СПОСОБ КИСЛОТНОЙ ОБРАБОТКИ
ACID TREATMENT METHOD

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Использование систем кислотной обработки на основе кислотных прекурсоров стало широко распространенной в нефтепромысловых химических обработках в течение последнего десятилетия или около того. Получение органической кислоты "in situ" из прекурсоров кислот в отличие от непосредственного использования органической или неорганической кислоты может обеспечить превосходное зональное покрытие. Кроме того, использование кислотных прекурсоров дает значительное преимущество для здоровья, безопасности и экологии.
Обрабатывающие составы, основанные на кислотных прекурсорах, как правило, предназначены для доставки определенного количества кислоты из флюида для обработки в требуемом масштабе времени при существующей температуре. Кислота, получаемая из кислотного прекурсора, доступна для растворения по меньшей мере части целевых кислотно-растворимых материалов, например карбонатных пород, карбонатных отложений или карбонатных компонентов фильтровальных корок буровых растворов, в результате чего они могут быть удалены из зоны обработки в виде растворенных солей.
Наиболее часто используемые кислотные прекурсоры представляют собой сложные эфиры карбоновых кислот, в частности сложные эфиры муравьиной, уксусной и молочной кислоты. Они пригодны для использования в различных температурных диапазонах. Они имеют относительно высокий выход кислоты, причем все кислотные прекурсоры и продукты кислотной обработки растворимы.
При использовании этих прекурсоров кислот в отсутствие энзима или другого катализатора типичный диапазон температур, при котором используются прекурсоры уксусной и молочной кислот, составляет от примерно 85°C и предпочтительно приблизительно от 100°С приблизительно до 160°С. Прекурсоры муравьиной кислоты гидролизуются более легко, чем прекурсоры уксусной или молочной кислоты, так что можно генерировать кислоту in situ при более низких температурах. Типичный температурный диапазон, в котором используются прекурсоры муравьиной кислоты, составляет приблизительно от 30 и приблизительно до 120°C.
Скорость получения кислоты из прекурсоров муравьиной, уксусной или молочной кислоты может быть, при необходимости, увеличена с использованием подходящего энзимного катализатора, такого как энзимы липазы, эстеразы или протеазы (US 5678632). Обрабатывающие составы предназначены для обеспечения приемлемых скоростей получения кислоты и, следовательно, приемлемых сроков обработки (остановки) при условиях применения.
К сожалению, при температурах ниже около 30°C кислотная обработка при помощи наиболее часто используемых прекурсоров кислоты может протекать медленнее, чем обычно приемлемо для операторов.
Например, при 27°C обычно им требуется почти 6 дней для преобразования прекурсора муравьиной кислоты, используемого в количестве 10% вес/объем во флюиде для обработки, в муравьиную кислоту. Это время может быть снижено почти до 2 дней путем включения достаточного количества подходящего энзима в обрабатывающий состав. Тем не менее, это увеличивает стоимость.
Существует некоторое количество низкотемпературных подземных пластов, встречающихся по всему миру, имеющих температуру ниже, примерно, 30°C. Например, некоторые пласты месторождения в Канаде и России находятся при таких низких температурах, как 7°С. При таких низких температурах кислотные обработки, основанные на прекурсорах муравьиной кислоты, даже на прекурсорах, содержащих энзимы на базе гидролиза сложного эфира, требовали бы длительных периодов закрытия, что, вероятно, является неприемлемым для операторов
Другая проблема, связанная с использованием прекурсоров муравьиной кислоты в плотных формиатных рассолах, - это вероятное осаждение солей кальция. При таких обработках растворимость формиата кальция могла быть превышена, что привело бы к осаждению формиата кальция в виде твердого вещества из флюида для обработки приствольной зоны. Патент США 2013/0213659 предлагает, что осаждение формиата кальция при кислотной обработке прекурсором муравьиной кислотой в плотных формиатных рассолах можно избежать включением подходящего хелатирующего агента или поверхностно-активного вещества из алкила глюкозида в флюид для обработки.
