减轻烃类气体生产期间的元素硫沉积的制作方法

专利名称：减轻烃类气体生产期间的元素硫沉积的制作方法
减轻烃类气体生产期间的元素硫沉积
相关申请的交叉引用
本申请要求2009年5月19日提交的美国专利申请系列号12/468，181的优先权 益，所述美国专利申请要求2008年5月20日提交的美国临时专利申请号61/054，729的优 先权益，上述专利申请在此以其全文引为参考。技术领域
总的来说，本公开涉及用于从地下储层生产烃类气体的方法，更具体来说涉及在 含有烃类流体的“含硫物质(sour) ”或“酸性气体”的生产期间防止或减轻元素硫在生产管 道、阀门和其他设备中的沉积的方法。
背景技术：
在从地下储层生产含硫烃类气体期间元素硫在管道和其他设备中沉积是众所周 知的问题。当气体向上流过生产管道时，元素硫从气相沉淀出来，伴随压力和温度的降低。 硫在117°C (243 T )下凝固成固体/半固体，其粘附于管道、堵塞管道，这反过来影响连续 的气体生产和/或使连续的气体生产停止。
一般来说，在过去，解决方法是注射各种有机溶剂或无机溶剂或含有溶剂的流体， 以溶解管道中的硫(以及在某些情况下溶解储层中的硫)，并除去固体硫沉积物。一种这样 的有机溶剂是二甲基二硫化物(DMDQ。也已经使用了其他二烷基二硫化物。溶剂例如DMDS 是非常有毒的化学品，具有可怕的气味，因此其存在健康、安全性、安保和环境问题。有毒产 物的处置也是非常专门化的，只有有限数目的处理中心能够处理有毒产物。处置成本昂贵， 并且执行起来可能是有挑战性的。溶剂清洗的成本极大地增加了运行成本，使得高生产率 气井可能实际上变得不能经济地生产，在储层中留下巨大的潜在的气体储量。
所述问题的另一种解决方法是将元素硫与水性溶液进行化学反应，所述水性溶 液能够与硫发生化学反应以形成水溶性的硫衍生物。但是，因为元素硫是可被油润湿 的和非极性的，因此这些组合物典型地包含有效量的润湿剂或表面活性剂。美国专利 No. 3，909，422公开了溶液的使用，所述溶液为约3%到约50% (w/w)的与硫具有反应性 的选自碱、亚硫酸钠和亚硫酸氢钠的无机材料和约IOppm的非离子表面活性剂润湿剂的溶 液，或为约3% (w/w)到约50% (w/w)的氢氧化钠和约IOppm到约IOOppm的壬酚的氧化乙 烯加成物的水性溶液。
其他美国专利包括美国专利Nos. 4290900、4248717、4239630、4230184、5585334、 4728447、5028343、5104557、4543193、3913678、4248717、4295979、4633949、4710305、 4773480、4773483、4839154、4888121、4949790、4978512、3，909，422、3393733、3531160、 3545916,3744565,3846311,4988389,5126059,5188179, Hl, 147,5705135,6622790, 6832653、7037434、7978005、7093663 和 7198106。
从HSSE和经济的观点来说，对于减少烃类生产中使用的化学物质的量存在着持 续的、紧迫的需求。本公开的方法针对这些迫切需求。
发明简述
根据本公开，提出了生产含硫或酸性烃类气体并在同时防止或减轻元素硫在生产 管道、井下设备和地面设备中沉积的方法，所述方法与该领域中以前的成果相比的改进在 于它们更加经济合理并解决了一种或多种HSSE问题。
本发明的方法包括使用水性组合物，该水性组合物主要包含水或盐水，任选地与 用于润湿生产管道内壁的添加剂相组合。管道壁是金属，并覆盖有性质上是极性的硫化铁 (FeS)的腐蚀产物。这帮助水优于元素硫粘附到管道壁上。因为硫排斥水(特别是在管道 壁上)，因此只要在生产物流中存在足够的水，元素硫将不会粘附于管道壁。因此，硫不能由 于沉积而切断管道和/或流路。
