[发明专利]抑制生产井内储油层流体结垢的方法

说明书

本发明涉及在产油井中抑制水垢的形成，本发明尤其是涉及一种挤压抑制处理，此种处理适用于在非碳酸盐储油地层中抑制水垢的形成。

已知可用比较低浓度的水溶性有机垢抑制剂来降低在产油井中和井底周围形成水垢的速率。水垢是微溶的无机盐，例如硫酸钙或硫酸钡、或碳酸钙等。抑制作用的机理很可能是多价阳离子的螯合或络合作用和抑制剂在固体的表面上，例如在新形成的微晶的迅速生长的晶面上的吸附作用的组合。虽然有很多不同的物质可以抑制晶体的生长，但是在产油井处理中普遍使用的复合物是有机磷酸或膦酸化合物、丙烯酸的加合物等。在油的生产操作中，当遇到过饱和的或形成水垢的水时，通常是将水垢抑制剂注入或“挤入”储油层中。挤入抑制剂就相当于注入抑制剂，而处理过的地区经常还要用过量的水来进行冲洗。然后，再将油井回复生产，而在产生的水中所夹带的抑制剂可以保护井眼和井下设备，以免水垢形成。

近年来，已发展了一种叫做“沉淀挤压”的方法。在此工艺过程中，水垢抑制剂起反应或被反应生成一种沉淀在岩层孔中的不溶性盐。例如，膦酸化合物可被沉淀成钙盐。其它抑制剂如磷酸酯是不适用的，因为它们并不形成不溶性钙盐，在实际情况中，将膦酸化合物的酸性溶液向下挤入井眼并进入含有石灰石或白云石的储油层。此时酸与碳酸盐的作用是，将酸中和和令钙离子进入溶液：

当pH值和钙离子浓度增加时，在岩石孔的空间便产生膦酸钙的沉淀。沉淀之后，油井便回复生产。

沉淀挤压处理已证实对于碳酸盐储油层来说是非常成功的，一般可达到比普通吸附型挤压方法更长的使用期限。但是，对于非碳酸盐储油层来说，此工艺便不能应用，因为井下并没有可利用的钙来源。在非碳酸盐（砂）储油层中使用沉淀挤压的方法预期也可以进行如碳酸盐储油层一样的延长使用期限的处理。为了在砂岩里进行此种挤压处理，在加入储油层的溶液中必须含有钙离子和膦酸化合物。

美国专利第3，633，672号公开了将可形成多价阳离子盐的抑制剂注入地层中，此类盐只微溶于实质上是中性或碱性的水中，而抑制剂和含有多价阳离子的化合物则均溶于酸性水溶液中，因此，当酸在储油层中被中和时，抑制剂的相应的不溶盐便被沉淀出来。

美国专利第3，704，705号公开了将聚丙烯酸或酰胺的单价阳离子盐和多价阳离子盐的强酸溶液注入地层中，当酸在储油层中被中和时，便引起低溶解度的抑制剂产生沉淀。

美国专利第4，357，248号公开了产油井中的结垢作用可通过将一种pH降低反应剂、含有抑制水垢的阴离子的化合物和一种含有多价阳离子的化合物的自动反应的碱性水溶液注入储油层，此水溶液随后就在储油层中沉淀出一种微溶的水垢抑制剂。

美国专利第4，393，938号公开了将一种溶于水溶液的水垢抑制剂注入，此溶液具有由于在储油层中的阳离子交换作用而引致抑制剂的多价阳离子盐沉淀的pH值和一价阳离子/多价阳离子比值。

石油工程师协会1985年题为“水垢抑制剂挤压处理的化学和设计”一文讨论了沉淀挤压的程序，并提出沉淀可能是由于在储油层条件下抑制剂的有限溶解度、或由于低溶解度盐的形成，例如膦酸钙所导致的。该文进一步公开了沉淀这些盐所需要的二价阳离子可能是在储油层盐水中大量天然存在的、从储油层岩石中进行阳离子交换所产生的、与抑制剂一起注入地层的或从地层中溶解出来的。

本发明的目的是提供一种抑制位于非碳酸盐地下储油层的生产井内结垢的方法。本发明的目的可通过将一种膦酸盐抑制剂和一种具有比膦酸盐抑制剂更低的稳定常数（Ke）的金属螯合物的混合物注入储油层来实现。

根据本发明的方法，将膦酸化合物抑制剂和一种金属的螯合物，例如钙的螯合物的混合物注下井眼并进入非碳酸盐储油地层中。所选用的金属螯合物具有比膦酸化合物抑制剂更低的稳定常数。

在本发明的一个方面中，选择金属螯合物的类型和数量以防止由金属螯合物中的金属与膦酸化合物抑制剂之间的反应所生成的任何金属膦盐钙沉淀，直至已将该混合物注入储油层为止。

各种各样的水溶性金属盐均可用来形成用于本发明的方法中的金属螯合物。它们包括诸如铜、铁、镉、钴、锰、锌、锡、镍、锶、钡、镁和钙等一类金属的盐。特别优选的是钙和镁的盐，而尤其优选的是钙的盐。可用于本发明的方法中的特殊的盐包括，金属卤化物，其中以氯化物较优选，以及金属硝酸盐。