專利名稱：用于完井鹽水的氧清除劑組合物的制作方法
用于完井鹽水的氧清除劑組合物
背景技術：
1.發明領域本發明涉及用于將溶解的氧從用于在高溫地層中使用的鉆井和完井液中去除的組合物。2.相關技術描述完井操作通常包括在烴回收操作中的生產起始之前并且為了便利于此,在套管上射孔以及設置管道和泵。Drill-1n、完井和修井液的多種功能包括控制井壓、防止完井或修井過程中的井噴以及防止因過度壓力增大而引起的井套管坍塌。液體意圖在不損害生產地層或完井部件的情況下幫助控制井。根據特殊的地質構造的特征，選擇特定的完井液系統來優化完井操作。用于鉆通含烴地層的生產區的“drill-1n”鉆井液和用于完井或重新完井或修井中的完井液典型地包含透明鹽水。如本文使用的“生產區”被理解成含有烴類的含烴地層的一部分，并且因此穿入地層這一部分的井筒有可能接收來自生產區的烴類。“生產區(producing zone) ”可以替代地稱為“生產區(production zone)”或“產油層(payzone)οSeldom因其固體含量、pH和離子組成而成為適用于完井操作的常規鉆井液。在一些情況下，drill-1n液體可以適用于鉆井和完井作業。液體可以含有由具有許多不同大小的顆粒組成的懸浮固體物質。如果使液體樣品靜置，那么一些懸浮材料將足夠大并且足夠重以迅速地沉降在容器的底部(可沉降的固體)。如果有規律地攪動樣品或所述顆粒是膠質的，那么極小的顆粒將只是十分緩慢地沉降或完全不沉降。這些小的固體顆粒使得液體出現渾濁(即，模糊不清的或混濁的)。 多年前就認識到了顆粒侵蝕和/或濾餅形成通過降低在生產區中的滲透性來損害地層的潛在性。如果滲透性受到損害，那么通過任何手段都不能夠將它百分之百修復。滲透性損失意指期望生產率的降低以及最終，生產總量的減少。因此，現已充分認識到了使用透明完井和修井液來最小化地層損害的重要性并且使用透明的高比重鹽水作為完井液現今是普遍的。石油和天然氣行業所使用的大多數這類高比重鹽水是齒化鈣鹽水，特別是氯化鈣或溴化鈣鹽水，齒化鈉鹽水，特別是氯化鈉或溴化鈉，或甲酸鹽鹽水。除非另有特別指明，如本文使用的術語“完井液”和“完井鹽水”應被理解成彼此同義并且包括drill-1n和修井液或鹽水以及完井液或鹽水。完井鹽水經常含有溶解的和夾帶的空氣，所述空氣在所述完井鹽水循環穿過鉆柱而進入穿入地層的井筒時進入鹽水中。與不含有氧的這類液體相比較，鹽水中來自空氣的氧的存在大幅增加了鉆柱、套管以及關聯設備中金屬表面腐蝕和劣化的速率。為了最小化這種腐蝕以及氧的存在，常常用氧清除劑處理完井鹽水。通常來說，完井鹽水中使用的氧清除劑是將溶解在鹽水中的大部分氧反應出來的還原劑。常見氧清除劑化學品包括亞硫酸鹽、聯氨以及異抗壞血酸鹽。亞硫酸鹽通常不用于完井鹽水中，因為氧化產物硫酸鹽可以沉淀并且導致其它形式的腐蝕。
用于完井鹽水的優選氧清除劑是異抗壞血酸鈉，這是因為它降低了多種完井鹽水中的氧濃度，而不引起用亞硫酸鹽可見的沉淀作用。然而，異抗壞血酸鹽在高溫下容易發生分解。在約275° F(135°C)及更高溫度下，鹽水中的異抗壞血酸鈉發生分解，從而導致所述鹽水由所需的透明無色液體轉變為不需要的暗褐色不透明液體。鹽水的這種轉變是麻煩的，因為它引發了以下困擾:所述鹽水可能會潛在地對地層誘發腐蝕或產生損害。如本文使用的相關于鹽水或完井液而言的“透明無色”意指液體具有小于約20的“NTU” (比濁法濁度單位)。NTU是與鹽水中懸浮固體相關的，基于樣品所散射的光的數量的美國石油組織(American Petroleum Institute)認可的單位(更高NTU =更多的懸浮固體)。APIRP13J, “Testing of Heavy Brines”中描述了用于測定NTU的工序,并且這是本領域普通技術人員熟知的工序。因此，雖然市場上存在很多用于鉆井液的氧清除劑，但仍然存在對在高溫下使用的完井鹽水中具有效用的氧清除劑的需要。發明概述本發明的一方面是一種用于在含氧鹽水用于地層的完井操作期間減少所述含氧鹽水中氧的數量的方法，所述方法包括將包含異抗壞血酸鹽和烷基羥胺的共混物的氧清除劑添加至所述鹽水中。 