[发明专利]二氧化氯前体及其使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种稳定的二氧化氯前体的组合物，和使用所述组合物产生用于石油应用的二氧化氯（例如但不限于在石油地层和高温气流或液流中二氧化氯的应用）的方法。更具体地，本发明涉及一种含有卤氧化物的盐（例如，氯酸钠）作为用于石油应用的稳定的二氧化氯前体的组合物。

背景技术

在石油工业中，众多试剂或污染物能够引起生产工艺的破坏或限制。这样的污染物的实例可以为高分子量聚合物（例如，聚丙烯酰胺、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、CMC、HPG和Zanthan）、细菌、硫、硫化铁、硫化氢和类似的化合物。

在一些情况下，这些污染物可能天然存在于地层中或者来自于先前的人际互动。例如，在钻探和修井（例如，修理或刺激现存的生产井）的操作过程中通常将细菌引入地层。类似地，在压裂过程中，通常将细菌引入井筒中并且被强制深入地层。更具体地，将聚合物（例如CMC、HPG、Zanthan和聚丙烯酰胺（polyacrilomides））加入到压裂液中，以保持支撑剂悬浮和降低流体的摩擦。在该流体内夹带的细菌渗透深入地层，并且一旦压裂压力释放，当部署支撑剂时，细菌会采取相同的方式嵌入地层。此外，聚合物也能够在地层内沉积，独立地导致破坏。通常，将常规的“碎波（breakers）”与聚合物一起加入到压裂液中以防止该问题，但是，由于聚合物的不完全降解，对生产井的破坏仍屡见不鲜。

许多细菌为兼性的，它们能够在需氧或厌氧条件下利用分子氧或其它氧源来维持它们的代谢过程以生存。例如，在合适的条件下，兼性细菌能够利用硫酸盐作为氧源并呼出硫化氢，除了腐蚀钢以外，硫化氢对人类是剧毒的。此外，在本领域中称为微生物诱导的腐蚀（Microbiologically InducedCorrosion，MIC）的过程中，细菌吸附到基材上，例如井筒中的管壁，并围绕它们形成“生物质”屏蔽。在下面，细菌代谢所述基材（例如，烃和金属铁的混合物）并呼出硫化氢，导致井筒中金属被严重腐蚀，最终，管破损并破坏钻孔配件（downhole equipment）。硫化氢的呼出和存在也使精炼和运输过程变得复杂，并且降低了生产的烃的经济价值。

用于解决这些问题的传统的方法具有一个或多个缺点。例如，本行业的惯例是与其它添加剂一起向压裂液中加入常规的有机和无机抗微生物剂，例如季铵化合物、氯胺、醛（例如戊二醛（Gluteraldehyde,））、THPS和次氯酸钠，以控制细菌。然而，由于在携带烃的地层和石油生产环境中通常发现的细菌的类型，这些常规的抗微生物剂的效力最低。更具体地，在任何时候，仅少量的这些细菌（通常在火山出口、间歇喷泉和古墓中发现的）具有活性，种群中其余的以休眠体和孢子的状态存在。前述常规的抗微生物剂对形成细菌的休眠体和孢子不具有作用或具有有限的作用。因此，虽然活性细菌被杀灭至一定的程度，但是不活跃的细菌会存活，并且一旦达到在地层内创建的环境条件它们便会繁殖。此外，当暴露于石油生产地层中供给的许多组分时，这些抗微生物剂会失活。并且，此外，微生物对这些抗微生物剂会产生抗性，因此限制它们的经时效用。

另一方面，二氧化氯能够钝化或杀灭形成微生物的活性体、休眠体和孢子。与常规的抗微生物剂不同，微生物对二氧化氯不产生抗性，并且其具有较低的残余毒性，并产生良性终产物。因此，二氧化氯为有效的抗微生物剂，然而在本发明之前特定应用是不可能的。例如，虽然二氧化氯可以直接施用于井流体（例如，压裂水）用于消毒，但其仅可以低剂量施用以防止聚合物或其它减阻添加剂的降解。

本发明的实施方式提供了一种稳定的二氧化氯前体添加剂。本发明人已发现该二氧化氯前体在例如井流体（例如，压裂液）或其它液流或系统内仍保持稳定，直至其进入满足特定条件并且达到约100℉-110℉的最低温度的区域（例如，在地层内）。因此，在压裂液中掺入该二氧化氯前体的本发明的一种或多种实施方式提供了一种用于产生和使用二氧化氯的原位方法，所述二氧化氯作为不消耗或降低压裂液的减摩组分的聚合物氧化剂和井下抗微生物剂，直至二氧化氯前体在地下靶区域（携带烃的地层）内分散。在这些实施方式中，在特定温度下，二氧化氯前体与地下中的组分反应，以在其中形成二氧化氯，其随后用作聚合物氧化剂和井下抗微生物剂。