JPH09509212A - 原油生産井の掘削或いは改修時のエマルジョン或いはスラッジの形成を抑制する為のn,n−ジアルキルアミドの適用 - Google Patents

原油生産井の掘削或いは改修時のエマルジョン或いはスラッジの形成を抑制する為のn,n−ジアルキルアミドの適用

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JPH09509212A JP7521888A JP52188895A JPH09509212A JP H09509212 A JPH09509212 A JP H09509212A JP 7521888 A JP7521888 A JP 7521888A JP 52188895 A JP52188895 A JP 52188895A JP H09509212 A JPH09509212 A JP H09509212A
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Abstract

(57)【要約】 原油生産井の掘削又は改修時のスラッジ又はエマルジョンの予防に有用な新規な組成物が開示されている。これら組成物は、脂肪酸のN,N-ジアルキルアミド、石油に対する炭化水素溶剤並びに石油/水の相互的溶剤からなる。又その様なスラッジ或いはエマルジョンの形成を防ぎ、それが形成された後でそれを破壊する方法も教示されそして特許請求されている。

Description

【発明の詳細な説明】 原油生産井の掘削或いは改修時のエマルジョン 或いはスラッジの形成を抑制する為のN,N-ジアルキルアミドの適用 発明の分野 本発明は、原油生産井の掘削或いは改修時に遭遇する原油/水エマルジョン の形成を防ぎ或いはその様なエマルジョンを破壊するのに有用な組成物、並びに 、そのようなエマルジョンの形成を防ぎ或いはそれが形成された後で破壊する方 法に関する。 発明の背景 原油を含有する層からの石油系炭化水素の最初の生産は、原油を含有する地 層内に或いはそれを通して掘削することにより達成される。そして原油は掘削管 内に流入し、そこからポンプによって油井頂部に回収される。 油井の準備および操業中のある時期、開坑又は効率良い生産の維持のため、 油井を各種の”ワークオーバー”(改修)工程に提供する必要がある。これらの 操作の多くに於いて、ある条件下で水および原油のエマルジョンが形成されるこ とが知られている。これら原油/水エマルジョンは、油層からの生産量を実質的 に減少するに十分に高い粘度を持つものであるため重大な問題である。ある場合 には、エマルジョンが流動できないほど濃く油層からの流れを完全に閉塞する。 例えば、油井が最初に掘削された時、掘削管内の表面は、掘削作業中に掘削 用ビットを潤滑し掘削屑を油井頂部に運ぶため使用される掘削用泥水から作られ るフィルターケーキで被覆されている。原油が油層から掘削管内に流れる事が可 能になる前に、このフィルターケーキは除去されなければならない。フィルター ケーキは、HClの重量に対し3%のHFを含む15%のHClにより容易に溶 解される。この酸の混合物は、石油工業に於いて“マッドアシッド”(泥水用酸 )として知られ、この処理法は“マッドアシッドトリートメント”(泥水酸処理 )と呼ばれる。 酸処理のその他の適用は、石灰岩或いは砂岩の層に掘削された油井でなされ る。その様な層は、岩石内の細孔を閉塞する泥水を溶解し、或いは岩石の一部を 溶解して油層を仕上げ、それにより透過性を増加し原油がさらに容易に掘削管内 に流れるようにするため、頻繁に酸処理する必要がある。この場合、処理用の酸 として15%HCl単体が用いられる。 酸処理のこれらの適用およびその他の適用に於いて、処理用の酸がFe++或 いはFe+++のいずれであれ痕跡の鉄を含む時、石油工業ではスラッジと呼ばれ る水、各種液状石油成分および懸濁し架橋結合したアスファルテンおよびパラフ ィン成分からなる濃く、高度に粘性の、流動しない、エマルジョン化した固まり が形成されることが知られている。スラッジ形成は、汚染物質である鉄の存在下 に於ける原油のアスファルテンおよびパラフィン成分のあるものの、酸を触媒と した架橋反応および不溶化に由来するものと信じられている。 