近井眼地层损害的化学处理方案

摘要

本发明涉及一种用于处理近井眼堵塞的乳液组合物，其包括：占总成分重量的0.5％至40％的水相；占总成分重量的15％至90％的非水相；占总成分重量的2％至60％的表面活性剂；以及占总组合物重量的1％到30％的一种化合物，其化学结构如I所示，(化学结构I)R1‑CONH‑[R2‑NH‑R3]n‑HNOC‑R4，其中R1、R2、R3和R4是具有2到26个碳原子的直链、支链或芳香碳取代基，并且n是1到100之间的整数，其中每个取代基包括烷基、羰基、羧基、胺基或酰胺基。

说明书

技术领域

本发明涉及一种处理近井眼地层损害的乳液。更具体地说，乳状液可以在油气藏中原位形成。在优选实施例中，所述乳液可以是大乳液、微乳液和纳米乳液中的任何一种或其组合。

背景技术

由于烃源枯竭和井筒压力降低，油气产量呈逐年下降趋势。除此之外，其他因素，如固体沉淀/沉积或井筒附近的乳化液堵塞，可以更快地加速油气产量的下降。形成的沉淀物和沉积物堵塞了岩石通道，减少了油气的流动，从而导致了油气产量的减少。有时，堵塞会导致严重情况下的零产量。在成熟油井中，水的存在可能导致油包水乳状液的形成。这种乳状液大大增加了油的粘度。粘性油与粘土、砂粒等固体颗粒和团聚体一起，最终成为不可移动的乳化污泥，进一步恶化了油气的产率。不需要的聚集物或沉积物的形成以及堵塞油气流动的污泥被称为近井地层损害，需要采取相应的干预措施使地层恢复活力，从而恢复油气生产。机械刮除沉积物是恢复油气产量的常用方法之一。其他物理干预措施包括重新压裂或重新穿孔，以创建新的通道，以恢复油气生产。然而，物理干预治疗有时不能在同一地点重复，因此可能无法持续。本发明公开了一种化学处理溶液，以提供一种可持续的解决方案，以消除堵塞并反复恢复油气生产。该化学处理可清除或抑制由外来颗粒物(如钻井泥浆残渣、固井残留物、岩屑、钻井液或积聚在井筒内和/或井筒附近的物体(如沉淀物，乳液，油气沉积物，有机或无机垢沉积物，堵塞井筒内油气流动的固体颗粒(如沙子、岩屑、粘土、矿物))引起的沉淀或堵塞。沉淀物和沉积物可能是由地层中存在的沥青质、蜡、无机和有机垢、乳液、粘土、矿物沉积物、腐蚀残留物等引起的。

美国专利申请No.5139088公开了一种通过注入具有高芳香度和分子量的原油来抑制沥青质沉淀的方法。另一种去除沉淀的方法在美国专利申请号5425422中描述，即用脱沥青油处理沉淀物。Lirio等人在美国专利申请No.7838467和8091464中请求保护一种用于清洁地层损害的单相微乳液和使用所述微乳液的方法。除了着手生产具有良好效率的组合物外，还必须生产出具有成本效益和环境友好性的化学处理溶液，该溶液在各种形成条件下具有良好的通用性，特别是考虑到定期进行类似处理，确保在不同地理位置的油井或气井中稳定生产石油。

发明内容

本发明的目的是提供一种化学组合物，用于处理或恢复近井处的地层损害，以完全或部分恢复来自储层的烃生产。

本发明的另一个目的是提供一种以大乳液、微乳液或纳米乳液形式存在的化学组合物，其能够去除或抑制由外来颗粒物(如钻井泥浆残渣、固井残留物、岩屑、钻井液或积聚在井筒内和/或井筒附近的物体(如沉淀物，乳液，油气沉积物，有机或无机垢沉积物，堵塞井筒内油气流动的固体颗粒(如沙子、岩屑、粘土、矿物))引起的沉淀或堵塞。这种沉淀物和沉积物可能是由沥青质、蜡、无机和有机垢、乳液、粘土、矿物沉积物、腐蚀残留物等引起的。

本发明的另一个目的是提供一种能够在近井地层中进行再流化的化学组合物，用于广泛的地层和储层条件，而不存在性能降低的麻烦。

本发明全部或部分地满足了上述目标中的至少一个，其中本发明的实施例之一是处理近井眼阻塞的乳液组合物，其包括：占总组合物重量0.5％至40％的水相；占总组合物重量15％至90％的非水相；占总组合物重量2％至60％的表面活性剂；占总组合物重量5％至40％的降凝剂；以及占总组合物重量的1％到30％的一种化合物，其化学结构如I所示，

