本发明属于石油开采,特别涉及一种酸化用液体耐高温铁离子稳定剂及其制备方法。
背景技术:
1、在油田开发中,酸化是油气井稳产、增产,注水井稳注、增注的主要措施之一,它是利用酸液清除生产井、注水井井底附近的污染,恢复地层的渗透率或者溶蚀地层岩石胶结物以提高地层渗透率,疏通流体渗流通道,从而恢复和提高井的产能。
2、酸化过程中,酸液与地面设备、井下管柱、地层中含铁矿化物作用,不可避免地会产生fe3+和fe2+,随着酸液与地层的不断作用,酸液的ph值不断上升,当酸液的ph值上升到2.2时,fe3+便开始产生絮状fe(oh)3沉淀;当酸液的ph值上升到3.2时,如果不使用有效的铁离子稳定剂,所有溶解的三价铁便会全部沉淀下来,对地层造成的二次污染,严重堵塞经酸化施工新打开的流动孔道。此外,铁离子还会增强残酸乳化液的稳定性,给排酸带来困难;加剧酸渣的产生,给油层带来新的伤害。
3、为了防止铁的二次沉淀堵塞地层中的油气渗流通道而导致采收率降低,人们开始向酸化工作液中添加铁离子稳定剂以减少沉淀物的生成。
4、铁离子稳定剂能从络合、配位、还原、分散等多个方面阻止fe3+的再沉淀,防止地层伤害,提高酸化作业的增产效果。
5、cn105295887a公开了一种性能优良的酸化作业用铁离子稳定剂及其制备方法。在酸化过程中,由于酸液中h+浓度不断降低,ph值不断增大,使得原本以离子状态存在的铁开始沉淀,堵塞地层中的油气渗流通道,造成二次污染,导致采收率降低,因而需加入铁离子稳定剂使铁始终以可溶状态存在于残酸中。该发明的技术方案为:按比例向容器加入异抗坏血酸钠、nta、柠檬酸、edta二钠盐和水,各组分所占质量分数为:异抗坏血酸钠5%~16%,nta1%~3%,柠檬酸2%~5%,edta二钠盐2%~5%,余量为水;控制一定的温度并搅拌使之完全溶解,冷却至室温,转移至容量瓶并定容,即得该铁离子稳定剂。该铁离子稳定剂既有螯合能力又有还原能力,稳铁能力强,生产成本低。但是该发明的铁离子稳定能力只有40mg/ml左右,铁离子稳定能力偏低。
6、cn103436247a公开了一种注水用增注酸化液。按质量比该缓速酸酸化液的配方为(10-14%)盐酸、(1-4%)氢氟酸、(1-4%)酸化缓速剂、(1-2%)酸化缓蚀剂、(0.1-0.5%)铁离子稳定剂、(0.2-1%)破乳助排剂、(1-2%)粘土稳定剂和(72.5-85.7%)水。该发明在酸液中添加了酸化缓速剂,可以延长酸岩反应时间,增加活性酸的有效作用距离,提高酸化的有效率,能够达到深度酸化的目的。能够解决常规土酸与地层矿物反应速率快,造成近井地带过度溶蚀,而达不到深部酸化的问题。该发明酸化液作用的主要原理是靠减缓对金属铁的腐蚀达到减少fe(oh)3沉淀,对于生成的fe3+稳定效果较差。
技术实现思路
1、本发明针对上述现有技术存在的不足而提供一种酸化用液体耐高温铁离子稳定剂及其制备方法。本发明的铁离子稳定剂具有耐高温、铁离子稳定效果好的优点,稳定铁离子能力达到100mg/ml以上;160℃恒温4h后,稳定铁离子保持率达到97%以上。
2、本发明的目的之一公开了一种酸化用液体耐高温铁离子稳定剂,所述的铁离子稳定剂分子结构式如下:
3、