Имеется постоянная необходимость в процессах кислотной обработки, которые бы были малоопасными и основаны на экологически приемлемых компонентах.
Существует особая потребность для нефтяных месторождений и других областей применения в процессах кислотной обработки in situ, которые были бы эффективны в течение приемлемого промежутка времени при низких температурах, в частности при температурах в диапазоне приблизительно от 5°C приблизительно до 30°C. Кроме того, необходимо избежать осаждения твердых побочных продуктов, таких как соли кислот, во время протекания процесса кислотной обработки.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Целью настоящего изобретения является обеспечения простого и эффективного способа кислотной обработки для растворения растворимого в кислоте материала внутри подземного пласта месторождения или растворения растворимого в кислоте материала в трубах, баках, трубопроводах, модулях обратного осмоса и так далее.
Конкретной целью настоящего изобретения является обеспечение простых и эффективных методов для эффективной обработки фильтрационных корок, включая их обработку через длинные горизонтальные интервалы.
Следующей целью настоящего изобретения является создание способов, которые являются экологически приемлемыми за счет использования компонентов, которые имеют низкое воздействие на окружающую среду.
Еще одной целью настоящего изобретения является создание способов, которые эффективны при низких температурах, например температуре 30°С или ниже.
Еще далее задачей настоящего изобретения является создание способов, которые не имеют недостатка осаждения кислых солей в ходе процесса кислотной обработки.
Изобретатели сейчас обнаружили, что этого можно достигнуть с использованием глюконо-дельта-лактона как прекурсора кислоты в сочетании с солью, эффективной для предотвращения осаждения и/или растворения кислоты солей щелочноземельного металла глюконовой кислоты. В частности, авторы настоящего изобретения обнаружили, что глюконо-дельта-лактоновая кислота представляет собой кислотный прекурсор, который генерирует глюконовую кислоту со скоростью, которая подходит для прохождения процесса кислотной обработки при температуре ниже примерно 30°С. Хотя такая кислотная обработка имеет потенциал для образования щелочноземельных солей глюконовой кислоты, которые имеют низкую растворимость и, следовательно, подлежат осаждению, добавление компонента соли является эффективным для предотвращения осаждения и/или повторного растворения солей щелочноземельных металлов глюконовой кислоты. Следовательно, достаточно высокие концентрации глюконо-дельта-лактона могут быть введены во флюид для обработки для того, чтобы выработать достаточное количество глюконовой кислоты с целью достижения эффективной кислотной обработки (без осаждения солей глюконовой кислоты).
В частности, настоящее изобретение обеспечивает способ кислотной обработки, который включает в себя:
(a) обеспечение флюида для обработки, который содержит растворенный глюконо-дельта-лактон;
(b) контакт флюида для обработки с материалом, растворимым в кислоте; и
(c) обеспечение условий для гидролиза глюконо-дельта-лактона с получением глюконовой кислоты и для растворения в глюконовой кислоте по меньшей мере части растворимого в кислоте материала.
Причем в ходе стадии (c) или после нее флюид для обработки содержит растворенную соль, эффективную для предотвращения осаждения солей щелочноземельных металлов глюконовой кислоты из и/или растворения осажденных солей щелочноземельного металла глюконовой кислоты.
Настоящее изобретение также обеспечивает флюид для обработки, эффективный для растворения растворимого в кислоте материала, причем флюид для обработки включает в себя: (I) глюконо-дельта-лактон; и (II) по меньшей мере одно из лактата натрия, ацетата натрия, лактата калия, ацетата калия, лактата аммония и ацетата аммония.
Таким образом, настоящее изобретение обеспечивает способ кислотной обработки in situ, который эффективен при низкой температуре. Это обеспечивает процесс кислотной обработки in situ, который протекает при более высокой скорости, чем процессы, основанные на сложных эфирах муравьиной кислоты. Он также обеспечивает способ, в котором глюконо-дельта-лактон может использоваться для кислотной обработки при концентрациях выше нескольких массовых процентов, не сталкивая с проблемой осаждения плохо растворимых солей глюконата.
