Способ ингибирования осаждения солей из водных потоков
Формула / Реферат
1. Способ ингибирования осаждения и/или кристаллизации соли в водном потоке, включающий добавление от 0,1 до менее 200 ч./млн ингибитора соли в водный поток, содержащий одну или более солей в растворе, для уменьшения количества выпавшей в осадок соли в водном потоке по сравнению с количеством соли, которое выпало бы в осадок в отсутствие ингибитора, причем в качестве ингибитора соли используют хлорид кадмия или нитрат свинца.
2. Способ по п.1, в котором ингибитор соли добавляют в водный поток в количестве от 0,1 до менее чем 100 ч./млн.
3. Способ по п.1, в котором ингибитор соли добавляют в водный поток в количестве от более чем 5 ч./млн до менее 200 ч./млн.
4. Способ по любому одному из предшествующих пунктов, в котором в водный поток добавляют дополнительное соединение, выбранное из бромата калия, ферроцианида калия, этилендиаминтетрауксусной кислоты (EDTA), фосфорной кислоты, малоновой кислоты, яблочной кислоты, йодата калия, аденозинтрифосфата (АТР), аденозиндифосфата (ADP), 5-амино-2,4,6-триоксо-1,3-пергидразин-N,N-ацетоуксусной кислоты (урамил-N,N-ацетоуксусной кислоты), полифосфорной кислоты (полиРА), 1-гидроксиэтилиден-1,1-дифосфоновой кислоты (HEDP), диэтилентриаминпента(метиленфосфоновой кислоты) (DTPMP), аминотри(метиленфосфоновой кислоты) (АТМР), пирофосфорной кислоты (РРА), метилендифосфорной кислоты (MDPA) и их комбинации.
5. Способ по любому одному из предшествующих пунктов, который представляет собой способ ингибирования осаждения и/или кристаллизации соли, выбранной из хлорида натрия, хлорида калия, хлорида кальция и хлорида магния.
6. Способ по п.5, в котором указанная соль представляет собой хлорид натрия.
7. Способ ингибирования осаждения и/или кристаллизации соли в водном потоке, включающий добавление от 0,1 до менее 200 ч./млн ингибитора соли в водный поток, содержащий одну или более солей в растворе, для уменьшения количества выпавшей в осадок соли в водном потоке по сравнению с количеством соли, которое выпало бы в осадок в отсутствие ингибитора, причем в качестве ингибитора соли используют, по меньшей мере, частично растворимое в воде соединение формулы

и их смеси,
где X представляет собой кислород, и
R1, R2, R3 и R4, каждый независимо представляет собой водород или алкильную группу, содержащую от 1 до 20 атомов углерода.
8. Способ по п.7, в котором ингибитор соли добавляют в водный поток в количестве от 0,1 до менее 100 ч./млн.
9. Способ по п.7, в котором ингибитор соли добавляют в водный поток в количестве от более чем 5 ч./млн до менее 200 ч./млн.
10. Способ по п.7, в котором в качестве ингибитора соли используют мочевину в количестве от 0,1 до менее 200 ч./млн.
11. Способ по любому одному из пп.7-10, в котором в водный поток добавляют дополнительное соединение, выбранное из бромата калия, ферроцианида калия, этилендиаминтетрауксусной кислоты (EDTA), фосфорной кислоты, малоновой кислоты, яблочной кислоты, йодата калия, аденозинтрифосфата (АТР, АТФ), аденозиндифосфата (ADP, АДФ), 5-амино-2,4,6-триоксо-1,3-пергидразин-N,N-ацетоуксусной кислоты (урамил-N,N-ацетоуксусной кислоты), полифосфорной кислоты (полиРА), 1-гидроксиэтилиден-1,1-дифосфоновой кислоты (HEDP, ГЭДК), диэтилентриаминпента(метиленфосфоновой кислоты) (DTPMP, ДТПМФ), аминотри(метиленфосфоновой кислоты) (АТМР, АТМФ), пирофосфорной кислоты (РРА, ПФК), метилендифосфорной кислоты (MDPA, МДФК) и их комбинации.
12. Способ по любому одному из предшествующих пунктов, который представляет собой способ ингибирования осаждения и/или кристаллизации соли, выбранной из хлорида натрия, хлорида калия, хлорида кальция и хлорида магния.
13. Способ по п.12, в котором указанная соль представляет собой хлорид натрия.
