专利名称：应用n，n-二烷基酰胺控制在钻井或维修采油井时乳胶或淤泥的形成的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种组合物，用于预防形成原油/水乳胶或破坏在钻井或维修采油井时遇到的这种乳胶，以及一种防止形成这种乳胶或在乳胶形成后破坏它的方法。
从含油地层采集石油烃类通常都主要是通过钻井进入或穿过含油地层的方法实现。尔后石油流入井眼，再从井眼用泵汲取至井口，加以回收。
通常在准备和操作油井时，需要对油井实行各种维修步骤，以便于开始进行或维持有效的采油过程。在许多这样的操作中，都会发现在某些条件下，水及石油会形成乳胶。这些石油与水的乳胶，由于粘度很大，能使从油层采油的速率大大下降，而成为一个严重的问题。有时，这种乳胶粘稠到不能流动，以致完全堵塞来自地层的油流。
例如，在开始钻井时，由于钻井操作使用钻井泥浆润滑钻头及运载钻屑至井口而形成的滤饼，会覆盖于井眼表面。在石油能从地层流入井眼之前，这种滤饼必须除去。这种滤饼易于被含有约3％HF的(以HCl重量计)15％的HCl溶解。这种酸性混合物在石油工业中被称为“泥酸”，这样的处理被称为“泥酸处理”。
这种酸处理在石灰石或砂石岩地层钻井中也有应用。这样的地层经常需要酸处理，以溶去堵塞岩石孔隙中的泥浆，或溶解某些岩石和打开地层，增加其渗透性，以使石油能更容易地流至井眼。这种情况下，普通的15％的HCl即可用作这种处理酸。
在这些及其它的酸处理应用中，据发现，如果处理酸含痕量的铁，如Fe++或Fe+++，就会形成一种高度粘稠、不流动的，含有水、各种液体石油成分及悬浮的、交联的沥青及石蜡组分的乳化凝聚物，工业上被称为“淤泥”。淤泥的形成被认为是由于在铁污染物存在下，原油中的某些沥青及石蜡成分被酸催化交联及不溶解作用的结果。
铁能通过几种来源引入系统，最可能的来源，是油井套管铁锈或Fe3O4。另外的可能来源，是地层中的天然铁。目前对于淤泥问题最有效的措施，就是力图预防发生，采用使铁不能在这种酸中游离存在的昂贵化学品，把铁隔离开来，阻止这类反应发生。
另一个经常遇到的问题，特别是在开钻新井时，由于钻井泥浆与新开地层中的原油接触，形成乳胶。在钻井泥浆含有某种水溶性聚合物，如近代泥浆配方中广为应用的黄原树胶、瓜耳树胶或羧甲基纤维素时，这个问题就会出现。这些聚合物与某些原油接触，不论有无酸性环境或铁存在，都会引起类似前述淤泥的乳胶形成。这些乳胶导致含油地层堵塞，与淤泥的作用非常相同。
按照本发明，提供一种新组合物，用于预防原油/水乳胶形成，或破坏在钻井及维修采油井时遇到的这种乳胶。本发明的这种新配方包含一种溶液，按体积计，约85至99.5％的(优选的是93至97％，最优选的是95％)至少是一种石油的液体芳烃溶剂；约0.4至8％的(优选的是1至5％，和最优选的是3％)至少是作为对水及石油的互溶剂的有机化合物；以及约0.1至7％的(优选1％至5％，最优选3％)至少为一种N，N-二烷基脂肪酸酰胺，其化学式为R3C(O)-N(R1)(R2)其中R1是一种取代或未取代的C1～C6烷基，R2是一种取代或未取代的C1～C6烷基，以及R3C(O)-是一种取代或未取代的，约含有8至22个碳原子的脂肪酸残基。
本发明的另一方面提供一种方法，用于在酸处理含油地层时，预防淤泥形成，或由于酸处理在含油地层中形成了淤泥之后，用有效数量的新组合物处理，破坏或分散淤泥。
本发明还有另一方面，通过用有效数量的新组合物处理含油地层，预防含聚合物的钻井泥浆与原油接触时形成乳胶，或破坏这种乳胶。
用于本发明的组合物及方法的N，N-二烷基脂肪酸酰胺属于已知化合物，具有化学式R3C(O)-N(R1)(R2)其中R1是一种取代或未取代的C1～C6烷基，R2是一种取代或未取代的C1～C6烷基，以及R3C(O)是一种取代或未取代的含有约8至22个碳原子的脂肪酸残基。此化合物的二烷基成分可以是相同或不相同的烷基，优选的是含1至3个碳的烷基，更优选的是甲基。
虽然可以应用具有8至22个碳原子的任何羧酸二烷基酰胺，但最好使用基于具有18个碳原子的脂肪酸，如硬脂酸、油酸、亚油酸、亚麻酸及蓖麻油酸的二烷基酰胺。如果使用纯净的二烷基酰胺，优选的酰胺是N，N-二甲基油酸酰胺。
