CN110199005A - 硫化物垢的处理 - Google Patents
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Abstract
处理硫化物垢包括使硫化物垢与包含第一氧化剂和第二氧化剂的氧化性组合物接触。
Description
优先权声明
本申请要求2016年9月1日提交的名称为“硫化物垢的处理”的美国专利申请号62/382,558的优先权，其通过引用整体结合在本文中。
技术领域
本文涉及在油气生产期间的垢如铁硫化物垢的处理。
背景
硫化物垢，如铁硫化物垢、硫化铅垢和硫化锌垢，是地下环境中的问题，因为它们在含硫气井中随时间生长。铁硫化物垢由于铁与H2S之间的反应而在井下形成。铁硫化物具有多种形式，包括黄铁矿(pyrite,FeS2)、磁黄铁矿(pyrrhotite,Fe7S8)、陨硫铁(troilite,FeS)、硫复铁矿(greigite,Fe2S4)、和四方硫铁矿(mackinawite,Fe9S8)以及白铁矿(marcasite)。H2S的潜在来源包括硫酸盐还原性细菌、热化学硫还原、有机硫化合物的热分解、含硫井的酸处理和金属硫化物的水解。铁的潜在来源包括地层盐水、井管和井下腐蚀。结果是在井内的铁硫化物垢沉积物，其随时间对生产操作造成负面影响。例如，在沙特阿拉伯的一些Khuff气井经历了7百万标准立方英尺/天(MMscfd)的估算生产损失。此外，垢沉积物限制了进入井以进行监督或干预。
概述
在本公开中提供了一种用于处理硫化物垢的方法。所述方法包括使硫化物垢与包含第一氧化剂和第二氧化剂的氧化性组合物接触。
在一些实施方案中，硫化物垢是铁硫化物垢。例如，硫化物垢可以包括黄铁矿、磁黄铁矿、陨硫铁、硫复铁矿、四方硫铁矿、白铁矿或其组合。在一些实施方案中，硫化物垢是黄铁矿。
硫化物垢可以与下游设备有关。下游设备垢可以存在于地下地层中。在一些实施方案中，下游设备是管道、管线或容器。
在一些实施方案中，第一氧化剂包括过硫酸盐。过硫酸盐可以包括过硫酸铵、过硫酸钾或其组合。在一些实施方案中，过硫酸盐是过硫酸铵。
第一氧化剂可以具有约5mM至约1M的浓度。例如，第一氧化剂可以具有约25mM至约250mM的浓度。在一些实施方案中，第一氧化剂是过硫酸铵并且具有约5mM至约1M的浓度。例如，第一氧化剂可以是过硫酸铵并且具有约25mM至约75mM的浓度。在一些实施方案中，第一氧化剂是过硫酸铵并且具有约60mM至约120mM的浓度。在一些实施方案中，第一氧化剂是过硫酸铵并且具有约125mM至约225mM的浓度。在一些实施方案中，第一氧化剂是过硫酸铵并且具有约250mM至约450mM的浓度。
在一些实施方案中，第二氧化剂包括溴酸盐。溴酸盐可以包括溴酸钙、溴酸镁、溴酸钾、溴酸钠或其组合。在一些实施方案中，溴酸盐是溴酸钠。
第二氧化剂可以具有约5mM至约2M的浓度。例如，第二氧化剂可以具有约30mM至约90mM的浓度。第二氧化剂也可以具有约90mM至约170mM的浓度。第二氧化剂也可以具有约160mM至约360mM的浓度。第二氧化剂也可以具有约400mM至约700mM的浓度。
在一些实施方案中，第二氧化剂是溴酸钠并且具有约5mM至约2M的浓度。例如，第二氧化剂可以是溴酸钠并且具有约30mM至约90mM的浓度。在一些实施方案中，第二氧化剂是溴酸钠并且具有约90mM至约170mM的浓度。在一些实施方案中，第二氧化剂是溴酸钠并且具有约160mM至约360mM的浓度。在一些实施方案中，第二氧化剂是溴酸钠并且具有约400mM至约700mM的浓度。
在一些实施方案中，第一氧化剂包括过硫酸盐并且第二氧化剂包括溴酸盐。例如，第一氧化剂可以包括过硫酸铵并且第二氧化剂可以包括溴酸钠。
在一些实施方案中，氧化性组合物包含盐，如铵盐。在一个实例中，铵盐是乙酸铵。
处理硫化物垢可以在大于约60℃的温度进行。例如，处理硫化物垢可以在大于约100℃的温度进行。在一些实施方案中，处理硫化物垢在约60℃至约200℃的温度进行。例如，处理硫化物垢可以在约100℃至约150℃的温度进行。
处理硫化物垢可以进行小于约96小时的时间。例如，可以将硫化物垢处理小于约24小时的时间。也可以将硫化物垢处理小于约1小时的时间。在一些实施方案中，将硫化物垢处理约0.5小时至约96小时的时间。例如，可以将硫化物垢处理约0.5小时至约6小时的时间。在一些实施方案中，将硫化物垢处理约1小时的时间。
在本公开中还提供了一种处理铁硫化物垢的方法，所述方法包括使硫化物垢与包含过硫酸盐和溴酸盐的氧化性组合物接触。过硫酸盐氧化剂具有约5mM至约1M的浓度，并且溴酸盐氧化剂具有约5mM至约2M的浓度。
在一些实施方案中，处理硫化物垢在约60℃至约200℃的温度进行。
在一些实施方案中，将硫化物垢处理小于约96小时的时间。
在本公开中还提供了一种处理铁硫化物垢的方法，所述方法包括使硫化物垢与包含过硫酸铵和溴酸钠的氧化性组合物接触。过硫酸铵具有约5mM至约1M的浓度，并且溴酸钠具有约5mM至约2M的浓度。
在一些实施方案中，处理硫化物垢在约60℃至约200℃的温度进行。
在一些实施方案中，将硫化物垢处理小于约96小时的时间。
在本公开中还提供了一种处理硫化物垢的方法。所述方法包括使硫化物垢与包含氧化剂的氧化性组合物接触。
氧化剂可以是过硫酸盐、溴酸盐或其组合。例如，氧化剂可以是过硫酸铵、过硫酸钠、过硫酸钾、溴酸钙、溴酸镁、溴酸钾、溴酸钠或其组合。
氧化性组合物还可以包含盐。例如，氧化性组合物还可以包含铵盐，如乙酸铵。
详述
现在将详细参考所公开的主题的一些实施方案。尽管将与列举的权利要求一起描述所公开的主题，应理解的是所例示的主题并非意在将权利要求限制于所公开的主题。
处理硫化物垢的方法
在本公开中提供了一种处理硫化物垢的方法。所述方法包括使硫化物垢与包含第一氧化剂和第二氧化剂的氧化性组合物接触。
硫化物垢可以是铁硫化物垢。例如，硫化物垢可以是黄铁矿(FeS2)、磁黄铁矿(Fe7S8)、陨硫铁(FeS)、硫复铁矿(Fe9S8)、四方硫铁矿、白铁矿或其组合。在一些实施方案中，硫化物垢是黄铁矿。在一些实施方案中，硫化物垢是磁黄铁矿。
硫化物垢可以存在于地下地层中。硫化物垢还可以与下游设备有关。下游设备可以是指管道、管线、容器，以及与原油接触的任何设备。例如，这样的设备可以包括但不限于分离器、脱水器、过滤器、离心机、旋风分离器和静电除尘器。在一些实施方案中，下游设备包括管道、管线或容器中的至少一种。下游设备可以在地下地层中时进行处理，从地下地层中移出然后进行处理，或二者。