(化学结构I)R

其中，R

如本文所用，“助表面活性剂”是指参与分子聚集成胶束但自身不聚集的化合物。适用于本发明组合物之适宜助表面活性剂系选自C3至C18醇、C3至C18烷基乳酸、卵磷脂、C3至C18脂肪酸、烷烃二醇、氨基酸及任何衍生自其的混合物的基团。在一个实施例中，助表面活性剂可包括在本发明的组合物中，其量为总组合物重量的约1％至30％。更具体地说，所述表面活性剂和所述助表面活性剂可按20:1至1:20的比例使用。

在一个较佳实施例中，非水相是天然植物油、二醇、酯类、脂肪酸酯、萜类、芳香烃、酯类、乙二醇醚类、矿物油、石蜡油、柴油和石油馏分的任何一种或其任何组合。

在一个优选实施例中，所述表面活性剂选自非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂或其任何组合。

在另一实施例中，所公开的组合物还包括总组合物重量的1％至5％的缓蚀剂，其选自磷酸酯、羧酸胺盐、聚羧酸胺盐、季铵盐、季亚胺盐，酰胺基胺、咪唑啉、酰胺，聚羟基胺、多羟基酰胺、乙氧基化胺、乙氧基酰胺、聚胺酸及其衍生物的任何组合。

在另一实施例中，所公开之组合物进一步包含总组合物重量百分比为5至40％的降凝剂，选自乙烯/烯烃共聚物、乙烯/醋酸乙烯共聚物、乙烯-丙烯腈共聚物、丙烯酸酯聚合物、甲基丙烯酸酯聚合物、马来酸共聚物，烷基酚醛树脂，六羧基乙醇油酸酯，聚烯烃及其衍生物的任何组合。

在另一实施例中，所公开的组合物还包括螯合剂，占总组合物重量的1％至25％，选自乙二胺四乙酸、羟基乙二胺三乙酸、硝基三乙酸、柠檬酸、乙酰丙酮、卟啉、邻苯二酚、二硫代膦酸及其盐、聚磷酸盐、磷酸酯、非聚膦酸盐、氨基膦酸盐、聚膦酸磷聚合物、聚膦酸盐、聚羧酸盐、聚磺酸酯及其衍生物的任何组合。

在另一实施例中，所公开之组合物进一步包含杀生物剂，其重量占总组合物的1至5％，选自氯/次氯酸盐或溴/次氯酸盐、次氯酸盐、次溴酸盐、稳定氯化溴、羟基自由基、氯胺、二氧化氯、氯异氰尿酸盐，含卤素的乙内酰脲、过氧化氢、过氧乙酸及其衍生物的任何组合。

在另一实施例中，所公开之组合物进一步包含酸，其重量占总组合物之0.1至30％，其中酸可为有机酸(例如羧酸、柠檬酸、亚磷酸)或无机酸(例如无机酸)，或两者之组合。

本发明全部或部分满足了上述目标中的至少一个，其中本发明的实施例之一是用于处理近井眼地层损害的化合物，包括：化学结构I，R

具体实施方式

本领域技术人员将容易理解，本发明很好地适于实现所述目的和优点以及其中固有的目的和优点。本文所描述的实施例并不旨在限制本发明的范围。

本发明公开了一种用于处理近井地层损害的乳液组合物，包括：占总组合物重量的0.5％至40％的水相；占总组合物重量的15％至90％的非水相；占总组合物重量2％至60％的表面活性剂；一种化合物，其化学结构为I，占总成分重量的1％至30％，

(化学结构I)R1-CONH-[R2-NH-R3]n-HNOC-R4

其中，R1、R2、R3和R4是具有2到26个碳原子的直链、支链或芳香碳取代基，并且n是1到100之间的整数，其中每个取代基包括烷基、羰基、羧基、胺基或酰胺基。

结果发现，含有化学结构为I的所述化合物的乳液组合物的性能相对于不同的形成组合物表现出显著的改善。特别是，所公开的组合物中所述化合物的存在使得对处理过的井筒中不同类型的离子和pH变化具有更大的缓冲能力，如以下示例所述。所述化合物的存在使所公开的组合物在降低油-水界面张力以促进处理后的水润湿表面方面具有协同作用。除此之外，它还使化学品能够渗透到井眼附近的地层孔隙中，到达在井筒附近造成堵塞的沉淀物或聚集物。这将重建地层并形成可流动的水流，以消除其阻塞。