Текст
СПОСОБ ИНГИБИРОВАНИЯ ОСАЖДЕНИЯ СОЛЕЙ ИЗ ВОДНЫХ ПОТОКОВ В изобретении представлен способ ингибирования осаждения и/или кристаллизации соли в водном потоке, включающий добавление от 0,1 до менее 200 ч./млн ингибитора соли в водный поток,содержащий одну или более солей в растворе, для уменьшения количества выпавшей в осадок соли в водном потоке по сравнению с количеством соли, которое выпало бы в осадок в отсутствие ингибитора, причем в качестве ингибитора соли используют хлорид кадмия, или нитрат свинца,или по меньшей мере частично растворимое в воде соединение формулы и их смеси, где X представляет собой кислород, и R1, R2, R3 и R4 каждый независимо представляет собой водород или алкильную группу, содержащую от 1 до 20 атомов углерода.(71)(73) Заявитель и патентовладелец: ШЛЮМБЕРГЕР НОРГЕ АС (NO); ОЙЛФИЛД МИНЕРАЛ СОЛЮШНЗ ЛИМИТЕД (GB) Область техники Изобретение относится к способам ингибирования осаждения и/или кристаллизации соли. Более конкретно, раскрытые в настоящем изобретении частные варианты воплощения относятся к ингибированию осаждения или кристаллизации определенных солей хлорида натрия из концентрированных солевых растворов в скважине. Другие раскрытые варианты воплощения относятся к способам усиления адсорбции и сохранения ингибиторов солей, в частности ингибиторов солей, содержащих мочевину и аналоги мочевины, для увеличения срока службы ингибиторов солей после обработки под давлением. Уровень техники Водные потоки, содержащие соль, образуются и/или перерабатываются в различных промышленных процессах. Такие водные потоки часто называют рассолами, которые представляют собой растворы,сильно насыщенные различными солями. Рассолы обычно включают хлорид натрия и хлориды калия,кальция и магния наряду с меньшими количествами солей, содержащих барий, стронций, железо и свинец, которые в настоящем описании обобщенно называются просто солями. Резервуары с нефтью часто содержат концентрированные солевые растворы (рассолы) высокой солености в виде связанных вод, содержащихся в пористых формациях. Эти солевые растворы добывают вместе с жидкими углеводородами и газами. Такие концентрированные солевые растворы могут вызвать производственные проблемы при осаждении из них твердых солевых соединений, которые могут закупоривать поры и накапливаться в трубах и на трубах и в другом производственном оборудовании. Относительные количества этих солей изменяются в зависимости от минералогии формаций, с которыми контактируют связанные воды. Эти концентрированные солевые растворы могут быть насыщенными и/или пересыщенными при температурах, превышающих температуры на поверхности. Когда эти концентрированные солевые растворы выводятся на поверхность, охлаждение и/или испарение из них воды в результате производственных операций на нефтяном месторождении могут вызвать кристаллизацию растворенных солей из раствора и их осаждение в виде твердых веществ. Осаждение солей из этих водных потоков значительно снижает объем производства углеводородов до уровня, при котором необходимо исправлять положение, обычно использованием повторного растворения соли с помощью свежей воды или солевого раствора низкой концентрации. Эти корректирующие действия требуют ограничения или даже прекращения производственных операций, и их часто приходится проводить регулярно, обычно через сравнительно короткие промежутки времени порядка дней или даже часов в зависимости от местоположения скважины и/или других условий. Обычно на нефтяном месторождении концентрированные солевые растворы в подземных слоях представляют собой насыщенные растворы при повышенных температурах, то есть в диапазоне температур от 90 до 300F (от 32,22 до 148,89 С). Температура концентрированного солевого раствора снижается, по мере того как он движется к поверхности земли в процессе извлечения нефти. Когда температура падает, растворенные соли в насыщенном растворе склонны выделяться из раствора, обычно в виде кристаллов на внутренней поверхности буровой скважины и соответствующих трубопроводов, насосов,штанг и т.п. В некоторых географических районах вполне обычно, что осадки солей сравнительно быстро выводят из строя насосы или полностью блокируют протекание нефти и концентрированного солевого раствора, что может привести к тому, что данная скважина становится экономически нерентабельной из-за высокой стоимости простоя, необходимого для очистки и удаления твердых отложений. Хлорид натрия является наиболее распространенным из продуктов, которые осаждаются из концентрированных солевых растворов. Помимо применения на нефтяных месторождениях концентрированные солевые растворы также используются в качестве теплопередающих сред, в геотермальных скважинах и во многих других областях применения. Независимо от области применения, когда концентрированные солевые растворы являются насыщенными при определенной температуре, при последующем