Он может использоваться для обработки подземных пластов месторождения с помощью кислоты, в том числе водоносных или углеводородных пластов месторождения, особенно пластов месторождения при температурах ниже 30°С.
ОПИСАНИЕ ФИГУР
Фигура 1 показывает выделение газа двуокиси углерода (мл), образующегося из карбоната кальция в зависимости от времени (в часах) при использовании флюида для обработки приствольной зоны согласно настоящему изобретению, как описано подробнее в примере 3.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Способ по настоящему изобретению может использоваться для растворения карбонатных пород, понизителей водоотдачи, компонентов буровых растворов или отложений, включая, но не ограничиваясь ими, карбонат кальция, карбонат магния, карбонат кальция-магния, мел, известняк, мрамор или доломит. Растворимый в кислоте материал обычно содержит по крайней мере один щелочно-земельный металл, такой как, по крайней мере, кальций или магний. Таким образом, растворимый в кислоте материал нормально выделяет ионы щелочно-земельного металла, например, по крайней мере один из ионов кальция или магния, когда он растворяется в кислоте (например, в глюконовой кислотой или в кислоте, сгенерированной из другого прекурсора кислоты).
Этот процесс может быть применен к залежам углеводородов, таким как месторождения нефти или газа, или к водным слоям, где конкретные области применения кислотной обработки включают глубокую кислотную обработку материнской породы, кислотную обработку системы естественной трещиноватости или кислотную обработку фильтрационной корки, включая обработку фильтрационной корки, образованных при бурении с буровыми растворами на нефтяной или на водной основе.
Способ также может использоваться для обработки растворимых в кислоте материалов, таких как отложения в трубах, баках, трубопроводах, модулях обратного осмоса и так далее, с помощью кислоты, особенно при низких температурах окружающей среды.
Глюконо-дельта-лактон, используемый в настоящем изобретении, является прекурсором кислоты, который генерирует глюконовую кислоту с помощью гидролиза во флюиде для обработки при температуре ниже 30°C (хотя он, конечно, также может генерировать глюконовую кислоту при более высоких температурах, и такой процесс обычно протекает быстро). Глюконовая кислота способна к растворению растворимых в кислоте материалов, описанных в настоящем документе.
Чтобы прийти к цели настоящего изобретения, были преодолены два потенциальных барьера для использования глюконо-дельта-лактона в качестве прекурсора кислоты для использования в растворении растворимых в кислоте материалов. Первый барьер - глюконо-дельта-лактон характеризуется относительно плохим выходом кислоты из расчета на его массу и поэтому имеет ограниченную способность к растворению. В частности, только одна молекула глюконовой кислоты образуется из молекулы глюконо-дельта-лактона по сравнению с двумя молекулами муравьиной кислоты, образующимися на одну молекулу типичного прекурсора муравьиной кислоты. Кроме того, глюконовая кислота обладает размером большим, чем молекула муравьиной кислоты. Это означает, что растворяющая способность глюконо-дельта-лактона на единицу массы обладает почти только половиной растворяющей способности типичного прекурсора муравьиной кислоты. Поэтому он должен обычно содержаться в большем массовом количестве, чем типичный прекурсор муравьиной кислоты.
Этот первый барьер может быть преодолен включением достаточного массового количества глюконо-дельта-лактона во флюид для обработки. Второй барьер - это низкая растворимость щелочноземельных солей глюконовой кислоты. Такие соли могут быть образованы, когда ионы щелочноземельного металла отделяются от растворимого в кислоте материала, содержащего щелочноземельный металл, при его растворении в кислоте (например, в глюконовой кислоте). Например, растворимость глюконата кальция - только почти 3,5 мас.%. Это означает, что кислотная обработка материала из карбоната кальция в количестве более чем несколько процентов глюконо-дельта-лактона привела бы при продолжении кислотной обработки, если никакие дальнейшие шаги не были бы предприняты, к осаждению глюконата кальция во флюиде для обработки, что весьма нежелательно.
