Rimozione delle incrostazioni di solfato di calcio in un unico passaggio ad alta temperatura utilizzando etilendiamminotetraacetato di tetrapotassio con carbonato di potassio

Dec 18, 2023

Rapporti scientifici volume 12, numero articolo: 10085 (2022) Citare questo articolo

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Le incrostazioni di solfato di calcio (CaSO4) sono state identificate come una delle incrostazioni più comuni che contribuiscono a numerosi gravi problemi operativi nei pozzi di petrolio e gas e negli iniettori d'acqua. La rimozione di queste incrostazioni è considerata un processo economicamente fattibile nella maggior parte dei casi poiché migliora la produttività dei pozzi e previene potenziali gravi danni alle apparecchiature. In questo studio, per rimuovere le incrostazioni di CaSO4 è stato utilizzato un metodo in un'unica fase che utilizza carbonato di potassio ed etilendiamminotetraacetato di tetrapotassio (K4-EDTA) ad alta temperatura (200 ° F). L'incrostazione CaSO4 è stata convertita in carbonato di calcio (CaCO3) e solfato di potassio (K2SO4) utilizzando un agente di conversione, carbonato di potassio (K2CO3), ad alta temperatura (200 ° F) e in varie condizioni di pH. Sono stati studiati vari parametri per ottenere una composizione del dissolutore in cui si ottiene l'efficienza di dissoluzione ottimale, tra cui l'effetto del pH del dissolutore, il tempo di immersione, la concentrazione di K4-EDTA, la concentrazione di carbonato di potassio (K2CO3), l'impatto della temperatura e l'effetto di agitazione. Sono stati eseguiti infrarossi in trasformata di Fourier, cristallografia a raggi X, cromatografia ionica, test di stabilità e test di corrosione per testare il prodotto finale del processo e mostrare la stabilità del dissolutore in condizioni di alta temperatura. Nella maggior parte dei test è stato ottenuto un prodotto di reazione (K2SO4) in quantità diverse ed era solubile sia in acqua che in HCl. È stato osservato che la soluzione dissolvente era efficace a pH basso (7) e produceva una quantità trascurabile di prodotto di reazione con la dissoluzione di CaSO4 al 3% in peso. Il dissolutore con pH 10,5 si è rivelato efficace nella maggior parte dei casi e ha fornito la massima efficienza di dissoluzione. Il prodotto di reazione è stato caratterizzato e ha dimostrato che non è corrosivo. Entrambi i dissolutori a pH 7 e 10,5 hanno mostrato un'elevata stabilità alle alte temperature e velocità di corrosione minime. Il processo di dissoluzione in un'unica fase ha dimostrato la sua efficacia e potrebbe potenzialmente far risparmiare tempo di pompaggio significativo se implementato durante il funzionamento.

Incrostazioni è un termine comune utilizzato nell'industria petrolifera e del gas per descrivere depositi solidi che crescono nel tempo, bloccando e ostacolando il flusso dei fluidi1. La formazione di incrostazioni è un problema operativo critico nelle apparecchiature per il petrolio e il gas di superficie e nel sottosuolo poiché potrebbe verificarsi in tutte le fasi della produzione di petrolio e gas. I depositi di calcare attorno al pozzo intasano il mezzo poroso della formazione, rendendo la formazione impermeabile ai fluidi. Le incrostazioni causano il blocco delle perforazioni dei pozzi, delle condutture e delle valvole, con conseguente usura delle apparecchiature, corrosione e limitazione del flusso, riducendo la produzione di petrolio e gas2. Inoltre, costituisce una causa significativa di danni alla formazione sia nei pozzi di iniezione che in quelli di produzione3,4. La formazione di incrostazioni nei giacimenti di petrolio e gas è un problema costoso, dovuto principalmente alla minore produzione di petrolio e gas e alla necessità di frequenti sostituzioni delle attrezzature di fondo pozzo, riperforazione degli intervalli produttivi, riperforazione di pozzi petroliferi ostruiti e altri interventi correttivi necessari per evitare le sue conseguenze. Le incrostazioni causate da carbonato di calcio, solfato di calcio, solfuro di ferro, solfato di stronzio e solfato di bario sono le incrostazioni più comuni nell'industria del petrolio e del gas5.

Le squame sono classificate in base al loro meccanismo di rimozione. A causa della natura insolubile delle incrostazioni chimicamente inerti presenti in altri prodotti chimici, è necessario utilizzare mezzi meccanici per rimuovere questo tipo di deposito. Le incrostazioni chimicamente reattive sono classificate in base alla loro solubilità in acqua, acido o sostanze chimiche diverse dall'acqua o dall'acido. Il cloruro di sodio è un esempio di incrostazione idrosolubile che non è consigliabile disciogliere utilizzando acido. Le incrostazioni solubili in acido sono il tipo più comune di incrostazioni. Il carbonato di calcio, ad esempio, è una scaglia acida solubile. Il carbonato di calcio può essere rimosso utilizzando acido cloridrico, acido acetico, acido formico o acido solfammico. Altre scaglie solubili in acido sono il carbonato di ferro, il solfuro di ferro e l'ossido di ferro (Fe2O3). Le scaglie di ferro possono essere rimosse anche utilizzando HCl e un agente sequestrante.