采氣井井筒水合物堵塞的解除方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種在油氣田開發(fā)作業(yè)中用于解除采氣井井筒水合物堵塞的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]油氣田開發(fā)作業(yè)中，采氣井井筒為水合物堵塞，是氣井完井測試、投產(chǎn)及生產(chǎn)過程中的一種常見情況。當一定深度的井筒內(nèi)溫度低于天然氣水合物的形成溫度時，便易形成水合物，并使井筒形成冰堵，特別是在井筒內(nèi)的節(jié)流位置更易形成該水合物的堵塞。而且，隨著高壓深層及含硫氣藏的深入開發(fā)，由于井筒高壓或流體中含硫化氫組分時，會提高水合物的形成溫度，水合物的形成更為容易，從而使該類氣井井筒的水合物堵塞情況就更為嚴重，即便在井筒內(nèi)按常規(guī)方式加注水合物抑制劑，仍難以完全避免井筒的水合物堵塞。
[0003]由于井筒內(nèi)的水合物形成位置常在井下的數(shù)米、數(shù)百米甚至數(shù)千米，導(dǎo)致了堵塞后的解除難度更為復(fù)雜。目前的常用一種方法是通過加注水合物抑制劑后悶井，常用的水合物抑制劑，可包括甲醇、乙二醇、異丙醇、二甘醇、氨、氯化鈣等成分中的至少一種；另一種方法是連續(xù)油管作業(yè)泵注熱水等方式。其中，加注水合物抑制劑后悶井，是通過水合物抑制劑來提高水合物形成溫度，同時依靠井筒自身溫度加熱堵塞的水合物。但該方式解除堵塞速度較慢，特別是當堵塞位置位于井筒上部時，由于周邊溫度較低，有的解堵時間長達數(shù)天或難以解堵。連續(xù)油管作業(yè)泵注熱水循環(huán)作業(yè)，是解除水合物堵塞的有效方法，其作業(yè)需要動用連續(xù)油管作業(yè)車、需要大量的熱水水源及存儲空間，現(xiàn)場作業(yè)準備周期長、費用昂貴，同時由于熱水在連續(xù)油管輸送過程中，熱散失大，熱效低。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]針對上述情況，本發(fā)明提供了一種簡便易行，成本低，效率高的采氣井井筒水合物堵塞的解除方法。
[0005]本發(fā)明所述的采氣井井筒水合物堵塞的解除方法，是向發(fā)生水合物堵塞的井筒中泵入酸性工作溶液后，再投入由可為所述酸性工作溶液消溶的材料包覆的氧化鈣的加熱單元。所述的酸性工作溶液為至少含有鹽酸、金屬緩蝕劑及水合物抑制劑的水溶液。
[0006]由于井筒中發(fā)生水合物堵塞的原因，是井筒內(nèi)溫度低于天然氣水合物的形成溫度導(dǎo)致形成水合物的冰堵，因而只有通過加熱使其升溫融化才能解決。據(jù)此，本發(fā)明的堵塞解除方法的基本原理，就是在該冰堵的部位，通過由氧化鈣與工作液中的水反應(yīng)生成氫氧化鈣、以及生成的氫氧化鈣再進一步與工作液中的酸進行反應(yīng)所產(chǎn)生的熱量，對井筒水合物堵塞的局部進行劇烈加熱，有效解除了冰堵。因此，本發(fā)明中所說包覆材料的消溶，是指該包覆材料在與酸性工作溶液中的水和/或酸接觸后，直接通過物理溶解和/或由化學(xué)反應(yīng)生成可溶解性成分溶于該工作溶液中而失去對氧化鈣的包覆，從而使氧化鈣能與直接酸性工作溶液接觸、反應(yīng)，以產(chǎn)生并釋放出為解除冰堵所需的熱量。
[0007]為方便操作，本發(fā)明上述方法中包括酸性工作液中的鹽酸、金屬緩蝕劑、水合物抑制劑等材料，都可以選擇目前在油/氣井作業(yè)中的常規(guī)和常用材料。例如； 所述的酸性工作液的重量百分比組成可以為:
鹽酸:5%~15%，
金屬緩蝕劑:0.5%~1.5%，
水合物抑制劑:10%~60%，
水:余量。