本文描述的水性组合物可以许多的方式被注射，例如经控制管线通过侧穴心轴， 或在环空间隙(在生产管道与井眼套管之间)中。也可以通过将水性组合物注射到储层中 以产生连续的水产生流。在这种方法中，暂时停止烃类气体生产，将水性组合物注入储层， 然后使井恢复生产。经过一段时间，气体生产携带被注射的水性组合物回到井眼中，并且当 气体产生通过生产管道时，管道保持“水润湿”并没有硫沉积物。在本文描述的某些方法中， 可以监测一种或多种参数，以确定是否表明需要另一次水性组合物处理。这些参数可以包 括元素硫沉积的证据，离开井的流体的温度，离开井的流体的反应性，等等。
本文描述的水性组合物的注射可以提供其他益处，并且将水置于井中以有效地用 水润湿管道的手段不限于所提到的方法；可以使用其他方法，例如分批处理、放置在井眼中 的注射接头(injection subs)以允许环形注射、装有排放口的导流套筒、管道井眼设计的 管状内侧，以及任何将水放置到管道和/或环空间隙中以允许水被推入含硫烃类气体物流 动物流中的其他方法。但是，使用惰性气体推水的应用以及注射心轴的使用，可能具有多种 益处。
本公开的第一方面是从储层生产含硫烃类气体的方法，所述方法包括
a)将水性组合物注入储层中的井中以便使至少一部分储层与水性组合物接触，井 具有环空间隙和生产管道，且储层包含烃类和硫化合物；
b)将流体注入井中以迫使水性组合物进一步进入储层；以及
c)经生产管道从储层生产至少一些与水性组合物混合的烃类和硫化合物，水性组 合物润湿生产管道并防止元素硫实质沉积到生产管道上。
根据这一方面的方法包括其中水性组合物基本上由水构成的方法。水性组合物可 任选包含一种或多种添加剂。在某些方法中，水性组合物可包含表面活性剂，碱金属盐，或 二者。在某些方法中，表面活性剂是非离子表面活性剂。在某些方法中，使用流体将水性组 合物移入储层中包括将惰性气体注入储层。在某些方法中，生产步骤在足以产生具有被夹 带的游离液体水的、用水饱和的含硫烃类气体物流的条件下进行。某些方法包括在将水性 组合物移入储层中之后封闭储层。其他方法包括监测所生产的烃类气体中元素硫沉积到生 产管道上的一个或多个指标。某些方法包括在监测指示发生元素硫的实质沉积后重复步骤 (a)、(b)和(C)。在其他方法中，接触包含将水性组合物通过生产管道之外的管线注入储 层。在某些方法中，水性组合物的温度为至少35°C，以在井眼中接触期间保持在一定温度， 高于该温度时水合物(例如甲烷水合物)不能形成或难以形成。在某些实施方案中，特别 是当储层温度高于硫的熔点时，水性组合物处于足够高的表面注射温度下，以便当它到达底孔时，水性组合物与储层/管道接触的温度高于硫的熔点以防止元素硫凝固，以使水使 液体硫移动并将其进一步推回到储层中。
本发明的另一方面是从储层生产含硫烃类气体的方法，所述方法包括
a)将水性组合物注入储层中的井中以便使至少一部分储层与水性组合物接触，井 具有生产管道，且储层包含烃类和硫化合物；
b)将流体注入井中以迫使水性组合物进一步进入储层；
c)从储层生产至少一些与水性组合物混合的烃类和硫化合物，水性组合物润湿生 产管道并防止元素硫实质沉积到生产管道上；
d)监测所生产的烃类气体的元素硫沉积到生产管道上的一个或多个指标；以及
e)在(d)中的监测指示发生元素硫的实质沉积后重复步骤(a)到(C)。
第一和第二方面中的方法包括其中流体包括氮的方法。在某些方法中，可以将液 氮带到井位置并蒸发。在某些其他方法中，使用现场氮气发生器例如膜渗透装置或吸附装 置在现场生产气态氮。膜渗透装置和吸附装置二者都是用空气作为进料并从空气进料中分 离氮气。二者在工业气体领域中都是众所周知的。
本公开的另一方面是从储层生产含硫烃类气体的方法，所述方法包括
a)提供包含一个或多个心轴的生产管柱，生产管柱与包含烃类和硫化合物的储层 相交；
b)使用一个或多个心轴使生产管柱的内表面与水性组合物接触；以及
c)从储层生产至少一些与水性组合物混合的烃类和硫化合物，水性组合物润湿生 产管柱的内表面并防止元素硫实质沉积到生产管柱上。
在考察了


、详细描述和权利要求书后，本公开的方法的这些以及其他特 点将变得更加明显。

可以获得本公开的目的和其他所需特征的方式，在下面的描述和附图中有所解 释，在这些图中
图1A、1B和IC示意说明了本公开的第一种方法；并且
图2A和2B示意说明了本公开的第二种方法。
但是，应该指出，附图不是按比例的，仅仅说明了本公开的典型实施方案，因此不 被认为限制了本公开的保护范围，因为本发明可以允许其他同等有效的实施方案。在几个 视图中，对于类似或相同的元件使用了相同的附图标记。
详细描述
在下面的描述中提出了大量细节以提供对本公开的方法和组合物的理解。但是， 本技术领域的专业人员应该理解，所述方法和组合物没有这些细节也可被实践，并且也能 够对所描述的实施方案进行大量改变和修改。
在本文中、特别是在权利要求书中使用的所有词组、派生词、连语和多词表达，明 确地不限于名词和动词。显然，意义不仅仅通过名词和动词或单个词表达。语言使用各种 不同方式来表达内容。本发明的概念的存在以及表达它们的方式随着语言-文化而不同。 例如，在日耳曼语中许多编入词汇的复合词通常表述成形容词-名词的组合，在罗曼语中表述成名词-前置词-名词组合或派生词。能够在权利要求书中包含词组、派生词和连语， 对于高质量的专利来说是必需的，使得能够减少对其概念性内容的表述，并且与这些内容 相容的单词的所有可能的概念性组合(在单一语言内或跨语言的)，都打算包含在所使用 的词组中。
现在参考图，图1A、1B和IC示意说明了本公开的第一种方法。示意图示并且不按 比例的是气井，具有带套管或不带套管的井眼2和与地下含烃类气体储层6相交或位于其 中的生产管道(即生产管柱)4。还图示了泵8与惰性气体产生装置10。阀门A、B和C示 意代表一系列井口阀门。图IA显示了使用泵8如箭头12和13所示将水性组合物注入生 产管道的第一个步骤。如果井眼2是带套管的井眼，则套管预先已经使用已知的手段穿孔。 在泵入水性组合物的步骤期间，阀门A打开，阀门B和C关闭。出于安全的目的和防止流体 交叉污染，应该包含止回阀和其他控流装置，它们出于简明的目的没有图示。水性组合物 可以接触或进入至少一部分储层，并且在某些方法中，取决于储层中的压力、深度和其他因 素，水性组合物可以填充管道4与井眼2之间的一部分环空间隙。一旦足够的水性组合物 已经流下管道，正如可以通过经验、计算或其组合确定的，关闭阀门A并关掉泵8。在另一个 实施方案中，可以使用一个或多个心轴(如图2A中所示)将水性组合物注入生产管道和储 层。图IB示意说明了第二个步骤，其中使惰性气体例如氮气流入管道2，如虚线箭头14所 示。惰性气体的压力和流速也可以通过经验、计算或其组合来确定。在任何情况下，压力和 流速应该足以导致一些或所有的水性组合物被驱使进入储层，仍然如箭头13所示。在该步 骤中，阀门A和B关闭，阀门C打开。在另一个实施方案中，流体也可以通过一个或多个心 轴20、22注入或导入，例如图2A和2B中所示。最后，图IC显示了通过“水润湿的”生产管 道4从储层6生产具有被夹带的水性组合物(例如游离液体水)的潮湿的酸性或含硫烃类 气体，如箭头16所示。在该步骤中，阀门A和C关闭，阀门B打开。水性组合物与酸性或含 硫烃类气体混合或被夹带在其中，起到用水润湿管道的内表面的作用，管道内表面可以覆 盖有FeS腐蚀产物的涂层。
图2A和2B示意显示了本公开的第二种方法。在各个画出的图中，同样的组件具 有同样的附图标记。图2A和2B显示了具有一个或多个(在图示的实施方案中为两个)注 射心轴20、22的生产管道4，每个心轴分别具有它们相应的控制管线21、23。在操作中，通 过打开阀门A同时打开或关闭阀门D，由泵8将水性组合物泵入控制管线21、23。一般来 说，当水性组合物被连续注入时，阀门D将打开，以允许被夹带在含硫烃类气体物流中或与 其混合的水性组合物流回到生产管道4内部的表面，对管道表面持续用水润湿。水性组合 物经注射心轴20、22注入管道2，如心轴内部的短箭头所示。水性组合物注射的流速和压力 使得刚好润湿管道4的内表面。因为水与元素硫彼此不润湿，因此在通过管道4生产的产 生的酸性或含硫烃类气体中的任何元素硫将不粘附于管道内表面，减少或防止了生产管道 4和烃类气体所接触的任何部件的堵塞。此外，流体例如上述的惰性气体，也可以通过心轴 20,22或生产管道4注入，以进一步迫使水性组合物进入储层。
作为刚才描述的方法的替代方案，不是使用控制管线，而是可以将水和/或水性 组合物注入管道4与套管2之间的环空间隙，然后通过一个或多个用管道4配置的注射心 轴进入生产管道4的孔。封隔器5上方的环空间隙填充有水和/或水性组合物。一旦超过 注射阀设定(即开启压力)，水和/或水性组合物将进入侧穴心轴、注射接头或前面陈述的任何其他部件。
水性组合物
在本文描述的方法中有用的水性组合物的配制中，水可以是主要成分，并且在某 些实施方案中可以是唯一成分。在某些实施方案中，可以将帮助水润湿生产管道内表面的 表面活性剂与水组合。水可以是盐水，在这种情况下水是含盐的和碱性的。在某些实施方 案中可以加入助洗剂。“助洗剂”是增加或维持表面活性剂效能的物质，并通过钝化水硬 度、提供碱性、提供缓冲以维持碱度以及防止被除去的固体重新沉积来起作用。在本发明 方法的实践中可以使用任何常规的助洗剂。它们包括硅酸盐例如碱金属的硅酸盐和偏硅 酸盐，碱金属的氢氧化物，碱金属的碳酸盐、碳酸氢盐和倍半碳酸钠，磷酸盐例如碱金属的 磷酸盐、焦磷酸盐、三聚磷酸盐、六偏磷酸盐和四聚磷酸盐，硼砂和碱金属的硼酸盐。可以 在本公开的方法中使用的有用的助洗剂包括氢氧化钠、偏硅酸钠、硅酸钠(Na20:2Si02或 Na20:3Si02)、碳酸钠、倍半碳酸钠、碳酸氢钠、硼砂、磷酸三钠、焦磷酸四钠、三聚磷酸钠、六 偏磷酸钠、四聚磷酸钠和过硼酸钠。可以使用其他助洗剂。助洗剂成分一般将占总组合物 的约0到10.0重量％。
任选的表面活性剂的量将随着管道表面的具体量和所需的水润湿程度而变，并且 在每种情况下可以通过简单实验容易地确定。
表面活性剂，如果果真使用的话，可以是阴离子、非离子、阳离子或两性表面活性 剂，并且一般优选使用阴离子或非离子表面活性剂。在本文描述的方法中使用的说明性 的阴离子表面活性剂包括十二烷基苯磺酸、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基苯磺酸钾、十二烷 基苯磺酸三乙醇胺、十二烷基苯磺酸吗啉鐺、十二烷基苯磺酸铵、十二烷基苯磺酸异丙胺、 十三烷基苯磺酸钠、二壬基苯磺酸钠、双十二烷基苯磺酸钾、十二烷基二苯醚二磺酸、十二 烷基二苯醚二磺酸钠、癸基二苯醚二磺酸异丙胺、十六烷基氧基聚(氧乙烯)(10)乙基磺 酸钠、辛基苯氧基聚(氧乙烯)(9)乙基磺酸钾、CIC12-14烯烃磺酸钠、十六烷-1磺酸钠、 油酸乙酯磺酸钠、十八烯基琥珀酸钾、油酸钠、月桂酸钾、肉豆蔻酸三乙醇胺、妥尔油酸吗啉 鐺、妥尔油酸钾、月桂基硫酸钠、月桂基硫酸二乙醇胺、月桂基醚C3)硫酸钠、月桂基醚(2) 硫酸铵、壬基苯氧基聚(氧乙烯)(4)硫酸钠、二异丁基磺基琥珀酸钠、月桂基磺基琥珀酸二 钠、N-月桂基磺基琥珀酰亚胺酸四钠、癸基氧基聚(氧乙烯(5)甲基)羧酸钠、辛基苯氧基 聚(氧乙烯(8)甲基)羧酸钠、单癸基氧基聚(氧乙烯)(4)磷酸钠、二癸基氧基聚(氧乙 烯)(6)磷酸钠和单/ 二 -辛基苯氧基聚(氧乙烯)(9)磷酸钾。也可以使用本技术领域已 知的其他阴离子表面活性剂。