их охлаждении происходит выпадение солей в осадок. Следовательно, ингибирование осаждения солей из водных потоков, особенно из концентрированных солевых растворов, встречающихся в процессе добычи нефти и газа, представляет собой чрезвычайно важную проблему, и существует серьезная необходимость в ингибиторе соли, который эффективен в отношении ингибирования образования солей при сравнительно низкой концентрации в водном потоке. Сущность изобретения В настоящем изобретении раскрываются способы усиления адсорбции ингибитора соли в буровой скважинной области. Способ включает предкондиционирование скважинной области, введение в нее ингибитора соли, причем ингибитор соли выбирают из соединений, представленных следующими формулами, и их смесей где X представляет собой кислород, и R1, R2, R3, R4 независимо представляют собой водород или алкильную группу, содержащую от 1 до 20 атомов углерода,и закрытие его в скважине в течение промежутка времени, достаточного для инициирования адсорбции ингибитора соли в области скважины. Эти и другие отличительные особенности, аспекты и преимущества настоящего изобретения станут более понятными со ссылкой на нижеследующие чертежи, описание и пункты формулы изобретения. Описание чертежей Фиг. 1 представляет собой зависимость рециркулирующих профилей ингибитора солей от лабораторного залива с использованием кислотной предпромывной обработки под давлением. Фиг. 2 представляет собой зависимость рециркулирующих профилей ингибитора солей от лабораторного залива с использованием щелочной предпромывной обработки под давлением. Следующее подробное описание относится к предпочтительным вариантам реализации изобретения. Это описание не является ограничивающим, а представлено для иллюстрации общих принципов изобретения, так как объем изобретения определяется формулой изобретения. В широком смысле настоящее изобретение относится к использованию новых и не очевидных химических веществ и их комбинаций, которые обеспечивают ингибирование кристаллизации солей при низких концентрациях. Ингибиторы солей по настоящему изобретению являются эффективными при ингибировании осаждения по меньшей мере некоторых солей из насыщенных растворов при концентрациях ниже примерно 200 ppm (ч./млн), и поэтому они представляют собой усовершенствования в данной области в отношении химического применения, стоимости и повышенного срока службы при обработке под давлением и других типах обработок, известных в данной области техники. Кроме того, ингибиторы соли с низкой концентрацией по настоящему изобретению имеют более длительный срок службы под давлением благодаря улучшению адсорбции и сохранению ингибитора соли с использованием предпочтительных предпромывочных растворов во время обработки под давлением. В настоящем описании используются новые обозначения групп периодической системы элементов,опубликованные в Chemical and Engineering News, 63(5), 27 (1985). Используемые в описании концентрации могут быть выражены в ppm (ч./млн) и/или в процентах материала в расчете на общую композицию. Если не указано иначе, все проценты являются массовыми(мас.%) в расчете на количество рассматриваемого материала или компонента в общей композиции. Для краткости верхние и нижние предельные значения физических свойств и условий проведения процесса могут быть выражены в виде диапазонов. Однако, следует понимать, что такие диапазоны могут включать любые комбинации этих верхних и нижних предельных значений, указанные в описании в любой комбинации для конкретного компонента, соединения, композиции и/или процесса. Хотя варианты воплощения могут быть выражены как включающие определенное предельное значение, следует понимать, что для применения в настоящем изобретении такие композиции могут также состоять и/или состоят, по существу, из таких же указанных в описании предельных значений, включая конкретное предельное значение. В термин "гидрокарбил" входят неразветвленные, разветвленные и циклические алкильные радикалы C1-20, ароматические радикалы С 6-20, алкилзамещенные ароматические радикалы С 7-10, арилзамещенные алкильные радикалы С 7-20, галогенированные радикалы, различные гидрокарбильные заместители и т.