[0008]所述的金屬緩蝕劑可以按照常規(guī)方式，根據(jù)需要在硫脲系列(如天津若丁、仿若丁-31、若丁- A、ST82-1、SH-405等型號的產(chǎn)品)、苯胺類(如7801、Lan_5、沈1-D等型號的產(chǎn)品)、酰胺類(如川天1-2、NorustPS-31、7190、7201、1011等型號的產(chǎn)品)、咪唑啉類(如8!1-2、5!1-707、15-156、恥1(30-1654(:等型號的產(chǎn)品)、吡啶類(如80-1、7701、7623、7461、1901等型號的產(chǎn)品)、季胺鹽類(如SH-501、IMC-4, IMC-5等型號的產(chǎn)品)、有機胺及雜環(huán)酮胺類(如CTl-4、SH-9020、T82-2、SH-747、尼凡丁 -18等型號的產(chǎn)品)等，以及醛、酮、胺縮合物；咪唑啉衍生物；吡啶、喹啉季銨鹽；雜多胺等目前常用的緩蝕劑中選擇，并可進一步復(fù)合添加如甲醛、炔醇等增效劑，以有效控制酸液對管材的腐蝕。
[0009]所述的水合物抑制劑可以采用包括甲醇、乙二醇、異丙醇、二甘醇、氨、氯化鈣等常用材料中的至少一種。其中，優(yōu)選的水合物抑制劑可以為最常用的甲醇或乙二醇。
[0010]由本發(fā)明上述方法的工作原理可以理解，在井筒堵塞部位使該加熱單元發(fā)熱的前提，是使加熱單元中的氧化鈣與酸性工作液中的水和酸接觸。因此所述加熱單元中可為酸性工作溶液消溶的包覆材料，采用的是與酸性工作溶液反應(yīng)后能生成可溶性成分的金屬和/或其鹽類的無機成分，或是采用包括明膠在內(nèi)的能溶解的有機成分。為此，所述的可為酸性工作溶液消溶的包覆材料可優(yōu)選鎂的鹽類或合金類材料，特別是如鎂鋁合金、鎂鋅合金、鎂銅合金、鎂鐵合金等鎂的合金類材料，既具有一定的強度和可塑性，利于加工，而且與酸性工作溶液反應(yīng)的速度適中，并較易通過改變其合金成分的比例而實現(xiàn)對反應(yīng)速度的調(diào)整。
[0011]由此可以看出，本發(fā)明上述采氣井井筒水合物堵塞的解除方法，操作簡便，無需任何大型作業(yè)設(shè)備，并能使解除冰堵所需的的熱量能有效集中產(chǎn)生并作用在冰堵的局部，大大提高了熱效率，從而能大幅縮短水合物解堵時間，所用藥劑量小，成本低，作業(yè)時間短，且處理過程中無新的固體沉淀產(chǎn)生，不會造成新的井筒堵塞因素。
[0012]以下通過實施例的【具體實施方式】再對本發(fā)明的上述內(nèi)容作進一步的詳細說明。但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實例。在不脫離本發(fā)明上述技術(shù)思想情況下，根據(jù)本領(lǐng)域普通技術(shù)知識和慣用手段做出的各種替換或變更，均應(yīng)包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明解除方法中所用加熱單元的一種結(jié)構(gòu)形式示意圖。
【具體實施方式】
[0014]通用方法:采氣井井筒發(fā)生水合物堵塞后，可通過采氣樹油壓閥門或清蠟閘門泵注入酸性工作液后，再通過清蠟閘門投入圖1所示結(jié)構(gòu)的棒狀加熱單元體。在采用鎂鋁合金材料的該加熱單元體的外殼I內(nèi)裝填有氧化鈣粉末2。棒狀加熱單元體的外殼I外周被覆有一防水層3，僅在其一端設(shè)有一個同種材料但無防水層并設(shè)有一開孔5的端蓋4。加熱單元體在重力作用下，落入已積存在水合物堵塞部位處的酸性工作液后，無防水層的端蓋4在酸性工作液首先反應(yīng)溶解，使該部位的氧化鈣粉末與酸性工作液接觸，開始反應(yīng)并產(chǎn)生、釋放出熱量。由于加熱單元體的外周被覆有防水層，因此該外殼I將從內(nèi)部開始逐步與酸性工作液接觸和反應(yīng)并消溶。加熱單元體與酸性工作液在井筒中該堵塞局部劇烈反應(yīng)所產(chǎn)生的熱量直接作用于堵塞物，最終將堵塞解除，使井筒恢復(fù)暢通。其中的酸性工作液重量百分比組成為:
鹽酸:5%，
咪唑啉類金屬緩蝕劑:0.5%，
乙二醇:30%，
水:余量。
[0015]實施例1
天然氣淺井(〈1500m)、中淺井(1500?3200m)發(fā)生水合物冰堵后，通過采氣樹油壓閘門注入0.2m3工作液，其組成比例按質(zhì)量分數(shù)為鹽酸5% ;緩蝕劑0.5% ;水合物抑制劑30% ；其余組分為水。再通過采氣樹清蠟閘門投入外徑小于氣井井筒內(nèi)徑10_的加熱單元體一只，其長度為500mm。關(guān)井待反應(yīng)，當井筒壓力上漲恢復(fù)后，即可判斷井筒水合物堵塞成功解除。