氧化性组合物还可以包含水性液体。例如，氧化性组合物可以包含水、盐水、采出水、返排水、半咸水、淡水、海水、矿物质水以及其他不同盐度和矿物质浓度的水中的至少一种。在一些实施方案中，水性液体可以包括钻井液、压裂液、转向液和堵漏处理液(lostcirculation treatment fluid)中的至少一种。
在一些实施方案中，所述方法还包括得到或提供氧化性组合物。得到或提供氧化性组合物可以在地表上进行。得到或提供组合物可以在地下地层中进行。例如，可以将第一氧化剂放置在地下地层中，并且在稍后的时间，可以将第二氧化剂放置在地下地层中以提供氧化性组合物。备选地，可以将第二氧化剂放置在地下地层中，并且在稍后的时间，可以将第一氧化剂放置在地下地层中以提供氧化性组合物。
第一氧化剂可以是过硫酸盐。例如，第一氧化剂可以包括过硫酸铵、过硫酸钾或其组合。在一些实施方案中，第一氧化剂是过硫酸铵。
第一氧化剂可以具有约5mM至约1M的浓度。例如，第一氧化剂可以具有约25mM至约75mM、约30mM至约55mM、约35mM至约50mM的浓度。第一氧化剂可以具有约25mM、30mM、40mM、45mM、50mM、55mM或约60mM的浓度。在一些实施方案中，第一氧化剂具有约40mM至约45mM的浓度。例如，第一氧化剂可以是过硫酸铵并且具有约0.25g/25mL的浓度。
第一氧化剂也可以具有约60mM至约120mM、约70mM至约110mM、或约80mM至约100mM的浓度。例如，第一氧化剂可以具有约60mM、70mM、80mM、90mM、100mM、110mM或约120mM的浓度。在一些实施方案中，第一氧化剂具有约80mM至约90mM的浓度。例如，第一氧化剂可以是过硫酸铵并且具有约0.50g/25mL的浓度。
第一氧化剂也可以具有约125mM至约225mM、约150mM至约200mM、或约165mM至约185mM的浓度。例如，第一氧化剂可以具有约125mM、150mM、175mM、200mM或约225mM的浓度。在一些实施方案中，第一氧化剂具有约170mM至约180mM的浓度。例如，第一氧化剂可以是过硫酸铵并且具有约1.00g/25mL的浓度。
第一氧化剂也可以具有约250mM至约450mM、约300mM至约400mM、或约325mM至约375mM的浓度。例如，第一氧化剂可以具有约250mM、300mM、350mM、400mM或约450mM的浓度。在一些实施方案中，第一氧化剂具有约340mM至约360mM的浓度。例如，第一氧化剂可以是过硫酸铵并且具有约2.00g/25mL的浓度。
在一些实施方案中，第一氧化剂是过硫酸铵并且具有约5mM至约1M的浓度。例如，过硫酸铵可以具有约25mM至约75mM、约30mM至约55mM、约35mM至约50mM的浓度。过硫酸铵可以具有约25mM、30mM、40mM、45mM、50mM、55mM或约60mM的浓度。在一些实施方案中，过硫酸铵具有约40mM至约45mM的浓度。
过硫酸铵也可以具有约60mM至约120mM、约70mM至约110mM、或约80mM至约100mM的浓度。例如，过硫酸铵可以具有约60mM、70mM、80mM、90mM、100mM、110mM或约120mM的浓度。在一些实施方案中，过硫酸铵具有约80mM至约90mM的浓度。
过硫酸铵也可以具有约125mM至约225mM、约150mM至约200mM、或约165mM至约185mM的浓度。例如，过硫酸铵可以具有约125mM、150mM、175mM、200mM或约225mM的浓度。在一些实施方案中，过硫酸铵具有约170mM至约180mM的浓度。
过硫酸铵也可以具有约250mM至约450mM、约300mM至约400mM、或约325mM至约375mM的浓度。例如，第一过硫酸铵可以具有约250mM、300mM、350mM、400mM或约450mM的浓度。在一些实施方案中，过硫酸铵具有约340mM至约360mM的浓度。
在一些实施方案中，第二氧化剂是溴酸盐。溴酸盐可以包括选自由溴酸钙、溴酸镁、溴酸钾、溴酸钠或其组合组成的组中的溴酸盐。在一些实施方案中，溴酸盐是溴酸钠。
第二氧化剂可以具有约5mM至约2M的浓度。在一些实施方案中，第二氧化剂可以具有约30mM至约90mM或约40mM至约80mM的浓度。例如，第二氧化剂可以具有约30mM、40mM、50mM、60mM、70mM、80mM或约90mM的浓度。在一些实施方案中，第二氧化剂具有约55mM至约75mM的浓度。例如，第二氧化剂可以是溴酸钠并且具有约0.25g/25mL的浓度。
第二氧化剂也可以具有约90mM至约170mM或约110mM至约150mM的浓度。例如，第二氧化剂可以具有约90mM、110mM、130mM、150mM或约170mM的浓度。在一些实施方案中，第二氧化剂具有约120mM至约140mM的浓度。例如，第二氧化剂可以是过硫酸铵并且具有约0.5g/25mL的浓度。
第二氧化剂也可以具有约160mM至约360mM或约200至约320mM的浓度。例如，第二氧化剂可以具有约160mM、200mM、240mM、280mM、320mM或约360mM的浓度。在一些实施方案中，第二氧化剂具有约240mM至约280mM的浓度。例如，第二氧化剂可以是过硫酸铵并且具有约1.0g/25mL的浓度。
第二氧化剂也可以具有约400mM至约700mM或约450至约630mM的浓度。例如，第二氧化剂可以具有约400mM、450mM、500mM、550mM、600mM、650mM或约700mM的浓度。在一些实施方案中，第二氧化剂具有约500mM至约550mM的浓度。例如，第二氧化剂可以是过硫酸铵并且具有约2.0g/25mL的浓度。
在一些实施方案中，第二氧化剂是溴酸钠并且具有约30mM至约90mM或约40mM至约80mM的浓度。例如，溴酸钠可以具有约30mM、40mM、50mM、60mM、70mM、80mM或约90mM的浓度。在一些实施方案中，溴酸钠具有约55mM至约75mM的浓度。
溴酸钠也可以具有约90mM至约170mM或约110mM至约150mM的浓度。例如，溴酸钠可以具有约90mM、110mM、130mM、150mM或约170mM的浓度。在一些实施方案中，溴酸钠具有约120mM至约140mM的浓度。
溴酸钠也可以具有约160mM至约360mM或约200至约320mM的浓度。例如，溴酸钠可以具有约160mM、200mM、240mM、280mM、320mM或约360mM的浓度。在一些实施方案中，溴酸钠具有约240mM至约280mM的浓度。
溴酸钠也可以具有约400mM至约700mM或约450至约630mM的浓度。例如，溴酸钠可以具有约400mM、450mM、500mM、550mM、600mM、650mM或约700mM的浓度。在一些实施方案中，溴酸钠具有约500mM至约550mM的浓度。