4、本发明另一个目的公开了一种酸化用液体耐高温铁离子稳定剂的制备方法,所述制备方法的具体步骤如下:
5、(1)在装有冷凝管的四口烧瓶中加入4-吗啉哌啶、二氯乙醚、异丙醇,搅拌溶解,加热到55-60℃,保温反应1-2h,期间多次加入氢氧化钠溶液,维持ph7.5-8;
6、(2)在上述混合液加入乙二胺三乙酸,用氢氧化钠溶液调节并维持ph7.5-8,加热到65-70℃,保温反应2-4h;
7、(3)减压蒸馏,剩余少量异丙醇,加入谷氨酸,用氢氧化钠溶液调节ph5.5-6,得到产品铁离子稳定剂。
8、优选地,基于1摩尔份的4-吗啉哌啶,所述的二氯乙醚、乙二胺三乙酸用量分别为0.8-1.4、0.8-1.2摩尔份;更优选地,基于1摩尔份的4-吗啉哌啶,所述的二氯乙醚、乙二胺三乙酸用量分别为1-1.2、0.9-1.1摩尔份。
9、优选地,步骤(1)中,所述的异丙醇与4-吗啉哌啶重量比为8-10:1。
10、优选地,步骤(3)中,所述的少量异丙醇与4-吗啉哌啶重量比为2-2.5:1。
11、优选地,步骤(3)中,所述的谷氨酸与4-吗啉哌啶重量比为0.5-1.5:1。
12、本发明酸化用液体耐高温铁离子稳定剂合成反应方程式如下:
13、
14、本发明的酸化用液体耐高温铁离子稳定剂具有三类官能团,羧酸官能团具有螯合作用,可以螯合铁离子,可以大幅度减少游离的铁离子,从而减少铁离子从溶液中沉降出来的可能性;叔胺含有孤对电子,可以与铁离子形成配位键,进一步减少游离铁离子;吗啉哌啶中的叔胺、氧含有孤对电子,可以与铁离子形成配位键,进一步减少游离铁离子。谷氨酸较为廉价,在产品中起到辅助作用,作用原理为通过羧基螯合、氨基配位减少游离铁离子。
15、本发明与现有技术相比具有如下优点和有益效果:
16、(1)本发明的酸化用液体耐高温铁离子稳定剂稳定铁离子能力强,达到100mg/ml以上;
17、(2)本发明的酸化用液体耐高温铁离子稳定剂耐温能力强,160℃恒温4h后,稳定铁离子保持率达到97%以上。
1.一种酸化用液体耐高温铁离子稳定剂的制备方法,其特征在于,所述制备方法的具体步骤如下:
2.根据权利要求1所述一种酸化用液体耐高温铁离子稳定剂的制备方法,其特征在于,基于1摩尔份的4-吗啉哌啶,所述的二氯乙醚、乙二胺三乙酸用量分别为0.8-1.4、0.8-1.2摩尔份。
3.根据权利要求2所述一种酸化用液体耐高温铁离子稳定剂的制备方法,其特征在于,基于1摩尔份的4-吗啉哌啶,所述的二氯乙醚、乙二胺三乙酸用量分别为1-1.2、0.9-1.1摩尔份。
4.根据权利要求1所述一种酸化用液体耐高温铁离子稳定剂的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,所述的异丙醇与4-吗啉哌啶重量比为8-10:1。
5.根据权利要求1所述一种酸化用液体耐高温铁离子稳定剂的制备方法,其特征在于,步骤(3)中,所述的少量异丙醇与4-吗啉哌啶重量比为2-2.5:1。
6.根据权利要求1所述一种酸化用液体耐高温铁离子稳定剂的制备方法,其特征在于,步骤(3)中,所述的谷氨酸与4-吗啉哌啶重量比为0.5-1.5:1。
7.一种酸化用液体耐高温铁离子稳定剂,其特征在于,所述的铁离子稳定剂分子结构式如下: