專利名稱：用于完井鹽水的氧清除劑組合物的制作方法
用于完井鹽水的氧清除劑組合物
背景技術(shù)：
1.發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及用于將溶解的氧從用于在高溫地層中使用的鉆井和完井液中去除的組合物。2.相關(guān)技術(shù)描述完井操作通常包括在烴回收操作中的生產(chǎn)起始之前并且為了便利于此,在套管上射孔以及設(shè)置管道和泵。Drill-1n、完井和修井液的多種功能包括控制井壓、防止完井或修井過(guò)程中的井噴以及防止因過(guò)度壓力增大而引起的井套管坍塌。液體意圖在不損害生產(chǎn)地層或完井部件的情況下幫助控制井。根據(jù)特殊的地質(zhì)構(gòu)造的特征，選擇特定的完井液系統(tǒng)來(lái)優(yōu)化完井操作。用于鉆通含烴地層的生產(chǎn)區(qū)的“drill-1n”鉆井液和用于完井或重新完井或修井中的完井液典型地包含透明鹽水。如本文使用的“生產(chǎn)區(qū)”被理解成含有烴類的含烴地層的一部分，并且因此穿入地層這一部分的井筒有可能接收來(lái)自生產(chǎn)區(qū)的烴類。“生產(chǎn)區(qū)(producing zone) ”可以替代地稱為“生產(chǎn)區(qū)(production zone)”或“產(chǎn)油層(payzone)οSeldom因其固體含量、pH和離子組成而成為適用于完井操作的常規(guī)鉆井液。在一些情況下，drill-1n液體可以適用于鉆井和完井作業(yè)。液體可以含有由具有許多不同大小的顆粒組成的懸浮固體物質(zhì)。如果使液體樣品靜置，那么一些懸浮材料將足夠大并且足夠重以迅速地沉降在容器的底部(可沉降的固體)。如果有規(guī)律地?cái)噭?dòng)樣品或所述顆粒是膠質(zhì)的，那么極小的顆粒將只是十分緩慢地沉降或完全不沉降。這些小的固體顆粒使得液體出現(xiàn)渾濁(即，模糊不清的或混濁的)。 多年前就認(rèn)識(shí)到了顆粒侵蝕和/或?yàn)V餅形成通過(guò)降低在生產(chǎn)區(qū)中的滲透性來(lái)?yè)p害地層的潛在性。如果滲透性受到損害，那么通過(guò)任何手段都不能夠?qū)⑺俜种傩迯?fù)。滲透性損失意指期望生產(chǎn)率的降低以及最終，生產(chǎn)總量的減少。因此，現(xiàn)已充分認(rèn)識(shí)到了使用透明完井和修井液來(lái)最小化地層損害的重要性并且使用透明的高比重鹽水作為完井液現(xiàn)今是普遍的。石油和天然氣行業(yè)所使用的大多數(shù)這類高比重鹽水是齒化鈣鹽水，特別是氯化鈣或溴化鈣鹽水，齒化鈉鹽水，特別是氯化鈉或溴化鈉，或甲酸鹽鹽水。除非另有特別指明，如本文使用的術(shù)語(yǔ)“完井液”和“完井鹽水”應(yīng)被理解成彼此同義并且包括drill-1n和修井液或鹽水以及完井液或鹽水。完井鹽水經(jīng)常含有溶解的和夾帶的空氣，所述空氣在所述完井鹽水循環(huán)穿過(guò)鉆柱而進(jìn)入穿入地層的井筒時(shí)進(jìn)入鹽水中。與不含有氧的這類液體相比較，鹽水中來(lái)自空氣的氧的存在大幅增加了鉆柱、套管以及關(guān)聯(lián)設(shè)備中金屬表面腐蝕和劣化的速率。為了最小化這種腐蝕以及氧的存在，常常用氧清除劑處理完井鹽水。通常來(lái)說(shuō)，完井鹽水中使用的氧清除劑是將溶解在鹽水中的大部分氧反應(yīng)出來(lái)的還原劑。常見氧清除劑化學(xué)品包括亞硫酸鹽、聯(lián)氨以及異抗壞血酸鹽。亞硫酸鹽通常不用于完井鹽水中，因?yàn)檠趸a(chǎn)物硫酸鹽可以沉淀并且導(dǎo)致其它形式的腐蝕。