氧化性组合物还可以包含盐。例如，氧化性组合物还可以包含铵盐。铵盐可以包括乙酸铵、溴化铵、碳酸铵、硫酸铈(IV)铵二水合物、氯化铵、氟化铵、碘化铵、硝酸铵、硫酸铵、四氟硼酸铵、硫代硫酸铵或其组合。在一些实施方案中，铵盐是氯化铵。盐可以作为亚硝酸盐或硝酸盐的来源。盐可以在氧化之后作为亚硝酸盐或硝酸盐的来源。例如，可以将铵盐氧化为亚硝酸盐或硝酸盐，由此作为亚硝酸盐或硝酸盐的来源。
在一些实施方案中，氧化性溶液包含溴酸钠和乙酸铵。铵与溴酸盐协同相互作用以提高铁硫化物的溶解，并且乙酸根抗衡阴离子作为螯合剂发挥作用以预防或减少硫酸铁(黄钾铁矾)的沉淀。
盐可以以约25mM至约1.0M、约50mM至约500mM、约75mM至约300mM或约100mM至约200mM的浓度存在。例如，铵盐可以具有约25mM、50mM、75mM、100mM、150mM、200mM、300mM、400mM、500mM、750mM或约1.0M的浓度。在一些实施方案中，铵盐具有约125mM至约175mM的浓度。例如，铵盐是氯化铵并且以约0.2g/25mL的浓度存在。
盐可以是氯化铵并且以约25mM至约1.0M、约50mM至约500mM、约75mM至约300mM或约100mM至约200mM的浓度存在。例如，铵盐可以具有约25mM、50mM、75mM、100mM、150mM、200mM、300mM、400mM、500mM、750mM或约1.0M的浓度。
在一些实施方案中，第一氧化剂包括过硫酸盐并且第二氧化剂包括溴酸盐。过硫酸盐可以具有约5mM至约1M的浓度，并且溴酸盐可以具有浓度约5mM至约2M的浓度。例如，过硫酸盐可以具有约25mM至约75mM的浓度，并且溴酸盐可以具有约30mM至约90mM的浓度；过硫酸盐可以具有约60mM至约120mM的浓度，并且溴酸盐可以具有约90mM至约170mM的浓度；过硫酸盐可以具有约125mM至约225mM的浓度，并且溴酸盐可以具有约160mM至约360mM的浓度；或过硫酸盐可以具有约250mM至约450mM的浓度，并且溴酸盐可以具有约400mM至约700mM的浓度。
在一些实施方案中，第一氧化剂是过硫酸铵并且第二氧化剂是溴酸钠。过硫酸铵可以具有约5mM至约1M的浓度，并且溴酸钠可以具有约5mM至约2M的浓度。例如，过硫酸铵可以具有约25mM至约75mM的浓度，并且溴酸钠可以具有约30mM至约90mM的浓度；过硫酸铵可以具有约60mM至约120mM的浓度，并且溴酸钠可以具有约90mM至约170mM的浓度；过硫酸铵可以具有约125mM至约225mM和的浓度，并且溴酸钠可以具有约160mM至约360mM的浓度；或过硫酸铵可以具有约250mM至约450mM的浓度，并且溴酸钠可以具有约400mM至约700mM的浓度。在溴酸盐和铵阳离子之间的协同作用(其中铵阳离子被氧化并且改变整体溶液组成)使得更有利于铁硫化物溶解。
在一些实施方案中，在大于约60℃的温度处理硫化物垢。例如，处理硫化物垢在大于约100℃的温度进行。在一些实施方案中，处理硫化物垢在约60℃至约200℃的温度进行。例如，处理硫化物垢可以在约60℃、80℃、100℃、120℃、140℃、160℃、180℃或约200℃的温度进行。在一些实施方案中，处理硫化物垢在约100℃至约150℃的温度进行。
可以将硫化物垢处理小于约96小时、小于约24小时或小于约1小时的时间。例如，可以将硫化物垢处理约0.5小时、1小时、2小时、4小时、6小时、8小时、10小时、12小时、18小时、24小时、36小时、48小时、72小时或约96小时。在一些实施方案中，将硫化物垢处理约0.5小时至约96小时的时间。例如，将硫化物垢处理约0.5至72小时、约0.5至约48小时、约0.5至约36小时、约0.5小时至约24小时、约0.5小时至约18小时、约0.5至约12小时、约0.5至6小时、或约0.5小时至约1小时的时间。
在本文中还提供了一种处理铁硫化物垢的方法，所述方法包括使铁硫化物垢与氧化性组合物接触。氧化性组合物包含过硫酸盐和溴酸盐。过硫酸盐氧化剂具有约5mM至约1M的浓度，并且溴酸盐氧化剂具有约5mM至约2M的浓度。在一些实施方案中，在约60℃至约200℃的温度处理硫化物垢。也可以将硫化物垢处理小于约96小时的时间。
在本文中还提供了一种处理铁硫化物垢的方法，所述方法包括使硫化物垢与包含过硫酸铵和溴酸钠的氧化性组合物接触。过硫酸铵具有约5mM至约1M的浓度，并且溴酸钠具有约5mM至约2M的浓度。
过硫酸铵可以具有约25mM至约75mM、约60mM至约120mM、约125mM至约225mM、或约250mM至约450mM的浓度。溴酸钠可以具有约30mM至约90mM、约90mM至约170mM、约160mM至约360mM、或约400mM至约700mM的浓度。
在一些实施方案中，过硫酸铵具有约25mM至约75mM的浓度，并且溴酸钠具有约30mM至约90mM的浓度；过硫酸铵具有约60mM至约120mM的浓度，并且溴酸钠具有约90mM至约170mM的浓度；过硫酸铵具有约125mM至约225mM的浓度，并且溴酸钠具有约160mM至约360mM的浓度；或过硫酸铵具有约250mM至约450mM的浓度，并且溴酸钠具有约400mM至约700mM的浓度。
在一些实施方案中，在约60℃至约200℃的温度处理铁硫化物垢。例如，可以在约60℃、80℃、100℃、120℃、140℃、160℃、180℃或约200℃的温度处理铁硫化物垢。在一些实施方案中，在约100℃至约150℃的温度处理铁硫化物垢。
在一些实施方案中，将硫化物垢处理约0.5小时至约96小时的时间。例如，将硫化物垢处理约0.5至72小时、约0.5至约48小时、约0.5至约36小时、约0.5小时至约24小时、约0.5小时至约18小时、约0.5至约12小时、约0.5至6小时、或约0.5小时至约1小时的时间。
在本公开中还提供了一种处理硫化物垢的方法。所述方法包括使硫化物垢与包含氧化剂的氧化性组合物接触。
氧化剂可以是过硫酸盐、溴酸盐或其组合。例如，氧化剂可以是过硫酸铵、过硫酸钾、溴酸钙、溴酸镁、溴酸钾、溴酸钠或其组合。
在一些实施方案中，氧化性组合物仅包含一种氧化剂。
氧化性组合物还可以包含水性液体。例如，氧化性组合物可以包含水、盐水、采出水、返排水、半咸水、淡水、海水、矿物质水以及其他不同盐度和矿物质浓度的水中的至少一种。在一些实施方案中，水性液体可以包括钻井液、压裂液、转向液和堵漏处理液中的至少一种。
在一些实施方案中，氧化剂可以具有约5mM至约4M的浓度。例如，氧化剂可以具有约5mM、50mM、100mM、250mM、500mM、1M、2或约4M的浓度。