在可以使用的有用的非离子表面活性剂中，可以提到的是辛基苯氧基聚(氧乙 烯)(11)乙醇、壬基苯氧基聚(氧乙烯)(13)乙醇、十二烷基苯氧基聚(氧乙烯)(10)乙醇、 聚氧乙烯(1 月桂基醇、聚氧乙烯(14)三癸基醇、月桂基氧基聚(氧乙烯)(10)乙基甲基 醚、十一烷基硫聚(氧乙烯)(12)乙醇、甲氧基聚(氧乙烯(10)/(氧丙烯00) )-2-丙醇嵌 段共聚物、壬基氧基聚(氧丙烯)(4)/(氧乙烯)(16)乙醇、十二烷基聚糖苷、聚氧乙烯(9) 单月桂酸酯、聚氧乙烯(8)单十一烷酸酯、聚氧乙烯00)失水山梨糖醇单硬脂酸酯、聚氧乙 烯(18)山梨糖醇单妥尔油酸酯、蔗糖单月桂酸酯、月桂基二甲基胺氧化物、肉豆蔻基二甲 基胺氧化物、月桂酰胺基丙基-N，N-二甲基胺氧化物、1 1月桂酸二乙醇酰胺、1 1椰油 酸二乙醇酰胺、1 1混合的脂肪酸二乙醇酰胺、聚氧乙烯(6)月桂酰胺、1 1大豆油二乙醇酰胺基聚(氧乙烯)(8)乙醇、“改性的”椰油酸二乙醇酰胺和“长链改性的”椰油酸二乙 醇酰胺。同样地，可以使用其他已知的非离子表面活性剂。
取决于表面活性剂增强内部生产管道的水润湿的能力或协同能力，可以使用来自 相同或不同表面活性剂类型的一种或多种相容表面活性剂的组合。因此，人们可以使用混 合的表面活性剂组合以实现所需的生产管道的水润湿。各种表面活性剂彼此之间以及在组 合中的相容性，可以通过简单实验容易地确定。
心轴
在某些实施方案中，可以使用一个或多个侧穴注射心轴来用水性组合物润湿生 产管道的内表面。侧穴注射心轴在烃类生产领域中是公知的。它们描述在例如美国专利 Nos. 3，741，299,3, 874，445,4, 239，082和4，480，687中，其公开内容在此以其全文引为参 考。专利‘299描述了在井管中使用的心轴，其中心轴体具有用于与井管对准的开口以及用 于接收控流装置的偏离开口的侧穴，其具有机壳用于保护穴中的工具，具有偏转引导表面 用于防止在管孔中移动的工具缠在心轴中并在一定程度上用于接收和引导控流装置进入 侧穴，其尺寸为接纳和引导可就位于侧穴中的装置并防止开口工具进入侧穴机壳中。多个 相同的心轴在开口中具有定向手段，用于将控流装置对准到机壳中，并且侧穴具有引导装 置，用于接收和引导控流装置朝向并进入侧穴。专利‘445描述了在井管中使用的侧穴心 轴，其具有一个以上的阀套。阀套可以包括各种不同位置的端口，例如从外部引导心轴的端 口、从内部引导心轴的端口、在阀套之间延伸的端口和进一步向井底延伸的端口。端口允许 较大的通用性，使得心轴可以提供各种类型的服务，用于不同类型的井底操作。还描述了用 于将各种不同类型的控流装置选择性安装在阀套之一中和从其中取出的装置。
惰性气体
正如在本文中提到的，在某些实施方案中，使用惰性气体或某些其他气体的压力 迫使水性组合物进入储层可能是有利的。在某些实施方案中，惰性气体的温度、压力或二者 以不连续的间距步进变化，尽管可能延长方法的时间，但可能也是有利的，以便在某些时间 在储层看到较高的温度和/或压力。
在每种实施方案中，专业操作人员或设计人员可能不经过繁琐的实验在短时间后 确定如何获得最高效率。这主要通过调整各种流动物流的压力例如压缩机吸气和排气压力 以及对各种物流观察到的温度变化来获得。专业操作人员或设计人员将能够决定各种实施 方案和选择的优点/缺点，例如压缩机系统是否比单一压缩机提供更高效率，以及哪种系 统压力对压缩机效率影响最大(惰性气体、再循环、或压缩机排气)，压缩机的尺寸，以及系 统对哪种操作参数(压力、温度、速度、物质流)最敏感。压缩机典型地以各种帧大小进行 销售，并具有各种不同的自动化控制系统。专业压缩机技术人员将能够决定哪些帧大小和 控制系统对于具体情况最为有利，以便产生最大量的惰性气体。典型的自动化控制策略包 括反馈、前馈、级联等，并可以通过现场或在更集中位点处的计算机来执行。可以使用比例、 积分和微分控制策略或其组合，例如PID控制器。