用于完井鹽水的優(yōu)選氧清除劑是異抗壞血酸鈉，這是因?yàn)樗档土硕喾N完井鹽水中的氧濃度，而不引起用亞硫酸鹽可見的沉淀作用。然而，異抗壞血酸鹽在高溫下容易發(fā)生分解。在約275° F(135°C)及更高溫度下，鹽水中的異抗壞血酸鈉發(fā)生分解，從而導(dǎo)致所述鹽水由所需的透明無(wú)色液體轉(zhuǎn)變?yōu)椴恍枰陌岛稚煌该饕后w。鹽水的這種轉(zhuǎn)變是麻煩的，因?yàn)樗l(fā)了以下困擾:所述鹽水可能會(huì)潛在地對(duì)地層誘發(fā)腐蝕或產(chǎn)生損害。如本文使用的相關(guān)于鹽水或完井液而言的“透明無(wú)色”意指液體具有小于約20的“NTU” (比濁法濁度單位)。NTU是與鹽水中懸浮固體相關(guān)的，基于樣品所散射的光的數(shù)量的美國(guó)石油組織(American Petroleum Institute)認(rèn)可的單位(更高NTU =更多的懸浮固體)。APIRP13J, “Testing of Heavy Brines”中描述了用于測(cè)定NTU的工序,并且這是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員熟知的工序。因此，雖然市場(chǎng)上存在很多用于鉆井液的氧清除劑，但仍然存在對(duì)在高溫下使用的完井鹽水中具有效用的氧清除劑的需要。發(fā)明概述本發(fā)明的一方面是一種用于在含氧鹽水用于地層的完井操作期間減少所述含氧鹽水中氧的數(shù)量的方法，所述方法包括將包含異抗壞血酸鹽和烷基羥胺的共混物的氧清除劑添加至所述鹽水中。 本發(fā)明的另一方面是一種用于鉆探、完成和/或修理穿入具有約275° F(135°C )至約500° F (260 0C )溫度的地層的井筒的水性完井液，所述液體具有包含異抗壞血酸鹽和烷基羥胺的共混物的氧清除劑。本發(fā)明的另一方面是一種包含異抗壞血酸鹽和烷基羥胺的共混物的用于完井液的氧清除劑。本發(fā)明的另一方面是一種完成穿入地層的井筒的方法，所述方法包括采用包含透明無(wú)色鹽水以及含有異抗壞血酸鹽和烷基羥胺的氧清除劑的完井液。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，地層具有約275° (135°C )至約500° F(260°C )范圍內(nèi)的溫度，并且鹽水是透明無(wú)色的并且在275° F(135°C)的溫度下保持透明無(wú)色。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，氧清除劑使鹽水中的氧含量保持在約lmg/L以下，優(yōu)選保持在約0.5mg/L以下。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，完井操作鉆通了地層的生產(chǎn)區(qū)。所述完井操作可以包括完成鉆通地層的生產(chǎn)區(qū)的井，或者對(duì)穿入地層的所述井的修理。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，氧清除劑包含在0.01% w/w至75% w/w數(shù)量范圍內(nèi)的異抗壞血酸鹽和在25% w/w至99.9% w/w數(shù)量范圍內(nèi)的烷基羥胺溶液。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，烷基羥胺選自由以下組成的組:異丙基羥胺、二乙基羥胺、叔丁基羥胺、苯基羥胺、環(huán)己基羥胺以及芐基羥胺。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，用抗壞血酸鹽、抗壞血酸或異抗壞血酸取代了異抗壞血酸鹽。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，共混物在約275° F(135°C )至約500° F(260°C )范圍內(nèi)的溫度下維持穩(wěn)定性。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，液體可以包含在這種使用過(guò)程中保持透明無(wú)色的透明無(wú)色鹽水。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，井筒包括套管并且所述方法進(jìn)一步包括在所述套管上射孔并且在所述井筒中設(shè)置管道。所述鹽水可用于鉆通地層的生產(chǎn)區(qū)或用于修理井筒。根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)用包含異抗壞血酸鹽和烷基羥胺的氧清除劑接觸水性含氧液體來(lái)將溶解的氧從所述水性液體、特別是完井液或鹽水中去除。這種氧清除劑即使在高溫下也是有效的，并且不會(huì)分解或?qū)е乱后w的褪色或液體從例如透明無(wú)色至暗色不透明的轉(zhuǎn)變。本發(fā)明包括一種用于在高溫地層中使用的包含透明無(wú)色鹽水以及異抗壞血酸鹽和烷基羥胺氧清除劑的完井液，以及一種采用這種完井液來(lái)完成在這種地層中的井筒的方法。在本發(fā)明中，可以用異抗壞血酸、抗壞血酸或抗壞血酸鹽取代異抗壞血酸鹽。附圖簡(jiǎn)述