п. Помимо этого два или более таких радикалов могут вместе образовывать конденсированную кольцевую систему, включая частично или полностью гидрированные конденсированные кольцевые системы, или они могут образовывать с металлом металлоциклическое соединение. Подходящие гидрокарбилзамещенные радикалы включают моно-, ди- и тризамещенные функциональные группы, называемые в описании также радикалами, содержащими элемент группы 14, причем каждая из гидрокарбильных групп содержит от 1 до 20 атомов углерода. Примеры различных гидрокарбильных заместителей включают заместители, содержащие гетероатомы группы 15 и/или группы 16. Примеры включают амины, фосфины, эфиры, тиоэфиры и/или их производные, например амиды, фосфиды, перэфиры и/или тиоэфирные группы. Другие функциональные группы, подходящие для использования в качестве заместителей, включают органические и неорганические радикалы, в которых каждая из функциональных групп содержит водород и атомы групп 13, 14, 15, 16 и/или 17, предпочтительно 1-20 атомов углерода, кислород, серу,фосфор, кремний, селен или их комбинацию. Кроме того, функциональные группы могут включать одну или более функциональных групп, замещенных одной или более дополнительными функциональными группами. Примеры радикалов с функциональной группой включают водород, гидроксил, алкил, алкилокси, алкенилокси, арил, арилокси, аралкил, аралкилокси, алкарил, арилалкенил, циклоалкил, циклоалкилокси, алифатический радикал, гидроксил, алканол, алканоламин, окси, ацетил, ацетамидо, ацетоацетил, ацетонил, ацетонилиден, акрилил, аланил, аллофаноил, анизил, бензамидо, бутрил, карбонил, карбокси, карбазоил, капроил, каприл, каприлил, карбамидо, карбамоил, карбамил, карбазоил, хромил, циннамоил, кротоксил, цианато, деканоил, дисилоксанокси, эпокси, формамидо, формил, фурил, фурфурил,фурфурилиден, глутарил, глицинамидо, гликолил, глицил, глиоцилил, гептадеканоил, гептанолил, гидроперокси, гидроксамино, гидроксиламидо, гидразидо/гидразид, гидрокси, йодозо, изоцианато, изонитрозо, кето, лактил, метакрилил, малонил, нитроамино, нитро, нитрозамино, нитрозимино, нитрозилнитрозо, нитрило, оксамидо, перокси, фосфинил, фосфид/фосфидо, фосфит/фосфито, фосфо, фосфоно, фосфорил, селенинил, селенонил, силокси, сукцинамил, сульфамино, сульфамил, сульфено, тиокарбокси,толуил, уреидо, радикалы валериановой кислоты, ацетимидо, амидино, амидо, амино, анилин, анилино,-2 024146 арсино, азидо, азино, азо, азокси, бензилидин, бензидин, бифенилил, бутилен, изо-бутилен, втор-бутилен,трет-бутилен, циано, цианамидо, диазо, диазоамино, этилен, дисиланил, глицидил, гуанидино, гуанил,гептанамидо, гидразино, гидразо, гипофосфито, имидо, изобутилиден, изопропилиден, силил, силилен,метилен, меркапто, метилен, этилен, нафтал, нафтобензил, нафтил, нафтилиден, пропилен, пропилиден,пиридил, пиррил, фенетил, фенилен, пиридино, сульфинил, сульфо, сульфонил, тетраметилен, фенил,тиенил, тиобензил, тиокарбамил, тиокарбонил, тиоцианато, тионил, тиурам, толуидино, толил, а-толил,толилен, а-толилен, тозил, триазано, этенил (винил), селенил, тригидрокарбиламино, тригалоамино, тригидрокарбилфосфит, тригалофосфин, триметилен, тритил, винилиден, ксенил (фенилфенилен), ксилидино, ксилил, ксилилен, диены и их комбинации. Для целей, изложенных в настоящем описании, вещество, которое ингибирует осаждение соли, может также называться ингибитором соли. Используемый в описании термин "ингибитор соли" относится к веществу, котороепри наличии его в растворе, который содержит соль при первой температуре (например, выше 25 С), препятствует выпадению в осадок из раствора по меньшей мере некоторой части этой соли при охлаждении раствора до второй температуры (которая, например, ниже или равна примерно 25 С) в сравнении с таким же раствором в таких же условиях, но не содержащим этот ингибитор соли. Используемый в описании термин "ингибитор нуклеации" означает агент или комбинацию агентов,которые эффективны для блокирования роста кристаллов в такой степени, что ингибируется начальная нуклеация кристаллов. Ингибиторы нуклеации весьма пригодны для предотвращения проблем типа осаждения солей, возникающих при эксплуатации нефтяного месторождения. В варианте воплощения изобретение относится к способу ингибирования осаждения и/или кристаллизации соли в водном потоке, включающему добавление от 0,1 до менее 200 ч./млн ингибитора соли в водный поток, содержащий одну или более солей в растворе, для уменьшения количества выпавшей в осадок соли в водном потоке по сравнению с количеством соли, которое выпало бы в осадок в отсутствие ингибитора, причем в качестве ингибитора соли используют хлорид кадмия или нитрат свинца. В предпочтительном варианте воплощения ингибитор соли добавляют в водный поток в количестве от 0,1 до менее чем 100 ч./млн. В более предпочтительном варианте воплощения ингибитор соли добавляют в водный поток в количестве от более чем 5 ч./млн до менее 200 ч./млн. В наиболее предпочтительном варианте воплощения в водный поток добавляют дополнительное соединение, выбранное из бромата калия, ферроцианида калия, этилендиаминтетрауксусной кислоты(урамил-N,N-ацетоуксусной кислоты), полифосфорной кислоты (поли РА), 1-гидроксиэтилиден-1,1 дифосфоновой кислоты (HEDP), диэтилентриаминпента(метиленфосфоновой кислоты) (DTPMP), аминотри(метиленфосфоновой кислоты) (АТМР), пирофосфорной кислоты (РРА), метилендифосфорной кислоты (MDPA) и их комбинации. В частном варианте воплощения способ относится к ингибированию осаждения и/или кристаллизации соли, выбранной из хлорида натрия, хлорида калия, хлорида кальция