CN113105879A - 一种复合防盐解卡剂及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种复合防盐解卡剂,其包括增溶剂、螯合剂、晶格畸变剂、抑盐剂、渗透剂和剥离剂,使用时仅需将其溶解于水中即可直接使用。本发明的复合防盐解卡剂可在结盐油井、结盐水井、结盐堵塞输气管线、结盐堵塞输水管线、盐水及饱和盐水钻井液、盐膏地层钻井的油基钻井液、输卤水管线及设备、制盐工业结盐管线及设备中进行的防盐解卡,不但具有防盐的作用,而且具有解除盐卡和盐堵的作用;同时其使用方法简单,合成条件简单,成本低。
Description
技术领域
本发明属于油气田增产技术领域,具体涉及一种复合防盐解卡剂的及其应用。
背景技术
在油井生产过程中,由于地层水矿化度高,地层流体可能会在某处达到饱和状态,在压力和温度的作用下形成盐垢,导致地层堵塞,产量降低,结盐情况在高矿化度地层更加严重;另外,在油气水进入到井筒,压力的下降,开采过程中气油比的降低,温度的下降,使油井举升的过程中产生大量的盐垢,附着在油管内壁和抽油杆上,结盐严重时,油管内充满盐晶体,抽油杆固结于其中,需要倒扣、锯杆才能将泵起出,不仅增大了作业维护费用,影响了油田的正常生产,同时使油藏有效开采时间变短,开采短期内产量明显下降,而且酸化压裂措施有效期缩短,压裂效果变差,后期挤水压力高,有效期短,导致在后期挤水效果变差。
在注水井注水过程中,注入水往往具有一定的矿化度,在加之地层水的矿化度也比较高,注入水和地层水的存在一定的不配伍。因此,在注入过程中存在不同程度的管柱结盐、地层结盐,对油田注水产生了十分严重的影响,同时,在注入水输送过程中,由于注入水温度与地层温度不同,导致注水的管柱中流体温度发生变化,由于热力学不稳定性,会引起复杂的结盐结垢过程,在注水管柱与水嘴生成盐垢。管柱中的结盐会引起油田油管垢卡、频繁断脱、检修周期缩短、储层产能降低等一系列问题,结盐是造成现场管理难度增加、停产、维修和清洗管线费用居高不下的重要原因。
在部分天然气井生产和输送过程中,由于其地层水矿化度高,天然气在生产过程中会携带高矿化度的水,造成地面集输管道结盐严重引起管道堵塞,对气井生产及外输气保供造成极大的影响。目前针对管道盐结晶堵塞,主要采取传统割管解堵方法,堵塞点寻找困难、耗用时间长、费用高、影响面大。
在盐膏地层钻井过程中,为了防止地层坍塌维持地层的稳定性,经常采用盐水钻井液或者饱和盐水钻井液或者有机盐钻井液,该类钻井液由于含有大量的无机盐和有机盐,钻井液在从井口返出时,钻井液中出现盐结晶,导致钻井液流变性恶化导致稳定性降低。另外,在盐膏地层钻井过程,也经常采用油基钻井液,油基钻井液具有天然的井壁稳定作用,但油基钻井液中含有饱和氯化钙水溶液,饱和氯化钙水溶液和盐膏地层水相互作用,在一定的温度和压力条件下,油基钻井液在返出地面会出现盐结晶,盐结晶的产生会使得油基钻井液性能恶化,导致井壁稳定性降低和钻井复杂事故的发生。
在卤水输送管线及相关设备和制盐工业中的管线及相关设备中,也会出现结盐及盐卡的情况,结盐的出现会降低卤水的输送能力,结盐也会加剧管线的腐蚀。
综上所述,油井生产井、注水井、天然气生产井、输水管线、输气管线、钻井液等作业液体、卤水输送管线、制盐工业中的管线及相关设备在高矿化度的作业环境中均有结盐的情况,一种固液两相复合防盐解卡剂能有效为解决以上各种盐结晶的问题。
