專利名稱：應用n，n-二烷基酰胺控制在鉆井或維修采油井時乳膠或淤泥的形成的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種組合物，用于預防形成原油/水乳膠或破壞在鉆井或維修采油井時遇到的這種乳膠，以及一種防止形成這種乳膠或在乳膠形成后破壞它的方法。
從含油地層采集石油烴類通常都主要是通過鉆井進入或穿過含油地層的方法實現。爾后石油流入井眼，再從井眼用泵汲取至井口，加以回收。
通常在準備和操作油井時，需要對油井實行各種維修步驟，以便于開始進行或維持有效的采油過程。在許多這樣的操作中，都會發現在某些條件下，水及石油會形成乳膠。這些石油與水的乳膠，由于粘度很大，能使從油層采油的速率大大下降，而成為一個嚴重的問題。有時，這種乳膠粘稠到不能流動，以致完全堵塞來自地層的油流。
例如，在開始鉆井時，由于鉆井操作使用鉆井泥漿潤滑鉆頭及運載鉆屑至井口而形成的濾餅，會覆蓋于井眼表面。在石油能從地層流入井眼之前，這種濾餅必須除去。這種濾餅易于被含有約3％HF的(以HCl重量計)15％的HCl溶解。這種酸性混合物在石油工業中被稱為“泥酸”，這樣的處理被稱為“泥酸處理”。
這種酸處理在石灰石或砂石巖地層鉆井中也有應用。這樣的地層經常需要酸處理，以溶去堵塞巖石孔隙中的泥漿，或溶解某些巖石和打開地層，增加其滲透性，以使石油能更容易地流至井眼。這種情況下，普通的15％的HCl即可用作這種處理酸。
在這些及其它的酸處理應用中，據發現，如果處理酸含痕量的鐵，如Fe++或Fe+++，就會形成一種高度粘稠、不流動的，含有水、各種液體石油成分及懸浮的、交聯的瀝青及石蠟組分的乳化凝聚物，工業上被稱為“淤泥”。淤泥的形成被認為是由于在鐵污染物存在下，原油中的某些瀝青及石蠟成分被酸催化交聯及不溶解作用的結果。
鐵能通過幾種來源引入系統，最可能的來源，是油井套管鐵銹或Fe3O4。另外的可能來源，是地層中的天然鐵。目前對于淤泥問題最有效的措施，就是力圖預防發生，采用使鐵不能在這種酸中游離存在的昂貴化學品，把鐵隔離開來，阻止這類反應發生。
另一個經常遇到的問題，特別是在開鉆新井時，由于鉆井泥漿與新開地層中的原油接觸，形成乳膠。在鉆井泥漿含有某種水溶性聚合物，如近代泥漿配方中廣為應用的黃原樹膠、瓜耳樹膠或羧甲基纖維素時，這個問題就會出現。這些聚合物與某些原油接觸，不論有無酸性環境或鐵存在，都會引起類似前述淤泥的乳膠形成。這些乳膠導致含油地層堵塞，與淤泥的作用非常相同。
按照本發明，提供一種新組合物，用于預防原油/水乳膠形成，或破壞在鉆井及維修采油井時遇到的這種乳膠。本發明的這種新配方包含一種溶液，按體積計，約85至99.5％的(優選的是93至97％，最優選的是95％)至少是一種石油的液體芳烴溶劑；約0.4至8％的(優選的是1至5％，和最優選的是3％)至少是作為對水及石油的互溶劑的有機化合物；以及約0.1至7％的(優選1％至5％，最優選3％)至少為一種N，N-二烷基脂肪酸酰胺，其化學式為R3C(O)-N(R1)(R2)其中R1是一種取代或未取代的C1～C6烷基，R2是一種取代或未取代的C1～C6烷基，以及R3C(O)-是一種取代或未取代的，約含有8至22個碳原子的脂肪酸殘基。