在本文描述的方法中使用的惰性气体不需要完全不含反应性气体，只要在烃类气 体/水性组合物混合物生产过程中水性组合物在储层中的布置和生产管道被水性组合物 的润湿能够以安全高效的方式进行即可。惰性气体可以是氮气、氩气、氦气或其混合物，并 可以基本上由从空气分离设备纯化的氮气构成。空气分离设备可以选自低温、吸附(变压式、真空变压式和变温式吸附装置可以商购)和膜分离设备。在某些实施方案中，惰性气体 是氮气。
管道氮气具有处于特别适合于使用在本文描述的方法中的压力下的优点，因为典 型情况下它已处于或高于所需压力。
在某些方法中，将泵车自身携带的或提供在分开的货仓中的低温加压罐中的液氮 供应到井位置，并将液氮进料到液氮泵送装置中。将液氮从罐中抽出，进料到泵中以对液体 加压并使其移动通过加热装置(其可以是任何加热装置，例如电加热器、使用热传导流体 (例如二醇类)的热交换器等)，并继续向前进入井眼。
在某些实施方案中，惰性气体成分可以有利地通过处于管道压力下的管道进行 供应。正如在美国专利No. 6，196，021中指出的，在低温空气分离设备中产生后，氮气典 型地在高压、典型为250到600psig(1700到4100kPa)下沿管道向下输入。用于不同系 统的压力各不相同，但是400pSigO800kPa)的压力是在氮气管道中常见的压力水平。现 行办法通过位于减压站的一个调压器或多个调压器将氮气压力降低到顾客的要求，例如 150psig(IOOOkPa)。典型情况下，低温生产的氮气流基本上不含水分和二氧化碳，并且氮气 浓度大于99体积百分比，在某些实施方案中大于99. 9或99. 99或甚至99. 999体积百分比。
在其他实施方案中，惰性气体可以由现场惰性气体发生器提供，例如便携式、装于 滑动底板上的膜渗透器或吸附装置。这些装置对于生产“现场”氮气来说是众所周知的。在 这种“现场”氮气发生器中，使用了一个或多个压缩机将空气压缩到高于大气压、典型为几 个巴的压力或更高压力。被压缩的空气，在过滤、除去水蒸汽以及专业技术人员已知的其他 可能操作后，作为含有例如低于Ippm水分含量(露点为70°C或以下)、小于0. 01微米粒子 以及没有可检测到的残留油蒸气的清洁干燥空气，投送到膜装置的进料一侧，所述膜装置 包含例如聚酰亚胺、聚酰胺、聚烯烃或其他玻璃状聚合物的膜。在膜的非渗透(进料)一侧， 收回到含有低于约5% (体积比)氧气的富集氮气的气体混合物，而在膜的渗透一侧(优选 但不是必需的，有孔一侧)排出处于常压或更低压力下的富集氧气的气体混合物。
也可以使用基于吸附的系统来供应惰性气体。已知的基于吸附的氮气来源是变压 式、真空变压式和变温吸附式装置，其典型地包含两个或更多个含有吸附材料的容器。当一 个吸附剂床“加载”时，控制系统将进料气体切换或“摆动”到另一个容器。在这些实施方 案中，使用空气压缩机将空气压缩到优选至少等于约10巴的压力，然后进行过滤(第一个 阶段优选包括水分离器、聚集和颗粒滤器和活性炭塔)。这样的氮气发生器可以包含氧气 传感器和氧监测系统，以便监测产生的“不纯”氮气的氧含量。在发生器与惰性气体预加热 器之间可以连有(或并联)缓冲罐，其中压力可以维持在高于通常使用的氮气压力，通常约 10巴或更高。
适合的膜发生器是例如FLOXAL (L' AIR LIQUIDE SA的商标)的M 500C.系列。 氮气膜发生器，正如在这些系统的技术说明书中所公开的，在此引为参考(那些发生器通 常能够提供不同流速和不同纯度的氮气，从约95体积百分比惰性气体到99. 5体积百分比 惰性气体)。实施例
在运行的气井和储层上进行了第一个野外试验并验证了结果。对结果进行了评估并与包含DMDS溶剂清洗的现有方法进行了比较。
