一种解堵抑堵剂及其应用和稠油开采中解堵抑堵的方法

摘要

本发明涉及油田采油工程领域，公开了一种解堵抑堵剂及其应用和稠油开采中解堵抑堵的方法。该解堵抑堵剂含有煤焦油和α‑萘磺酸，以所述解堵抑堵剂的重量为基准，α‑萘磺酸的含量为0.1‑5重量％。本发明的解堵抑堵剂特别适用于清除高沥青质稠油开采过程中产生的堵塞物，并能有效抑制堵塞物形成。

说明书

技术领域

本发明涉及油田采油工程领域，具体地，涉及一种解堵抑堵剂及其应用、一种稠油开采中解堵的方法和一种稠油开采中抑堵的方法。

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，堵塞物中往往含有大量的沥青质。在高沥青质稠油生产过程中，常常出现饱和烃、芳烃比例不合适或者胶质、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，水基清蜡剂主要是表面活性剂、碱性无机物的水分散液，乳液型清蜡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介绍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并不适用。

CN1232855A介绍了由烃类、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，提供一种解堵抑堵剂及其应用、一种稠油开采中解堵的方法和一种稠油开采中抑堵的方法。本发明的解堵抑堵剂特别适用于清除高沥青质稠油开采过程中产生的堵塞物(如井筒堵塞物、管线堵塞物)，并能有效抑制堵塞物形成。

本发明的发明人在研究中发现：稠油中通常含有较多的沥青质，井筒堵塞物的主要成分也是沥青质，一些类型的堵塞物的沥青质含量会超过50％，例如塔河油田十区稠油井筒堵塞物。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。根据现有文献，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。

如果仅仅采用芳烃类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，因此，使用成本非常高。

而本发明的发明人在研究中进一步发现，将低成本的煤焦油与α-萘磺酸作为解堵抑堵剂的成分，并控制特定的含量，能发挥非常好的协同作用，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。其中，煤焦油中包含大量的芳香烃，尤其是沸点低于300℃的小分子芳香烃，具有良好的沥青质溶解作用；而且煤焦油中还存在一些含氮化合物，它们具有一定的极性，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，避免了大颗粒沥青质聚集体的形成。α-萘磺酸则是一种同时具有芳香性和极性的化合物，与沥青质分子之间除了极性作用力外，还有芳香基团之间的π-π络合作用，因而具有较强的分散沥青质及抑制沥青质聚集的作用。煤焦油中的组成成分与α-萘磺酸具有较好的协同作用，能够有效溶解沥青质堵塞物，并防止沥青质重新聚集，起到芳烃类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本发明的效果。基于此，本发明的发明人完成了本发明。

因此，为了实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种解堵抑堵剂，该解堵抑堵剂含有煤焦油和α-萘磺酸，以所述解堵抑堵剂的重量为基准，α-萘磺酸的含量为0.1-5重量％。

第二方面，本发明提供了本发明所述的解堵抑堵剂在溶解稠油井筒堵塞物和/或抑制稠油井筒堵塞物形成中的应用。

第三方面，本发明提供了一种稠油开采中解堵的方法，该方法包括：将本发明所述的解堵抑堵剂与堵塞物接触。

第四方面，本发明提供了一种稠油开采中抑堵的方法，该方法包括：将本发明所述的解堵抑堵剂注入油井与稠油接触。

本发明的解堵抑堵剂中，含有煤焦油和α-萘磺酸，α-萘磺酸的含量为0.1-5重量％，这种组合结合了煤焦油对沥青质的溶解能力和α-萘磺酸对沥青质的分散、稳定能力，且成本低，可以达到最佳的解堵抑堵效果，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。其中，对于沥青质含量大于40重量％的堵塞物(包括稠油井筒堵塞物和管线堵塞物)，本发明的解堵抑堵剂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，本发明提供了一种解堵抑堵剂，该解堵抑堵剂含有煤焦油和α-萘磺酸，以所述解堵抑堵剂的重量为基准，α-萘磺酸的含量为0.1-5重量％。

其中，本发明的解堵抑堵剂中，本领域技术人员可以理解的是，针对不同性质的沥青质，可以在上述α-萘磺酸的含量范围内选择适合的α-萘磺酸含量以更好的实现解堵抑堵效果，例如：如果沥青质具有较大的极性时，可以选择稍高含量的α-萘磺酸，而沥青质具有较小的极性时，可以选择稍低含量的α-萘磺酸。