Настоящее изобретение решает эту проблему добавлением соли, которая является эффективной для предотвращения осаждения солей щелочноземельных металлов глюконовой кислоты и/или растворения осажденной соли щелочноземельных металлов глюконовой кислоты. Это означает, что становится возможным включать достаточно большое количество глюконо-дельта-лактона, чтобы достичь эффективной кислотной обработки, при этом избегая последующего долгосрочного осаждения солей щелочноземельных металлов глюконовой кислоты при похождении процесса кислотной обработки.
Чтобы обеспечить требуемое количество глюконовой кислоты при полном гидролизе, во флюид для обработки добавляется достаточное количество глюконо-дельта-лактона. Обычно эта концентрация составляет, как минимум, 2-3 мас./об.% глюконо-дельта-лактона (например, по меньшей мере, 2 мас./об.%) и предпочтительно 5-20 мас./об.%, хотя при необходимости может использоваться большее или меньшее количество.
Соль, эффективная для предотвращения осаждения или растворения осадков солей щелочноземельных металлов глюконовой кислоты во флюиде для обработки, должна присутствовать (быть растворена) во флюиде для обработки во время или после стадии (с), то есть после того как флюид для обработки контактирует с кислотно-растворимым материалом на стадии (b). Это гарантирует, что она сможет действовать, чтобы, по крайней мере, уменьшить или предпочтительно предотвратить осаждение солей глюконовой кислоты во время процесса кислотной обработки, и/или сможет повторно растворить любые соли глюконовой кислоты, которые, возможно, уже выпали в осадок. Как правило, соль присутствует во флюиде для обработки во время или после стадии (с) в количестве, достаточном для предотвращения осаждения солей щелочноземельных металлов глюконовой кислоты и растворения любых солей щелочноземельных металлов глюконовой кислоты, которые выпадали в осадок.
В первом варианте способа осуществления настоящего изобретения флюид для обработки, представленный на стадии (a), уже содержит соль. В этом первом варианте способа осуществления настоящего изобретения соль, эффективная для предотвращения осаждения солей глюконовой кислоты щелочноземельного металла из флюида для обработки при заданной температуре, выбрана и включена во флюид для обработки при желательной концентрации. Таким образом, флюид для обработки, обеспеченный на стадии (a), содержит и глюконо-дельта-лактон и соль. Предпочтительно, чтобы весовое отношение глюконо-дельта-лактона и соли во флюиде для обработки составляло от 10:1 до 1:5, хотя возможны другие весовые отношения. Например, весовое отношение глюконо-дельта-лактона и соли во флюиде для обработки может быть от 3:1 до 1:3, например от 1:2 до 2:1. Это весовое отношение обычно относится к флюиду для обработки, который обеспечивается на стадии (a), т.е. до его контакта с растворимым в кислоте материалом. Обычно в этом варианте способа осуществления настоящего изобретения наличие соли во время процесса означает, что осадки солей глюконовой кислоты не образуются, т. е. соль является эффективной для предотвращения осаждения солей глюконовой кислоты.
Соли, эффективные для предотвращения осаждения солей щелочноземельных металлов глюконовой кислоты, которые могут быть добавлены непосредственно во флюид для обработки, могут быть легко идентифицированы путем проведения подходящих лабораторных тестов (чтобы подтвердить отсутствие нерастворимых солей глюконата вслед за кислотной обработкой). Предпочтительными солями являются молочнокислые или ацетатные соли, включая лактат натрия, ацетат натрия, лактат калия, ацетат калия, лактат аммония, ацетат аммония, лактат кальция, ацетат кальция или ацетат магния. Наиболее предпочтительными являются ацетат натрия и лактат натрия. Если используется молочнокислая соль, лактат может быть D-лактатом, L-лактатом или DL-лактатом. Например, если используется лактат натрия, он может являться D-лактатом натрия, L-лактатом натрия или DL-лактатом натрия.