本發明的另一方面提供一種方法，用于在酸處理含油地層時，預防淤泥形成，或由于酸處理在含油地層中形成了淤泥之后，用有效數量的新組合物處理，破壞或分散淤泥。
本發明還有另一方面，通過用有效數量的新組合物處理含油地層，預防含聚合物的鉆井泥漿與原油接觸時形成乳膠，或破壞這種乳膠。
用于本發明的組合物及方法的N，N-二烷基脂肪酸酰胺屬于已知化合物，具有化學式R3C(O)-N(R1)(R2)其中R1是一種取代或未取代的C1～C6烷基，R2是一種取代或未取代的C1～C6烷基，以及R3C(O)是一種取代或未取代的含有約8至22個碳原子的脂肪酸殘基。此化合物的二烷基成分可以是相同或不相同的烷基，優選的是含1至3個碳的烷基，更優選的是甲基。
雖然可以應用具有8至22個碳原子的任何羧酸二烷基酰胺，但最好使用基于具有18個碳原子的脂肪酸，如硬脂酸、油酸、亞油酸、亞麻酸及蓖麻油酸的二烷基酰胺。如果使用純凈的二烷基酰胺，優選的酰胺是N，N-二甲基油酸酰胺。
二烷基酰胺的脂肪酸殘基，R3C(O)-，也可以是一種飽和或不飽和的，取代或未取代的富含C18酸的植物油的脂肪酸殘基，這類植物油可以選自松油、棕櫚油、大豆油、棉籽油、椰子油、玉米油、花生油、Canola油、紅花油、向日葵油、巴巴蘇油、蓖麻油、亞麻子油、橄欖油及桐油。優選的實施例中的植物油選自松油、棕櫚油及大豆油。
含有一般添加劑，如表面活性劑、乳化劑或分散劑的N，N-二烷基酰胺的配方，也可以用于本發明的組合物及方法之中。一種優選的N，N-二烷基酰胺的配方，是一種含有約90.1％(重量)的N，N-二烷基松油脂肪酸酰胺及9.9％(重量)的乙氧基化十二烷基酚(SPI 2400，Buckman Laboratoriesof Canada，Ltd，Vaudreuil，Quebec，Canada出售)的混合物。
優選至少含有95％芳烴餾分的任何液體芳烴或其混合物均可用于本發明的組合物。優選的芳烴有例如，苯、甲苯、二甲苯及三甲苯或它們的混合物。按照本發明，組合物中優選的芳烴是二甲苯。殼牌化學公司銷售的商業名稱為殼牌重質重整油是一種好的二甲苯來源。這種材料含約98至99％二甲苯。
在石油工業中常用的作為水/油互溶劑的任何有機化合物均可用于按照本發明的這種組合物。典型的水/油互溶劑有例如，亞烷基二醇單烷基或雙烷基醚，如乙二醇單丁基醚、乙二醇單甲基醚、乙二醇單叔丁基醚、乙二醇單乙基醚、乙二醇單丙基醚、乙二醇單己基醚、乙二醇二甲基醚或丙二醇單叔丁基醚。特別優選的是，乙二醇單丁基醚。
在大多數按照本發明對井眼進行處理時，都是按照兩步操作完成的。因此，按照石油工業眾所周知的技術和方法，首先優選用泥酸完成濾餅剝離操作。如果在這樣的操作過程中，泥酸被鐵污染，在泥酸與含油地層界面就會形成淤泥。這時，就要將本發明組合物在去除濾餅后注入井眼，破壞淤泥和分散淤泥中的組分以除去淤泥。
另一些情況為，不論有無鐵存在，乳膠可能已經形成，因為采用了基于以水溶性聚合物，如黃原樹膠、瓜耳樹膠或羧甲基纖維素等的泥漿。這樣的乳膠，會大大減少甚至會阻止來自地層的原油流，將有效數量的按照本發明的組合物注入地層，這樣的乳膠也容易地被破壞。
另一種通常實施的酸處理操作，就是打開砂石或石灰巖地層，改善其滲透性及排泄特性。這種操作通常應用普通HCl酸，而不混入HF。這種操作大多數也都會遇到同樣的形成淤泥的問題，因為都存在同樣的鐵污染源。但是，這時地層通常都有充分的空洞和孔隙，足以容許在引入處理酸之前，將本發明組合物注入地層。因此，當處理酸注入地層時之前將這種二烷基酰胺/溶劑組合物注入地層。這樣在二烷基酰胺/溶劑組合物的存在下，酸僅與地層中的石油接觸，防止了淤泥形成。