本發明的另一方面是一種用于鉆探、完成和/或修理穿入具有約275° F(135°C )至約500° F (260 0C )溫度的地層的井筒的水性完井液，所述液體具有包含異抗壞血酸鹽和烷基羥胺的共混物的氧清除劑。本發明的另一方面是一種包含異抗壞血酸鹽和烷基羥胺的共混物的用于完井液的氧清除劑。本發明的另一方面是一種完成穿入地層的井筒的方法，所述方法包括采用包含透明無色鹽水以及含有異抗壞血酸鹽和烷基羥胺的氧清除劑的完井液。在本發明的一個實施方案中，地層具有約275° (135°C )至約500° F(260°C )范圍內的溫度，并且鹽水是透明無色的并且在275° F(135°C)的溫度下保持透明無色。在本發明的一個實施方案中，氧清除劑使鹽水中的氧含量保持在約lmg/L以下，優選保持在約0.5mg/L以下。在本發明的一個實施方案中，完井操作鉆通了地層的生產區。所述完井操作可以包括完成鉆通地層的生產區的井，或者對穿入地層的所述井的修理。在本發明的一個實施方案中，氧清除劑包含在0.01% w/w至75% w/w數量范圍內的異抗壞血酸鹽和在25% w/w至99.9% w/w數量范圍內的烷基羥胺溶液。在本發明的一個實施方案中，烷基羥胺選自由以下組成的組:異丙基羥胺、二乙基羥胺、叔丁基羥胺、苯基羥胺、環己基羥胺以及芐基羥胺。在本發明的一個實施方案中，用抗壞血酸鹽、抗壞血酸或異抗壞血酸取代了異抗壞血酸鹽。在本發明的一個實施方案中，共混物在約275° F(135°C )至約500° F(260°C )范圍內的溫度下維持穩定性。在本發明的一個實施方案中，液體可以包含在這種使用過程中保持透明無色的透明無色鹽水。
在本發明的一個實施方案中，井筒包括套管并且所述方法進一步包括在所述套管上射孔并且在所述井筒中設置管道。所述鹽水可用于鉆通地層的生產區或用于修理井筒。根據本發明，通過用包含異抗壞血酸鹽和烷基羥胺的氧清除劑接觸水性含氧液體來將溶解的氧從所述水性液體、特別是完井液或鹽水中去除。這種氧清除劑即使在高溫下也是有效的，并且不會分解或導致液體的褪色或液體從例如透明無色至暗色不透明的轉變。本發明包括一種用于在高溫地層中使用的包含透明無色鹽水以及異抗壞血酸鹽和烷基羥胺氧清除劑的完井液，以及一種采用這種完井液來完成在這種地層中的井筒的方法。在本發明中，可以用異抗壞血酸、抗壞血酸或抗壞血酸鹽取代異抗壞血酸鹽。附圖簡述

圖1是比較了在室溫下，在24小時期間內通過0.51b/bbl(l.4Kg/m3)本發明的氧清除劑和通過0.51b/bbl (1.4Kg/m3)由異抗壞血酸鹽組成的氧清除劑將溶解的氧從9.51b/bbl (27Kg/m3)氯化鈉鹽水中去除的圖表。圖2是比較了在室溫下，在24小時期間內通過0.51b/bbl(1.4Kg/m3)本發明的氧清除劑和通過0.51b/bbl (1.4Kg/m3)由異抗壞血酸鹽組成的氧清除劑將溶解的氧從12.51b/bbl (36Kg/m3)溴化鈉鹽水中去除的圖表。圖3是比較了在室溫下，在24小時期間內通過0.51b/bbl(1.4Kg/m3)本發明的氧清除劑和通過0.51b/bbl (1.4Kg/m3)由異抗壞血酸鹽組成的氧清除劑將溶解的氧從11.0lb/bbl (31Kg/m3)氯化鈣鹽水中去除的圖表。圖4是比較了在室溫下，在24小時期間內通過0.51b/bbl(l.4Kg/m3)本發明的氧清除劑和通過0.5(1.4Kg/m3) lb/bbl由異抗壞血酸鹽組成的氧清除劑將溶解的氧從15.51b/bbl溴化鋅/溴化鈣鹽水中去除的圖表。優選實施 方案的詳述本發明提供了一種用于水性完井液的氧清除劑，所述氧清除劑有效降低了甚至是高溫下完井操作期間的所述液體中的氧的水平，而不引起有問題的沉淀作用或液體的褪色。本發明的氧清除劑包含異抗壞血酸鹽和烷基羥胺的共混物。在不希望受限于理論的情況下，認為共混在一起用于完井液(最優選是透明無色鹽水)的烷基羥胺和異抗壞血酸鹽在所述液體中具有協同效應，其中烷基羥胺在高溫下賦予異抗壞血酸鹽穩定性。在約275° F(135°C )或更高、甚至高達500° F(260°C )的地層中所遭遇的溫度下，本發明的氧清除劑中的異抗壞血酸鹽未出現分解-完井鹽水保持透明無色。烷基羥胺和異抗壞血酸鹽一樣被認為是清除氧的。認為任何烷基羥胺都適用于本發明中。實例包括但不限于異丙基羥胺、二乙基羥胺、叔丁基羥胺、苯基羥胺、環己基羥胺以及芐基羥胺。從以下實例結構中領會可以使用的多種烷基羥胺的許多可能性:
權利要求
1.一種用于在含氧鹽水用于地下地層的完井操作期間減少所述含氧鹽水中氧的數量的方法，所述方法包括將包含異抗壞血酸鹽和烷基羥胺的共混物的氧清除劑添加至所述鹽水中。
2.根據權利要求1所述的方法，其中所述地下地層具有約275° (135°C)至約500° F(260°C)范圍內的溫度，并且所述鹽水是透明無色的并且在275° F(135°C)的溫度下保持透明無色。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其中所述氧清除劑使所述鹽水中的氧含量保持在約lmg/L以下。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的方法，其中所述氧清除劑使所述鹽水中的氧含量保持在約0.5mg/L以下。
5.根據權利要求1至4中任一項所述的方法，其中所述完井操作鉆通了所述地下地層的生產區。
6.根據權利要求1至5中任一項所述的方法，其中所述完井操作包括完成鉆通所述地下地層的生產區的井。
7.根據權利要求1至6中任一項所述的方法，其中所述完井操作包括對穿入所述地下地層的所述井的修理。
8.根據權利要求1至7中任一項所述的方法，其中所述氧清除劑包含在0.01% w/w至75% w/w數量范圍內的異抗壞血酸鹽和在25% w/w至99.9% w/w數量范圍內的烷基羥胺溶液。
9.根據權利要 求1至8中任一項所述的方法，其中所述烷基羥胺選自由以下組成的組:異丙基羥胺、二乙基羥胺、叔丁基羥胺、苯基羥胺、環己基羥胺以及芐基羥胺。
10.根據權利要求1至9中任一項所述的方法，其中用抗壞血酸鹽、抗壞血酸或異抗壞血酸代替異抗壞血酸鹽。
11.一種根據以上權利要求中任一項所述的用于完成穿入地下地層的井筒的方法，所述方法包括采用包含透明無色鹽水以及含有異抗壞血酸鹽和烷基羥胺的氧清除劑的完井液。
12.根據權利要求11所述的方法，其中所述井筒包括套管并且所述方法進一步包括在所述套管上射孔并且在所述井筒中設置管道。
13.根據權利要求11或12所述的方法，其中所述鹽水用于鉆通所述地下地層的生產區。
14.根據權利要求11至13中任一項所述的方法，其中所述鹽水用于修理所述井筒。
15.一種用于完井液的氧清除劑，所述氧清除劑包含異抗壞血酸鹽和烷基羥胺的共混物。
16.根據權利要求15所述的氧清除劑,其中所述共混物包含0.01% w/w至75% w/w異抗壞血酸鹽和25% w/w至99.9% w/w燒基輕胺溶液。
17.根據權利要求15或16所述的氧清除劑，其中所述共混物在約275°F(135°C )至約500° F(2600C )范圍內的溫度下維持穩定性。
18.根據權利要求15至17中任一項所述的氧清除劑，其中所述烷基羥胺選自由以下組成的組:異丙基羥胺、二乙基羥胺、叔丁基羥胺、苯基羥胺、環己基羥胺以及芐基羥胺。
19.根據權利要求15至18中任一項所述的氧清除劑，其中用抗壞血酸鹽、抗壞血酸或異抗壞血酸代替異抗壞血酸鹽。
20.—種用于鉆探、完成和/或修理穿入具有約275° F(135°C )至約500° F(260°C溫度的地下地層的井筒的水性完井液，所述液體具有根據權利要求15至19中任一項所述的氧清除劑。
21.根據權利要求20所述的完井液，其中所述液體包含在這種使用過程中保持透明無色的透明無色鹽水。
22.根據權利要求20或21所 述的完井液，其中所述液體在這種使用過程中具有小于約lmg/L的氧含量。
全文摘要
一種用于完井鹽水的氧清除劑，這種氧清除劑在高溫地下地層中有效并且穩定。在一個實施方案中，所述氧清除劑含有異抗壞血酸鹽和烷基羥胺。
文檔編號C23F11/14GK103221506SQ201180048728
公開日2013年7月24日 申請日期2011年11月15日 優先權日2010年11月16日
發明者J·P·德維爾 申請人:哈里伯頓能源服務公司