鉄は様々な供給源から系に導入され可能性がある。最も有り得る供給源は、 油井の保護管からの錆又はFe34である。もう一つの可能性のある供給源は、 油層内に自然に発見される鉄である。現時点でのスラッジ問題に対する最も効果 的な対応は、酸内の遊離の鉄の存在を防ぐ高価な薬剤により鉄を分離することに より反応が起こるのを防ぎ、スラッジが起こるのを防ぐことを試みることである 。 特に新しい油井を開発する時のもう一つのしばしば遭遇する問題は、掘削用 泥水が、新しく開発した油層の原油と接触した結果エマルジョンを形成すること である。この問題は、掘削用泥水が、最新の泥水処方で広く用いられるキサンガ ム、グアールガム或いはカルボキシメチルセルローズのような水溶性ポリマーの 一つを含む時発生する。酸性雰囲気の存在或いは鉄の存在にかかわらず、これら のポリマーとある種の原油の接触は、上記のスラッジと同様なエマルジョンの形 成の原因となる。これらエマルジョンは、スラッジとほとんど同様に原油を含む 層の閉塞の原因となる。 本発明によれば、原油生産井の掘削或いは改修時に遭遇する原油/水エマル ジョンの形成を防ぎ或いはその様なエマルジョンを破壊するために有用な新規な 組成物が提供される。本発明による新規な組成物は、容積基準で、約85〜99.5% (好ましくは93〜97%、最も好ましくは95%)の少なくとも一種類の、石油に対す る液体芳香族炭化水素溶剤、約0.4〜8%(好ましくは1〜5%、最も好ましくは3%) の少なくとも一種類の、水と石油に対する相互的溶剤である有機化合物、及び約 0.1〜7%(好ましくは1〜5%、最も好ましくは3%)の少なくとも一種類の式: R3C(O)−N(R1)(R2) を持つ脂肪酸のN,N-ジアルキルアミドの溶液である。 ここで、式中、R1は置換された又は置換されていないC1−C6のアルキル基で あり;R2は置換された又は置換されていないC1−C6のアルキル基であり;そ してR3C(O)−は置換された又は置換されていない約8〜22の炭素原子を持つ 脂肪酸残基である。 本発明のもう一つの局面は、新規な組成物の有効な量をもって原油を含む層 を処理することにより、原油を含む層の酸処理時のスラッジ形成を防ぎ或いは酸 処理の結果として原油を含む層内にスラッジが形成された後でそれを破壊し分散 させる方法を意図するものである。 更に、本発明の別の局面は、新規な組成物の有効な量をもって原油を含む層 を処理することにより、ポリマーを含む掘削用泥水と原油の接触の結果としての エマルジョン形成を防ぎ、或いはその様なエマルジョンを破壊することを意図す る。 本発明の組成物ならびに方法に有用な、脂肪酸のN,N-ジアルキルアミドは、 式: R3C(O)−N(R1)(R2) を持つ既知の化合物である。 ここで、式中、R1は置換された又は置換されていないC1−C6のアルキル基で あり;R2は置換された又は置換されていないC1−C6のアルキル基であり;そ してR3C(O)−は置換された又は置換されていない約8〜22の炭素原子を持つ 脂肪酸残基である。化合物のジアルキル成分は、同じでも異なっていても良く、 好ましくは炭素数1から3のアルキル基で、更に好ましくはメチル基である。 8〜22の炭素原子を持つどのカルボン酸のジアルキルアミドでも使用できる が、ステアリン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、及びリシノレン酸の ような18の炭素原子を持つ脂肪酸に基づいたものの使用が好ましい。もしジアル キルアミドを希釈せずに用いる時、好ましいアミドはN,N-ジメチルオレアミドで ある。 ジアルキルアミドの脂肪酸残基、R3C(O)−、は、又C18酸に富む植物 油に存在する飽和の又は不飽和の、置換された又は置換されていない脂肪酸の残 基でもよい。植物油は、トール油、ヤシ油、大豆油、綿実油、ココヤシ油、コー ン油、落花生油、キャノーラ油、ベニバナ油、ヒマワリ油、ババスー油、ヒマシ 油、亜麻仁油、オリーブ油、及び桐油から選択できる。