CN107325800B - 稠油开采中解堵和抑堵的方法以及含氮有机化合物作为解堵抑堵剂在稠油开采中的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及油田采油工程领域，公开了稠油开采中解堵和抑堵的方法以及含氮有机化合物作为解堵抑堵剂在稠油开采中的应用。本发明的稠油开采中解堵的方法包括：将解堵抑堵剂与堵塞物接触，所述解堵抑堵剂含有含氮有机化合物；稠油开采中抑堵的方法包括：先将解堵抑堵剂与稀油混合，然后将含有解堵抑堵剂的稀油注入油井与稠油接触，所述解堵抑堵剂含有含氮有机化合物。本发明的方法对沥青质含量较高的堵塞物具有较好的溶解清除效果，并能够很好的抑制堵塞物的形成。
Description
技术领域
本发明涉及油田采油工程领域，具体地，涉及一种稠油开采中解堵的方法、稠油开采中抑堵的方法以及含氮有机化合物作为解堵抑堵剂在稠油开采中的应用。
背景技术
稠油中含有较多的沥青质、胶质和石蜡，这些物质在开采过程中随着压力、温度的变化容易发生析出，粘附在油井、管线内造成堵塞。
通常情况下，石蜡是油井堵塞物的主要成份，但对于沥青质含量较高的稠油，堵塞物中往往含量大量的沥青质。在高沥青质稠油生产过程中，常常出现饱和烃、芳烃比例不合适或胶质、沥青质比例不匹配的情况，当温度、压力降低到一定程度时，沥青质就会发生析出。这种由沥青质、胶质与石蜡组成的混合析出物对正常生产过程造成较大影响。
常用的清蜡解堵剂有油基、水基和乳液型三种。油基清蜡解堵剂主要成分是对蜡具有较好溶解作用的有机溶剂；水基清蜡解堵剂多是表面活性剂、碱性无机物的水分散液；乳液型清蜡解堵剂主要是以水为外相的有机溶剂水溶液。这几种类型的清蜡解堵剂对于蜡晶的溶解、降凝、防析出具有较好作用，但对于沥青质含量较高的析出物效果较差，无法满足生产需要。
CN1456634A公开了一种水基清防蜡剂，主要包括蜡晶改进剂和表面活性剂，适合于高含蜡油井清蜡，但对沥青质溶解效果较差，在一些沥青质含量较高的油井中并不适用。
CN1232855A公开了由烃类、卤代烃和表面活性剂组成的清蜡剂，具有溶蜡速度快、溶蜡量高、凝点低等特点，但对一些沥青质含量高的油井并不适用。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术中的上述缺陷，提供一种稠油开采中解堵的方法、稠油开采中抑堵的方法以及含氮有机化合物作为解堵抑堵剂在稠油开采中的应用。本发明的方法对沥青质含量较高的堵塞物(包括稠油井筒堵塞物和管线堵塞物)具有较好的溶解清除效果，并能够很好的抑制堵塞物的形成。
本发明的发明人在研究中发现，在高沥青质稠油掺稀开采过程中，稀油从套管中注入，到达井筒底部后与稠油混合，然后从井筒中向上流动。在井筒上升过程中，稀、稠油逐渐混为一体。在通常情况下，由于稀油中含有较多的饱和烃、较少的芳烃，而稠油中含有较多的沥青质、较少的胶质，当稀油与稠油接触时，常常由于稀、稠油中的组成不匹配，导致发生沥青质立刻出现聚集的趋势，在井筒上升过程中，沥青质聚集颗粒逐渐增大，不断吸附在管壁上，最终造成井筒及管线堵塞。芳烃和馏分油常常被用作沥青质溶解剂。然而，由于沥青质分子结构中包含较多的极性基团，分子间极性作用力较强，在芳烃和馏分油这些非极性或弱极性溶剂中，沥青质分子通常聚集在一起，以聚集体的形式存在，聚集体颗粒的大小和稳定性随着沥青质浓度变化而变化。在甲苯中，沥青质只有在浓度小于0.5％时才能以粒径小于100nm的纳米聚集体形式稳定存在，而当浓度超过5％时则形成较大颗粒的聚集体，这种聚集体无法稳定存在于溶剂中，很容易发生沉降。