氧化性组合物还可以包含盐。例如，氧化性组合物还可以包含铵盐。铵盐可以包括乙酸铵、溴化铵、碳酸铵、硫酸铈(IV)铵二水合物、氯化铵、氟化铵、碘化铵、硝酸铵、硫酸铵、四氟硼酸铵、硫代硫酸铵或其组合。在一些实施方案中，铵盐是氯化铵。盐可以作为亚硝酸盐或硝酸盐的来源。盐可以在氧化之后作为亚硝酸盐或硝酸盐的来源。例如，可以将铵盐氧化为亚硝酸盐或硝酸盐，由此作为亚硝酸盐或硝酸盐的来源。
盐可以以约25mM至约1.0M、约50mM至约500mM、约75mM至约300mM或约100mM至约200mM的浓度存在。例如，铵盐可以具有约25mM、50mM、75mM、100mM、150mM、200mM、300mM、400mM、500mM、750mM或约1.0M的浓度。在一些实施方案中，铵盐具有约125mM至约175mM的浓度。例如，铵盐是氯化铵并且以约0.2g/25mL的浓度存在。
盐可以是氯化铵并且以约25mM至约1.0M、约50mM至约500mM、约75mM至约300mM或约100mM至约200mM的浓度存在。例如，铵盐可以具有约25mM、50mM、75mM、100mM、150mM、200mM、300mM、400mM、500mM、750mM或约1.0M的浓度。
在一些实施方案中，在大于约60℃的温度处理硫化物垢。例如，处理硫化物垢在大于约100℃的温度进行。在一些实施方案中，处理硫化物垢在约60℃至约200℃的温度进行。例如，处理硫化物垢可以在约60℃、80℃、100℃、120℃、140℃、160℃、180℃或约200℃的温度进行。在一些实施方案中，处理硫化物垢在约100℃至约150℃的温度进行。
可以将硫化物垢处理小于约96小时、小于约24小时或小于约1小时的时间。例如，可以将硫化物垢处理约0.5小时、1小时、2小时、4小时、6小时、8小时、10小时、12小时、18小时、24小时、36小时、48小时、72小时或约96小时。在一些实施方案中，将硫化物垢处理约0.5小时至约96小时的时间。例如，将硫化物垢处理约0.5至72小时、约0.5至约48小时、约0.5至约36小时、约0.5小时至约24小时、约0.5小时至约18小时、约0.5至约12小时、约0.5至6小时、或约0.5小时至约1小时的时间。
氧化性组合物
还提供了包含过硫酸铵和溴酸钠的氧化性组合物。过硫酸铵具有约5mM至约1M的浓度，并且溴酸钠具有约5mM至约2M的浓度。
在一些实施方案中，过硫酸铵可以具有约25mM至约75mM、约60mM至约120mM、约125mM至约225mM、或约250mM至约450mM的浓度。在一些实施方案中，溴酸钠可以具有约30mM至约90mM、约90mM至约170mM、约160mM至约360mM、或约400mM至约700mM的浓度。
在一些实施方案中，过硫酸铵具有约25mM至约75mM的浓度，并且溴酸钠具有约30mM至约90mM的浓度；过硫酸铵具有约60mM至约120mM的浓度，并且溴酸钠具有约90mM至约170mM的浓度；过硫酸铵具有约125mM至约225mM的浓度，并且溴酸钠具有约160mM至约360mM的浓度；或过硫酸铵具有约250mM至约450mM的浓度，并且溴酸钠具有约400mM至约700mM的浓度。
在一些实施方案中，氧化性组合物还包含水性液体。例如，氧化性组合物可以包含水、盐水、采出水、返排水、半咸水、淡水、海水、矿物质水以及其他不同盐度和矿物质浓度的水中的至少一种。水性液体可以包括钻井液、压裂液、转向液和堵漏处理液中的至少一种。
系统或装置
在本公开中还提供了一种系统，所述系统包括(i)如在本公开中描述的包含第一氧化剂和第二氧化剂的氧化性组合物；和(ii)在其中包含氧化性组合物的地下地层。
在一些实施方案中，在系统中的氧化性组合物还可以包含井下液，或者所述系统可以包括氧化性组合物和井下液的混合物。在一些实施方案中，所述系统可以包括管和被配置成通过管将氧化性组合物泵送至地下地层中的泵。
在一些实施方案中，系统可以包括与管(例如，任何适合类型的油田管道，如管线、钻井管道、生产管道等)流体连接的泵，所述管含有在本公开中描述的包含涂布的纳米粒子和离子的组合物。
在一些实施方案中，系统可以包括设置在井眼中的钻柱，所述钻柱包括在钻柱的井下末端处的钻头。系统可以包括在钻柱和井眼之间的环空(annulus)。系统还可以包括被配置成使组合物循环通过钻柱、通过钻头、并且通过环空回到地表上的泵。系统可以包括被配置成处理离开环空的组合物以产生用于再循环通过井眼的清洁钻井液的流体处理单元。
其他组分
包含第一氧化剂和第二氧化剂的氧化性组合物还可以包含一种或多种适合的组分。额外的组分可以是使得氧化性组合物可以如本公开中描述而使用的任何组分。
在一些实施方案中，组合物包含一种或多种增粘剂。增粘剂可以是任何适合的增粘剂。增粘剂可以在任何适合的时间和位置影响组合物或与组合物接触的溶剂的粘度。在一些实施方案中，在注入至地下地层中之前、在注入至地下地层中时、在行进通过设置在钻孔中的管期间、在组合物到达特定地下位置时、或在组合物到达特定地下位置之后一段时间中的至少一个，增粘剂提供增加的粘度。在一些实施方案中，增粘剂可以是组合物的约0.0001重量％至约10重量％。
增粘剂可以包括直链多糖和聚((C2-C10)亚烯基)中的至少一种，其中在每次出现时，(C2-C10)亚烯基独立地是取代的或未取代的。在一些实施方案中，增粘剂可以包括以下各项中的至少一种：聚(丙烯酸)或其(C1-C5)烷基酯、聚(甲基丙烯酸)或其(C1-C5)烷基酯、聚(乙酸乙烯酯)、聚(乙烯醇)、聚(乙二醇)、聚(乙烯基吡咯烷酮)、聚丙烯酰胺、聚(甲基丙烯酸羟乙酯)、藻酸盐、壳聚糖、凝胶多糖、葡聚糖、乳化胶(emulsan)、结冷胶(gellan)、葡糖醛胶(glucuronan)、N-乙酰基-葡糖胺、N-乙酰基-肝素前体(heparosan)、透明质酸、开菲尔多糖(kefiran)、香菇多糖(lentinan)、果聚糖(levan)、莫兰胶(mauran)、支链淀粉(pullulan)、硬葡聚糖(scleroglucan)、裂褶菌多糖(schizophyllan)、斯氏胶(stewartan)、琥珀酰聚糖(succinoglycan)、黄原胶、韦兰胶(welan)、衍生化的淀粉、罗望子、黄芪胶、瓜尔豆胶、衍生化的瓜尔胶(例如，羟丙基瓜尔胶、羧甲基瓜尔胶或羧甲基羟丙基瓜尔胶)、印度树胶、阿拉伯树胶、槐豆胶和衍生化的纤维素(例如，羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、羧甲基羟乙基纤维素、羟丙基纤维素或甲基羟乙基纤维素)。