好ましい態様に於いては 、植物油は、トール油、ヤシ油及び大豆油から選択される。 界面活性剤、乳化剤或いは分散剤のような一般的な添加剤を含むN,N-ジアル キルアミドの製剤は、本発明の組成物及び方法に使用できる。N,N-ジアルキルア ミドの好ましい製剤は、約90.1重量%のトール油脂肪酸のN,N-ジアルキルアミド 及び9.9重量%のエトキシル化されたドデシルフェノール(バックマンラボラトリ ースオブカナダ社より市販されている SPI 2400,Buckman Laboratories of Can ada Ltd.,Vaudreuil,Quebec,Canada)の混合物である。 どの液体芳香族炭化水素でも、或いは好ましくは少なくとも95%の芳香族成 分を含む芳香族炭化水素の混合物でも本発明の組成物に使用できる。好ましい芳 香族炭化水素には、例えばベンゼン、トルエン、キシレン、及びトリメチルベン ゼン或いはそれらの混合物等がある。本発明による組成物の好ましい芳香族成分 は、キシレンである。キシレンの良い供給源は、シェル化学社(Shell Chemical Company)よりシェルヘビーリフォーメート(Shell Heavy Reformate)の商標 名で市販されている製品である。この物質は、約98〜99%のキシレンを含んでい る。 水/石油の相互溶剤として石油工業で慣用的に用いられているどの化合物で も、本発明による組成物に使用できる。典型的な水/石油の相互溶剤には、例え ば、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエ ーテル、エチレングリコールモノ−t−ブチルエーテル、エチレングリコールモ ノエチルエーテル、エチレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコ ールモノヘキシルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、或いはプロ ピレングリコールモノ−t−ブチルエーテルのような例えば、アルキレンジオー ルのモノアルキル或いはジアルキルエーテル等がある。特に好ましい溶剤は、エ チレングリコールモノブチルエーテルである。 本発明により掘削管内が処理される時、殆どの場合操作は二段階で行われる 。例えば、好ましくは、石油工業で周知の技術及び工程を用い泥水用酸によるフ ィルターケーキの除去作業が最初におこなわれる。もしこの作業中に、泥水用酸 が鉄で汚染されると、泥水用酸と原油を含む層との界面にスラッジが形成する。 このような場合、フィルターケーキ除去に引き続き、スラッジを破壊しそしてそ の成分を分散させるため、本発明による組成物が掘削管内に送入される。 その他の場合、鉄の存在に関わりなく、キサンガム、グアールガム或いはカ ルボキシメチルセルローズのような水溶性ポリマーを用いた泥水の使用によりエ マルジョンが形成される事がある。油層からの原油の流れを減少させ或いは止め てしまう可能性のあるこのエマルジョンは、本発明による製剤の有効量を、油層 に送入することにより容易に破壊できる。 一般的に実行される酸処理のもう一つの作業は、透過性及び流出性を改良す る為の砂岩或いは石灰岩層の仕上げである。この作業に於いて使用される酸は、 通常HFと混合されない単体のHClである。殆どの場合、同様な鉄の汚染源が 存在するため、同様なスラッジ形成の問題に遭遇する。しかしこの場合、油層は 、通常処理用の酸の導入に先立ち、本発明の組成物を油層にポンプにより送入可 能なほどに十分に隙間がありそして多孔質である。したがって、処理用酸が油層 に入った時、酸は本発明のジアルキルアミド/溶剤組成物をそれの前方の油層内 に押しやる。そして酸は油層内の原油とジアルキルアミド/溶剤組成物の存在下 でのみ接触する事となり、スラッジ形成は防がれる。 架橋結合した水溶性ポリマーを含む掘削用泥水を使用する掘削作業に於いて 、原油、水、ポリマーのエマルジョンがしばしば形成される。このエマルジョン は、本発明の組成物を使用することにより防ぐことができる。この場合、フィル ターケーキの除去に引き続き、本発明の組成物がエマルジョンと接触するよう油 層に押し込まれる。