Во втором варианте способа осуществления настоящего изобретения требуемая соль вместо этого образуется "in situ" во время стадии или вслед за стадией (c). В частности, соль может быть сгенерирована во флюиде для обработки, когда она войдет в контакт с растворимым в кислоте материалом, в зоне, которая должна быть обработана. Например, подходящая соль может быть сгенерирована "in situ" обеспечением флюида для обработки из стадии (a), который содержит прекурсор подходящей кислоты, в дополнение к глюконо-дельта-лактону. Этот прекурсор кислоты является обычно прекурсором органической кислоты (например, сложным эфиром, ортоэфиром, полиэфиром или сложным ортоэфиром), который может гидролизоваться для образования органической кислоты. В присутствии подходящих растворимых в кислоте материалов (например, кальция карбоната или карбоната магния) сгенерированная органическая кислота может вступать в реакцию для образования требуемой соли.
В частности, соль может быть сгенерирована "in situ" в флюиде для обработки во время или после стадии (с) путем реакции между частью кислотно-растворимого материала и кислоты, генерируемой из кислотного прекурсора (помимо глюконо-дельта-лактона), которая включается во флюид для обработки на стадии (а).
Прекурсоры органических кислот, пригодные для получения пригодных солей, могут быть легко идентифицированы путем проведения подходящих лабораторных тестов (чтобы подтвердить отсутствие нерастворимых солей глюконата после кислотной обработки). Предпочтительные прекурсоры органических кислот являются сложными эфирами молочной или уксусной кислоты, и сложными полиэфирами, которые гидролизуются с получением молочной кислоты. Наиболее предпочтительны ацетатные сложные эфиры глицерина, этиленгликоля или диэтиленгликоля, молочнокислые сложные эфиры спиртов C1-C4 и полимолочной кислоты. Полученную в результате соль, сгенерированную "in situ" во флюиде для обработки во время или после стадии (с), таким образом, предпочтительно выбирают из молочнокислой или ацетатной соли, включая лактат кальция, лактат магния, ацетат кальция или ацетат магния. Наиболее предпочтительными являются ацетат натрия и лактат натрия. Если конечная соль, сгенерированная "in situ" в жидкости обработки, является молочнокислой солью, то лактат может быть D-лактатом, L-лактатом или DL-лактатом.
Предпочтительно, чтобы кислотный прекурсор во флюиде для обработки, обеспеченный на стадии (а), присутствовал в количестве, достаточном для создания соли таким образом, чтобы массовое соотношение глюконо-дельта-лактона и соли составляло от 10:1 до 1:5, хотя возможны другие весовые отношения. Например, весовое отношение глюконо-дельта-лактона и соли может быть от 3:1 до 1:3, например от 1:2 до 2:1.
Следует принять во внимание, что в зависимости от относительной скорости, при которой гидролизуются кислотный прекурсор и глюконо-дельта-лактон, возможно, что достаточное количество глюконо-дельта-лактона прореагирует с кислотно-растворимым материалом, чтобы инициировать осаждение некоторого количества соли щелочноземельного металла глюконовой кислоты до прохождения достаточного гидролиза кислотного прекурсора с выходом соли, которая предотвращают такое выпадение осадков. В этом случае первоначально может иметь место некоторое осаждение соли глюконовой кислоты с осадком, способным к повторному растворению по мере гидролиза прекурсора органической кислоты. Следовательно, добавление растворенной соли, присутствующей во флюиде для обработки в течение/после следующей стадии (c), может также быть тем способом, который является эффективным для предотвращения осаждения (в том числе первоначального) соли глюконовой кислоты щелочноземельного металла. Альтернативно она может быть эффективной и для: (I) растворения осажденных солей глюконовой кислоты; и (II) предотвращения осаждения (будущих) солей щелочноземельного металла глюконовой кислоты. Во избежание сомнений подчеркивается, что процесс по настоящему изобретению предусматривает обе эти возможности.