目前,化学防盐解卡剂主要包括无机类抑盐剂,无机盐防盐剂主要以氰化物和苯的衍生物为主的复配物,具有一定的防盐效果,但防盐解卡剂的成本比较高,主要用于盐岩地层油井的防盐,但如果地层已经盐堵,则不具有解卡解堵的作用。有机类抑盐剂也是一类的有效防盐剂,比如1、3-二氨基丙-乙醇磷甲基化衍生物、苯的衍生物等,在抑制氯化钠、氯化镁、氯化钙等的结垢中效果很显著,但合成条件和方法都很苛刻。申请号CN201910240663.3的发明专利公开了一种用于井筒防盐解堵的复合防盐,其构成为5份石油醚、6份环戊醇、18份去离子水、7份有机酸,6份无机酸,13份酸化缓蚀剂、12份防膨剂、12份活性剂、14份屏蔽剂,9份调节剂、13份复配助排剂和6份分散剂混合研磨20-40min后,在80-100℃的反应釜中反应10-22h制得复合防盐剂,该防盐剂组分繁多,制备过程过程复杂,防盐效果效没有相关报道。申请号CN201910812986.5报道了一种将尿素、甘油、EDTA四铵按比例混合溶于去离子水中将可溶性低分子量阳离子树脂溶于石油醚中,外加表面活性剂OP-10搅拌后,制得微乳状的液体防盐剂,该防盐剂百分含量8%以上可使氯化钠的水溶性提高约38%,加量较大,加量过大可能导致防盐剂与地层流体的不配伍,可能导致钻井液性能的改变。
发明内容
为解决前述问题,本发明提出了一种复合防盐解卡剂,具有优良的防止盐结晶和解除盐结晶的能力,可以直接使用或者溶解在水中直接使用,工艺简单,复合条件简单,成本低。
本发明的技术方案如下:一种复合防盐解卡剂,其包括固相部分和液相部分,其中,固相部分包括增溶剂、螯合剂、晶格畸变剂,液相部分包括渗透剂和剥离剂组成,使用时仅需将其溶解于水中即可直接使用。
增溶剂分为两类,一类增溶剂的分子通式为MaNbXn,其中,M选自K或Na中的一种,N选自Fe或Co中的一种,X选自CN、NO2或NO中的一种;另一类增溶剂为柠檬酸铁铵、柠檬酸钠、硫酸亚铁铵中的至少一种。
螯合剂为氨氮和羧氧配位原子的配位多元酸及其盐、有机磷酸、水解聚马来酸酐或聚马来酸中的至少一种。
晶格畸变剂为含有耐盐基团的聚合物,主要包括阴离子聚丙烯酰胺、疏水缔合聚合物至少一种,聚合物分子量在2000万-5000万之间。
渗透剂为水溶性表面活性剂,剥离剂为有机溶剂或者油溶性表面活性剂。
本发明的复合防盐解卡剂,可应用于结盐油井、结盐水井、结盐堵塞管线、盐水钻井液、油基钻井液中。在结盐油井和结盐水井中,采用挤注复合防盐解卡剂溶液的办法;在结盐管弦中,主要采用防盐和冲盐两种方式,其中防盐工艺可采用间歇注入、连续滴加、雾化的方式将复合防盐解卡剂的水溶液加入到管线中,冲盐方式是配置成复合防盐解卡剂溶液,以一定速度注入到结盐管线中,浸泡一段时间,后采用放喷、清管或反拖等方式达到防盐解卡的目的。
在一些实施方式中,固相部分还包括有抑盐剂,所述抑盐剂为阳离子树脂,该阳离子树脂需要满足以下条件:交换容量大于4.6mmol/g,平均直径为0.05-0.95mm。通常来说,复合防盐解卡剂是配置成溶液进行使用的,抑盐剂是一种颗粒状的阳离子树脂,这种颗粒状树脂随溶液进入到结盐的地层、集输管线及设备中,会给油气生产的后续分离带来一定的影响,因此在该类防盐解卡施工中无需添加抑盐剂,但是在盐水钻井液和油基钻井液中不存在后续处理工艺,且抑盐剂不会对钻井液性能造成影响,通常可以添加抑盐剂以便达到更好的防盐解卡作用。
