エチレンジアミン四酢酸四カリウムと炭酸カリウムを使用した高温での単一ステップ硫酸カルシウムスケール除去

Scientific Reports volume 12、記事番号: 10085 (2022) この記事を引用

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メトリクスの詳細

硫酸カルシウム (CaSO4) スケールは、油井、ガス井、および注水器におけるいくつかの深刻な動作上の問題を引き起こす最も一般的なスケールの 1 つであることが確認されています。 このスケールを除去することは、井戸の生産性を向上させ、潜在的な深刻な機器損傷を防ぐため、ほとんどの場合、経済的に実行可能なプロセスであると考えられています。 この研究では、炭酸カリウムとエチレンジアミン四酢酸四カリウム (K4-EDTA) を高温 (200 °F) で使用する単一ステップ法を使用して、CaSO4 スケールを除去しました。 CaSO4 スケールは、変換剤である炭酸カリウム (K2CO3) を使用し、高温 (200 °F) およびさまざまな pH 条件下で炭酸カルシウム (CaCO3) と硫酸カリウム (K2SO4) に変換されました。 最適な溶解効率が達成される溶解剤組成を得るために、溶解剤の pH、浸漬時間、K4-EDTA の濃度、炭酸カリウム (K2CO3) の濃度、温度の影響、撹拌効果などのさまざまなパラメーターを調査しました。 プロセスの最終製品をテストし、高温条件でのディゾルバーの安定性を示すために、フーリエ変換赤外、X 線結晶構造解析、イオンクロマトグラフィー、安定性テスト、腐食テストが実施されました。 反応生成物 (K2SO4) は、ほとんどのテストでさまざまな量で得られ、水と HCl の両方に可溶でした。 ディゾルバー溶液は低いｐＨ（７）で有効であり、３重量％のＣａＳＯ４溶解で無視できる量の反応生成物が得られたことが観察された。 pH 10.5 のディゾルバーはほとんどの場合に効果的であり、最高の溶解効率を実現しました。 反応生成物は特性評価され、腐食性ではないことが示されました。 pH 7 および pH 10.5 のディゾルバーは両方とも、高温での高い安定性と最小限の腐食速度を示しました。 単一ステップの溶解プロセスはその有効性を示しており、運用に実装されればポンピング時間を大幅に節約できる可能性があります。

スケールとは、石油およびガス業界で使用される一般的な用語で、時間の経過とともに成長し、流体の流れを遮断して妨げる固体の堆積物を指します1。 スケールの形成は、石油とガスの生産中のすべての段階で発生する可能性があるため、地表および地下の石油およびガス設備の運用上の重要な問題です。 坑井の周囲にスケールが堆積すると、多孔質の地層媒体が詰まり、地層が流体を通さなくなります。 スケールは坑井の穴、パイプライン、バルブの詰まりを引き起こし、機器の摩耗、腐食、流量制限を引き起こし、石油とガスの生産量を減少させます2。 また、それは注入井と生産井の両方における地層損傷の重大な原因でもあります3,4。 油田およびガス田におけるスケールの形成は、主に石油およびガスの生産量低下を引き起こし、頻繁なダウンホール機器の交換、生産間隔の再穿孔、詰まった油井の再掘削、および回避するために必要なその他の修復作業が必要なため、コストがかかる問題です。その結果。 炭酸カルシウム、硫酸カルシウム、硫化鉄、硫酸ストロンチウム、硫酸バリウムによって発生するスケールは、石油およびガス産業で最も一般的なスケールです5。

スケールは除去のメカニズムに応じて分類されます。 化学的に不活性なスケールは他の化学物質に溶けない性質があるため、このタイプの堆積物を除去するには機械的手段を利用する必要があります。 化学反応性スケールは、水、酸、または水や酸以外の化学物質への溶解度に応じて分類されます。 塩化ナトリウムは、酸による溶解を推奨しない水溶性スケールの例です。 酸可溶性スケールは、最も一般的なタイプのスケールです。 たとえば、炭酸カルシウムは可溶性の酸スケールです。 炭酸カルシウムは、塩酸、酢酸、ギ酸、またはスルファミン酸を使用して除去できます。 他の酸可溶性スケールには、炭酸鉄、硫化鉄、酸化鉄 (Fe2O3) があります。 鉄スケールは、HCl と金属イオン封鎖剤を使用して除去することもできます。