在采用含交聯水溶性聚合物的泥漿鉆井操作中，經常形成這種石油、水和聚合物的乳膠。采用本發明組合物，就能夠預防這種乳膠形成。在這種情況下，隨著濾餅清除，本發明的組合物就被推進地層與這種乳膠接觸。在本組合物與乳狀膠液的接觸時，乳膠即被破壞，乳膠的各個組分很容易流到井眼。
另一種潛在的乳膠源，是在地層KCl斷裂時遇到。在這種操作中，采用能與水溶性聚合物輕度膠凝的KCl水溶液運載砂石進入地層，作為一種支撐劑。當地層中石油接觸到KCl，原油與KCl/水的溶液就形成乳膠，這種乳膠也能通過用本發明組合物與之接觸，加以破壞。其操作方法與破壞石油與水溶性聚合物接觸形成的乳膠的方法相同。
預防乳膠或淤泥的形成，或在它形成后使之破壞或分散的本發明的組合物所需的有效數量，取決于被處理的地層，損害面多廣，即乳膠或淤泥的形成、油井類型、石油的質量及對每口井所特有的其它因素。因此，對某口特定油井的有效數量，要根據每口油井的具體情況而定。
本發明將列舉下述實施例加以說明，并非對所列權利要求所提內容加以限制的內容。
實施例1對取自世界不同地區六個油層的一系列樣品加以處理，說明用本發明組合物處理的預防及補救效應。四種原油樣品取自加拿大的地層，一個取自阿爾及利亞，一個取自俄羅斯。
每種在清潔容器中的原油樣品中加入等體積的內含8000ppm三氯化鐵的15％HCl。每種樣品幾乎都立即形成稠狀淤泥，粘稠黑色單相穩定的淤泥充滿整個容器空間。對每種這樣的淤泥，用4倍于它的重量的本發明組合物進行處理。本發明的該組合物按體積計由85％的殼牌重質重整油，15％的一種濃縮物，內含2％N，N-二甲基松油脂肪酸酰胺，3％乙二醇單丁基醚及95％的芳烴溶劑，主要是甲苯。接著將處理過的溶液加熱至50℃，并在該溫度下靜置4小時，到4小時后，肉眼觀察它們的相性質。可以看到，每種樣品的淤泥均被破壞，容器中的材料已分離為兩個可辨的相，上層液相為原始的原油流，其中沒有淤泥，下層液相則為清澈水相。
往第二系列的容器中，首先加入4倍于原油重量的在第一系列容器中用的本發明組合物，加熱此混合物至50℃，在該溫度下靜置4小時，然后與同樣重量的含鐵的15％HCl進行混合，在這些容器中沒有觀察到淤泥，甚至靜置一夜也無淤泥，亦即阻止了淤泥形成。
實施例2采用自加拿大阿貝爾塔(Alberta)中部的水平鉆井回收的一種石油/水乳膠，用來證明破壞乳膠的作用。在這個實施例中，乳膠形成是由于采用鉆井泥漿中含水溶黃原樹膠，即Kelzan XCD，一種KelCo Corporation，SanDiego，CA的產品。此乳膠的粘度在20℃下為1546mPa，呈現很差的流動特性。
兩份50ml這種乳膠樣品，放入小燒杯中。往第一份樣品中添加50ml的由2％(體積)的N，N-二甲基松油脂肪酸酰胺，3％乙二醇二甲基醚及95％甲苯組成的混合物。往另外一份樣品中加入50ml甲苯。
兩份樣品都置于20℃下4小時，4小時后，第一份樣品，即按本發明處理的樣品，呈現有清楚油層與水層的分離，流體粘度1.66mPa；另一份樣品，用凈甲苯處理，盡管這時流體粘度僅有1.75mPa，但未見油水層清楚分離。