и хлорида магния. Настоящее изобретение также относится к способу ингибирования осаждения и/или кристаллизации соли в водном потоке, включающему добавление от 0,1 до менее 200 ч./млн ингибитора соли в водный поток, содержащий одну или более солей в растворе, для уменьшения количества выпавшей в осадок соли в водном потоке по сравнению с количеством соли, которое выпало бы в осадок в отсутствие ингибитора, причем в качестве ингибитора соли используют по меньшей мере частично растворимое в воде соединение формулыR1, R2, R3 и R4 каждый независимо представляет собой водород или алкильную группу, содержащую от 1 до 20 атомов углерода. В предпочтительном варианте воплощения ингибитор соли добавляют в водный поток в количестве от 0,1 до менее 100 ч./млн. В более предпочтительном варианте воплощения ингибитор соли добавляют в водный поток в количестве от более чем 5 ч./млн до менее 200 ч./млн. В наиболее предпочтительном варианте воплощения в качестве ингибитора соли используют мочевину в количестве от 0,1 до менее 200 ч./млн. В частном варианте воплощения в водный поток добавляют дополнительное соединение, выбранное из бромата калия, ферроцианида калия, этилендиаминтетрауксусной кислоты (EDTA), фосфорной кислоты, малоновой кислоты, яблочной кислоты, йодата калия, аденозинтрифосфата (АТР, АТФ), аденозиндифосфата (ADP, АДФ), 5-амино-2,4,6-триоксо-1,3-пергидразин-N,N-ацетоуксусной кислоты (урамил-N,N-ацетоуксусной кислоты), полифосфорной кислоты (поли РА), 1-гидроксиэтилиден-1,1-3 024146 дифосфоновой кислоты (HEDP, ГЭДК), диэтилентриаминпента (метиленфосфоновой кислоты) (DTPMP,ДТПМФ), аминотри(метиленфосфоновой кислоты) (АТМР, АТМФ), пирофосфорной кислоты (РРА,ПФК), метилендифосфорной кислоты (MDPA, МДФК) и их комбинации. В другом частном варианте воплощения способ представляет собой способ ингибирования осаждения и/или кристаллизации соли, выбранной из хлорида натрия, хлорида калия, хлорида кальция и хлорида магния. Без связи с какой-либо теорией считают, что ингибитор соли по настоящему изобретению вызывает нуклеацию находящейся в растворе соли и/или нарушение роста кристаллов соли в водном растворе соли(например, в концентрированном солевом растворе), особенно когда соль возможно уже начала кристаллизоваться и/или осаждаться из концентрированного солевого раствора и/или уже образовались зародыши кристаллов перед контактированием раствора с ингибитором соли. Помимо ингибирования осаждения соли к уже извлеченному концентрированному солевому раствору могут быть добавлены компоненты, предназначенные для того чтобы намеренно вызвать осаждение соли, и/или компоненты соли. Соль, содержащуюся в концентрированном солевом растворе, затем удаляют и обработанный концентрированный солевой раствор, теперь с уменьшенной концентрацией соли, может быть повторно инжектирован обратно в скважину или резервуар для уменьшения солености этого скважинного солевого раствора. В варианте воплощения осаждающие агенты приводят в контакт, по существу, с насыщенными скважинными солевыми растворами для получения обработанного скважинного солевого раствора, в котором осаждающий агент способствует выпадению в осадок растворенной в нем соли из раствора. Осажденную соль затем удаляют из обработанного скважинного раствора перед повторной инжекцией обработанного раствора в резервуар. В варианте воплощения обработанные солевые растворы могут содержаться в контейнере или в другой подходящей конструкции на поверхности, где им дают возможность осадить растворенную соль, перед тем как эти солевые растворы будут повторно инжектированы в резервуар для поддержания в нем давления. Величину рН раствора можно регулировать или перед контактированием его с осаждающим агентом, или во время контактирования и/или после контактирования его с осаждающим агентом для дальнейшего стимулирования осаждения соли из солевого раствора. Величина рН может быть снижена (т.е. раствор может быть подкислен), величина рН может быть повышена (т.е. добавлено основание) и/или может быть добавлен буфер до определенного диапазона рН для облегчения осаждения соли из обработанного солевого раствора. Следовательно, обработанный солевой раствор теперь будет иметь преимущество в виде меньшей насыщенности по отношению к растворенной соли, так что этот солевой раствор будет иметь уменьшенный и/или, по существу, отсутствующий потенциал для осаждения соли. При повторной инжекции обработанного солевого раствора обратно в резервуар обработанный раствор может понизить потенциал для осаждения солей из таких же солевых растворов при контакте обработанного солевого раствора с такими же водами и/или с другими водными солевыми растворами. В варианте воплощения осажденную соль и/или другое соединение можно извлечь, и осаждающий агент может быть регенерирован для последующего использования. Примеры подходящих осаждающих агентов включают как органические, так и неорганические соединения, которые соединены с катионами, анионами и/или с теми и другими солей с получением соединений, которые нерастворимы в обработанном солевом растворе. Примеры осаждающих агентов включают С 2-С 20 двухосновные кислоты, трехосновные кислоты, их соли и/или подобные соединения, такие как щавелевая кислота и/или лимонная кислота. Например, щавелевая кислота при контакте с подкисленным солевым раствором, включающим хлорид натрия, приводит к осаждению труднорастворимых солей оксалата натрия. Эти соли осаждаются и могут быть удалены фильтрацией, осаждением и/или т.