如果仅仅采用芳烃或含芳烃的溶剂作为解堵抑堵剂，例如甲苯、二甲苯、馏分油等，虽然它们具有较高的渗透能力，能够快速渗入沥青质堵塞物内部使其溶解、分散，但需要非常大量的溶剂才能使堵塞物充分溶解，并避免沥青质重新沉积、防止新的堵塞物形成，使用成本非常高。
进一步地，本发明的发明人经过大量的试验研究并惊奇的发现，采用含有含氮有机化合物的解堵抑堵剂，能够发挥非常好的作用，不仅只需要较低的使用量就能够使沥青质堵塞物溶解，而且还能够有效防止堵塞物的重新形成。而且，在有机胺、含氮杂环化合物等含氮有机化合物中，氮原子的存在使这些化合物拥有了一定的极性，它们能够通过偶极作用力、氢健等与沥青质分子的极性基团结合，从而屏蔽沥青质分子之间的相互作用，避免大颗粒沥青质聚集体的形成。含氮有机化合物的这种特殊作用使其能够有效溶解沥青质堵塞物，并防止沥青质重新聚集，起到含芳烃溶剂所无法起到的作用。而一些其它类型的极性化合物，例如含氧、氯、氟的有机溶剂，由于它们的分子极性较强，分子之间存在强烈的内部作用力，倾向于自聚，而不容易与沥青质分子发生相互作用，因而其解堵抑堵能力显著低于含氮有机化合物的效果。即本发明的发明人在研究中意外发现，先将含有含氮有机化合物的解堵抑堵剂与稀油混合，由于稀油黏度较低，解堵抑堵剂与稀油在注入管线和套管中通过流动所产生的自然剪切力就能够形成非常均匀的混合稀油，无需额外的混合设备。解堵抑堵剂改变了稀油的组成，抑制了稀油与稠油接触时造成沥青质聚集的倾向。而当含有解堵抑堵剂的稀油与堵塞物或稠油接触时(解堵抑堵剂可直接与堵塞物接触)，能够对沥青质含量较高的堵塞物(包括稠油井筒堵塞物和管线堵塞物)具有较好的溶解清除效果，并能够很好的抑制堵塞物的形成。
因此，为了实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种稠油开采中解堵的方法，该方法包括：将解堵抑堵剂与堵塞物接触，其中，所述解堵抑堵剂含有含氮有机化合物。
第二方面，本发明提供了一种稠油开采中抑堵的方法，该方法包括：将解堵抑堵剂与稀油混合，然后将含有解堵抑堵剂的稀油注入油井与稠油接触，其中，所述解堵抑堵剂含有含氮有机化合物。
第三方面，本发明提供了含氮有机化合物作为解堵抑堵剂在稠油开采中的应用。
本发明的方法，对沥青质含量较高的稠油井筒堵塞物和管线堵塞物具有较好的溶解清除效果，并能够很好的抑制堵塞物的形成，特别适用于高沥青质稠油油井的开采，用于清洗发生堵塞的井筒和管线，并防止堵塞物形成。其中，对于沥青质含量不小于10重量％的稠油井筒堵塞物和管线堵塞物，本发明的方法的解堵抑堵效果最为明显。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
第一方面，本发明提供了一种稠油开采中解堵的方法，该方法包括：将解堵抑堵剂与堵塞物接触，其中，所述解堵抑堵剂含有含氮有机化合物。
本发明的方法中，优选情况下，将解堵抑堵剂与堵塞物接触的方式包括：直接将所述解堵抑堵剂与堵塞物混合；进一步优选地，所述解堵抑堵剂与堵塞物的重量比为0.2-1.5：1。
本发明的方法中，更优选地，将解堵抑堵剂与堵塞物接触的方式包括：先将所述解堵抑堵剂与稀油混合，然后将含有解堵抑堵剂的稀油与堵塞物混合；进一步优选地，解堵抑堵剂与堵塞物的重量比为0.2-1.5：1，更进一步优选地，含有解堵抑堵剂的稀油与堵塞物的重量比为10-30：1，含有解堵抑堵剂的稀油中，所述解堵抑堵剂的含量为2-5重量％。
本发明的方法中，优选情况下，解堵抑堵剂与堵塞物接触的条件包括：接触温度为10-140℃，进一步优选为40-140℃。本领域技术人员应该理解的是，当解堵抑堵剂为非液体形态时，可以通过升高接触的温度实现对堵塞物的溶解。
