[发明专利]抑制硫化物结垢的方法

说明书

发明领域

本发明涉及通过使用合成共聚物抑制和/或分散无机硫化物结垢的方法。本发明的共聚物特别可用于抑制和/或分散硫化锌、硫化铅和硫化铁。

背景

来自天然来源的水通常含有溶解的矿物质，其中存在可观的离子如Ca²⁺、Mg²⁺，且在油田地层水的情况下，存在Ba²⁺、Sr²⁺、Zn²⁺、Pb²⁺和Fe²⁺。在温度或pH改变的条件下，二氧化碳从与其它含不同矿物质含量的水的溶液或混合物中损失，相对不溶的物质如碳酸盐、硫酸盐和硫化物可作为结垢从溶液中沉积出来。在海上油田中，当泵入地下以有助于采油的含硫酸盐的海水与地层水接触时，该沉积可能特别严重。

除此之外，如果地层水含有硫离子，则由于(但不限于)油藏中存在硫化氢(H₂S)气体，可由于含锌、铅或铁的盐水混合在一起而形成硫化锌(ZnS)、硫化铅(PbS)和硫化铁(FeS、FeS₂)结垢。

沉积的结垢妨碍了采油，甚至可变得足够严重以至于堵塞油井。因此，存在一个常规程序，即用阻垢剂处理油井以使结垢沉积最小化或防止结垢沉积。必须小心地获得性能平衡。所述阻垢剂不仅必须控制结垢，而且另一方面，还必须在满足能充填至井中的温度下在水中具有足够的溶解度。

外来结垢如硫化锌、硫化铅和硫化铁可以使用酸处理来除去，从而恢复采油速率。然而，新的硫化物结垢会在短时间内沉积在井中，从而导致再次处理。由于在井中产生H₂S气体，因此外来结垢的酸处理产生严重的风险。

现有技术

US4762626公开了丙烯酸羟乙酯/丙烯酸共聚物在油井开采过程中作为硫化锌阻垢剂的用途。该共聚物具有1,000-20,000道尔顿的平均分子量。典型地可用2-100 ppm的共聚物(基于活性物)处理油井。

US5171459公开了包含磷酸酯或膦酸酯的阻垢剂用于CaCO₃抑制中的用途，并结合烷基二苯醚磺酸盐以分散硫化物结垢/沉积物。所述硫化物分散剂包括单和/或二磺化烷基二苯醚，其中所述烷基取代基具有4-30个碳原子且可为支链或直链的。所述分散剂和阻垢剂各自以1-50ppm的量处理且可处理具有至多约200ppm锌和/或铅浓度的水。

US2005/0067164A1公开了衍生自阳离子单体的共聚物，所述共聚物抑制并控制在将溴化锌盐水用作完井液时形成的硫化锌和硫化铁结垢。该发明中的共聚物含有丙烯酰胺单元及其二烯丙基二甲基铵盐。所述共聚物具有500,000-5,000,000道尔顿的平均分子量。该发明的共聚物也可用于处理钙、钡、镁等的结垢，如硫酸钡、硫酸钙和碳酸钙。当处理油井时，所述共聚物作为携带液的一部分以15-100,000ppm的量存在。当存在于盐水中时，所述共聚物典型地为0.02-2 mol％。

US2009/0143252A1公开了一种具有通式(如该专利所述)的单体，其中该单体的一部分(该通式中的“A”)可为具有1-10个碳原子的直链或支链烷基链，所述单体为均聚物的一部分，或者为诸如丙烯酸酯、丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺的单体的共聚物的一部分，从而在金属硫化物形成结垢前分散它们。也可将二甲基二烯丙基铵盐、丙烯酸2-羟丙酯和丙烯酸的三元共聚物用于该目的。该发明中的均聚物和共聚物具有5000-5,000,000道尔顿的平均分子量。该发明描述了以1-10,000 ppm的浓度引入原油中的处理方法。

本发明的目的在于提供可用于抑制和/或分散无机硫化物结垢的共聚物。本发明的共聚物应特别可用于抑制和/或分散硫化锌、硫化铅和硫化铁。与现有技术的共聚物相比，它们由于改进的生物降解性而应当值得注意。

现已发现包含磺酸丙烯酸类单元、丙烯酰胺单元和膦酸单元以及任选的环状酰胺单元的共聚物以期望的方式起作用。

因此，本发明提供了共聚物用于抑制和/或分散无机硫化物结垢的用途，所述共聚物包含：

a)基于所述共聚物的重量计，0.1-10mol％的衍生自乙烯基膦酸或其盐的结构单元，

b)基于所述共聚物的重量计，40-80mol％的衍生自式(1)化合物的结构单元，

c)基于所述共聚物的重量计，1-50mol％的衍生自式(5)化合物的结构单元，