圖1是比較了在室溫下，在24小時(shí)期間內(nèi)通過(guò)0.51b/bbl(l.4Kg/m3)本發(fā)明的氧清除劑和通過(guò)0.51b/bbl (1.4Kg/m3)由異抗壞血酸鹽組成的氧清除劑將溶解的氧從9.51b/bbl (27Kg/m3)氯化鈉鹽水中去除的圖表。圖2是比較了在室溫下，在24小時(shí)期間內(nèi)通過(guò)0.51b/bbl(1.4Kg/m3)本發(fā)明的氧清除劑和通過(guò)0.51b/bbl (1.4Kg/m3)由異抗壞血酸鹽組成的氧清除劑將溶解的氧從12.51b/bbl (36Kg/m3)溴化鈉鹽水中去除的圖表。圖3是比較了在室溫下，在24小時(shí)期間內(nèi)通過(guò)0.51b/bbl(1.4Kg/m3)本發(fā)明的氧清除劑和通過(guò)0.51b/bbl (1.4Kg/m3)由異抗壞血酸鹽組成的氧清除劑將溶解的氧從11.0lb/bbl (31Kg/m3)氯化鈣鹽水中去除的圖表。圖4是比較了在室溫下，在24小時(shí)期間內(nèi)通過(guò)0.51b/bbl(l.4Kg/m3)本發(fā)明的氧清除劑和通過(guò)0.5(1.4Kg/m3) lb/bbl由異抗壞血酸鹽組成的氧清除劑將溶解的氧從15.51b/bbl溴化鋅/溴化鈣鹽水中去除的圖表。優(yōu)選實(shí)施 方案的詳述本發(fā)明提供了一種用于水性完井液的氧清除劑，所述氧清除劑有效降低了甚至是高溫下完井操作期間的所述液體中的氧的水平，而不引起有問題的沉淀作用或液體的褪色。本發(fā)明的氧清除劑包含異抗壞血酸鹽和烷基羥胺的共混物。在不希望受限于理論的情況下，認(rèn)為共混在一起用于完井液(最優(yōu)選是透明無(wú)色鹽水)的烷基羥胺和異抗壞血酸鹽在所述液體中具有協(xié)同效應(yīng)，其中烷基羥胺在高溫下賦予異抗壞血酸鹽穩(wěn)定性。在約275° F(135°C )或更高、甚至高達(dá)500° F(260°C )的地層中所遭遇的溫度下，本發(fā)明的氧清除劑中的異抗壞血酸鹽未出現(xiàn)分解-完井鹽水保持透明無(wú)色。烷基羥胺和異抗壞血酸鹽一樣被認(rèn)為是清除氧的。認(rèn)為任何烷基羥胺都適用于本發(fā)明中。實(shí)例包括但不限于異丙基羥胺、二乙基羥胺、叔丁基羥胺、苯基羥胺、環(huán)己基羥胺以及芐基羥胺。從以下實(shí)例結(jié)構(gòu)中領(lǐng)會(huì)可以使用的多種烷基羥胺的許多可能性:
權(quán)利要求
1.一種用于在含氧鹽水用于地下地層的完井操作期間減少所述含氧鹽水中氧的數(shù)量的方法，所述方法包括將包含異抗壞血酸鹽和烷基羥胺的共混物的氧清除劑添加至所述鹽水中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述地下地層具有約275° (135°C)至約500° F(260°C)范圍內(nèi)的溫度，并且所述鹽水是透明無(wú)色的并且在275° F(135°C)的溫度下保持透明無(wú)色。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中所述氧清除劑使所述鹽水中的氧含量保持在約lmg/L以下。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述氧清除劑使所述鹽水中的氧含量保持在約0.5mg/L以下。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述完井操作鉆通了所述地下地層的生產(chǎn)區(qū)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述完井操作包括完成鉆通所述地下地層的生產(chǎn)區(qū)的井。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述完井操作包括對(duì)穿入所述地下地層的所述井的修理。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述氧清除劑包含在0.01% w/w至75% w/w數(shù)量范圍內(nèi)的異抗壞血酸鹽和在25% w/w至99.9% w/w數(shù)量范圍內(nèi)的烷基羥胺溶液。