組成物とエマルジョンの接触ができると、エマルジョンは破 壊しそしてエマルジョンの個々の成分は容易に掘削管内に流れ込む。 エマルジョンの可能性のあるもう一つの原因は、油層のKClによる破断の 時に遭遇する。この作業に於いて、水溶性ポリマーにより僅かにゲル化されたK Clの水溶液は支持材(proppant)用の砂を油層内に運ぶのに使用される。油層 内の原油がKClと接触する時、原油及びKCl/水溶液のエマルジョンが形成 される可能性がある。これらのエマルジョンは、本発明の組成物によりエマルジ ョンを組成物と接触することにより破壊できる。作業の方法は、原油及び水溶性 のポリマーの接触により形成されるエマルジョンの破壊に使用する方法と同様で ある。 エマルジョン若しくはスラッジ形成の予防又は形成された後でのエマルジョ ン若しくはスラッジの破壊及び分散の為の組成物の有効量は、処理しようとする 油層、いかに被害が広がっているか例えばエマルジョン若しくはスラッジ形成、 油井の型、原油の性質及び個々の油井特有のその他の要素による。従って、特定 の油井に対する有効量は、ケースバイケースによって決定される。 本発明は、次の実施例により例示される。実施例は請求の範囲により要求し ているものを除き制限する意図はない。 実施例 1 世界各地の6個所の油層からの一系列の原油の標本を、本発明の組成物によ る処理の予防的効果及び救済的効果の両方を証明する為処理した。原油標本の4 個はカナダの油層から得られ、1個はアルジェリアからそして1個はロシアから である。 透明な容器内のそれぞれの原油標本に、同容積の8000ppmの塩化鉄を含む15% HClを加えた。それぞれの場合、濃密なスラッジがほとんど直ちに形成し、容 器の原油の入っていた部分全部を濃密な、黒い、単一相の安定なスラッジで満た した。これらのスラッジのそれぞれを、それの4倍の重量の、容量で85%のシェ ルヘビーリフォーメート及び容量で15%の、容量で2%のトール油脂肪酸のN,N-ジ メチルアミド、3%のエチレングリコールモノブチルエーテル及び95%の主として トルエンの芳香族溶剤からなる、濃縮物で調合された本発明の組成物で処理した 。この様に処理した溶液は50℃に加熱し、そして4時間その温度で変化しないよ う保持した。4時間の時間の終りに、それらを視覚によって相の変化を検査した 。それぞれの場合、スラッジは破壊され容器内の物質は二つの明白な相に分離し て いた。上部の相はスラッジを含まないもともとの流動性のある原油であった;下 部の相は透明な水の相であった。 第二の容器の系列に、まず第一の系列の容器に用いたと同じ本発明の組成物 を、容器内の原油の4倍の重量に等しい量加えた。この混合物を、50℃に加熱し 、そしてその温度で4時間放置した。溶液は次いで同重量の、鉄を含んだ15%H Clと混合した。一晩放置した後でも、これらの容器にはスラッジは観察されな かった。即ち、スラッジ形成が防止された。 実施例 2 カナダ、アルバータ州中部の水平掘削の油井から回収された原油/水エマル ジョンを、エマルジョンの破壊を証明する為用いた。この場合のエマルジョンは 、水溶性のキサンガムを含む掘削用泥水(即ち、カリフォルニア州サンジエゴの ケルコ社(Kelco Corporation)の製品であるKelzan XCD)を使用した結果生じ たものである。このエマルジョンは、1546mPaの粘度を持ち、非常に悪い流動性 を示した。 2個の50mlのエマルジョンのサンプルを、小さいビーカーに入れた。第一の サンプルに50mlの、容積で約2%のトール油脂肪酸のN,N-ジメチルアミド、3%のエ チレングリコールジメチルエーテル及び95%のトルエンからなる混合物を加えた 。他のサンプルには50mlのトルエンを加えた。 両サンプルを、20℃で4時間放置した。4時間の終りに、本発明によって処 理した第一のサンプルは、原油及び水の層への明確な分離を示した。流体の粘度 は1.66mPaであった。トルエンのみで処理した他のサンプルは、流体の粘度が1.7 5mPaであったにもかかわらず原油及び水の層への明確な分離を示さなかった。