п. Фильтрат (т.е. обработанный солевой раствор) может быть затем повторно инжектирован назад в резервуар, а соль щавелевой кислоты может быть извлечена при дальнейшей химической обработке. Кислый оксалат натрия может вступать в реакцию с дополнительным количеством хлорида натрия с образованием оксалата натрия Растворимость этих оксалатных солей является ограниченной при низкой температуре особенно в солевых растворах высокой солености и в присутствии хлористо-водородной кислоты, которая уменьшает растворимость хлорида натрия в растворе. В другом варианте воплощения к извлеченному солевому раствору могут быть добавлены различные соли металлов с образованием как нерастворимого осадка, так и растворимого соединения. Например, нитрат свинца может быть добавлен к солевому раствору с регулированием или без регулирования величины рН, с образованием нерастворимого соединения, например хлорида свинца, и хорошо растворимого в воде соединения, например нитрата натрия (92,1 г растворяется в 100 мл при 0 С и 180 г растворяется в 100 мл при 100 С, если сравнить, то NaCl имеет растворимость только 35,7 г при 0 С и 39,12 г при 100 С). Хлорид свинца может быть выделен и раствор обработан, чтобы извлечь нитрат для его повторного использования Для образования кристаллической соли из водных растворов, как полагают, требуется соль в растворе с последующим ее пересыщением в растворе и с последующей нуклеацией соли, что приводит к росту кристаллов. Пересыщение является главной движущей силой для возникновения нуклеации, и это одно из наиболее важных требований для осуществления кристаллизации. График зависимости растворимости/сверхрастворимости от концентрации растворенного вещества и от температуры включает три зоны: 1) стабильную зону ненасыщенного раствора, где невозможна нуклеация или рост кристаллов и где существующие кристаллы растворяются, 2) пересыщенную метастабильную зону, где может происходить рост кристаллов, однако самопроизвольная нуклеация не происходит, и 3) лабильную пересыщенную зону самопроизвольной и быстрой нуклеации, где происходит осаждение соли из раствора. Образование пересыщенного раствора необходимо для осуществления кристаллизации. Пересыщение раствора соли может происходить при охлаждении насыщенного раствора, концентрировании насыщенного раствора путем выпаривания растворителя и/или их комбинации. Первичная нуклеация является первой стадией в процессе кристаллизации, где рождается новый кристалл. Процесс, как полагают, инициируется в виде последовательностей бимолекулярных столкновений, которые образуют агрегат зародышевых молекулярных кластеров. Имеется критический размер кластера, меньше которого зародыш является нестабильным и может распадаться, и при размере больше критического размера кластер становится стабильным ядром, которое растет и образует кристалл. Когда при нуклеации образуется упорядоченная структура, ростовые элементы диффундируют из пересыщенного раствора к поверхности ядер и внедряются в кристаллическую решетку, что приводит к росту кристаллов. Адсорбция кристаллического элемента на поверхности структуры растущего кристалла может произойти в трех возможных местах: выступающих местах, где плоскую поверхность имеет только один участок межмолекулярного взаимодействия; ступенчатых местах, где поверхность имеет два участка возможного взаимодействия; и изогнутых местах, где присутствуют три или более возможных участков межмолекулярного взаимодействия. Кристаллообразующие элементы с самым высоким координационным числом связаны наиболее сильно с поверхностью, причем внедрение в "изогнутое место" является наиболее энергетически предпочтительным. Кроме того, внедрение в изогнутое место создает новое изогнутое место, так что образование кристалла становится процессом с повторяющимися ступеньками. Рост кристаллов может происходить по двум возможным механизмам, известным как спиральный рост на винтовых дислокациях или двухмерная нуклеация. При двухмерном росте ядро с островком монослоя, называемое двухмерным ядром, должно образоваться, перед тем как может начаться рост кристаллов. Этот островок становится источником новых ступенек и изогнутых мест, в которых дополнительные элементы могут соединиться с поверхностью. Предпочтительный рост ступенек и изогнутых