本发明的解堵抑堵剂中，本发明的发明人在研究中进一步发现，煤焦油中所含芳香烃及含氮化合物的沸点随着分子量的增大而升高，其溶解、分散沥青质的能力也总体呈下降趋势，因此，煤焦油中300℃以下馏分的小分子化合物的含量如果过低，则解堵抑堵效果将明显下降。因此，为了进一步提高解堵抑堵剂的解堵抑堵效果，优选情况下，以煤焦油的重量为基准，煤焦油中300℃以下馏分的含量不低于15重量％，进一步优选为15-30重量％，更进一步优选为16-25重量％。其中，对于煤焦油中300℃以下馏分没有特别的限定，可以为煤焦油中常含的各种300℃以下的馏分，例如可以包括饱和烃、芳香烃、有机酸、杂环化合物和有机胺等，前述各馏分的具体种类为本领域技术人员所熟知，在此不再赘述。

本发明的解堵抑堵剂中，本发明的发明人在研究中进一步发现，煤焦油中的芳香烃主要是作为沥青质的溶解介质，如果芳香烃含量过低，则所能溶解的沥青质总量将下降。因此，为了进一步提高解堵抑堵剂的解堵抑堵效果，优选情况下，以所述煤焦油的重量为基准，煤焦油中芳香烃的含量不低于60重量％，进一步优选为60-90重量％，更进一步优选为62-85重量％。

其中，优选情况下，芳香烃为C6-C20的芳香烃，进一步优选包括苯、萘、C6-C20的苯的衍生物和C6-C20的萘的衍生物中的至少一种，例如C6-C20的苯的衍生物可以为烃基取代的苯，C6-C20的萘的衍生物为烃基取代的萘。

本发明的解堵抑堵剂中，本发明的发明人在研究中进一步发现，煤焦油中的含氮化合物是一种良好的沥青质分散溶解剂，具有分散和稳定沥青质的作用，如果这部分含量过低，则解堵抑堵剂的整体作用效果将会降低。因此，为了进一步提高解堵抑堵剂的解堵抑堵效果，优选情况下，以煤焦油的重量为基准，煤焦油中含氮化合物的含量不低于0.5重量％，进一步优选为0.5-15重量％，更进一步优选为2-10重量％。

优选情况下，含氮化合物包括有机胺和含氮杂环化合物中的至少一种，进一步优选地，所述有机胺为分子量小于200的有机胺，更进一步优选为经取代或未经取代的苯甲胺、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至少一种；所述含氮杂环化合物为分子量小于200的含氮杂环化合物，进一步优选为经取代或未经取代的吡啶、吡咯、吡嗪、哒嗪和嘧啶中的至少一种，更进一步优选为2,4-二甲基吡啶、2-己基吡咯、吡嗪、哒嗪和嘧啶中的至少一种。

本发明的解堵抑堵剂中，使用低成本的煤焦油，使得解堵抑堵剂的整体成本较低。另外，为了寻求更优异的解堵抑堵效果，在本发明的解堵抑堵剂中还可以额外添加煤焦油中含有的某些300℃以下馏分、C6-C20的芳香烃、含氮化合物(前述的有机胺和含氮杂环化合物中的至少一种)中的至少一种。

本发明的解堵抑堵剂中，对于解堵抑堵剂的制备方法没有特别的限定，只要根据前述各组分和含量配比进行混合即可。

本发明的解堵抑堵剂既可用于洗井解堵(即清除溶解堵塞物)，也可用于防止堵塞物的形成。

第二方面，本发明提供了本发明所述的解堵抑堵剂在溶解稠油井筒堵塞物和/或抑制稠油井筒堵塞物形成中的应用。

优选情况下，以所述稠油井筒堵塞物的重量为基准，稠油井筒堵塞物中沥青质的含量大于40重量％。对于沥青质含量较低的堵塞物，采用普通的芳烃溶剂即可达到有效的溶解效果。而对于沥青质含量大于40％的稠油井筒堵塞物，本发明所述的解堵抑堵剂最为有效。

第三方面，本发明提供了一种稠油开采中解堵的方法，该方法包括：将本发明所述的解堵抑堵剂与堵塞物接触。前述堵塞物可以包括稠油井筒堵塞物和稠油管线堵塞物中的至少一种。

本发明的方法中，优选地，将解堵抑堵剂与堵塞物接触的方式包括：直接将解堵抑堵剂与堵塞物混合，或者

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与堵塞物混合。

本发明的方法中，优选地，以堵塞物的重量为基准，堵塞物中沥青质的含量大于40重量％。

本发明的方法中，优选地，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℃；接触时间为1-10h，优选为2-6h。

本发明的方法中，对于解堵抑堵剂与堵塞物混合的比例没有特别的限定，可以为本领域常用的各种比例，优选情况下，解堵抑堵剂与堵塞物的重量比为0.4-1：1。

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，优选情况下，与堵塞物混合的含有解堵抑堵剂的稀油中，解堵抑堵剂的含量为0.1-5重量％。

