[發明專利]一種控制含H2S氣井酸化中FeS沉積與S沉積的方法

無效

• 申請號: 201010165946.5
• 申請日: 2010-05-07
• 公開（公告）號: CN101824980A
• 公開（公告）日: 2010-09-08
• 發明（設計）人: 趙金洲;陳紅軍;郭建春;李勇明;李明志
• 申請（專利權）人: 西南石油大學;中國石油化工股份有限公司中原油田分公司采油工程技術研究院
• 主分類號: E21B43/27
• 分類號: E21B43/27;C09K8/532;C09K8/528
• 代理公司: 成都市輔君專利代理有限公司 51120
• 代理人: 楊海燕

技術領域

本發明涉及石油工程中氣井酸化增產措施，特別是涉及含硫化氫氣井酸化增產措施中控制FeS沉積與S沉積的方法。

背景技術

酸化是一種油氣井增產措施，是將酸液擠入地層中的孔隙或裂縫與其發生反應，溶蝕孔壁或裂縫壁面或天然裂縫中的堵塞物質，破壞泥漿、水泥及巖石碎屑等堵塞物的結構，疏通流動通道，解除堵塞物的影響，增大孔徑或擴大裂縫，恢復和提高地層的滲流能力。酸化工作液會含有一定數量的鐵離子，進入地層后有可能以不同形式的沉淀物析出，堵塞地層孔喉，對地層帶來傷害。減少鐵離子沉淀的方法有三種：(1)采用弱酸作為酸化工作液。控制殘酸液的pH值，使殘酸pH值保持在相對較低的水平，抑制鐵的氫氧化物沉淀從殘液中析出；(2)采用鐵離子絡合劑。絡合劑具有特定的化學結構，對高價金屬離子有強的親和力，通過與高價金屬離子形成穩定的絡合物(通常形成的這些絡合物具有穩定的絡合環結構)，使溶液中游離態鐵離子濃度低于析出沉淀所需的飽和度，抑制鐵離子產生沉淀；(3)三是采用還原劑。由于三價鐵離子比二價鐵離子從溶液中析出時的pH值低得多(三價鐵離子pH在2.5附近開始沉淀，pH值超過7時氫氧化亞鐵才開始沉淀)。還原劑將溶液中三價鐵離子還原成二價鐵離子，避免沉淀的析出。

含H₂S的地層酸化時，會形成H₂S-CO₂-Fe³⁺-Fe²⁺-H₂O共存體系，Fe³⁺和Fe²⁺的沉淀行為會發生改變，主要形成FeS沉淀，還伴隨有單質硫的析出。假設[Fe²⁺]＝[Fe³⁺]＝10^-4mol·L^-1，且CO₂分壓為10^-3.5atm，體系沉淀平衡關系見圖1。

在H₂S-CO₂-Fe²⁺-H₂O共存體系中，FeS沉淀區域覆蓋了很寬的pH范圍，單質硫析出的pH更低，通常殘酸pH通常為5～6，從熱力學平衡關系分析，FeS沉淀和單質硫析出難以避免。

pH緩沖措施、還原劑、常規鐵離子絡合劑和目前國外處理含硫井的體系都未能從根本上解決含硫氣井酸壓作業過程中面臨的鐵沉積和單質硫沉積問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種控制含H₂S氣井酸化中FeS沉積與S沉積的方法，該方法能從根本上克服現有技術的缺陷，有效解決目前油井酸化中FeS和S沉積的問題。

一種控制含H₂S氣井酸化中FeS沉積與S沉積的方法，依次包括以下步驟：

(1)配制20-28重量％的鹽酸溶液；

(2)在酸液中添加1.0～3.0重量％的控硫劑與1.0～3.0重量％的選擇性鐵離子穩定劑；

(3)將上步配制好的酸液注入地層中。

在本發明中，所用鹽酸為工業鹽酸，所述控硫劑為對氨基苯胺，該控硫劑與硫化氫反應生成可溶性含硫化合物，同時將酸液中的Fe³⁺轉化為Fe²⁺，無單質硫沉淀析出，該控硫劑具有如下結構：

式中：-R₁、-R₂可以是-H、-CH₃、-CH₂CH₃。

控硫劑在酸液中的加量可為1.0～3.0重量％，在酸性條件和Fe³⁺存在的情況下，與硫化氫反應生成水溶性極高的含硫有機鹽，同時將三價鐵離子還原成二價鐵離子。

如對二甲氨基苯胺(市售)是常用的控硫劑，其反應原理如下：

在酸液體系中，Fe³⁺的來源途徑一般有三種：1)工業鹽酸中含有Fe³⁺，2)注入地層的酸液與油管中的鐵銹、垢類等反應生成Fe³⁺，3)酸液與地層巖石中的礦物生成Fe³⁺。