本领域技术人员应该理解的是，当堵塞物较多时，可以升高解堵抑堵剂或者含有解堵抑堵剂的稀油与堵塞物的接触温度，并适当增大解堵抑堵剂的用量来实现清除溶解堵塞物的目的。例如，可以将温度升高到50℃以上，并且将解堵抑堵剂浓度提高到2-5重量％以达到清除井筒及管线中堵塞物的目的。
本发明的方法中，对于堵塞物没有特别的限定，可以为稠油开采过程中形成的各种堵塞物，例如可以为井筒堵塞物和管线堵塞物等。其中，堵塞物含有沥青质、胶质、饱和烃、芳烃和无机物，堵塞物中沥青质、胶质、饱和烃、芳烃和无机物的含量根据开采过程中稠油和稀油的组成有所不同，优选情况下，以堵塞物的重量为基准，堵塞物中沥青质的含量不小于10重量％，进一步优选为20-60重量％；堵塞物中胶质的含量为1-20重量％；堵塞物中饱和烃的含量为10-40重量％；堵塞物中芳烃的含量为10-30重量％；堵塞物中无机物的含量为0-10重量％。具体的饱和烃、芳烃和无机物等的种类根据稠油和稀油的组成会有所变化，此为本领域技术人员所熟知，在此不再赘述。
第二方面，本发明提供了一种稠油开采中抑堵的方法，该方法包括：将解堵抑堵剂与稀油混合，然后将含有解堵抑堵剂的稀油注入油井与稠油接触，其中，所述解堵抑堵剂含有含氮有机化合物。
本发明的方法中，优选情况下，在含有解堵抑堵剂的稀油中，解堵抑堵剂的含量为0.5-2重量％。
本发明的方法中，优选情况下，含有解堵抑堵剂的稀油与稠油的重量比为0.2-2：1。
本发明的方法中，优选情况下，含有解堵抑堵剂的稀油与稠油接触的条件包括：接触温度为10-140℃，进一步优选为40-140℃。
本领域技术人员应该理解的是，当开采稠油所用的井筒和管线中形成有堵塞物时，先将堵塞物清除溶解，待堵塞物清除溶解后，可以将解堵抑堵剂或含有解堵抑堵剂的稀油与堵塞物接触得到的产物抽出油井，然后重新向油井中注入含有较低浓度(如0.5-2重量％)的解堵抑堵剂的稀油并将其与稠油接触。
本发明的方法中，稀油含有沥青质、胶质、饱和烃和芳烃，稀油中沥青质、胶质、饱和烃和芳烃的含量根据稀油的组成有所不同，各组分的具体含量经测定可得知，此为本领域技术人员所熟知，在此不再赘述。
本发明的方法中，较低黏度的稀油能够使得解堵抑堵剂很容易均匀分散在其中，可以更充分地发挥解堵抑堵的作用效果。因此，优选情况下，50℃下，稀油的粘度小于300mPa·s。
本发明的方法中，稠油含有沥青质、胶质、饱和烃和芳烃，稠油中沥青质、胶质、饱和烃和芳烃的含量根据稠油的组成有所不同，各组分的具体含量经测定可得知，此为本领域技术人员所熟知，在此不再赘述。优选情况下，50℃下，稠油的粘度大于500mPa·s。
本发明的方法中，发明的发明人进一步发现，含氮有机化合物对沥青质的溶解能力随着分子量的增加而逐渐降低，因此选择分子量低于200的含氮有机化合物能更好的达到期望的效果。因此，优选情况下，含氮有机化合物为分子量小于200的有机胺和/或分子量小于200的含氮杂环化合物。对于分子量小于200的有机胺和分子量小于200的含氮杂环化合物没有特别的限定，可以分别为本领域常见的各种分子量小于200的有机胺和分子量小于200的含氮杂环化合物，优选情况下，分子量小于200的有机胺为苯甲胺、二苯甲胺、三苯甲胺、正丁胺、异丁胺、十二胺、正己胺、环己胺、正辛胺和正癸胺中的一种或多种；分子量小于200的含氮杂环化合物为经取代或未经取代的吡啶、吡咯、吡嗪、哒嗪和嘧啶中的一种或多种，进一步优选为2,4-二甲基吡啶、2-己基吡咯、吡嗪、哒嗪和嘧啶中的一种或多种。前述各物质的同分异构体均可以用作含氮有机化合物来使用。其中，若含氮有机化合物中含有有机胺和含氮杂环化合物时，对于两者的比例没有特别的限定，可以为任意配比。
本发明的方法中，优选情况下，在解堵抑堵剂中，含氮有机化合物的含量为50重量％以上，进一步优选为80重量％以上，更进一步优选为90重量％以上，再进一步优选地，解堵抑堵剂为含氮有机化合物。在解堵抑堵剂中，除所述含氮有机化合物之外，还可以包含本领域常规的解堵抑堵剂，如芳烃(例如苯、甲苯、二甲苯等)。