本发明提供的复合防盐解卡剂组分之间具有协同增效的效果,防盐解卡剂中的增溶剂主要可以大幅度增加盐的溶解度,是防盐解卡剂起主要作用的组分;防盐解卡剂中的螯合剂具有对一价或者二价金属离子良好的络合作用,可以改变盐结晶的金属离子浓度,使盐结晶的所需的结晶离子浓度降低;晶格畸变剂通常为阴离子聚丙烯酰胺、疏水缔合聚合物中的一种,其内部结构中均含有大量的羧酸基团,同时其具有极低浓度下的水溶液中溶解形成长分子链的特点,带有大量羧酸基团的长链结构可以吸附结晶阳离子,使得盐晶体的析出不再是致密的规则结晶,而是易被溶液流动带走的疏松雪花状结晶,从而避免造成卡堵;抑盐剂能交换掉钠离子,从而降低溶液中的钠离子有效浓度,较大幅度减低了钠离子与氯离子的有效接触碰撞频率,降低氯化钠以结晶形式从溶液中析出的几率;渗透剂能使得防盐解卡剂中的其它成分能很好的分散到盐晶的表面,同时也可以使得盐晶表面的油分散,使其他成分发挥更好的作用。剥离剂中的有机溶剂部分可以溶解油,使少量钠离子、氯离子由水溶状态部分转移到油溶状态,避免钠离子和氯离子在水溶液中的过度集中,油溶性表面活性剂可以使得油水体系能形成水包油的乳液使少量钠离子、氯离子由水溶状态部分转移到油溶状态,避免钠离子和氯离子在水溶液中的过度集中。
本发明提供的复合防盐解卡剂,可将固体组分和液体组分直接混合后投加,也可将固体组分和液体组分配置成一定浓度的水溶液后投加,两种投加方式各有其优点:直接投加的方式,使得整个药剂在运输、储存等过程中具有体积小的特点,使得最终的运输、储存成本均较低;配置成溶液后投加的方式,可使得整个复合防盐解卡剂在投加前就已经充分混合,使其在行使防盐解卡作用时整个体系更加均匀,相对来说效果更好。
因此,本发明具有较好的防盐解卡效果。
本发明的有益效果:
1)本发明一种固液两相复合防盐解卡剂具有优良的防止盐结晶和解除盐结晶的能力,利用这六种组分之间的特性的协同效应,起到很好的防盐解卡作用。特别是抑盐剂通过离子交换吸附作用来降低钠离子浓度,剥离剂剂通过溶解油和形成乳液来转移钠离子的作用来降低钠离子浓度。
2)本发明一种固液两相复合防盐解卡剂可以直接使用或者溶解在水中直接使用,工艺简单,合成条件简单,成本低。
3)本发明一种固液两相复合防盐解卡剂不但具有防盐的作用,而且具有解除盐卡和盐堵的作用。
4)本发明一种固液两相复合防盐解卡剂可以根据需要,组合调整固相部分和液相部分,使得该复合防盐解卡剂能更好的用于结盐油井、结盐水井、结盐堵塞管线、盐水钻井液和油基钻井液中。
5)本发明一种固液两相复合防盐解卡剂可以根据需要,组合调整固相部分和液相部分,可以在卤水输送管线及相关设备的防盐和除盐工艺中。
6)本发明一种固液两相复合防盐解卡剂可以根据需要,组合调整固相部分和液相部分,可以在制盐工业及相关设备的防盐和除盐工艺中。
具体实施方式
为使本发明的技术方案和技术优点更加清楚,下面将结合实施例,对本发明的实施过程中的技术方案进行清楚、完整的描述。
在本发明中,聚合物的分子量指的是“数均分子量”。
在以下实施例中,如无特殊说明,各物质为化学纯。
实施例1
一种固液两相复合防盐解卡剂,固相部分按照重量份计,含有25份的Na3Co(NO2)6、25份的K4Fe(CN)6、35份的羟乙基乙烯二胺三乙酸、5份的阴离子水解聚丙烯酰胺(KY-1,北京恒聚化工集团有限责任公司,分子量约2500万)、10份的阳离子树脂(001×7Na,上海南开树脂有限公司,交换容量大于5.2mmol/g,平均直径为0.1~0.3mm);液相部分按照重量份计,由十二烷基苯磺酸钠50份、二甲苯50份组成。
使用时,将固相和液相按照质量比95:5的比例混合成复合防盐解卡剂。在饱和氯化钠溶液加入质量百分比为1.2%的复合防盐解卡剂,在70℃恒温水浴加热5小时,然后降温到25℃,相比较不加防盐剂,该复合防盐解卡剂防盐率达到90%。