二烷基酰胺的脂肪酸残基，R3C(O)-，也可以是一种饱和或不饱和的，取代或未取代的富含C18酸的植物油的脂肪酸残基，这类植物油可以选自松油、棕榈油、大豆油、棉籽油、椰子油、玉米油、花生油、Canola油、红花油、向日葵油、巴巴苏油、蓖麻油、亚麻子油、橄榄油及桐油。优选的实施例中的植物油选自松油、棕榈油及大豆油。
含有一般添加剂，如表面活性剂、乳化剂或分散剂的N，N-二烷基酰胺的配方，也可以用于本发明的组合物及方法之中。一种优选的N，N-二烷基酰胺的配方，是一种含有约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。
优选至少含有95％芳烃馏分的任何液体芳烃或其混合物均可用于本发明的组合物。优选的芳烃有例如，苯、甲苯、二甲苯及三甲苯或它们的混合物。按照本发明，组合物中优选的芳烃是二甲苯。壳牌化学公司销售的商业名称为壳牌重质重整油是一种好的二甲苯来源。这种材料含约98至99％二甲苯。
在石油工业中常用的作为水/油互溶剂的任何有机化合物均可用于按照本发明的这种组合物。典型的水/油互溶剂有例如，亚烷基二醇单烷基或双烷基醚，如乙二醇单丁基醚、乙二醇单甲基醚、乙二醇单叔丁基醚、乙二醇单乙基醚、乙二醇单丙基醚、乙二醇单己基醚、乙二醇二甲基醚或丙二醇单叔丁基醚。特别优选的是，乙二醇单丁基醚。
在大多数按照本发明对井眼进行处理时，都是按照两步操作完成的。因此，按照石油工业众所周知的技术和方法，首先优选用泥酸完成滤饼剥离操作。如果在这样的操作过程中，泥酸被铁污染，在泥酸与含油地层界面就会形成淤泥。这时，就要将本发明组合物在去除滤饼后注入井眼，破坏淤泥和分散淤泥中的组分以除去淤泥。
另一些情况为，不论有无铁存在，乳胶可能已经形成，因为采用了基于以水溶性聚合物，如黄原树胶、瓜耳树胶或羧甲基纤维素等的泥浆。这样的乳胶，会大大减少甚至会阻止来自地层的原油流，将有效数量的按照本发明的组合物注入地层，这样的乳胶也容易地被破坏。
另一种通常实施的酸处理操作，就是打开砂石或石灰岩地层，改善其渗透性及排泄特性。这种操作通常应用普通HCl酸，而不混入HF。这种操作大多数也都会遇到同样的形成淤泥的问题，因为都存在同样的铁污染源。但是，这时地层通常都有充分的空洞和孔隙，足以容许在引入处理酸之前，将本发明组合物注入地层。因此，当处理酸注入地层时之前将这种二烷基酰胺/溶剂组合物注入地层。这样在二烷基酰胺/溶剂组合物的存在下，酸仅与地层中的石油接触，防止了淤泥形成。
在采用含交联水溶性聚合物的泥浆钻井操作中，经常形成这种石油、水和聚合物的乳胶。采用本发明组合物，就能够预防这种乳胶形成。在这种情况下，随着滤饼清除，本发明的组合物就被推进地层与这种乳胶接触。在本组合物与乳状胶液的接触时，乳胶即被破坏，乳胶的各个组分很容易流到井眼。
另一种潜在的乳胶源，是在地层KCl断裂时遇到。在这种操作中，采用能与水溶性聚合物轻度胶凝的KCl水溶液运载砂石进入地层，作为一种支撑剂。当地层中石油接触到KCl，原油与KCl/水的溶液就形成乳胶，这种乳胶也能通过用本发明组合物与之接触，加以破坏。其操作方法与破坏石油与水溶性聚合物接触形成的乳胶的方法相同。
预防乳胶或淤泥的形成，或在它形成后使之破坏或分散的本发明的组合物所需的有效数量，取决于被处理的地层，损害面多广，即乳胶或淤泥的形成、油井类型、石油的质量及对每口井所特有的其它因素。因此，对某口特定油井的有效数量，要根据每口油井的具体情况而定。
本发明将列举下述实施例加以说明，并非对所列权利要求所提内容加以限制的内容。
实施例1对取自世界不同地区六个油层的一系列样品加以处理，说明用本发明组合物处理的预防及补救效应。四种原油样品取自加拿大的地层，一个取自阿尔及利亚，一个取自俄罗斯。
每种在清洁容器中的原油样品中加入等体积的内含8000ppm三氯化铁的15％HCl。每种样品几乎都立即形成稠状淤泥，粘稠黑色单相稳定的淤泥充满整个容器空间。对每种这样的淤泥，用4倍于它的重量的本发明组合物进行处理。本发明的该组合物按体积计由85％的壳牌重质重整油，15％的一种浓缩物，内含2％N，N-二甲基松油脂肪酸酰胺，3％乙二醇单丁基醚及95％的芳烃溶剂，主要是甲苯。接着将处理过的溶液加热至50℃，并在该温度下静置4小时，到4小时后，肉眼观察它们的相性质。可以看到，每种样品的淤泥均被破坏，容器中的材料已分离为两个可辨的相，上层液相为原始的原油流，其中没有淤泥，下层液相则为清澈水相。