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Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1. 原油生産井の掘削又は改修時に遭遇する原油/水エマルジョンの形 成を防ぎ又はその様なエマルジョンを破壊するのに有用な組成物であって、容積 基準で、約85〜99.5%の少なくとも一種類の、石油に対する液体芳香族炭化水素 溶剤、約0.4〜8%の少なくとも一種類の、水と石油に対する相互的溶剤である有 機化合物及び約0.1〜7%の少なくとも一種類の式 R3C(O)−N(R1)(R2) (式中、R1は置換された又は置換されていないC1−C6のアルキル基であり; R2は置換された又は置換されていないC1−C6のアルキル基であり;そしてR3 C(O)−は置換された又は置換されていない約8〜22の炭素原子を持つ脂肪酸 残基である。)を持つ脂肪酸のN,N-ジアルキルアミドの溶液を含む前記組成物。 2. 水と石油に対する相互的溶剤である有機化合物が、アルキレングリ コールのモノアルキル又はジアルキルエーテルである請求項1記載の組成物。 3. N,N-ジアルキルアミドの脂肪酸成分がC18脂肪酸である請求項2記 載の組成物。 4. N,N-ジアルキルアミドがC18脂肪酸のN,N-ジメチルアミドである請 求項3記載の組成物。 5. N,N-ジアルキルアミドの脂肪酸成分がトール油脂肪酸である請求項 2記載の組成物。 6. N,N-ジアルキルアミドがトール油脂肪酸のN,N-ジメチルアミドであ る請求項5記載の組成物。 7. 水と石油に対する相互的溶剤である有機化合物が、エチレングリコ ールモノブチルエーテルである請求項4記載の組成物。 8. 水と石油に対する相互的溶剤である有機化合物が、エチレングリコ ールモノブチルエーテルである請求項6記載の組成物。 9. 原油生産井の掘削又は改修時に遭遇する原油/水エマルジョンの形 成を防ぎ又はその様なエマルジョンを破壊する方法であって、その様な処理を必 要とする原油を含む層を、容積基準で、約85〜99.5%の少なくとも一種類の、石 油に対する液体芳香族炭化水素溶剤、約0.4〜8%の少なくとも一種類の、水と石 油に対する相互的溶剤である有機化合物及び約0.1〜7%の少なくとも一種類の式 R3C(O)−N(R1)(R2) (式中、R1は置換された又は置換されていないC1−C6のアルキル基であり; R2は置換された又は置換されていないC1−C6のアルキル基であり;そしてR3 C(O)−は置換された又は置換されていない約8〜22の炭素原子を持つ脂肪酸 残基である。)を持つ脂肪酸のN,N-ジアルキルアミドの溶液の有効量をもって処 理する事を含む前記方法。 10. 水と石油に対する相互的溶剤である有機化合物が、アルキレングリ コールのモノアルキル或いはジアルキルエーテルである請求項9記載の方法。 11. N,N-ジアルキルアミドの脂肪酸成分がC18脂肪酸である請求項10記 載の方法。 12. N,N-ジアルキルアミドがC18脂肪酸のN,N-ジメチルアミドである請 求項11記載の方法。 13. N,N-ジアルキルアミドの脂肪酸成分がトール油脂肪酸である請求項 10記載の方法。 14. N,N-ジアルキルアミドがトール油脂肪酸のN,N-ジメチルアミドであ る請求項13記載の方法。 15. 水と石油に対する相互的溶剤である有機化合物が、エチレングリコ ールモノブチルエーテルである請求項12記載の方法。 16. 水と石油に対する相互的溶剤である有機化合物が、エチレングリコ ールモノブチルエーテルである請求項14記載の方法。 17. 原油を含む層の酸処理時のスラッジの形成を防ぐ方法であって、原 油を含む層を、容積基準で、約85〜99.5%の少なくとも一種類の、石油に対する 液体芳香族炭化水素溶剤、約0.9〜8%の少なくとも一種類の、水と石油に対する 相互的溶剤である有機化合物及び約0.1〜7%の少なくとも一種類の式 R3C(O)−N(R1)(R2) (式中、R1は置換された又は置換されていないC1−C6のアルキル基であり ;R2は置換された又は置換されていないC1−C6のアルキル基であり;そして R3C(O)−は置換された又は置換されていない約8〜22の炭素原子を持つ脂肪 酸残基である。)