增粘剂可以包括聚(乙烯醇)均聚物、聚(乙烯醇)共聚物、交联的聚(乙烯醇)均聚物和交联的聚(乙烯醇)共聚物。增粘剂可以包括聚(乙烯醇)共聚物或交联的聚(乙烯醇)共聚物，其包括乙烯醇与以下各项中的至少一种的接枝、直链、支链、嵌段和无规的共聚物中的至少一种：取代或未取代的(C2-C50)烃基，其中具有至少一个脂族不饱和的C-C键，和取代或未取代的(C2-C50)烯烃。增粘剂可以包括聚(乙烯醇)共聚物或交联的聚(乙烯醇)共聚物，其包括乙烯醇与以下各项中的至少一种的接枝、直链、支链、嵌段和无规的共聚物中的至少一种：乙烯基膦酸、亚乙烯基二膦酸、取代或未取代的2-丙烯酰基酰胺基-2-甲基丙磺酸、取代或未取代的(C1-C20)链烯酸、丙烯酸、丁烯酸、戊烯酸、己烯酸、辛烯酸、壬烯酸、癸烯酸、丙烯酸、甲基丙烯酸、羟丙基丙烯酸、丙烯酰胺、富马酸、甲基丙烯酸、羟丙基丙烯酸、乙烯基膦酸、亚乙烯基二膦酸、衣康酸、巴豆酸、中康酸(mesoconic acid)、宁康酸、苯乙烯磺酸、烯丙基磺酸、甲基烯丙基磺酸、乙烯基磺酸及其取代或未取代的(C1-C20)烷基酯。增粘剂可以包括聚(乙烯醇)共聚物或交联的聚(乙烯醇)共聚物，其包括乙烯醇与以下各项中的至少一种的接枝、直链、支链、嵌段和无规的共聚物中的至少一种：乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、丁酸乙烯酯、戊酸乙烯酯、己酸乙烯酯、2-甲基丁酸乙烯酯、3-乙基戊酸乙烯酯和3-乙基己酸乙烯酯、马来酸酐、取代或未取代的(C1-C20)链烯酸、取代或未取代的(C1-C20)链烷酸酐、取代或未取代的(C1-C20)链烯酸、取代或未取代的(C1-C20)链烯酸酐、丙烯酸酐、丁烯酸酐、戊烯酸酐、己烯酸酐、辛烯酸酐、壬烯酸酐、癸烯酸酐、丙烯酸酐、富马酸酐、甲基丙烯酸酐、羟丙基丙烯酸酐、乙烯基膦酸酐、亚乙烯基二膦酸酐、衣康酸酐、巴豆酸酐、中康酸酐、柠康酸酐、苯乙烯磺酸酐、烯丙基磺酸酐、甲基烯丙基磺酸酐、乙烯基磺酸酐和含有取代或未取代的(C1-C10)杂环的N-(C1-C10)烯基氮。增粘剂可以包括聚(乙烯醇)共聚物或交联的聚(乙烯醇)共聚物，其包括接枝、直链、支链、嵌段和无规的共聚物中的至少一种，所述共聚物包括聚(乙烯醇)-聚(丙烯酰胺)共聚物、聚(乙烯醇)-聚(2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸)共聚物或聚(乙烯醇)-聚(N-乙烯基吡咯烷酮)共聚物。增粘剂可以包括交联的聚(乙烯醇)均聚物或共聚物，其包括交联剂，所述交联剂包括以下各项中的至少一种：醛、形成醛的化合物、羧酸或其酯、磺酸或其酯、膦酸或其酯、酸酐和表卤代醇。
在一些实施方案中，组合物或包含其的混合物可以包含任何适量的在井下液中使用的任何适合的材料。例如，组合物或包含其的混合物可以包含水、盐水、水性碱、酸、油、有机溶剂、合成流体油相、水溶液、醇或多元醇、纤维素、淀粉、碱度控制剂、酸度控制剂、密度控制剂、密度调节剂、乳化剂、分散剂、聚合稳定剂、交联剂、聚丙烯酰胺、聚合物或聚合物的组合、抗氧化剂、热稳定剂、泡沫控制剂、溶剂、稀释剂、增塑剂、填料或无机粒子、颜料、染料、沉淀剂、流变改性剂、油润湿剂、缓凝添加剂、表面活性剂、气体、减重添加剂、增重添加剂、堵漏材料、过滤控制添加剂、纤维、触变添加剂、破碎剂(breaker)、交联剂、流变改性剂、固化促进剂、固化阻滞剂、pH调节剂、螯合剂、阻垢剂、酶、树脂、水控制材料、氧化剂、标记物、波特兰水泥、火山灰水泥、石膏水泥、高氧化铝含量水泥、矿渣水泥、二氧化硅水泥、粉煤灰、偏高岭土、页岩、沸石、晶体二氧化硅化合物、非晶形二氧化硅、可水合粘土、微球、石灰或其组合。
钻井液，也被称为钻井泥浆或简称为“泥浆”，是在钻井眼时循环通过井眼以促进钻井操作的特别设计的流体。钻井液可以是水系的或油系的。钻井液可以从钻头下方和周围向上携带钻屑，将其输送至环空上，并且使它们分离。此外，钻井液可以将钻头冷却并且润滑，并且减少钻柱和孔侧面之间的摩擦。钻井液帮助支撑钻井管道和钻头，并且提供静水压头以维持井眼壁的完整性并且防止井喷。可以根据特定地理地层的特性选择特定的钻井液系统以优化钻井操作。可以将钻井液配制为防止不期望的地层流体从可透过的岩石流入并且形成薄的、低透过性的滤饼，其将被钻头穿透的孔、其他开口和地层暂时密封。在水系钻井液中，固体粒子悬浮在含有其他组分的水或盐水溶液中。可以将油或其他非水性液体在水或盐水中乳化或至少部分溶解(对于较不疏水的非水性液体来说)，但是水是连续相。钻井液可以以任何适合的量存在于具有包含可交联两性电解质聚合物和交联剂或其交联反应产物的组合物的混合物中，如混合物的约1重量％以下、约2重量％、3重量％、4重量％、5重量％、10重量％、15重量％、20重量％、30重量％、40重量％、50重量％、60重量％、70重量％、80重量％、85重量％、90重量％、95重量％、96重量％、97重量％、98重量％、99重量％、99.9重量％、99.99重量％、99.999重量％或约99.999,9重量％以上。
在本公开中提供的方法中的水系钻井液可以是任何适合的水系钻井液。在一些实施方案中，钻井液可以包括以下各项中的至少一种：水(淡水或盐水)、盐(例如，氯化钙、氯化钠、氯化钾、氯化镁、溴化钙、溴化钠、溴化钾、硝酸钙、甲酸钠、甲酸钾、甲酸铯)、水性碱(例如，氢氧化钠或氢氧化钾)、醇或多元醇、纤维素、淀粉、碱度控制剂、密度控制剂如密度调节剂(例如，硫酸钡)、表面活性剂(例如，甜菜碱、碱金属亚烷基乙酸盐、磺基甜菜碱、醚羧酸酯)、乳化剂、分散剂、聚合稳定剂、交联剂、聚丙烯酰胺、聚合物或聚合物的组合、抗氧化剂、热稳定剂、泡沫控制剂、发泡剂、溶剂、稀释剂、增塑剂、填料或无机粒子(例如，二氧化硅)、颜料、染料、沉淀剂(例如，硅酸盐或铝配合物)和流变改性剂如增稠剂或增粘剂(例如，黄原胶)。在本段中列出的任何成分可以在混合物中存在或不存在。
在本公开中提供的方法中的油系钻井液或泥浆可以是任何适合的油系钻井液。在一些实施方案中，钻井液可以包括以下各项中的至少一种：油系流体(或合成流体)，盐水，水溶液，乳化剂，用于悬浮控制、重量或密度控制的其他添加剂，油润湿剂，流体损失或过滤控制剂，和流变控制剂。例如，参见H.C.H.Darley和George R.Gray，Composition andProperties of Drilling and Completion Fluids(钻井液和完井液的组成和性质)66-67,561-562(第5版.1988)。以油相相对于水相的体积计，油系或反相乳液系钻井液可以为约10:90至约95:5或约50:50至约95:5。基本上全部是油的泥浆包含以体积计约100％的液相油(例如，基本上没有内部水相)。