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发明组合物，加热此混合物至50℃，在该温度下静置4小时，然后与同样重量的含铁的15％HCl进行混合，在这些容器中没有观察到淤泥，甚至静置一夜也无淤泥，亦即阻止了淤泥形成。
实施例2采用自加拿大阿贝尔塔(Alberta)中部的水平钻井回收的一种石油/水乳胶，用来证明破坏乳胶的作用。在这个实施例中，乳胶形成是由于采用钻井泥浆中含水溶黄原树胶，即Kelzan XCD，一种KelCo Corporation，SanDiego，CA的产品。此乳胶的粘度在20℃下为1546mPa，呈现很差的流动特性。
两份50ml这种乳胶样品，放入小烧杯中。往第一份样品中添加50ml的由2％(体积)的N，N-二甲基松油脂肪酸酰胺，3％乙二醇二甲基醚及95％甲苯组成的混合物。往另外一份样品中加入50ml甲苯。
两份样品都置于20℃下4小时，4小时后，第一份样品，即按本发明处理的样品，呈现有清楚油层与水层的分离，流体粘度1.66mPa；另一份样品，用净甲苯处理，尽管这时流体粘度仅有1.75mPa，但未见油水层清楚分离。
权利要求
1.一种组合物，用于预防石油/水乳胶形成，或者破坏在钻井或维修采油井时遇到的这种乳胶，该组合物含一种溶液，按体积计，该溶液含有约85至99.5％的至少一种石油的液体芳烃溶剂；约0.4至8％的至少一种为水与石油的互溶剂的有机化合物，以及约0.1至7％的至少一种为N，N-二烷基脂肪酸酰胺，其化学式为R3C(O)-N(R1)(R2)其中R1是一种取代或未取代的C1～C6烷基，R2是一种取代或未取代的C1～C6烷基，以及R3C(O)-是一种取代或未取代的含有约8至22个碳原子的脂肪酸残基。
2.权利要求1的组合物，其中作为对水和石油的互溶剂的有机化合物是一种亚烷基二醇单烷基或双烷基醚。
3.权利要求2的组合物，其中N，N-二烷基酰胺的脂肪酸成分是一种C18的脂肪酸。
4.权利要求3的组合物，其中N，N-二烷基酰胺是一种C18脂肪酸的N，N-二甲基酰胺。
5.权利要求2的组合物，其中N，N-二烷基酰胺的脂肪酸成分是松油脂肪酸。
6.权利要求5的组合物，其中N，N-二烷基酰胺是松油脂肪酸N，N-二烷基酰胺。
7.权利要求4的组合物，其中作为对水及石油的互溶剂的有机化合物是乙二醇单丁基醚。
8.权利要求6的组合物，其中作为对水及石油的互溶剂的有机化合物是乙二醇单丁基醚。
9.一种预防石油/水形成乳胶，或者破坏在钻井或维修采油井时遇到这种乳胶的方法，这种方法包括在需要时用有效数量的一种溶液进行处理含油地层，此溶液包含按体积计约85至99.5％的至少一种石油的液体芳烃溶剂，约0.4至8％的至少一种作为对水与石油的互溶剂的有机化合物以及约0.1至7％的至少一种N，N-二烷基脂肪酸酰胺，其化学式为R3C(O)-N(R1)(R2)其中R1是一种取代或未取代的C1～C6烷基，R2是一种取代或未取代的C1～C6烷基，以及R3C(O)-是一种取代或未取代的含有约8至22个碳原子的脂肪酸残基。
10.权利要求9的方法，其中作为对水及石油的互溶剂的有机化合物是一种亚烷基二醇单烷基或双烷基醚。
11.权利要求10的方法，其中N，N-二烷基酰胺的脂肪酸的成分是一种C18的脂肪酸。
12.权利要求11的方法，其中N，N-二烷基酰胺是一种C18的脂肪酸的N，N-二甲基酰胺。
13.权利要求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.权利要求13的方法，其中N，N-二烷基酰胺是一种松油脂肪酸的N，N-二甲基酰胺。
15.权利要求12的方法，其中作为对水及石油的互溶剂的有机化合物是一种乙二醇单丁基醚。
16.权利要求14的方法，其中作为对水及石油的互溶剂的有机化合物是乙二醇单丁基醚。