權利要求
1.一種組合物，用于預防石油/水乳膠形成，或者破壞在鉆井或維修采油井時遇到的這種乳膠，該組合物含一種溶液，按體積計，該溶液含有約85至99.5％的至少一種石油的液體芳烴溶劑；約0.4至8％的至少一種為水與石油的互溶劑的有機化合物，以及約0.1至7％的至少一種為N，N-二烷基脂肪酸酰胺，其化學式為R3C(O)-N(R1)(R2)其中R1是一種取代或未取代的C1～C6烷基，R2是一種取代或未取代的C1～C6烷基，以及R3C(O)-是一種取代或未取代的含有約8至22個碳原子的脂肪酸殘基。
2.權利要求1的組合物，其中作為對水和石油的互溶劑的有機化合物是一種亞烷基二醇單烷基或雙烷基醚。
3.權利要求2的組合物，其中N，N-二烷基酰胺的脂肪酸成分是一種C18的脂肪酸。
4.權利要求3的組合物，其中N，N-二烷基酰胺是一種C18脂肪酸的N，N-二甲基酰胺。
5.權利要求2的組合物，其中N，N-二烷基酰胺的脂肪酸成分是松油脂肪酸。
6.權利要求5的組合物，其中N，N-二烷基酰胺是松油脂肪酸N，N-二烷基酰胺。
7.權利要求4的組合物，其中作為對水及石油的互溶劑的有機化合物是乙二醇單丁基醚。
8.權利要求6的組合物，其中作為對水及石油的互溶劑的有機化合物是乙二醇單丁基醚。
9.一種預防石油/水形成乳膠，或者破壞在鉆井或維修采油井時遇到這種乳膠的方法，這種方法包括在需要時用有效數量的一種溶液進行處理含油地層，此溶液包含按體積計約85至99.5％的至少一種石油的液體芳烴溶劑，約0.4至8％的至少一種作為對水與石油的互溶劑的有機化合物以及約0.1至7％的至少一種N，N-二烷基脂肪酸酰胺，其化學式為R3C(O)-N(R1)(R2)其中R1是一種取代或未取代的C1～C6烷基，R2是一種取代或未取代的C1～C6烷基，以及R3C(O)-是一種取代或未取代的含有約8至22個碳原子的脂肪酸殘基。
10.權利要求9的方法，其中作為對水及石油的互溶劑的有機化合物是一種亞烷基二醇單烷基或雙烷基醚。
11.權利要求10的方法，其中N，N-二烷基酰胺的脂肪酸的成分是一種C18的脂肪酸。
12.權利要求11的方法，其中N，N-二烷基酰胺是一種C18的脂肪酸的N，N-二甲基酰胺。
13.權利要求10的方法，其中N，N-二烷基酰胺的脂肪酸成分是松油脂肪酸。
14.權利要求13的方法，其中N，N-二烷基酰胺是一種松油脂肪酸的N，N-二甲基酰胺。
15.權利要求12的方法，其中作為對水及石油的互溶劑的有機化合物是一種乙二醇單丁基醚。
16.權利要求14的方法，其中作為對水及石油的互溶劑的有機化合物是乙二醇單丁基醚。
17.一種在酸處理含油地層時預防形成淤泥的方法，該方法包括用有效數量的一種溶液處理含油地層，此溶液含有按體積計約85至99.5％的至少一種石油的芳烴溶劑，約0.9至8％的至少一種作為對水及石油的互溶劑的有機化合物以及約0.1至7％的至少一種脂肪酸的N，N-二烷基酰胺，其化學式為R3C(O)-N(R1)(R2)其中R1是一種取代或未取代的C1～C6烷基，R2是一種取代或未取代的C1～C6烷基，以及R3C(O)是一種取代或未取代的約含有8至22個碳原子的脂肪酸殘基。
18.權利要求17的方法，其中作為對水及石油的互溶劑的有機化合物是一種亞烷基二醇單烷基或雙烷基醚。