小段塞(pill)是用于实现常规钻井液不能完成的特定任务的相对少量(例如，小于约500bbl或小于约200bbl)的钻井液。例如，小段塞可以是高粘度小段塞，例如用于帮助将钻屑从竖直井眼中提升出来。在另一个实例中，小段塞可以是淡水小段塞，例如用于将盐地层溶解。另一个实例是解卡(pipe-freeing)小段塞，例如用于破坏滤饼并且降低压差卡钻力(differential sticking force)。在另一个实例中，小段塞是堵漏材料小段塞，例如用于填塞漏失带(thief zone)。小段塞可以包括在本公开中描述的作为钻井液组分的任何组分。
组合物或混合物还可以包含支撑剂、涂布有树脂的支撑剂、封装树脂或其组合。支撑剂是使诱发的水力裂缝在压裂处理期间或之后保持至少部分张开的材料。可以使用流体如压裂液或其他流体将支撑剂输送至地下地层中并且输送至裂缝。较高粘度的流体可以通过更有效地使支撑剂在流体内保持悬浮状态而更有效地将支撑剂输送至裂缝中所需的位置，尤其是较大的支撑剂。支撑剂的实例可以包括砂，碎石，玻璃珠，聚合物珠，来自壳和种子如胡桃壳的研磨产品，以及人造材料，如陶瓷支撑剂、铝土矿、四氟乙烯材料(例如，可从DuPont获得的TEFLONTM)、水果核材料、加工的木材、由粘合剂和精细级颗粒(如二氧化硅、氧化铝、气相二氧化硅、炭黑、石墨、云母、二氧化钛、偏硅酸盐、硅酸钙、高岭土、滑石、氧化锆、硼、粉煤灰、中空玻璃微球和实心玻璃)制备的复合颗粒或其混合物。在一些实施方案中，支撑剂可以具有约0.001mm至约3mm、约0.15mm至约2.5mm、约0.25mm至约0.43mm、约0.43mm至约0.85mm、约0.85mm至约1.18mm、约1.18mm至约1.70mm、或约1.70至约2.36mm的平均粒度，其中粒度是粒子的最大尺寸。在一些实施方案中，支撑剂可以具有在多种平均值(如一种、两种、三种或四种不同的平均粒径)附近聚集的粒度的分布。组合物或混合物可以包含任何适合量的支撑剂，如约0.0001重量％至约99.9重量％、约0.1重量％至约80重量％、或约10重量％至约60重量％、或约0.00000001重量％以下、或约0.000001重量％、0.0001重量％、0.001重量％、0.01重量％、0.1重量％、1重量％、2重量％、3重量％、4重量％、5重量％、10重量％、15重量％、20重量％、30重量％、40重量％、50重量％、60重量％、70重量％、80重量％、85重量％、90重量％、91重量％、92重量％、93重量％、94重量％、95重量％、96重量％、97重量％、98重量％、99重量％、99.9重量％、或约99.99重量％以上。
额外信息
以范围格式表述的值应该以灵活的方式解释为不仅包括作为范围的界限而明确记载的数值，而且包括在该范围内所包含的所有单个数值或子范围，如同明确记载了每个数值和子范围一样。例如，“约0.1％至约5％”或“约0.1％至5％”的范围应当被解释为：不仅包括约0.1％至约5％，而且包括在指出的范围内的单个值(例如，1％、2％、3％和4％)和子范围(例如，0.1％至0.5％、1.1％至2.2％、3.3％至4.4％)。除非另外指明，“约X至Y”的陈述具有与“约X至约Y”相同的含义。同样地，除非另外指明，“约X、Y或约Z”的陈述具有与“约X、约Y或约Z”相同的含义。
在本文中，除非上下文另外明确地指明，术语“一个(a)”、“一种(an)”或“所述(the)”用于包括一个/种或多于一个/种。除非另外指明，术语“或”是用于指非排他性的“或”。“A和B中的至少一种”的陈述具有与“A、B、或A和B”相同的含义。此外，应该理解的是，在本文中采用的且没有另外定义的措词或术语仅用于描述目的而不是限制目的。任何的章节标题的使用都是意在辅助文件的阅读而不应被解释为限制；与章节标题有关的信息可以出现在特定的章节之内或之外。逗号可以用作在小数点左边或右边的分隔符或数位组分隔符；例如，“0.000,1”等同于“0.0001”。在本文中提及的全部出版物、专利和专利文献通过引用以其整体结合在本文中，如同通过引用单独结合一样。在本文与如此引用结合的那些文献之间用法不一致的情况下，在所结合的参考文献中的用法应该被认为是本文的用法的补充；对于不可调和的矛盾，以本文中的用法为准。
在本文中所描述的制备方法中，除了在明确地记载时间或操作顺序时之外，行为可以按任何顺序进行。此外，除非明确的权利要求语言记载它们是单独进行的，可以同时进行指定的行为。例如，要求保护的完成X的行为和要求保护的完成Y的的行为可以在单一操作内同时进行，并且得到的方法将会落在要求保护的方法的字面范围内。
如在本文中使用的术语“约”可以允许数值或范围的一定程度的变化，例如，在所述数值或所述范围界限的10％内、5％内或1％内。
如在本文中使用的术语“基本上”是指大多数或大部分，如至少约50％、60％、70％、80％、90％、95％、96％、97％、98％、99％、99.5％、99.9％、99.99％，或至少约99.999％以上。
如在本文中使用的术语“溶剂”是指可以溶解固体、其他液体、或气体的液体。溶剂的非限制性实例是有机硅、有机化合物、水、醇、离子液体和超临界流体。
如在本文中使用的术语“室温”是指约15℃至约28℃的温度。
如在本文中使用的术语“标准温度和压力”是指20℃和101kPa。
如在本文中使用的术语“井下”是指在地表以下，如在井眼内的或与井眼流体连接的位置。
如在本文中所使用的，术语“钻井液”是指在井下钻井操作中如在井眼形成期间使用的流体、浆液或泥浆。
如在本文中所使用的，术语“增产液”是指在可以增加井产量的井的增产活动(包括射孔活动)期间在井下使用的流体或浆液。在一些实例中，增产液可以包括压裂液或酸化液。
如在本文中所使用的，术语“排液液”是指在井的排液活动(如任何用于从地下地层移除阻塞所需材料流动的材料的处理)期间在井下使用的流体或浆液。在一个实例中，排液液可以是用于移除通过一个或多个射孔处理形成的材料的酸化处理。在另一个实例中，可以使用排液液移除滤饼。
如在本文中所使用的，术语“压裂液”是指在压裂操作期间在井下使用的流体或浆液。
如在本文中所使用的，术语“解卡液”是指在解卡操作期间在井下使用的流体或浆液，并且可以是任何设计用于井下区域的局部处理的流体。在一个实例中，解卡液可以包含用于处理井眼的特定区段的堵漏材料，例如用于密封井眼中的裂缝并防止下陷。在另一个实例中，解卡液可以包含控水材料。在一些实例中，解卡液可以设计用于释放卡住的钻井或提取设备的部件，可以用钻井润滑剂减少扭矩和拖曳，防止压差卡钻，有利于井眼稳定性，并且可以帮助控制泥浆重量。
如在本文中所使用的，术语“完井液”是指在井的完井阶段期间在井下使用的流体或浆液，其包含固井(cementing)组合物。
