[发明专利]一种放热增能解堵药剂及解堵方法和注入装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种通过金属与酸液反应放热增能解堵药剂及解堵方法和注入装置，属于石油化学技术领域。

背景技术

当稠油区块石油开发进入中后期时，油井地层会出现地层压力下降导致地层原油驱动力不足；地层温度逐渐降低导致原油粘度升高、流动性变差；原油中胶质沥青质、石蜡等析出堵塞油层孔隙等多种问题。单一的加热、增能或解堵措施已经无法解决稠油区块的低产问题，需要运用复合型解堵剂来集中解决这一难题。

目前普遍采用的放热增能复合型解堵剂主要原理为利用NO₂^-1与NH₄⁺反应产生大量热量和氮气。如专利CN94114175.6中公开的热化学解堵油井剂制备方法；专利CN93120307.4中公开的一种油层化学生热解堵方法；“热化学油层解堵技术的研究与应用”，杨建华等，《新疆石油科技》2003年第2期(第13卷)：22-24；“TKS稠油地层热化学解堵剂的研究及应用”，谢建军等，《汉南石油》1995年10月第九卷第4期：14-17等非专利文献资料中都有提及这种利用NO₂^-1与NH₄⁺反应产生大量热量和氮气的方法，此类方法虽然能起到加热地层和提高地层压力的作用，但对于一些有机或无机的地层堵塞物无法处理。

发明内容

鉴于上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提出一种放热增能解堵药剂及解堵方法和注入装置，能够通过金属与酸液反应放出热量和气体对地层原油进行加热和补充能量，同时过量酸液溶解地层堵塞物，实现解堵。

本发明的目的通过以下技术方案得以实现：

一种放热增能解堵药剂，其包括金属粉和固体硝酸，其中，金属粉与固体硝酸的质量比为1∶1-1∶2。

根据具体实施方案，在作业时，需要加水使得固体硝酸成为稀硝酸溶液(浓度可以为20-30％，最佳稀硝酸溶液浓度为30％)，此时，金属粉与稀硝酸溶液的质量比为1∶4-1∶6，优选1∶5.2。

本发明的放热增能解堵药剂在进行解堵作业时，金属与酸液反应能够放出气体和大量热，实现对地层的加热增能解堵。本发明所用的酸可以为硝酸，但不限于此。

根据本发明的具体实施方案，优选的，该放热增能解堵药剂还包括脱水原油，金属粉与脱水原油的质量比为1∶15-1∶18。脱水原油能够起到携带作用，携带金属粉、固体硝酸等。

上述的放热增能解堵药剂中，优选的，所述金属粉包括铁粉，但不限于此。

根据本发明的具体实施方案，优选的，该放热增能解堵药剂还包括金属离子稳定剂。更优选的，金属离子稳定剂的用量为金属粉、固体硝酸的总质量的4％-8％。

上述的金属离子稳定剂的选取与放热增能解堵药剂中金属粉所选取的金属相对应。

上述的放热增能解堵药剂中，优选的，所述金属离子稳定剂包括铁离子稳定剂，但不限于此。更优选的，所述铁离子稳定剂包括冰醋酸，但不限于此。

上述的放热增能解堵药剂中，金属离子稳定剂和金属粉是相对应的，本发明优选使用铁粉，铁与稀硝酸发生化学放应能够生成气体和发出热量，而且其化学性质不活泼，在注入地层后不易与其它物质反应。同时铁粉的价格较其他活泼金属便宜，操作成本较低。同时，石油区块地层水主要为NAHCO₃型，稀硝酸与铁粉反应后产生的铁离子会生成氢氧化铁沉淀。为防止沉淀发生，可以加入对应的金属离子稳定剂，优选加入铁离子稳定剂，例如冰醋酸。

根据具体实施方案，各组分配比实验如下，依据地层条件模拟设定实验反应釜内的温度和压力，选定的反应温度为40℃、反应压力为4MPa。实验将等量铁粉与不等量固体硝酸粉末与等量脱水原油混合均匀后，再向反应釜内加入水配成浓度为20％、25％、30％的稀硝酸，同时测量反应生成热量和气体量。通过实验，最终测得铁粉与30％浓度稀硝酸的用量的比例为1:5.2时，反应釜内产生的热量和气体达到峰值。证明此时铁粉完全反应。经整理计算最终得出1mol铁放出热量为1.3MJ，放出气体为32.4L。

同时，在反应过程中加入不等量冰醋酸，当加入冰醋酸的量为金属粉、固体硝酸的总质量的8％时，产生的氢氧化铁沉淀量最小。

本发明还提供一种放热增能解堵方法，其使用上述的放热增能解堵药剂，包括如下步骤：

将金属粉、固体硝酸和脱水原油混合后注入地层(目标地层)；

将水和金属离子稳定剂注入地层(目标地层)，焖井，即完成放热增能解堵药剂的施工；