第三方面，本发明提供了含氮有机化合物作为解堵抑堵剂在稠油开采中的应用。
优选情况下，含氮有机化合物为分子量小于200的有机胺和/或分子量小于200的含氮杂环化合物；进一步优选地，分子量小于200的有机胺为苯甲胺、二苯甲胺、三苯甲胺、正丁胺、异丁胺、十二胺、正己胺、环己胺、正辛胺和正癸胺中的一种或多种；分子量小于200的含氮杂环化合物为经取代或未经取代的吡啶、吡咯、吡嗪、哒嗪和嘧啶中的一种或多种，进一步优选为2,4-二甲基吡啶、2-己基吡咯、吡嗪、哒嗪和嘧啶中的一种或多种。前述各物质的同分异构体均可以用作含氮有机化合物来使用。其中，若含氮有机化合物中含有有机胺和含氮杂环化合物时，对于两者的比例没有特别的限定，可以为任意配比。
实施例
以下将通过实施例对本发明进行详细描述，但并不因此限制本发明。
以下实施例和对比例中，如无特别说明，各试剂均可商购获得，各方法均为本领域常用的各种方法。
实验所采用的稠油、稀油样品都来自于塔河油田1#稠油井，样品组成如表1所示。由于稠油中含有较多的沥青质、较少的胶质，与含饱和烃较多的稀油混合后，所含沥青质即出现沉降的趋势。
表1
实验所采用的堵塞物样品为从塔河油田1#稠油井中采集的堵塞物样品(1#堵塞物)，其中，以1#堵塞物的重量为基准，1#堵塞物的组成为：沥青质50重量％、胶质4重量％、饱和烃19重量％、芳烃17重量％、无机物10重量％。
以下实施例和对比例中，采用在锥形瓶中将解堵抑堵剂或含有解堵抑堵剂的稀油与堵塞物或稠油接触的方法及其效果来模拟实际稠油开采中解堵抑堵的方法和效果。
实施例1-1～实施例14-1以及对比例1-1～对比例6-1
各实施例和对比例用于说明溶解堵塞物的方法。
如表2所示，分别称取100g稀油于不同的250mL锥形瓶中，加入不同类型的解堵抑堵剂并混合均匀，得到含有解堵抑堵剂的稀油，然后分别向各锥形瓶中加入堵塞物样品，在50℃温度下，用磁力搅拌器以200rpm转速搅拌2h，称量干燥后的未溶解固体的量，实验结果见表2。溶解率按下式计算：溶解率＝(加入的堵塞物样品质量-未溶解固体质量)/加入的堵塞物样品质量×100％
表2
将表2中实施例与对比例的结果可知，本发明的采用含氮有机化合物作为解堵抑堵剂进行堵塞物溶解的方法，具有明显较好的溶解效果。
实施例1-2～实施例14-2以及对比例1-2～对比例6-2
各实施例和对比例用于说明抑制堵塞物形成的方法。
如表3所示，分别称取50g稀油于不同的250mL锥形瓶中，加入不同类型的解堵抑堵剂并混合均匀，得到含有解堵抑堵剂的稀油，然后分别向各锥形瓶中加入稠油样品并混合均匀，将混合原油在50℃温度下静置90天，观察锥形瓶底部是否出现沉淀，实验结果见表3。
表3
将表3中实施例与对比例的结果可知，本发明的采用含氮有机化合物作为解堵抑堵剂抑制堵塞物形成的方法，能够明显抑制沥青质的析出，而对比例则均出现沥青质沉淀。
本发明的方法，对沥青质含量较高的稠油井筒堵塞物和管线堵塞物具有较好的溶解清除效果，并能够很好的抑制堵塞物的形成，特别适用于高沥青质稠油油井的开采，用于清洗发生堵塞的井筒和管线，并防止堵塞物形成。其中，对于沥青质含量不小于10重量％的稠油井筒堵塞物和管线堵塞物，本发明的方法的解堵抑堵效果最为明显。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (13)
1.一种稠油开采中解堵的方法，其特征在于，该方法包括：将解堵抑堵剂与堵塞物接触，其中，所述解堵抑堵剂含有含氮有机化合物；
其中，所述含氮有机化合物为分子量小于200的有机胺和/或分子量小于200的含氮杂环化合物；