Обычно все компоненты флюида для обработки будут являться растворимыми во флюиде для обработки при их концентрации использования, т. е. они будут растворены во флюиде для обработки. Если они не растворимы, они могут быть диспергированы во флюиде для обработки.
Флюид для обработки может быть приготовлен любым методом, известным специалистам в данной области техники. Обычно компоненты могут быть смешаны в любом порядке. Специалистам в данной области техники понятно, что флюиды для обработки, которые используются для обработки подземных пластов месторождения, обычно необходимо привести к определенной плотности.
Флюид для обработки обычно готовится растворением компонентов в пригодной воде. Примеры включают городскую (питьевую) воду, попутную воду, морскую воду или рассолы месторождения нефти, которые известны специалистам в данной области техники. Флюид для обработки обычно является поэтому водным флюидом для обработки, т.е. флюидом для обработки, который состоит из воды (например, по крайней мере, из 50 мас.% воды). Ссылки в настоящем документе на растворимость также относятся к растворимости в воде, если иное не указано.
Если используется прекурсор органической кислоты, такой как сложный эфир, при концентрации, выше которой он полностью растворим, то за рамки настоящего изобретения не выходит тот факт, что может присутствовать эмульсия прекурсора органической кислоты.
После приготовления флюида для обработки он вводится в целевую зону любым способом, известным специалистам в данной области техники. Этот процесс может включать введение в подземный пласт месторождения, например, через бурильную колонну, колонну гибких труб, заливочную колонну или путем закачки под давлением. Этот процесс также может включать введение в трубы, баки, трубопроводы, модули обратного осмоса и так далее.
Процесс может использоваться при кислотной обработке глюконо-дельта-лактоном. Области применения кислотной обработки могут включать, но не ограничиваются, такие процессы, как кислотная обработка подземных пластов месторождения, включая обработку фильтровальных отложений в скважинах с открытым забоем, в частности в заканчивании скважины, предусматривающем задержку песка, обработку повреждений пласта, таких как отложения, содержащие кислотно-растворимые компоненты, обработку, направленную на повышение проницаемости или пористости подземного пласта месторождения, например, путем растворения карбонатных пород в материнской породе на природных или на индуцированных поверхностях излома, включая в том числе и кислотную обработку поверхности излома или обработку для растворения кислотно-растворимых материалов в трубопроводах, трубах или резервуарах.
Объем флюида для обработки, который может использоваться, соответствует типу обработки и будет понятен экспертам в данной области техники.
Затем флюид для обработки оставляется на достаточно длительный период для образования желательного количества глюконовой кислоты из глюконо-дельта-лактона и (при необходимости) для образования органической кислоты из любого прекурсора или другой органической кислоты, включаемой в состав в качестве компонента системы, используемого для образования солей, эффективных для предотвращения осаждения солей щелочноземельных металлов глюконовой кислоты. При генерации глюконовой кислоты при температурах в диапазоне примерно от 5°C примерно до 30°C период закрытия составляет примерно от 6 часов до 7 дней, что обычно бывает достаточным в зависимости от конкретной температуры, при которой проводится обработка. Температура стадии (c) процесса по настоящему изобретению, например, может быть 30°C или ниже, например от 5 до 30 °C, от 5 до 25°C или даже от 5 до 20°C.
Хотя процесс настоящего изобретения особенно подходит для кислотной обработки при низких температурах, особенно при температурах ниже 30°C, он также может происходить при более высоких температурах. В частности, для кислотной обработки поверхности излома необходима высокая скорость реакции, так чтобы кислота могла протравить поверхности излома. Использование флюида для обработки по настоящему изобретению при достаточно высокой температуре может обеспечить достаточно высокие скорости генерации глюконовой кислоты, чтобы протравить поверхности излома в кислотном разрыве, избегая осаждения солей щелочноземельных металлов глюконовой кислоты. Каждый специалист в данной области техники смог бы найти конструктивное решение для кислотной обработки излома пласта на основе флюида для обработки по настоящему изобретению. В предпочтительном варианте способа осуществления настоящего изобретения подходящие формы (например, гранулы или волокна) полиэфиров могут быть включены в флюид для обработки по настоящему изобретению, используемый для кислотного разрыва пласта. Они гидролизуются, чтобы получить молочную кислоту, что приводит к образованию солей, эффективных для предотвращения осаждения солей щелочноземельного металла глюконовой кислоты, но также способную содействовать кислотной обработке.