9.根據(jù)權(quán)利要 求1至8中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述烷基羥胺選自由以下組成的組:異丙基羥胺、二乙基羥胺、叔丁基羥胺、苯基羥胺、環(huán)己基羥胺以及芐基羥胺。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的方法，其中用抗壞血酸鹽、抗壞血酸或異抗壞血酸代替異抗壞血酸鹽。
11.一種根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的用于完成穿入地下地層的井筒的方法，所述方法包括采用包含透明無(wú)色鹽水以及含有異抗壞血酸鹽和烷基羥胺的氧清除劑的完井液。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述井筒包括套管并且所述方法進(jìn)一步包括在所述套管上射孔并且在所述井筒中設(shè)置管道。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的方法，其中所述鹽水用于鉆通所述地下地層的生產(chǎn)區(qū)。
14.根據(jù)權(quán)利要求11至13中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述鹽水用于修理所述井筒。
15.一種用于完井液的氧清除劑，所述氧清除劑包含異抗壞血酸鹽和烷基羥胺的共混物。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的氧清除劑,其中所述共混物包含0.01% w/w至75% w/w異抗壞血酸鹽和25% w/w至99.9% w/w燒基輕胺溶液。
17.根據(jù)權(quán)利要求15或16所述的氧清除劑，其中所述共混物在約275°F(135°C )至約500° F(2600C )范圍內(nèi)的溫度下維持穩(wěn)定性。
18.根據(jù)權(quán)利要求15至17中任一項(xiàng)所述的氧清除劑，其中所述烷基羥胺選自由以下組成的組:異丙基羥胺、二乙基羥胺、叔丁基羥胺、苯基羥胺、環(huán)己基羥胺以及芐基羥胺。
19.根據(jù)權(quán)利要求15至18中任一項(xiàng)所述的氧清除劑，其中用抗壞血酸鹽、抗壞血酸或異抗壞血酸代替異抗壞血酸鹽。
20.—種用于鉆探、完成和/或修理穿入具有約275° F(135°C )至約500° F(260°C溫度的地下地層的井筒的水性完井液，所述液體具有根據(jù)權(quán)利要求15至19中任一項(xiàng)所述的氧清除劑。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的完井液，其中所述液體包含在這種使用過(guò)程中保持透明無(wú)色的透明無(wú)色鹽水。
22.根據(jù)權(quán)利要求20或21所 述的完井液，其中所述液體在這種使用過(guò)程中具有小于約lmg/L的氧含量。
全文摘要
一種用于完井鹽水的氧清除劑，這種氧清除劑在高溫地下地層中有效并且穩(wěn)定。在一個(gè)實(shí)施方案中，所述氧清除劑含有異抗壞血酸鹽和烷基羥胺。
文檔編號(hào)C23F11/14GK103221506SQ201180048728
公開日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2011年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月16日
發(fā)明者J·P·德維爾 申請(qǐng)人:哈里伯頓能源服務(wù)公司