所述分子量小于200的有机胺为苯甲胺、二苯甲胺、三苯甲胺、正丁胺、异丁胺、十二胺、正己胺、环己胺、正辛胺和正癸胺中的一种或多种；
所述分子量小于200的含氮杂环化合物为2,4-二甲基吡啶、2-己基吡咯、吡嗪、哒嗪和嘧啶中的一种或多种；
其中，将解堵抑堵剂与堵塞物接触的方式包括：先将所述解堵抑堵剂与稀油混合，然后将含有解堵抑堵剂的稀油与堵塞物混合；解堵抑堵剂与堵塞物的重量比为0.2-1.5：1。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，含有解堵抑堵剂的稀油与堵塞物的重量比为10-30：1，含有解堵抑堵剂的稀油中，所述解堵抑堵剂的含量为2-5重量％。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述解堵抑堵剂与堵塞物接触的条件包括：接触温度为10-140℃。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述解堵抑堵剂与堵塞物接触的条件包括：接触温度为40-140℃。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其中，以堵塞物的重量为基准，所述堵塞物中沥青质的含量不小于10重量％。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，50℃下，所述稀油的粘度小于300mPa·s。
7.一种稠油开采中抑堵的方法，其特征在于，该方法包括：将解堵抑堵剂与稀油混合，然后将含有解堵抑堵剂的稀油注入油井与稠油接触，其中，所述解堵抑堵剂含有含氮有机化合物；
其中，所述含氮有机化合物为分子量小于200的有机胺和/或分子量小于200的含氮杂环化合物；
所述分子量小于200的有机胺为苯甲胺、二苯甲胺、三苯甲胺、正丁胺、异丁胺、十二胺、正己胺、环己胺、正辛胺和正癸胺中的一种或多种；
所述分子量小于200的含氮杂环化合物为2,4-二甲基吡啶、2-己基吡咯、吡嗪、哒嗪和嘧啶中的一种或多种；
其中，在含有解堵抑堵剂的稀油中，所述解堵抑堵剂的含量为0.5-2重量％。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，含有解堵抑堵剂的稀油与稠油的重量比为0.2-2：1。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其中，含有解堵抑堵剂的稀油与稠油接触的条件包括：接触温度为10-140℃。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，含有解堵抑堵剂的稀油与稠油接触的条件包括：接触温度为40-140℃。
11.根据权利要求7或8所述的方法，其中，50℃下，所述稀油的粘度小于300mPa·s。
12.根据权利要求7或8所述的方法，其中，50℃下，所述稠油的粘度大于500mPa·s。
13.含氮有机化合物作为解堵抑堵剂在稠油开采中的应用，所述含氮有机化合物为分子量小于200的有机胺和/或分子量小于200的含氮杂环化合物；
所述分子量小于200的有机胺为苯甲胺、二苯甲胺、三苯甲胺、正丁胺、异丁胺、十二胺、正己胺、环己胺、正辛胺和正癸胺中的一种或多种；
所述分子量小于200的含氮杂环化合物为2,4-二甲基吡啶、2-己基吡咯、吡嗪、哒嗪和嘧啶中的一种或多种；
其中，将解堵抑堵剂与稀油混合，然后将含有解堵抑堵剂的稀油注入油井与稠油接触，在含有解堵抑堵剂的稀油中，所述解堵抑堵剂的含量为0.5-2重量％。
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