мест продолжается, пока не закончится плоскость, и для дальнейшего осуществления роста должен образоваться новый островок. Этот двухмерный рост происходит только при сравнительно более высоком пересыщении, поскольку ядру трудно образоваться на уже плоской поверхности кристалла. Винтовые дислокации отличаются слабым ростом при пересыщении и происходят вдоль винтовых дислокаций. Эта модель основана на дефекте в структуре кристаллической решетки, образованном напряжением внутри кристаллической решетки, которое создает спиральные холмики. Эти ступеньки мономолекулярной высоты создают энергетически предпочтительные позиции для дальнейшего осаждения,как в изогнутых местах двухмерной модели. Винтовые дислокации являются непрерывным источником новых ступенек, обеспечивая механизм для непрекращающегося роста и требуемую более низкую степень пересыщения, чем для двухмерной модели. Габитус кристалла, также называемый морфологией кристалла, является характеристикой формы кристалла, которая задается различными скоростями роста различных граней кристалла. Такие кристаллы, как галит, растут почти одинаково во всех трех измерениях и, таким образом, становятся кубическими. Введение химических примесей может оказывать глубокое влияние на скорость роста одной или более граней даже при их очень низких концентрациях. Близкие по происхождению воды могут включать такие примеси, которые могут быть представлены в формации в виде сложной смеси многих различных анионов и катионов и могут включать чрезвычайно малые количества тяжелых металлов и/или органических соединений из сырой нефти, которые обладают некоторой растворимостью в воде. Было бы желательно иметь возможность испытывать конкретный скважинный солевой раствор для определения идеальной концентрации кристаллических ингибиторов, добавляемых в скважинный солевой раствор для предотвращения осаждения солей из водных солевых растворов. В варианте воплощения ингибиторы соли сознательно добавляют в водный солевой раствор (например, в скважинный солевой раствор) для получения требуемого морфологического изменения. При адсорбции на определенных гранях кристаллов эти ингибиторы могут замедлять и, в конце концов, даже прекращать рост кристаллов из водного солевого раствора. Подготовка скважинного участка путем предпромывочной обработки может привести к повышен-5 024146 ной адсорбции ингибитора соли скважинным участком. Полагают, что адсорбция возрастает благодаря изменению поверхностных зарядов на скважинном участке, поэтому происходит более благоприятное взаимодействие между ингибитором соли и скважинным участком. Используемое в настоящем описании выражение "предкондиционирование скважинного участка" означает обработку скважинного участка предпромывочной обработкой таким образом, чтобы изменились поверхностные заряды скважинного участка. Предкондиционирование скважинного участка может быть достигнуто предпромывкой кислыми или щелочными водными растворами скважинного участка. Предпромывочный раствор может быть инжектирован в скважинный участок перед инжекцией туда ингибитора соли. В тех способах применения, где предкондиционирование скважинного участка осуществляют его предпромывкой кислым водным раствором, кислый водный раствор может включать кислый водный раствор (растворы) соли. В варианте воплощения кислым водным раствором является 5-20 об.% раствор хлористо-водородной кислоты в растворе хлорида аммония. Альтернативно, предкондиционирование скважинного участка можно осуществлять предпромывкой скважинного участка щелочными водными растворами. Если предкондиционирование осуществляют предпромывкой щелочным водным раствором,то щелочной водный раствор может включать щелочной водный раствор (растворы) соли. В варианте воплощения щелочным водным раствором является 5-50 об.% раствор гидроксида аммония в растворе хлорида аммония. Предкондиционирование скважинного участка может быть оптимизировано закрытием его в предпромывочном растворе в течение некоторого промежутка времени перед вводом в него ингибитора соли. В некоторых вариантах воплощения предпромывочный раствор может быть закрыт в скважинном участке на время от примерно 0,1 ч до примерно 10 ч. В других вариантах воплощения предпромывочный раствор может быть закрыт в скважинном участке на время от примерно 0,5 ч до примерно 4,0 ч. После обработки по технологии предкондиционирования ингибитор соли может быть введен в скважинный участок и закрыт в нем на некоторое время. Специалист в данной области может понять, что время закрытия ингибитора может изменяться в зависимости от конкретного применения. В некоторых вариантах воплощения ингибитор соли закрывается в скважинном участке в течение периода времени,достаточного для инициирования адсорбции ингибитора соли в скважинном участке. Более конкретно,период времени закрытия ингибитора соли в скважине находится в диапазоне от примерно 