为了有效地去除地层损害，除上述化合物外，所公开的组合物可包含助表面活性剂的混合物或另一种助表面活性剂。根据优选实施例，可在本发明中使用的附加的助表面活性剂为C3至C18醇、C3至C18烷基乳酸酯、卵磷脂、C3至C18脂肪酸、烷二醇、氨基酸或其衍生物的任何混合物。更优选地，附加的助表面活性剂可为总成分重量的1至30％。

根据优选实施方案，所公开组合物的非水相可以是天然植物油、二醇、酯、脂肪酸酯、萜烯、芳香烃、酯、乙二醇醚、矿物油、石蜡油、柴油和石油馏分的任何一种或多种组合。本发明的非水相可作为载体使乳液到达地层岩石表面或固体颗粒。当到达地层岩石表面或固体颗粒时，组合物能够渗透到孔隙内部，并在岩石表面或固体颗粒上提供水润湿的表面。

根据一个优选实施例，所述表面活性剂可为选自烷基酚氧基化物、醇乙氧基化物、聚氧丙烯醇、聚氧乙烯硫醇、长链羧酸酯、天然脂肪酸甘油酯/聚甘油酯、丙二醇酯、山梨醇酯、聚氧乙烯山梨醇酯、烷醇酰胺、叔炔二醇及其乙氧基化物、聚氧乙烯硅酮、烷基吡咯烷酮、烷基糖苷、嵌段共聚物、氟化非离子、聚二甲基硅氧烷硅氧烷非离子剂、生物表面活性剂的非离子表面活性剂。

另外，在另一优选实施例中，所述表面活性剂可为选自烷基羧酸盐、烷基醚羧酸盐、烷基磺酸盐、芳基磺酸盐、烷基芳基磺酸盐、烷基醚磺酸盐、木质素磺酸盐、酰基烷基牛磺酸酯、磺基琥珀酸酯、烷基异硫氰酸酯、烷基硫酸烷基酯，烷基醚硫酸盐、脂肪酸单乙醇酰胺硫酸盐、聚氧乙烯化脂肪酸单乙醇酰胺硫酸盐、烷基磷酸酯和多聚磷酸酯、氟化阴离子、酰化氨基酸、磺基乙酸甲酯、酰基谷氨酸盐、酰基甘氨酸盐、酰基丙氨酸盐、壬基氢氰酸酯的阴离子表面活性剂。

此外，在另一实施例中，表面活性剂可为阳离子表面活性剂，其选自长链烷基胺及其衍生盐、烷基酰化二胺/多胺及其衍生盐、烷基季铵盐、聚氧乙烯化长链烷基胺，季铵化聚氧乙烯化长链烷基胺。

所公开组合物的另一优选实施例还包括缓蚀剂。缓蚀剂更优选地选自磷酸酯、羧酸胺盐、聚羧酸胺盐、季铵盐、季亚胺盐，酰胺基胺、咪唑啉、酰胺、多羟基胺、多羟基酰胺、乙氧基化胺、乙氧基化酰胺，聚酰胺酸或其衍生物的任何组合。该组合物优选具有总组合物重量的1％至5％的缓蚀剂。

所述地层中的产水可含有容易形成水垢或与所述组合物中的表面活性剂反应的金属离子。因此，螯合剂可以以占总组分重量的1至25％的浓度掺入所公开的组合物中，螯合剂选自乙二胺四乙酸、羟乙二胺三乙酸、氮基三乙酸、柠檬酸、乙酰丙酮、卟啉、邻苯二酚、二硫基萘膦酸及其盐、聚磷酸盐、磷酸酯、非聚合膦酸盐、氨基膦酸盐、聚膦酸磷聚合物、聚膦酸酯、聚羧酸盐、聚磺酸酯及其衍生物的任何组合。

石蜡有时会以固体或凝胶状粘性物质的形式沉淀，从而损坏近井眼。当原油从地层中产出时，井筒和油管内的温度会逐渐降低，一旦温度低于熔点或析蜡温度，石蜡就会析出。有时这种情况发生在压力和温度下降的近井眼处。因此，本发明中的组合物可进一步包含降凝剂和/或蜡抑制剂，以进一步降低石蜡沉淀的影响。降凝剂和/或蜡抑制剂可以是乙烯/烯烃共聚物、乙烯/醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-丙烯腈共聚物、丙烯酸酯聚合物、甲基丙烯酸酯聚合物、马来酸共聚物、烷基酚醛树脂、六三乙醇胺油酸酯酯的任何一种或组合，聚烯烃或其任何组合，占总成分重量的5％至40％。