19.權利要求18的組合物，其中N，N-二烷基酰胺的脂肪酸的成分是一種C18的脂肪酸。
20.權利要求19的組合物，其中N，N-二烷基酰胺是一種C18的脂肪酸的二甲基酰胺。
21.權利要求18的方法，其中N，N-二烷基酰胺的脂肪酸成分是松油脂肪酸。
22.權利要求21的方法，其中N，N-二烷基酰胺是一種松油脂肪酸的N，N-二甲基酰胺。
23.權利要求21的方法，其中作為對水及石油的互溶劑的有機化合物是乙二醇單丁基醚。
24.權利要求22的方法，其中作為對水及石油的互溶劑的有機化合物是乙二醇單丁基醚。
25.一種破壞及分散在含油地層酸處理時形成的淤泥的過程，該方法包括按照需要用有效數量的一種溶液處理含油地層，此溶液含有，按體積計，約85至99.5％的至少一種石油的芳烴溶劑，約0.4至8％的至少一種作為對水及石油的互溶劑的有機化合物，以及約0.1至7％的至少一種脂肪酸的一種具有下述化學式的N，N-二烷基酰胺R3C(O)-N(R1)(R2)式中的R1是一種取代或未取代的C1～C6烷基，R2是一種取代或未取代的C1～C6烷基及R3C(O)-是一種取代或未取代的約含有8至22個碳原子的脂肪酸殘基。
26.權利要求25的方法，其中作為對水及石油的互溶劑的有機化合物是一種亞烷基二醇單烷基或雙烷基醚。
27.權利要求26的方法，其中N，N-二烷基酰胺的脂肪酸的成分是一種C18的脂肪酸。
28.權利要求27的方法，其中N，N-二烷基酰胺是一種C18的脂肪酸的N，N-二甲基酰胺。
29.權利要求26的方法，其中N，N-二烷基酰胺的脂肪酸成分是松油脂肪酸。
30.權利要求29的方法，其中N，N-二烷基酰胺是松油脂肪酸的N，N-二甲基酰胺。
31.權利要求28的方法，其中作為對水及石油的互溶劑的有機化合物是乙二醇單丁基醚。
32.權利要求30的方法，其中作為對水及石油的互溶劑的有機化合物是乙二醇單丁基醚。
33.一種溶液，用于預防石油/水形成乳膠或用于破壞在鉆井或維修采油井時遇到這樣的乳膠，為在至少一種液體芳烴溶劑中包括有有效數量的至少一種作為對水和石油的互溶劑的有機化合物，和有效數量的至少一種具有下述化學式的N，N-二烷基脂肪酸酰胺R3C(O)-N(R1)(R2)其中R1是一種取代或未取代的C1～C6烷基，R2是一種取代或未取代的C1～C6烷基，以及R3C(O)-是一種取代或未取代的約含有8至22個碳原子的脂肪酸殘基。
34.權利要求33的溶液，其中有機化合物是乙二醇單丁基醚，所指的N，N-二烷基酰胺是松油脂肪酸N，N-二甲基酰胺以及所指的溶劑是甲苯。
35.權利要求34的溶液，其中溶液含有按體積計的3％的乙二醇單丁基醚作為所述有機化合物，2％體積的N，N-二烷基酰胺是松油脂肪酸的N，N-二甲基酰胺，以及所指的溶劑是甲苯。
全文摘要
公開了用于在鉆井或維修采油井時預防淤泥或乳膠的新的組合物，這些組合物包括一種脂肪酸的一種二烷基酰胺，一種石油的烴類溶劑，以及一種對油/水的互溶劑。又涉及并提出了權利要求的是一種預防這樣的淤泥或乳膠形成或在它形成之后加以破壞的方法。
文檔編號C09K8/72GK1145088SQ95192426
公開日1997年3月12日 申請日期1995年2月15日 優先權日1994年2月16日
發明者朱利安·羅莫奇 申請人:巴科曼實驗室國際公司