DMDS溶剂清洗以前在气井和储层上执行了超过4年的时间。在该时间期间，DMDS 溶剂清洗频率和DMDS的体积(包括在单一任务上所选的段塞的数量)，增加到了使井不 再能够经济地生产的地步。如果本公开描述的方法之一不能实施，井将被关闭，其中高达 400e3m3/天(14MMscf/天)的速度和大于35BCF的资源量将被经济地封锁在储层中。
操作包括将水注入地层中以将硫推离井眼区域附近，并试图将其凝固在储层中的 位置中。当气体携带液体流到达表面时，水帮助防止硫大量粘附到管道壁上，例如水与硫相 比优选润湿表面。
在不存在可用的井下注射心轴/端口的情况下，水的推入使用体积为 IOOm3(629BBL)的含有添加剂的水来进行，所述添加剂包含可从khlumberger公司在商品 名E^FLO F103下商购的已知的非离子表面活性剂，其浓度为约2000到约5000ppm。该特 定表面活性剂包含10到30重量百分比的2- 丁氧基乙醇、1到30重量百分比的2-丙醇和 5到10重量百分比的三种不同的khlumberger专卖的乙氧基化的直链醇中的每一种；浓 度为10g/l时PH为5 ；沸点为88°C ；闪点为32°C (Pensky-Martens CC) ；25°C下相对密度 为0. 9 ；25°C下蒸汽压为3. 4kPa ；40°C下粘度为5. 3mPa-s。在该方法中，将生产停止，通过 生产管道将水注入储层。然后使井恢复生产。一段时间后，气体的产生携带注入的水和添 加剂返回到井眼中；保持管道“被水润湿”并清除硫沉积物。
在第1天进行第一次水的推入，其中将所述体积为IOOm3(6^BBL)的水和添加 剂泵入井中，并用一定体积的氮气移入地层中。在注水后，井开始以选定的约230e3m7天 (SMMscf/天)的速度生产，并在显示出硫沉积到管道壁的迹象之前持续了 12天。这种行为 证明了水帮助润湿管道并延长了沉积机制的发生。在开始水的推入之前，执行DMDS处理以确保管道清洁。
第二次水的推入在16天后进行，其中将体积为101m3(635BBL)的含有同样浓度的 同样添加剂的水泵入井中，并使用一定体积的氮气移入地层中。在水注入后，将井恢复联 机，速度为230e3m7天(SMMscf/天)，然后将速度最终逐渐上升到约336e3m7天(12MMSCf/ 天)。生产以这种流速继续了 23天的时间。
第三次水的推入在第二次水推入后23天进行。将体积为IOOm3 (6^BBL)的不含 添加剂的水泵入井中，并使用一定体积的氮气移入地层中。在水注入后，将井恢复联机，速 度为230e3m7天(8MMsCf/天)，然后将速度最终逐渐上升到约400e3m7天(HMMscf/天)。 生产以这种流速继续了 37天的时间。
第四次水的推入在第三次水推入后37天进行。将体积为100m3(6^BBL)的不含添 加剂的水泵入井中，并使用氮气移入地层中。在水注入后，将井恢复联机，速度为230e3m7 天(SMMscf/天)，然后将速度最终逐渐上升到约340e3m7天(12MMSCf/天)。生产将继续 到表明需要另一次水的推入为止。
自从第一次将水推入该井和储层后，被执行用于从生产管道清除元素硫沉积的 DMDS溶剂清洗处理，已经不再需要。
从前面的具体实施方案的详细描述，显然已经描述了可以取得专利的方法和组合 物。尽管在本文中已经相当详细地描述了本公开的特定实施方案，但这样做仅仅是出于描 述方法和组合物的各种特点和方面的目的，而不打算限制方法和组合物的范围。预计到可11以对所描述的实施方案进行各种替代、改变和/或修改，包括但不限于可能在本文中已经 建议的实施方案变化，而不背离权利要求书的范围。例如，可以使用各种任选成分，并且在 本公开中也考虑到了粘度、气味、颜色、稠度、PH等的变化。
权利要求
