4.0%缓蚀剂，0.5~1.0%防膨剂。

以重量百分比计，缓蚀剂包括1.0～2.0%丁炔二醇，1.0～2.0%甲醛，其中丁炔二醇为固态形式，甲醛为液体形式。

以重量百分比计，防膨剂为氯化铵。

防膨剂为氯化铵。其他种类的防膨剂均能达到效果，优选氯化铵。

本发明的目的在于提供一种适用于煤层气井、低成本、运输方便、安全可靠的酸化解堵剂。针对堵塞物，本发明兼顾经济性和实用性，选用多组分酸体系，同时为消除搬运和运输过程中的安全隐患，尽可能采用固体形式，优选了固体粉末状的氨基磺酸、氟化氢铵和液体形式的乙酸作为多组分酸体系，氨基磺酸与乙酸的组合，有效溶解含钙及铁质胶结物，减轻了氟化钙等不溶物的形成，避免了储层流体中的离子矿物与解堵剂形成的HF作用产生沉淀，而且液体在地层中保持较低的pH值，可以较好抑制氢氧化铁沉淀生成，防止煤层二次污染。酸化解堵剂不含HF，氨基磺酸与氟化氢铵借助煤层中的黏土矿物离子交换，在煤层中缓慢生成HF进行解堵，HF可以有效溶解堵塞物中的石英、长石、方解石、白云石、黏土等，对石膏和重晶石也有较好的溶解效果，从而达到缓速的目的，提高了储层渗透率和扩大渗流通道。

为降低酸化解堵剂对煤层气井油套管的腐蚀，优选了固体形式的丁炔二醇和液体形式的甲醛作为缓蚀剂；为防止酸化解堵剂引起黏土膨胀、分散、运移造成污染，优选固体形式的氯化铵作为防膨剂。因此，为更好的达到酸化溶解的效果，降低酸化腐蚀和粘土膨胀分散膨胀运移带来的污染，本发明通过大量实验研究，采用合适的比例将固体粉末状的氨基磺酸、氟化氢铵、丁炔二醇、氯化铵和液体形式的乙酸、甲醛复配而成的酸化解堵剂，平均溶蚀率达到37%以上，溶蚀能力强。

综上，本发明的有益效果是：

1、本发明选择固体粉末状的氨基磺酸、氟化氢铵和液体形式的乙酸作为多组分酸体系，酸化体系简单有效。氨基磺酸与乙酸的组合，有效溶解含钙及铁质胶结物，减轻了氟化钙等不溶物的形成，避免了储层流体中的钾、钠等离子与解堵剂形成的HF作用产生沉淀，而且液体在地层中保持较低的pH值，可以较好抑制氢氧化铁沉淀生成，防止煤层二次污染。

酸化解堵剂不含HF，氨基磺酸与氟化氢铵借助煤层中的黏土矿物离子交换，在煤层中缓慢生成HF进行解堵，HF可以有效溶解堵塞物中的石英、长石、方解石、白云石、黏土等，对石膏和重晶石也有较好的溶解效果。

2、本发明的对煤层气井的溶蚀能力强，最高溶蚀能力可达到58.95%。

3、本发明优选固体形式的丁炔二醇和液体形式的甲醛作为缓蚀剂，能够有效降低酸化解堵剂对煤层气井套管、设备的腐蚀。

4、本发明选择为氯化铵作为防膨剂，能够有效防止酸化解堵剂引起黏土膨胀、分散、运移造成污染。

5、本发明解堵剂原料成本低，采购、存储方便，运输便捷、现场容易配制等优点。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明作进一步地的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

以重量百分比计，酸化解堵剂：

5.0%氨基磺酸，4.0%氟化氢铵，2.0%乙酸，1.0%甲醛，1.5%丁炔二醇，1.0%氯化铵，余量为水。

实施例2

以重量百分比计，酸化解堵剂：

4.0%氨基磺酸，4.0%氟化氢铵，2.0%乙酸，2.0%甲醛，1.0%丁炔二醇，0.

5%氯化铵，余量为水。

实施例3

以重量百分比计，酸化解堵剂：

4.0%氨基磺酸，5.0%氟化氢铵，2.0%乙酸，1.0%甲醛，1.0%丁炔二醇，1.0%氯化铵，余量为水。

实施例4

以重量百分比计，酸化解堵剂：

4.0%氨基磺酸，4.0%氟化氢铵，2.0%乙酸，1.0%甲醛，1.5%丁炔二醇，1.0%氯化铵，余量为水。

实施例5

以重量百分比计，酸化解堵剂：

4.0%氨基磺酸，3.0%氟化氢铵，1.25%甲醛，1.25%丁炔二醇，1.0%氯化铵，余量为水。

实施例6

以重量百分比计，酸化解堵剂：

4.0%氨基磺酸，3.0%氟化氢铵，1.5%甲醛，1.5%丁炔二醇，1.0%氯化铵，余量为水。

实施例7

以重量百分比计，酸化解堵剂：

4.0%氨基磺酸，3.0%氟化氢铵，2.0%乙酸，1.75%甲醛，1.75%丁炔二醇，1.0%氯化铵，余量为水。

实施例8

以重量百分比计，酸化解堵剂：

4.0％氨基磺酸，3.0％氟化氢铵，2.0％乙酸，2.0％甲醛，2.0％丁炔二醇，1.0％氯化铵，余量为水。

实施例9

以重量百分比计，酸化解堵剂：

4.0％氨基磺酸，4.5％氟化氢铵，2.0％乙酸，1.5％甲醛，1.5％丁炔二醇，1.0％氯化铵，余量为水。

实施例10

以重量百分比计，酸化解堵剂：

3.0％氨基磺酸，4.0％氟化氢铵，2.0％乙酸，1.5％甲醛，1.0％丁炔二醇，1.0％氯化铵，余量为水。

煤层气井在生产过程中，煤层及井筒均易于出现不同程度的堵塞。堵塞物样品来自陕西煤层气区块，其堵塞物的矿物成分主要是白云石、菱铁矿、赤铁矿、硅酸盐、粘土等，是能够与酸反应的矿物。

本发明对实施例1~实施例10的酸化解堵剂进行了溶蚀实验研究，选择堵塞物的矿物成分主要是白云石、菱铁矿、赤铁矿、硅酸盐、粘土等的A1、A2、A3、A4四口井作为实验对象。实验方法为：先按照配方配制酸液，然后加入5g粒度为100目的堵塞物粉末进行溶蚀，到预定时间2h后抽滤、洗涤、干燥至恒重，称量剩余重量，计算溶蚀率。实验结果见表1。

本发明对实施例1~实施例10的酸化解堵剂配方也进行了腐蚀实验研究，实验方法按照SY/T5405-1996“酸化缓蚀剂评价指标和实验方法”行业标准进行，反应时间为2小时，实验结果见表2。结果表明，该酸化解堵剂对N80钢片的腐蚀速度均达到腐蚀评价标准。

以上结果表明，该酸化解堵剂对实际煤层堵塞物样品的平均溶蚀率达到在37%以上，最高可达58.95%，溶蚀能力强；酸化解堵剂对N80钢片的腐蚀速率低，均达到腐蚀评价标准，能有效解除煤层气井污染堵塞和现场应用的需要。

至2014年2月，已在陕西煤层气区块进行了4口井的酸化解堵现场试验，其中1口井采用了常规土酸，3口井采用了本发明优选的酸化解堵剂，见表3。现场试验效果表明，酸化后的日产水量均明显大于酸化前的日产水量，且接近于煤层堵塞前的日产水量，因此酸化解堵效果明显；采用常规土酸，酸化后日产水量是酸化前日产水量的6.83倍，而采用本发明优选的酸化解堵剂，酸化后日产水量平均是酸化前日产水量的17.03倍，因此本发明的酸化解堵效果显著优于常规土酸的酸化解堵效果，说明了本发明的实用性及可靠性。

因此，本发明的酸化解堵剂对堵塞物样品的溶蚀能力强，能满足解除煤层气井污染堵塞的需要；对钢片的腐蚀速度低；现场应用效果明显。

以上所述，仅是本发明的实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

如上所述，可较好的实现本发明。 

Claims (4)

1.用于解除煤层气井污染堵塞的酸化解堵剂，其特征是，以重量百分比计，包括3.0～5.0%氨基磺酸，3.0～5.0%氟化氢铵，0～2.0%乙酸的多组分酸体系，其余为水，其中氨基磺酸、氟化氢铵为固体粉末状，乙酸为液体态。

2.根据权利要求1的用于解除煤层气井污染堵塞的酸化解堵剂，其特征是，以重量百分比计，还包括2.0～4.0%缓蚀剂，0.5-1.0%防膨剂。

3.根据权利要求2的用于解除煤层气井污染堵塞的酸化解堵剂，其特征是，以重量百分比计，缓蚀剂包括1.0～2.0%丁炔二醇，1.0～2.0%甲醛，其中丁炔二醇为固态形式，甲醛为液体形式。

4.根据权利要求2所述的用于解除煤层气井污染堵塞的酸化解堵剂，其特征是，防膨剂为氯化铵。