实施例2
一种固液两相复合防盐解卡剂,固相部分按照重量份计,其由K4Fe(CN)6占30份、10份Na3Co(NO2)6、45份羟乙基乙烯二胺三乙酸、5份阴离子水解聚丙烯酰胺(KY-1,北京恒聚化工集团有限责任公司(分子量约2500万)、10份阳离子树脂(001×7Na,上海南开树脂有限公司,交换容量大于5.2mmol/g,平均直径为0.1~0.3mm)组成;液相部分按照重量份计,由40份十二烷基二乙醇酰胺、60份SP-80组成。
使用时,将固相和液相按照质量比90:10的比例混合成复合防盐解卡剂。上述所述复合防盐解卡剂使用方法:将高矿化度的油田地层水(总矿化度为304840mg/L,其中Na+浓度为100585mg/L,Ca2+浓度为915mg/L,Mg2+浓度为890mg/L,SO4 2-浓度为5301.0mg/L,HCO3 -浓度为418.0.0mg/L,CO3 2-浓度为200.0mg/L,Cl-浓度为154420.0mg/L)。在70℃恒温水浴加热5小时,然后将上述防盐解卡剂按照1.0%浓度加入高矿化度的地层水,然后降温到25℃,相比较不加防盐剂,该复合防盐解卡剂防盐率达到94%。
实施例3
一种固液两相复合防盐解卡剂,固相部分按照重量份计,其由50份K3Co(CN)6、45份氨基三甲叉膦酸(ATMP)、5份疏水缔合聚合物(AP-P3,四川光亚聚合物化工有限公司,分子量约5000万)组成;液相部分按照重量份计,由50份OP-10、50份二甲苯组成。
使用时,将固相和液相按照质量比90:10的比例混合成复合防盐解卡剂。将前述的复合防盐解卡剂加入到罐车中,加水配成质量浓度为1.4%的溶液,利用罐车泵进行循环,形成均匀的溶液。按一定压力和速度先向结盐油井的油套环空内注入复合防盐解卡剂溶液200方后,最后用15方清水顶替,完成施工后,关井2天后,然后开井生产,通过不动管柱防盐解堵工艺,改造前稳定生产60天,改造后稳定生产150天,延长油井稳定生产周期90天,改造前每天产油2.4吨,改造后每天产油3.0吨,提高单井每天产量0.6吨,稳定150天,提高了油井累计产油量90吨。
实施例4
一种固液两相复合防盐解卡剂,固相部分按照重量份计,由40份K3Co(NO2)6、30份柠檬酸铁铵、10份水解聚马来酸酐、20份阴离子水解聚丙烯酰胺(KY-2,北京恒聚化工集团有限责任公司,分子量约3500万)组成;液相部分按照重量份计,由40份脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸酯钠盐、60份SP-80组成。
使用时,将固相和液相按照质量比95:5的比例混合成复合防盐解卡剂。将上述的复合防盐解卡剂配置成0.8%水溶液存于罐车中备用。使用时,首先关闭气源,使得集输管线处于停产状态,然后将罐车中的防盐剂液体通过泵集输管线中,使结盐的管线充满,然后焖管72小时,采用反拖的方式进行排液清洗,将清洗液排入污水罐,然后采用通过性能较好的清管球或泡沫清管器进行清管,防盐解卡前天然气输送压力为3.0MPa,清管结束后输送压力降低为2.2MPa,说明防盐解卡剂能有效解除输送天然气的盐卡。
实施例5
一种固液两相复合防盐解卡剂,固相部分按照重量份计,由50份Na4Fe(CN)6·10H2O、40份水解聚马来酸酐、10份疏水缔合聚合物(AP-P4,四川光亚聚合物化工有限公司,分子量约5000万)组成。液相部分按照重量份计,由60份脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸酯钠盐、40份SP-80%组成。