1.从储层生产含硫烃类气体的方法，所述方法包括a)将水性组合物注入储层中的井中以便使至少一部分储层与水性组合物接触，井具有 环空间隙和生产管道，且储层包含烃类和硫化合物；b)将流体注入井中以迫使水性组合物进一步进入储层；以及c)经生产管道从储层生产至少一些与水性组合物混合的烃类和硫化合物，水性组合物 润湿生产管道并防止元素硫实质沉积到生产管道上。
2.权利要求1的方法，其中水性组合物基本上由水构成。
3.权利要求1的方法，其中水性组合物包含一种或多种添加剂。
4.权利要求1的方法，其中一种或多种添加剂包括表面活性剂、碱金属盐或其组合。
5.权利要求4的方法，其中表面活性剂是非离子表面活性剂。
6.权利要求1的方法，其中(b)中的流体包括惰性气体。
7.权利要求1的方法，其中生产在足以产生具有被夹带的液体水的、用水饱和的烃类 气体物流的条件下进行。
8.权利要求1的方法，其包括在(b)后封闭储层。
9.权利要求1的方法，其还包括d)监测所生产的烃类气体中元素硫沉积到生产管道上 的一个或多个指标。
10.权利要求9的方法，其还包括在监测指示发生元素硫的实质沉积后重复(a)、(b)和(C)。
11.权利要求9的方法，其中水性组合物包含表面活性剂。
12.权利要求1的方法，其中(a)包括将水性组合物通过生产管道、环空间隙或其组合 注入井中。
13.权利要求1的方法，其中生产管道包含一个或多个心轴，并且其中(a)包括将水性 组合物通过一个或多个心轴注入井中。
14.权利要求1的方法，其中水性组合物的温度在接触期间至少足够高以防止水合物 形成。
15.权利要求1的方法，其中储层的温度高于硫的熔点，并且水性组合物具有足够高的 表面注射温度，以便当组合物到达储层时，水性组合物与生产管道接触的温度高于硫的熔 点以防止元素硫凝固，以使水使液体硫移动并将其进一步推回到储层中。
16.从储层生产含硫烃类气体的方法，所述方法包括a)将水性组合物注入储层中的井中以便使至少一部分储层与水性组合物接触，井具有 生产管道，且储层包含烃类和硫化合物；b)将流体注入井中以迫使水性组合物进一步进入储层；c)从储层生产至少一些与水性组合物混合的烃类和硫化合物，水性组合物润湿生产管 道并防止元素硫实质沉积到生产管道上；d)监测所生产的烃类气体中元素硫沉积到生产管道上的一个或多个指标；以及e)在(d)中的监测指示发生元素硫的实质沉积后重复步骤(a)到(C)。
17.权利要求16的方法，其中流体包括气态氮。
18.权利要求17的方法，其中气态氮使用现场氮气发生器在现场生产。
19.权利要求17的方法，其包括将泵车自身携带的或提供在分开的货仓中的低温加压罐中的液氮供应到井位置，并将液氮进料到液氮泵送装置中以对液体加压并使其流过加热 装置，以产生气态氮。
20.权利要求16的方法，其中(c)在两个或更多个子步骤中进行，其中将井在第一种流 速下恢复联机，然后使流速逐渐增加。
21.从储层生产含硫烃类气体的方法，所述方法包括a)提供包含一个或多个心轴的生产管柱，生产管柱与包含烃类和硫化合物的储层相交；b)使用一个或多个心轴使生产管柱的内表面与水性组合物接触；以及c)从储层生产至少一些与水性组合物混合的烃类和硫化合物，水性组合物润湿生产管 柱的内表面并防止元素硫实质沉积到生产管柱上。
全文摘要
本发明描述了通过与储层相交的生产管道生产含硫烃类气体的方法，所述方法包括将地下储层与任选包含添加剂的水性组合物相接触，储层包含烃类和硫化合物；通过迫使流体(其可以是非烃类气体、或惰性气体、或氮气、或氩气或其混合物)进入储层或进入生产管道，将组合物移入储层中；以及通过生产管道从储层生产至少一些烃类和硫化合物，组合物润湿生产管道并防止元素硫实质沉积到生产管道上。
文档编号C09K8/532GK102037095SQ200980118419
公开日2011年4月27日 申请日期2009年5月20日 优先权日2008年5月20日
发明者基恩·泽姆拉克, 德里·艾迪 申请人:Bp北美公司