17.一种在酸处理含油地层时预防形成淤泥的方法，该方法包括用有效数量的一种溶液处理含油地层，此溶液含有按体积计约85至99.5％的至少一种石油的芳烃溶剂，约0.9至8％的至少一种作为对水及石油的互溶剂的有机化合物以及约0.1至7％的至少一种脂肪酸的N，N-二烷基酰胺，其化学式为R3C(O)-N(R1)(R2)其中R1是一种取代或未取代的C1～C6烷基，R2是一种取代或未取代的C1～C6烷基，以及R3C(O)是一种取代或未取代的约含有8至22个碳原子的脂肪酸残基。
18.权利要求17的方法，其中作为对水及石油的互溶剂的有机化合物是一种亚烷基二醇单烷基或双烷基醚。
19.权利要求18的组合物，其中N，N-二烷基酰胺的脂肪酸的成分是一种C18的脂肪酸。
20.权利要求19的组合物，其中N，N-二烷基酰胺是一种C18的脂肪酸的二甲基酰胺。
21.权利要求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.权利要求21的方法，其中N，N-二烷基酰胺是一种松油脂肪酸的N，N-二甲基酰胺。
23.权利要求21的方法，其中作为对水及石油的互溶剂的有机化合物是乙二醇单丁基醚。
24.权利要求22的方法，其中作为对水及石油的互溶剂的有机化合物是乙二醇单丁基醚。
25.一种破坏及分散在含油地层酸处理时形成的淤泥的过程，该方法包括按照需要用有效数量的一种溶液处理含油地层，此溶液含有，按体积计，约85至99.5％的至少一种石油的芳烃溶剂，约0.4至8％的至少一种作为对水及石油的互溶剂的有机化合物，以及约0.1至7％的至少一种脂肪酸的一种具有下述化学式的N，N-二烷基酰胺R3C(O)-N(R1)(R2)式中的R1是一种取代或未取代的C1～C6烷基，R2是一种取代或未取代的C1～C6烷基及R3C(O)-是一种取代或未取代的约含有8至22个碳原子的脂肪酸残基。
26.权利要求25的方法，其中作为对水及石油的互溶剂的有机化合物是一种亚烷基二醇单烷基或双烷基醚。
27.权利要求26的方法，其中N，N-二烷基酰胺的脂肪酸的成分是一种C18的脂肪酸。
28.权利要求27的方法，其中N，N-二烷基酰胺是一种C18的脂肪酸的N，N-二甲基酰胺。
29.权利要求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.权利要求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.权利要求28的方法，其中作为对水及石油的互溶剂的有机化合物是乙二醇单丁基醚。
32.权利要求30的方法，其中作为对水及石油的互溶剂的有机化合物是乙二醇单丁基醚。
33.一种溶液，用于预防石油/水形成乳胶或用于破坏在钻井或维修采油井时遇到这样的乳胶，为在至少一种液体芳烃溶剂中包括有有效数量的至少一种作为对水和石油的互溶剂的有机化合物，和有效数量的至少一种具有下述化学式的N，N-二烷基脂肪酸酰胺R3C(O)-N(R1)(R2)其中R1是一种取代或未取代的C1～C6烷基，R2是一种取代或未取代的C1～C6烷基，以及R3C(O)-是一种取代或未取代的约含有8至22个碳原子的脂肪酸残基。
34.权利要求33的溶液，其中有机化合物是乙二醇单丁基醚，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剂是甲苯。
35.权利要求34的溶液，其中溶液含有按体积计的3％的乙二醇单丁基醚作为所述有机化合物，2％体积的N，N-二烷基酰胺是松油脂肪酸的N，N-二甲基酰胺，以及所指的溶剂是甲苯。
全文摘要
公开了用于在钻井或维修采油井时预防淤泥或乳胶的新的组合物，这些组合物包括一种脂肪酸的一种二烷基酰胺，一种石油的烃类溶剂，以及一种对油/水的互溶剂。又涉及并提出了权利要求的是一种预防这样的淤泥或乳胶形成或在它形成之后加以破坏的方法。
文档编号C09K8/72GK1145088SQ95192426
公开日1997年3月12日 申请日期1995年2月15日 优先权日1994年2月16日
发明者朱利安·罗莫奇 申请人:巴科曼实验室国际公司