如在本文中所使用的，术语“补注处理液”是指为了井的补注处理在井下使用的流体或浆液。补注处理可以包括设计用于增加或维持井的生产率的处理，如增产或排液处理。
如在本文中所使用的，术语“废弃液”是指在井的废弃阶段期间或之前在井下使用的流体或浆液。
如在本文中所使用的，术语“酸化液”是指在酸化处理期间在井下使用的流体或浆液。在一个实例中，在排液操作中使用酸化液，以移除阻塞所需材料的流动的材料，如在射孔操作期间形成的材料。在一些实例中，酸化液可以用于损害移除。
如在本文中所使用的，术语“固井液”是指在井的固井操作期间使用的流体或浆液。例如，固井液可以包含含有水泥和水泥窑粉尘中的至少一种的水性混合物。在另一个实例中，固井液可以包含可固化树脂材料，如处于至少部分未固化状态的聚合物。
如在本文中所使用的，术语“控水材料”是指如下的固体或液体材料，其与井下水性材料相互作用，以使得疏水材料可以更容易地行进到地表并使得亲水材料(包括水)更不容易行进到地表。控水材料可以用于处理井，以如通过选择性地将产水的地下地层和井眼之间的材料结合在一起，同时仍然使产烃的地层保持输出，从而使采出的水的比例下降并使采出的烃的比例上升。
如在本文中所使用的，术语“封隔液”是指可以置于在封隔器上方油管和外套管之间的井的环空区域中的流体或浆液。在多种实例中，封隔液可以提供静水压力，以降低密封元件上的压差，降低井眼和套管上的压差以防止挤毁，并且保护金属和弹性体不受腐蚀影响。
除非另外指明，如在本文中所使用的，术语“流体”是指液体和凝胶。
如在本文中所使用的，术语“地下材料”或“地下地层”是指任何在地表以下的、包括在海底地表以下的材料。例如，地下地层或材料可以是井眼的任何区段和地下与井眼流体接触的产出石油或水的地层或区域的任何区段。将材料置于地下地层中可以包括使材料与井眼的任何区段或与任何与其流体接触的地下区域接触。地下材料可以包括任何置于井眼中的材料，如水泥、钻轴、衬管、油管、套管或筛子；将材料置于地下地层中可以包括与这样的地下材料接触。在一些实例中，地下地层或材料可以是任何可以产出液体或气体石油材料、水的地面下区域或任何与其流体接触的地面下区段。例如，地下地层或材料可以是以下各项中的至少一种：需要压裂的区域，裂缝或裂缝周围的区域，和流路或流路周围的区域，其中裂缝或流路可以任选地直接或通过一个或多个裂缝或流路流体连接到地下产出石油或水的区域。
如在本文中所使用的，“地下地层的处理”可以包括任何涉及从地下产出石油或水的地层或区域提取水或石油材料的活动，例如，包括钻井、增产、水力压裂、排液、酸化、完井、固井、补注处理、废弃等等。
如在本文中所使用的，在井下的“流路”可以包括两个地下位置通过其流体连接的任何合适的地下流路。流路可以足以使石油或水从一个地下位置流到井眼，反之亦然。流路可以包括以下各项中的至少一种：水力裂缝，和跨过筛子、跨过砾石充填、跨过支撑剂(包括跨过树脂结合的支撑剂或沉积在裂缝中的支撑剂)和跨过砂的流体连接。流路可以包括流体可以流动通过的天然地下通路。在一些实施方案中，流路可以是水源并且可以包括水。在一些实施方案中，流路可以是石油源并且可以包括石油。在一些实施方案中，流路可以足以使水、井下流体或采出的烃中的至少一种从井眼、裂缝或与其连接流路转移。
如在本文中所使用的，“携带液”是指任何合适的用于利用一种或多种材料悬浮、溶解、混合或乳化以形成组合物的流体。例如，携带液可以是以下各项中的至少一种：原油，二丙二醇甲醚，二丙二醇二甲醚，二丙二醇甲醚，二丙二醇二甲醚，二甲基甲酰胺，二甘醇甲醚，乙二醇丁醚，二甘醇丁醚，丁基缩水甘油醚，碳酸丙二酯，D-柠檬烯，C2-C40脂肪酸C1-C10烷基酯(例如，脂肪酸甲酯)，甲基丙烯酸四氢糠酯，丙烯酸四氢糠酯，2-丁氧基乙醇，乙酸丁酯，乳酸丁酯，乙酸糠酯，二甲亚砜，二甲基甲酰胺，石油蒸馏级分产物(例如，柴油、煤油、石脑油等)，矿物油，烃油，包括芳族碳-碳键的烃(例如，苯、甲苯)，包括α烯烃的烃，二甲苯，离子液体，甲基乙基酮，草酸、马来酸或琥珀酸的酯，甲醇，乙醇，丙醇(异或正构的)，丁醇(异、叔或正构的)，脂族烃(例如，环己酮、己烷)，水，卤水，采出水，返排水，半咸水和海水。流体可以占组合物或包含其的混合物的约0.001重量％至约99.999重量％，或约0.001重量％以下、0.01重量％、0.1重量％、1重量％、2重量％、3重量％、4重量％、5重量％、6重量％、8重量％、10重量％、15重量％、20重量％、25重量％、30重量％、35重量％、40重量％、45重量％、50重量％、55重量％、60重量％、65重量％、70重量％、75重量％、80重量％、85重量％、90重量％、95重量％、96重量％、97重量％、98重量％、99重量％、99.9重量％、99.99重量％或约99.999重量％以上。
实施例
实施例1
进行实验以评估过硫酸铵在水中针对最难溶的铁硫化物即黄铁矿的溶解能力。在玻璃管中制备过硫酸铵(APS)和25-50mL水的水溶液。将0.10g的黄铁矿加入至混合物中。将管密封并且放置在80-100℃的油加热浴中。在加热指定时间段之后，将反应容器冷却至室温。将液体分离并且通过电感耦合等离子体(ICP)分析以确定在溶液中的铁的浓度。表1示出了所进行的实验的结果，其中第一个和最后一个重复进行两次。在80℃，利用1.0g的过硫酸铵溶解大约25％的铁硫化物(大约5:1的过硫酸盐:铁的摩尔比)。通过将过硫酸铵的量增加至超过铁10-50倍，大约75％的黄铁矿溶解。类似地，在大约5:1的过硫酸盐:铁的比例下，通过将温度升高至100℃，大约75％的黄铁矿溶解。
表1.借助过硫酸铵的黄铁矿溶解
实施例2
进行实验以评估溴酸钠在铁硫化物溶解中的性能。在玻璃管中制备1.0g溴酸钠和25mL水的水溶液。将0.10g的黄铁矿加入至混合物中。将管密封并且放置在150℃的油加热浴中。在加热24小时之后，将反应容器冷却至室温。将液体分离并且通过ICP分析以确定在溶液中的铁的浓度。平均而言，6％的铁硫化物在24小时的时间段内溶解，还观察到一些黄色沉淀。
实施例3
证实一起在水溶液中的过硫酸铵(APS)和溴酸钠(SB)与任一单独氧化剂相比更快且更大程度地将黄铁矿溶解。在玻璃管中制备可变浓度的两种氧化剂即溴酸钠和过硫酸铵以及25mL水的水溶液。将0.10g的黄铁矿加入至混合物中。将管密封并且放置在100℃的油加热浴中一小时。将反应容器冷却至室温并且通过ICP分析以确定铁的浓度。表2示出了实验的结果，所述试验重复进行三次。此外，使用固定浓度的氧化剂(每种0.5g)和可变的时间量(2-16小时)进行类似的试验。大多数铁硫化物溶解在数小时内发生。此外，结果证实在过硫酸铵和溴酸钠之间存在协同关系。
表2.过硫酸盐、溴酸盐和黄铁矿的反应条件和％Fe溶解
实施例4