Специалистам в данной области техники понятно, что в конце обработки в соответствии с настоящим изобретением не останется осажденной соли щелочноземельного металла глюконовой кислоты, присутствовавшей в израсходованном флюиде для обработки. За рамки настоящего изобретения не выходит возможность образования осадка с его последующем растворением (например, в результате гидролиза ацетатного или молочнокислого сложного эфира, и последующей реакции кислоты с карбонатом кальция, приводящем к образованию ацетата кальция или лактата кальция). Специалисты в данной области техники поймут, что в некоторых случаях обработки, например при чистке фильтрационной корки или при кислотном разрыве, образование временного осадка может давать преимущество, так как это может предотвращать преждевременную утечку флюида для обработки скважины.
Как правило, скорость образования глюконовой кислоты в результате гидролиза глюконо-дельта-лактон не требует никакого ускорения. По желанию, подходящий энзим может быть введен, чтобы увеличить скорость гидролиза, как рекомендует патент США 5678632.
Все химические вещества, используемые в процессе настоящего изобретения, обычно являются веществами технической чистоты для снижения затрат на проведение процесса.
Флюид для обработки может содержать другие химические добавки, которые обычно используются при применении кислотной обработки, включая, но не ограничиваясь ими, поверхностно-активные вещества, пенообразующие и хелатирующие реагенты, если считается, что их добавление благоприятно для процесса, и они совместимы с другими компонентами флюида для обработки. Другие химические добавки, которые считаются полезными в флюиде для обработки согласно настоящему изобретению, являются биостатическими реагентами и биоцидными реагентами.
Настоящее изобретение имеет следующие особые преимущества перед предшествующими на существующем уровне техники:
Способ обеспечивает простой, эффективный и удобный способ кислотной обработки, особенно при низких температурах.
В некоторых вариантах способа осуществления настоящего изобретения все компоненты флюида для обработки обычно экологически приемлемы и имеют малое воздействие на окружающую среду. Это потенциально делает систему намного более пригодной для использования в чувствительных экологических системах, например в арктических условиях, чем традиционные системы кислотной обработки.
Глюконо-дельта-лактон обычно признается безопасным веществом (GRAS) в США. Предпочтительные соли, которые являются эффективными для предотвращения осаждения солей щелочноземельных металлов глюконовой кислоты, такие как ацетат натрия и лактат натрия, также считаются GRAS.
В Европе ацетат натрия находится в списке веществ, используемых и сбрасываемых в прибрежных водах OSPAR, которые считаются представляющими малый риск для окружающей среды (PLONOR).
Предпочитаемые прекурсоры органической кислоты, подходящие для генерации солей, эффективных для предотвращения осаждения солей щелочноземельных металлов глюконовой кислоты, являются сложными ацетатными и молочнокислыми эфирами, а также полиэфирами, которые гидролизуются для получения молочной кислоты. Эти сложные эфиры и полиэфиры представляют обычно малую опасность. В частности, сложные ацетатные эфиры, такие как диацетат глицерина и триацетат глицерина, обладают низкой токсичностью и высокой температурой воспламенения.
Другое преимущество системы состоит в том, что глюконат, продукт системы, является эффективным в качестве регулирующего реагента железа, реагента ингибитора коррозии и ингибитора солеотложения или ингибитора нуклеации/роста кристалла.
Нижеследующие примеры иллюстрируют настоящее изобретение.
ПРИМЕРЫ
Пример 1. Сравнение растворимости глюконата кальция и формиата кальция
Растворяющая способность глюконо-дельта-лактона и AcidgenTM FG (прекурсора муравьиной кислоты, коммерчески доступного от CLEANSORB Limited Guildford, Великобритания) и их способности к осаждению солей кальция показаны в таблице 1.