优选地，所公开的组合物由可生物降解元素制备，以尽量减少对处理井眼周围环境的负面影响。在使用所公开的组合物之前，可生物降解组分的利用使所公开的组合物可能从诸如细菌和真菌的生物试剂中分解出来。为了延长保质期和防止微生物的不受控制的生长，所公开的组合物还包括占总组合物重量的1到5％的杀生物剂。杀生物剂阻止生物剂的生长。本发明中使用的杀生物剂可以是氧化性杀生物剂或非氧化性杀生物剂。对于氧化性杀生物剂，它可以是氯/次氯酸盐或溴/次氯酸盐、次氯酸盐、次溴酸盐、稳定氯化溴、羟基自由基、氯胺、二氧化氯、氯异氰尿酸盐、含卤素的乙内酰脲、过氧化氢和过氧乙酸的任何一种或组合，占总组合物重量的1％至5％。另一方面，非氧化性杀生物剂可选自醛杀生物剂、季铵盐化合物、季铵盐表面活性剂、阳离子聚合物、有机溴化物、甲硝唑、异噻唑啉酮、硫酮、有机硫氰酸盐、酚类杀生物剂、烷基胺二胺、三胺、二硫代氨基甲酸盐、2-(癸硫基)乙胺及其盐酸盐、三嗪衍生物及恶唑烷中的任何一种或组合，占总组合物重量的1％至5％。

所公开的组合物可直接注入近井地层中与沉淀物和沉积物反应。注入的组合物可在地层中保留数小时至数天。注入的组合物可以通过吹气或直接注入的方式进一步推入地层，以加速沉淀物和沉积物的分散和溶解。在另一种作用方式中，所公开的组合物与作为载体的碳氢化合物溶剂混合，以基本上浸泡近井眼地层损害带，以进行有效清洁。非水相可以是天然植物油、二醇、酯类、脂肪酸酯、萜类、芳香烃、酯类、乙二醇醚类、矿物油、石蜡油、柴油、石油馏分和原油的任何一种或多种组合。通过使用轻烃(例如芳烃、矿物油、石蜡油、柴油、植物油和石油馏分)对地层进行预冲洗或预处理，可以进一步提高所公开的组合物的效率。或在另一种作用方式下，所公开的组合物可进一步与水、海水或盐水与钠、钾、钙、镁、锌或铵盐混合。可调节有机盐或无机盐的量，以平衡静水压力和地层。

实施例

实施例1

以下实施例中所公开的单相微乳液组合物是平均微乳液尺寸小于100nm的油包水微乳液(在25℃下通过粒径分析仪测量；Malvern Zetasizer Nano ZS)。

表1：所公开组合物的示例

实施例2

在样品1和2上测试实施例1中所示的组合物。

样本1和样本2是从两个不同的井采集的沉积物。样品1呈糊状，从井底温度为60℃的井中采集。样品2来自另一口井底温度为90℃的井。样品1和样品2的性质如表2所示。

样品1测试：

在室温下使用添加剂或5％剂量的所公开组合物对样品1进行处理，以便在其中溶解蜡/沥青质。使用的添加剂可以是柴油、石油溶剂油、煤油、二甲苯或甲苯。处理后样品1的降粘、破乳和蜡/沥青质沉淀情况见表3。

结果表明，所公开的组合物在5wt％的用量下对降低样品I的粘度更有效。在添加5％或以下所公开的组合物后，样品的粘度从>20000cP降低到低于10cp。当粘度低于10cP时，样品在25℃下易于流动。此外，所公开的组合物的投加量也可以打破乳液并防止蜡和沥青质的沉淀。

样品2测试：

通过蜡/沥青质的沉淀，考察了样品2/添加剂比例为1/10处理后样品2的溶解和分散情况。结果见表4。所公开的组合物比柴油、石油溶剂油、煤油、二甲苯和甲苯等添加剂更能抑制萃取蜡/沥青质的沉淀。

表2：提取的蜡/沥青质/水混合物的性质。

表3：样品1经添加剂处理后的降粘、破乳和蜡/沥青质沉淀

表4：样品2/添加剂以1/10的比例处理后样品2的溶解和分散。

本公开包括如所附权利要求所包含的以及上述描述的权利要求。尽管本发明以其优选形式以某种程度的特殊性被描述，但是应当理解的是，本发明的优选形式的公开仅仅是通过示例进行的，并且可以在不偏离本发明的范围。