使用时,将固相和液相按照质量比90:10的比例混合成复合防盐解卡剂。将上述的防盐解卡剂溶液以结盐管线中的含水的量为参考值,按照浓度20-50mg/L的浓度,采用管线滴加装置,采用连续滴加的方式加入到输气管道中,连续滴加30天后,停止滴加,加药前天然气输送压力为2.5MPa,加药前天然气输送压力为2.0.MPa,减低输送给压力0.5MPa,且维持2.0.MPa约一年时间。说明本实施例的防盐解卡剂能够有效的解决天然气输送管道盐卡的问题。
实施例6
一种固液两相复合防盐解卡剂,固相部分按照重量份计,含有50份K3Co(CN)6、30份羟乙基乙烯二胺三乙酸、10份疏水缔合聚合物(AP-P5,四川光亚聚合物化工有限公司,分子量约5000万)、10份阳离子树脂(D001,上海南开树脂有限公司,交换容量大于4.95mmol/g,平均直径为0.4~0.7mm);液相部分按照重量份计,由40份石油醚、20份二甲苯、40份TW-80组成。
使用时,将固相和液相按照质量比95:5的比例混合成复合防盐解卡剂。按照上述复合防盐解卡剂溶液按照1.5%的浓度加入到直接投加到饱和盐水钻井液中,以相对于饱和盐水钻井液的质量百分比计,有效防止盐水钻井液在循环过程中因温度的改变或者地层水的浸入或者漏失造成钻井液盐的结晶,防止钻井液性能的恶化。例如,在新疆油田公司在准格尔南缘1口井,钻至井深(6000-6500米)的盐膏地层,多次出现卡钻事故,经分析卡钻的沉淀物主要为氯化钠盐,钻井液在返出地面时,钻井液中有块状盐结晶,后采取加入上述复合防盐剂于饱和盐水钻井液中,循环划眼后顺利解卡,在后续的盐膏地层钻井作业中,未出现盐卡钻的情况,返出地面的钻井液中未发现盐块状盐结晶。
实施例7
一种固液两相复合防盐解卡剂,固相部分按照重量份计,含有40份Na4Fe(CN)6·10H2O、40份羟乙基乙烯二胺三乙酸、10份阴离子水解聚丙烯酰胺(KY-2,北京恒聚化工集团有限责任公司,分子量约3500万)、10份阳离子树脂(D001,上海南开树脂有限公司,交换容量大于4.95mmol/g,平均直径为0.4~0.7mm);液相部分按照重量份计,由40份二甲苯、60份SP-80组成。
使用时,将固相和液相按照质量比90:10的比例混合成复合防盐解卡剂。按照上述复合防盐解卡剂按照0.5%的浓度逐渐加入到到油基钻井液中,以相对于油基钻井液的质量百分比计,有效防止油基钻井液在循环过程盐膏地层油基钻井液返出地面结盐的现象。例如,在新疆油田公司在准格尔南缘高泉背斜上的1口井,钻井过程中油基钻井液返出地面时在经过筛网时,发现筛网上有结晶物,经过分析主要时氯化钠和硫酸钙盐结晶,加入复合防盐解卡剂油基钻井液中,筛网上有结晶物这种结盐现象消失。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明作任何形式上的限制,虽然本发明已以较佳实施例揭露如上,然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员,在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案的内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (10)
