Одностадийное удаление накипи сульфата кальция при высокой температуре с использованием этилендиаминтетраацетата тетракалия с карбонатом калия.

Dec 18, 2023

Том 12 научных отчетов, номер статьи: 10085 (2022) Цитировать эту статью

3119 Доступов

1 Цитаты

Подробности о метриках

Отложения сульфата кальция (CaSO4) считаются одними из наиболее распространенных отложений, вызывающих ряд серьезных проблем при эксплуатации нефтяных и газовых скважин и водонагнетательных скважин. Удаление этой накипи в большинстве случаев считается экономически целесообразным процессом, поскольку повышает продуктивность скважин и предотвращает возможные серьезные повреждения оборудования. В этом исследовании для удаления накипи CaSO4 использовался одноэтапный метод с использованием карбоната калия и этилендиаминтетраацетата тетракалия (K4-EDTA) при высокой температуре (200 °F). Окалина CaSO4 была преобразована в карбонат кальция (CaCO3) и сульфат калия (K2SO4) с использованием конвертирующего агента, карбоната калия (K2CO3), при высокой температуре (200 °F) и при различных условиях pH. Для получения состава растворителя, при котором достигается оптимальная эффективность растворения, были исследованы различные параметры, включая влияние pH растворителя, времени выдержки, концентрации K4-EDTA, концентрации карбоната калия (K2CO3), температурного воздействия и эффекта перемешивания. Инфракрасное преобразование Фурье, рентгеновская кристаллография, ионная хроматография, испытания на стабильность и испытания на коррозию были проведены для проверки конечного продукта процесса и демонстрации стабильности растворителя в условиях высоких температур. Продукт реакции (K2SO4) в большинстве опытов был получен в разных количествах и растворялся как в воде, так и в HCl. Было замечено, что раствор растворителя был эффективен при низком pH (7) и приводил к образованию незначительного количества продукта реакции при растворении 3 мас.% CaSO4. Растворитель с pH 10,5 был эффективен в большинстве случаев и обеспечивал наивысшую эффективность растворения. Продукт реакции был охарактеризован и показал, что он не вызывает коррозии. Оба диссольвера с pH 7 и 10,5 показали высокую стабильность при высоких температурах и минимальную скорость коррозии. Одноэтапный процесс растворения показал свою эффективность и потенциально может значительно сэкономить время откачки, если его внедрить в эксплуатацию.

Накипь – это общий термин, используемый в нефтегазовой отрасли для описания твердых отложений, которые со временем разрастаются, блокируя и препятствуя потоку жидкости1. Образование накипи является критической эксплуатационной проблемой наземного и подземного нефтегазового оборудования, поскольку оно может возникать на всех этапах добычи нефти и газа. Отложения накипи вокруг ствола скважины закупоривают пористую среду пласта, делая пласт непроницаемым для флюидов. Накипь вызывает закупорку перфорационных отверстий ствола скважин, трубопроводов и задвижек, что приводит к износу оборудования, коррозии и ограничению потока, снижая добычу нефти и газа2. Кроме того, это серьезная причина повреждения пласта как в нагнетательных, так и в добывающих скважинах3,4. Образование накипи на месторождениях нефти и газа является дорогостоящей проблемой, главным образом, из-за снижения добычи нефти и газа и необходимости частой замены скважинного оборудования, повторной перфорации продуктивных интервалов, повторного бурения закупоренных нефтяных скважин и других ремонтных работ, необходимых во избежание его последствия. Отложения, вызванные карбонатом кальция, сульфатом кальция, сульфидом железа, сульфатом стронция и сульфатом бария, являются наиболее распространенными отложениями в нефтегазовой промышленности5.

Чешуйки классифицируются в зависимости от механизма их удаления. Из-за нерастворимой природы химически инертных отложений в других химикатах для удаления этого типа отложений необходимо использовать механические средства. Химически реактивные отложения классифицируются в зависимости от их растворимости в воде, кислоте или других химических веществах, кроме воды или кислоты. Хлорид натрия является примером водорастворимой накипи, которую не рекомендуется растворять кислотой. Кислоторастворимые накипи являются наиболее распространенным типом накипи. Карбонат кальция, например, представляет собой растворимую кислотную окалину. Карбонат кальция можно удалить с помощью соляной кислоты, уксусной кислоты, муравьиной кислоты или сульфаминовой кислоты. Другими кислоторастворимыми отложениями являются карбонат железа, сульфид железа и оксид железа (Fe2O3). Железные отложения также можно удалить с помощью HCl и изолирующего агента.