Таблица 1
Прекурсор кислоты
Процентное соотношение при применении (мас./об.)
Полученная кислота
Рассчитанная растворяющая способность для карбоната кальция (г/л) при 100% преобразовании прекурсора кислоты в органическую кислоту
Осаждение соли кальция после кислотной обработки карбоната кальция в пресной воде
Глюконо-дельта-лактон
1
Глюконовая
2,8
нет
Глюконо-дельта-лактон
2
Глюконовая
5,6
нет
Глюконо-дельта-лактон
3
Глюконовая
8,4
да
Глюконо-дельта-лактон
5
Глюконовая
14,0
да
Глюконо-дельта-лактон
10
Глюконовая
28,0
да
Acidgen FG*
5
Муравьиная
30,8
нет
Acidgen FG
10
Муравьиная
61,7
нет
Acidgen FG
15
Муравьиная
92,5
нет
TM
* Acidgen FG является запатентованным прекурсором муравьиной кислоты, доступным от Cleansorb Limited.
Пример 2. Влияние добавленного ацетата натрия или лактата натрия на образование осадка
3
100 мл раствора было приготовлено в деионизированной воде в 100 мл бутылках Дюрана: 2,7 г химически чистого CaCO были добавлены к каждому раствору. Кислотная обработка продолжалась при комнатной температуре (приблизительно 25°C) в течение 65 часов. Для моделирования воздействия низкой температуры отработанные растворы для кислотной обработки были помещены в холодильник при 5°C и наблюдались в течение 20 часов с целью обнаружения присутствия любого осадка.
Эти результаты свидетельствовали о том, что в отсутствии ацетата натрия или лактата натрия глюконат кальция осаждался из отработанного раствора для кислотной обработки при 5°C, но включение либо ацетата натрия или лактата натрия в раствор для кислотной обработки предотвращало выпадение осадка.
Таблица 2
Раствор для кислотной обработки на основе
Процентное соотношение при применении (мас./об.)
Дополнительный компонент
Процентное соотношение при применении (мас./об.)
Соль кальция, осажденная при 5°C, после кислотной обработки
Глюконо-дельта-лактон
10
нет
Не применимо
есть
Глюконо-дельта-лактон
10
Ацетат натрия
5
нет
Глюконо-дельта-лактон
10
60-%-ный раствор лактата натрия
10,8
нет
Глюконо-дельта-лактон
22
нет
Не применимо
есть
Глюконо-дельта-лактон
22
Ацетат натрия
5
нет
Глюконо-дельта-лактон
22
60-%-ный раствор лактата натрия
10,8
нет
Пример 3. Выход углекислого газа из карбоната кальция, обработанного раствором глюконо-дельта-лактона и ацетата натрия
3
Градуированный стеклянный 250 мл мерный цилиндр из стекла был заполнен водопроводной водой, перевернут закрытым концом вверх и затем помещен в ванну с водой. Конец некоторой пластиковой трубки был помещен под перевернутый цилиндр. Другой конец трубки был прикреплен к полой игле большого внутреннего диаметра, которая была вставлена в запечатанную бутылку Уитона, содержащую 0,983 г CaCO, 100 мл деионизированной воды, содержащей 3,6 г D-(+) глюконовой кислоты δ-лактона+1,8 г ацетата натрия, 100 мл воды и магнитную мешалку. Эксперимент был проведен при комнатной температуре 26°C ±1°C.
2
3
Бутылка Уитона была помещена на платформу магнитной мешалки и перемешана при наблюдении за объемом выходящего CO, собранного в перевернутом цилиндре. Через 8 часов и 45 минут весь CaCO был растворен.
Результаты (фигура 1) показывают, что кислотная обработка глюконо-дельта-лактоном продолжалась в течение нескольких часов, указывая, что этот лактон дает полезную скорость генерации кислоты "in situ" при комнатной температуре.