第四方面，本发明提供了一种稠油开采中抑堵的方法，该方法包括：将本发明的解堵抑堵剂注入油井与稠油接触。

本发明的方法中，优选地，将解堵抑堵剂与稠油接触的方式包括：直接将解堵抑堵剂与稠油混合，或者，

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与稠油混合。

本发明的方法中，对于解堵抑堵剂与稠油混合的比例没有特别的限定，可以为本领域常用的各种比例，优选情况下，解堵抑堵剂与稠油的重量比为0.001-0.05：1。

本发明的方法中，优选情况下，与稠油混合的含有解堵抑堵剂的稀油中，解堵抑堵剂的含量为2-10重量％。

本发明的方法中，优选情况下，解堵抑堵剂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℃。

本发明的方法中，优选情况下，50℃下，稠油的粘度大于500mPa·s。

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。以下制备例和实施例中，如无特别说明，所用的试剂均可商购获得，所用的方法均为本领域的常规方法。

实验所采用的堵塞物样品为塔河油田井筒堵塞物1#和2#，其中，以1#堵塞物的重量为基准，其中含有的沥青质的含量为48重量％；以2#堵塞物的重量为基准，其中含有的沥青质的含量为62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与堵塞物接触的方法及其效果来模拟、说明实际稠油开采中解堵抑堵的方法和效果。

实验所采用的煤焦油样品1#～6#，部分样品经过抽提或蒸馏处理，以去除其中的芳烃、低沸点馏分或含氮化合物，其组成见表1，其中，各煤焦油样品中，300℃以下馏分包括饱和烃、芳香烃、杂环化合物、有机酸和有机胺等，芳香烃包括苯、萘、C6-C20的苯的烃基取代的衍生物和C6-C20的萘的烃基取代的衍生物等，含氮化合物包括吡啶、吡咯、嘧啶、苯甲胺和环己胺等。

表1煤焦油样品组成

编号300℃以下馏分质量分数/％芳香烃质量分数/％含氮化合物质量分数/％1#24.281.02.72#19.371.75.63#16.564.88.34#18.352.610.45#14.562.79.66#19.773.30.3

实施例1-9以及对比例1-10

各实施例和对比例用于说明不同解堵抑堵剂对堵塞物的溶解效果。

堵塞物溶解量实验：按不同组成和配比配制解堵抑堵剂，称取10g解堵抑堵剂于100mL锥形瓶中，在50℃温度下恒温搅拌，并不断加入堵塞物样品，直到堵塞物无法溶解，计算每g解堵抑堵剂所能溶解堵塞物的总溶解量。实验结果见表2。

表2堵塞物溶解量对比

根据表2结果可知，本发明所采用配方的解堵抑堵剂的堵塞物溶解量明显优于对比例，具有明显优异的溶解堵塞物的效果。

将实施例1与实施例7-9的结果比较可知，以煤焦油的重量为基准，煤焦油中300℃以下馏分的含量为16-25重量％、煤焦油中芳香烃的含量为62-85重量％、煤焦油中含氮化合物的含量为2-10重量％时，能够进一步提高解堵抑堵剂的解堵效果。

实施例10-18以及对比例11-20

各实施例和对比例用于说明不同解堵抑堵剂对堵塞物的抑制效果。

堵塞物抑制实验：按不同组成和配比配制解堵抑堵剂，称取10g解堵抑堵剂于100mL锥形瓶中，并加入超过其饱和溶解量的堵塞物，在50℃温度下恒温搅拌一段时间，使堵塞物充分溶解，然后用滤纸过滤掉未溶解的残余物。将堵塞物溶液置于密闭容量瓶中，在50℃恒温条件下静置，定期观察溶液底部是否出现沉淀，计算堵塞物溶液的稳定时间。实验结果见表3。

表3堵塞物抑制效果对比

根据表3结果可知，本发明所采用配方的解堵抑堵剂对堵塞物的稳定能力明显优于对比例，具有明显优异的抑制堵塞物形成的效果。

将实施例1与实施例7-9的结果比较可知，以煤焦油的重量为基准，煤焦油中300℃以下馏分的含量为16-25重量％、煤焦油中芳香烃的含量为62-85重量％、煤焦油中含氮化合物的含量为2-10重量％时，能够进一步提高解堵抑堵剂的抑堵效果。

本发明的解堵抑堵剂特别适用于清除高沥青质稠油开采过程中产生的堵塞物(沥青质含量大于40重量％的堵塞物)，并能有效抑制堵塞物形成。

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。