[0016]實施例2
深井淺井(3200?4000m)、超深井(MOOOm)發(fā)生水合物冰堵后，通過采氣樹油壓閘門注入0.3-0.4m3工作液，其組成比例按質(zhì)量分數(shù)為鹽酸5% ;緩蝕劑1% ;水合物抑制劑30% ；其余組分為水。再通過采氣樹清蠟閘門投入外徑小于氣井井筒內(nèi)徑10_的加熱單元體一只，其長度為500mm。關(guān)井待反應(yīng)，當井筒壓力上漲恢復(fù)后，即可判斷井筒水合物堵塞成功解除，若壓力未恢復(fù)上漲判斷水合物堵塞仍未完全解除，則通過采氣樹清蠟閘門再次投入新的加熱單元體后悶井，等待水合物堵塞解除。
[0017]實施例3
含硫化氫介質(zhì)氣井發(fā)生水合物冰堵后，通過采氣樹油壓閘門注入0.3-0.4m3工作液，其組成比例按質(zhì)量分數(shù)為鹽酸10% ;緩蝕劑1%~1.5% ;水合物抑制劑40%~50% ;其余組分為水。再通過采氣樹清蠟閘門投入外徑小于氣井井筒內(nèi)徑1mm的加熱單元體一只，其長度為500_。關(guān)井待反應(yīng)，當井筒壓力上漲恢復(fù)后，即可判斷井筒水合物堵塞成功解除，若壓力未恢復(fù)上漲判斷水合物堵塞仍未完全解除，則通過采氣樹清蠟閘門再次投入新的加熱單元體后悶井，等待水合物堵塞解除。
【主權(quán)項】
1.采氣井井筒水合物堵塞的解除方法，其特征是向發(fā)生水合物堵塞的井筒中泵入酸性工作溶液后，再投入由可為所述酸性工作溶液消溶的材料包覆的氧化鈣的加熱單元，所述的酸性工作溶液為至少含有鹽酸、金屬緩蝕劑及水合物抑制劑的水溶液。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述酸性工作液的重量百分比組成為: 鹽酸:5%~15%， 金屬緩蝕劑:0.5%~1.5%， 水合物抑制劑:10%~60%，水:余量。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述的金屬緩蝕劑為無機緩蝕劑、有機緩蝕劑、聚合物類緩蝕劑中的一種。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述的水合物抑制劑包括甲醇、乙二醇、異丙醇、二甘醇、氨、氯化鈣中的至少一種。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征是所述的水合物抑制劑為甲醇或乙二醇。
6.如權(quán)利要求1至5之一所述的方法，其特征是所述加熱單元中可為酸性工作溶液消溶的包覆材料為可生成溶解于酸性溶液成分的金屬和/或其鹽類的無機成分，或包括明膠在內(nèi)的有機成分。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征是所述的可為酸性工作溶液消溶的包覆材料為鎂的鹽類或合金類材料。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征是所述的可為酸性工作溶液消溶的包覆材料為鎂鋁合金、鎂鋅合金、鎂銅合金、鎂鐵合金中之一種。
【專利摘要】采氣井井筒水合物堵塞的解除方法，是向發(fā)生水合物堵塞的井筒中泵入酸性工作溶液后，再投入由可為所述酸性工作溶液消溶的材料包覆的氧化鈣的加熱單元。所述的酸性工作溶液為至少含有鹽酸、金屬緩蝕劑及水合物抑制劑的水溶液。該方法通過氧化鈣在工作液中的生成氫氧化鈣及進一步與酸反應(yīng)過程中的劇烈放熱，對井筒水合物堵塞的局部進行加熱，從而解除冰堵。此方法無需要大型作業(yè)設(shè)備，使產(chǎn)生的熱量能有效集中于冰堵的局部，大大提高了熱效率，從而能大幅縮短水合物解堵時間，所用藥劑量小，作業(yè)時間短，成本低，操作簡便，且處理過程中無新的固體沉淀產(chǎn)生，不會造成新的井筒堵塞情況。
【IPC分類】E21B37-06, C09K8-52
【公開號】CN104818962
【申請?zhí)枴緾N201510183801
【發(fā)明人】雷煒, 楊洋, 孫勇, 趙哲軍, 蘭林, 許劍
【申請人】西南石油大學(xué), 中國石油化工股份有限公司西南油氣分公司工程技術(shù)研究院
【公開日】2015年8月5日
【申請日】2015年4月17日