を持つ脂肪酸のN,N-ジアルキルアミドを含む溶液の有効量をも って処理する事を含む前記方法。 18. 水と石油に対する相互的溶剤である有機化合物が、アルキレングリ コールのモノアルキル又はジアルキルエーテルである請求項17記載の方法。 19. N,N-ジアルキルアミドの脂肪酸成分がC18脂肪酸である請求項18記 載の組成物。 20. N,N-ジアルキルアミドがC18脂肪酸のN,N-ジメチルアミドである請 求項19記載の組成物。 21. N,N-ジアルキルアミドの脂肪酸成分がトール油脂肪酸である請求項 18記載の方法。 22. N,N-ジアルキルアミドがトール油脂肪酸のN,N-ジメチルアミドであ る請求項21記載の方法。 23. 水と石油に対する相互的溶剤である有機化合物が、エチレングリコ ールモノブチルエーテルである請求項21記載の方法。 24. 水と石油に対する相互的溶剤である有機化合物が、エチレングリコ ールモノブチルエーテルである請求項22記載の方法。 25. 原油を含む層の酸処理時に形成されたスラッジを破壊しそして分散 する方法であって、その様な処理を必要とする原油を含む層を、容積基準で、約 85〜99.5%の少なくとも一種類の、石油に対する液体芳香族炭化水素溶剤、約0.4 〜8%の少なくとも一種類の、水と石油に対する相互的溶剤である有機化合物及び 約0.1〜7%の少なくとも一種類の式 R3C(O)−N(R1)(R2) (式中、R1は置換された又は置換されていないC1−C6のアルキル基であり; R2は置換された又は置換されていないC1−C6のアルキル基であり;そしてR3 C(O)−は置換された又は置換されていない約8〜22の炭素原子を持つ脂肪酸 残基である。)を持つ脂肪酸のN,N-ジアルキルアミドを含む溶液の有効量をもっ て処理する事を含む前記方法。 26. 水と石油に対する相互的溶剤である有機化合物が、アルキレングリ コールのモノアルキル或いはジアルキルエーテルである請求項25記載の方法。 27. N,N-ジアルキルアミドの脂肪酸成分がC18脂肪酸である請求項26記 載の方法。 28. N,N-ジアルキルアミドがC18脂肪酸のN,N-ジメチルアミドである請 求項27記載の方法。 29. N,N-ジアルキルアミドの脂肪酸成分がトール油脂肪酸である請求項 26記載の方法。 30. N,N-ジアルキルアミドがトール油脂肪酸のN,N-ジメチルアミドであ る請求項29記載の方法。 31. 水と石油に対する相互的溶剤である有機化合物が、エチレングリコ ールモノブチルエーテルである請求項28記載の方法。 32. 水と石油に対する相互的溶剤である有機化合物が、エチレングリコ ールモノブチルエーテルである請求項30記載の方法。 33. 原油生産井の掘削又は改修時に遭遇する原油/水エマルジョンの形 成の予防又はその様なエマルジョンの破壊に有用な溶液であって、 少なくとも一種類の液体芳香族炭化水素溶剤中に 少なくとも一種類の、水と石油に対する相互的溶剤である有機化合 物の有効量;及び 少なくとも一種類の式 R3C(O)−N(R1)(R2) (式中、R1は置換された又は置換されていないC1−C6のアルキル基であり; R2は置換された又は置換されていないC1−C6のアルキル基であり;そしてR3 C(O)−は置換された又は置換されていない約8〜22の炭素原子を持つ脂肪酸 残基である。)を持つ脂肪酸のN,N-ジアルキルアミドの有効量; を含む前記溶液。 34. 該有機化合物がエチレングリコールモノブチルエーテルであり、該 N,N-ジアルキルアミドがトール油のN,N-ジメチルアミドであり、そして該溶剤が トルエンである請求項33記載の溶液。 35. 該溶液が、該有機化合物としての容積基準で3%のエチレングリコ ールモノブチルエーテル及び該N,N-ジアルキルアミドとしての容積基準で2%の N,N-ジアルキルアミドはトール油のN,N-ジメチルアミドであり、そして該溶剤は トルエンである請求項34記載の溶液。
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