在玻璃管中制备可变浓度和25mL水的氧化性水溶液(“APS”是过硫酸铵；“KPS”是过硫酸钾；“SB”是溴酸钠；并且“AC”是氯化铵)。将0.10g的黄铁矿加入至混合物中。将管密封并且放置在100-150℃的油加热浴中一小时。将反应容器冷却至室温并且通过ICP分析以确定铁的浓度。表3示出了实验的结果。所有氧化剂体系都展现出溶解铁硫化物的能力。
表3.借助多种溶液的黄铁矿溶解
实施例5
评估温度对过硫酸铵和溴酸钠体系的影响。之前的实验证实了体系在100℃的功效，并且表4显示在120℃和150℃也得到了类似的结果。结果是至少3次实验的平均值。
表4.借助过硫酸铵和溴酸钠的溶液的黄铁矿溶解
实施例6
评估温度对借助过硫酸钠和溴酸钠的溶液溶解黄铁矿的影响。结果示于表5中。
其他实施方案
要理解的是，尽管已经对本发明结合其详细描述进行了描述，但以上描述意在说明而非限制由所附权利要求的范围限定的本发明的范围。其他方面、优点和改变落在所附权利要求的范围内。
Claims (48)
1.一种包括处理硫化物垢的方法，所述方法包括使所述硫化物垢与氧化性组合物接触，所述氧化性组合物包含：
第一氧化剂；和
第二氧化剂。
2.权利要求1所述的方法，其中所述硫化物垢是铁硫化物垢。
3.权利要求1或2所述的方法，其中所述硫化物垢包括黄铁矿、磁黄铁矿、陨硫铁、硫复铁矿、四方硫铁矿和白铁矿中的至少一种。
4.权利要求3所述的方法，其中所述硫化物垢是黄铁矿。
5.权利要求1-4中任一项所述的方法，其中所述硫化物垢与下游设备有关。
6.权利要求1-5中任一项所述的方法，其中所述硫化物垢与在地下地层中存在的下游设备有关。
7.权利要求6所述的方法，其中所述下游设备包括管道、管线或容器中的至少一种。
8.权利要求1-7中任一项所述的方法，其中所述第一氧化剂包括过硫酸盐。
9.权利要求8所述的方法，其中所述过硫酸盐包括过硫酸铵和过硫酸钾中的至少一种。
10.权利要求9所述的方法，其中所述过硫酸盐包括过硫酸铵。
11.权利要求1-10中任一项所述的方法，其中所述氧化性组合物包含铵盐。
12.权利要求1-11中任一项所述的方法，其中所述铵盐是乙酸铵。
13.权利要求1-12中任一项所述的方法，其中所述第一氧化剂是过硫酸铵并且具有约5mM至约1M的浓度。
14.权利要求1-13中任一项所述的方法，其中所述第一氧化剂是过硫酸铵并且具有约25mM至约75mM的浓度。
15.权利要求1-14中任一项所述的方法，其中所述第一氧化剂是过硫酸铵并且具有约60mM至约120mM的浓度。
16.权利要求1-15中任一项所述的方法，其中所述第一氧化剂包括过硫酸铵并且具有约125mM至约225mM的浓度。
17.权利要求1-16中任一项所述的方法，其中所述第一氧化剂包括过硫酸铵并且具有约250mM至约450mM的浓度。
18.权利要求1-17中任一项所述的方法，其中所述第二氧化剂是溴酸盐。
19.权利要求18所述的方法，其中所述溴酸盐包括溴酸钙、溴酸镁、溴酸钾、溴酸钠及其组合中的至少一种。
20.权利要求19所述的方法，其中所述溴酸盐包括溴酸钠。
21.权利要求1-20中任一项所述的方法，其中所述第二氧化剂具有约5mM至约2M的浓度。
22.权利要求1-21中任一项所述的方法，其中所述第二氧化剂具有约30mM至约90mM的浓度。
23.权利要求1-21中任一项所述的方法，其中所述第二氧化剂具有约90mM至约170mM的浓度。
24.权利要求1-21中任一项所述的方法，其中所述第二氧化剂具有约160mM至约360mM的浓度。
25.权利要求1-21中任一项所述的方法，其中所述第二氧化剂具有约400mM至约700mM的浓度。
26.权利要求1-21中任一项所述的方法，其中所述第二氧化剂是溴酸钠并且具有约5mM至约2M的浓度。
27.权利要求1-21中任一项所述的方法，其中所述第二氧化剂是溴酸钠并且具有约30mM至约90mM的浓度。
28.权利要求1-21中任一项所述的方法，其中所述第二氧化剂是溴酸钠并且具有约90mM至约170mM的浓度。
29.权利要求1-21中任一项所述的方法，其中所述第二氧化剂是溴酸钠并且具有约160mM至约360mM的浓度。
30.权利要求1-21中任一项所述的方法，其中所述第二氧化剂是溴酸钠并且具有约400mM至约700mM的浓度。
31.权利要求1-30中任一项所述的方法，其中所述第一氧化剂包括过硫酸盐并且所述第二氧化剂包括溴酸盐。
32.权利要求1-31中任一项所述的方法，其中所述第一氧化剂包括过硫酸铵并且所述第二氧化剂包括溴酸钠。
33.权利要求1-32中任一项所述的方法，其中处理所述硫化物垢在大于约60℃的温度进行。
34.权利要求1-33中任一项所述的方法，其中处理所述硫化物垢在大于约100℃的温度进行。
35.权利要求1-34中任一项所述的方法，其中处理所述硫化物垢在约60℃至约200℃的温度进行。
36.权利要求1-35中任一项所述的方法，其中处理所述硫化物垢在约100℃至约150℃的温度进行。
37.权利要求1-36中任一项所述的方法，其中处理所述硫化物垢进行小于约96小时的时间。
38.权利要求1-37中任一项所述的方法，其中处理所述硫化物垢进行小于约24小时的时间。
39.权利要求1-37中任一项所述的方法，其中处理所述硫化物垢进行小于约1小时的时间。
40.权利要求1-37中任一项所述的方法，其中处理所述硫化物垢进行约0.5小时至约96小时的时间。
41.权利要求1-37中任一项所述的方法，其中处理所述硫化物垢进行约0.5小时至约6小时的时间。
42.权利要求1-37中任一项所述的方法，其中处理所述硫化物垢进行约1小时的时间。
43.一种处理铁硫化物垢的方法，所述方法包括使所述硫化物垢与氧化性组合物接触，所述氧化性组合物包含：
过硫酸盐；和
溴酸盐，
其中过硫酸盐氧化剂具有约5mM至约1M的浓度，并且溴酸盐氧化剂具有约5mM至约2M的浓度。
44.权利要求43所述的方法，其中处理所述硫化物垢在约60℃至约200℃的温度进行。
45.权利要求43或权利要求44所述的方法，其中处理所述硫化物垢进行小于约96小时的时间。
46.一种处理铁硫化物垢的方法，所述方法包括使所述硫化物垢与氧化性组合物接触，所述氧化性组合物包含：
过硫酸铵；和
溴酸钠，
其中所述过硫酸铵具有约5mM至约1M的浓度，并且所述溴酸钠具有约5mM至约2M的浓度。
47.权利要求46所述的方法，其中处理所述硫化物垢在约60℃至约200℃的温度进行。
48.权利要求46或权利要求47所述的方法，其中处理所述硫化物垢进行小于约96小时的时间。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20190903 |