1.一种复合防盐解卡剂,其特征在于,所述复合防盐解卡剂包括固相组分和液相组分;以质量份计,所述固相组分包括:增溶剂30-50份,螯合剂30-60份,晶格畸变剂5-10份;所述液相组分包括:渗透剂40-60份,剥离剂40-60份;所述固相组分和所述液相组分的质量比为(90-95):(5-10)。
2.根据权利要求1所述的复合防盐解卡剂,其特征在于,所述增溶剂的分子通式为MaNbXn,其中,M选自K或Na中的一种,N选自Fe或Co中的一种,X选自CN、NO2或NO中的一种。
3.根据权利要求2所述的复合防盐解卡剂,其特征在于,所述增溶剂为K4Fe(CN)6·3H2O、Na4Fe(CN)6·10H2O、K3Co(CN)6、K3Co(NO2)6、K4Fe(CN)6、Na3Co(CN)6或Na3Co(NO2)6的至少一种。
4.根据权利要求1所述的复合防盐解卡剂,其特征在于,所述增溶剂为柠檬酸铁铵、柠檬酸钠、硫酸亚铁铵中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的复合防盐解卡剂,其特征在于,所述螯合剂为氨氮和羧氧配位原子的配位多元酸及其盐、有机磷酸、水解聚马来酸酐或聚马来酸中的至少一种,所述氨氮和羧氧配位原子的配位多元酸及其盐包括依地酸二钠钙、二乙烯三胺五乙酸、羟乙基乙烯二胺三乙酸、1,2-二氨基环乙烷四乙酸中的至少一种,所述有机磷酸包括羟基乙叉二磷酸或氨基三甲叉膦酸中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的复合防盐解卡剂,其特征在于,所述晶格畸变剂为含有耐盐聚合物,主要包括阴离子聚丙烯酰胺、疏水缔合聚合物至少一种,聚合物分子量在2000万-5000万之间。
7.根据权利要求1所述的复合防盐解卡剂,其特征在于,以质量份计,所述固相组分还包括抑盐剂10-30份,所述抑盐剂为低分子量阳离子树脂,所述阳离子树脂,交换容量大于4.6mmol/g,平均直径为0.05-0.95mm。
8.根据权利要求1所述的复合防盐解卡剂,其特征在于,所述渗透剂为水溶性表面活性剂,所述水溶性表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、二丁基磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚、十二烷基二乙醇酰胺、烷基酚聚氧乙烯醚磷酸酯钾盐、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸酯钠盐中的至少一种。
9.根据权利要求1所述的复合防盐解卡剂,其特征在于,所述剥离剂为有机溶剂或者油溶性表面活性剂,所述有机溶剂为乙二醇、甲苯、石油醚、正庚烷、苯乙烯、二甲苯、三氯乙烯中的至少一种,所述油溶性表面活性剂为SP-60、SP-80、OP-10、TW-80中的至少一种。
10.如权利要求1-9所述的复合防盐解卡剂在结盐油井、结盐水井、结盐堵塞输气管线、结盐堵塞输水管线、盐水及饱和盐水钻井液、盐膏地层钻井的油基钻井液、输卤水管线及设备、制盐工业结盐管线及设备中的防盐解卡应用。
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2021
- 2021-04-02 CN CN202110360988.2A patent/CN113105879A/zh active Pending
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