0,5 ч до примерно 20 ч. В некоторых вариантах воплощения ингибиторы соли включают мочевину и аналоги мочевины,представленные следующей формулой: и их смеси, где X представляет собой кислород, и R1 R2, R3, R4 и R5 и/или R6 независимо представляют собой водород или алкильную группу, содержащую 1-20 атомов углерода. Примеры Следующие примеры служат для описания общего способа снижения солевой насыщенности получаемых вод, чтобы тем самым усилить ингибирование соли после обработки под давлением. В табл. 1 дается количественное представление о величинах статической адсорбции ингибитора соли на поверхностях песчаника в условиях резервуара при различных величинах рН. Таблица 1 Концентрацию активного компонента (ч./млн) измеряли в начале (время=0 ч) и в конце (время=24 ч) эксперимента по статической адсорбции. Адсорбированное количество (в мг на г скалистой породы) на поверхностях песчаника рассчитывали для каждого теста. При исследовании растворов с четырьмя величинами рН результаты показали, что адсорбированное количество является самым низким при величине рН раствора, близкой к нейтральной (рН 6), и самые большие адсорбированные количества наблюдались как при кислых, так и при щелочных условиях. Самое высокое адсорбированное количество было при рН 2, и оно составляло 2,325 мг на г скалистой породы. В табл. 2 количественно представлена величина статической адсорбции ингибитора соли на поверхности песчаника в условиях резервуара с использованием техники кислотной предварительной обработки. Концентрацию активного компонента (ч./млн) измеряли в начале (время=0 ч) и в конце (время=24 ч) эксперимента по статической адсорбции. Адсорбированное количество (в мг на г скалистой породы) на поверхностях песчаника рассчитывали для каждого теста. При тех же самых условиях теста контрольный тест (тест без стадии кислой предобработки) показал самое низкое адсорбированное количество(0,533 мг на г скалистой породы), а повторные тесты с использованием техники кислой предобработки показывали гораздо более высокие адсорбированные количества, чем при контрольном тесте. В табл. 3 количественно представлена величина статической адсорбции ингибитора соли на поверхностях песчаника в условиях резервуара с использованием техники щелочной предварительной обработки. Таблица 3 Концентрацию активного компонента (ч./млн) измеряли в начале (время=0 ч) и в конце (время=24 ч) эксперимента по статической адсорбции. Адсорбированное количество (в мг на г скалистой породы) на поверхностях песчаника рассчитывали для каждого теста. При тех же самых условиях тестирования контрольный тест (тест без стадии щелочной предобработки) показал наименьшую величину адсорбции(0,533 мг на г скалистой породы), а повторные тесты с использованием техники щелочной предобработки показали более высокую величину адсорбции, чем в контрольном тесте. Теперь в отношении фигур. Фиг. 1 является графическим представлением зависимости рециркуляционных профилей ингибитора соли от лабораторного потока воды для промывки при использовании техники кислой предпромывки под давлением. Измеряли концентрацию активного компонента (в ч./млн) в пробах послепромывочного потока и определяли ее зависимость от объема пор после промывки потоком под давлением, включающей стадию кислой предобработки. Результаты показывают, что для более 1200 объемов пор при последующей промывке концентрация активного ингибирующего компонента в пробах сточных вод все еще остается более 50 ч./млн. Эта величина гораздо выше той величины, которая наблюдается на скважинном участке без обработки (MIC). Этот результат применения промывочного потока указывает на отличную долговечность ингибитора при использовании этой техники предобработки под давлением. Фиг. 2 является графическим представлением зависимости рециркуляционных профилей ингибитора соли от лабораторного промывочного потока с использованием техники щелочной предпромывки под давлением. Измеряли концентрацию активного компонента (в ч./млн) в пробах послепромывочного потока и определяли ее зависимость от объема пор после промывки с использованием техники давления,включающей стадию щелочной предобработки. Результат показывает, что для более 1139 объемов пор при последующей промывке концентрация активного ингибирующего компонента в пробах сточных вод все еще остается выше 33 ч./млн, что также выше этой величины для необработанных скважинных участков. Этот результат применения промывочного потока указывает на отличную долговечность ингибитора при использовании этой техники предобработки под давлением. Конечно, следует понимать, что вышеприведенное описание относится к предпочтительным вариантам воплощения изобретения и в него могут быть внесены изменения без отступления от сущности и объема изобретения, как изложено в нижеприведенной формуле изобретения. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ ингибирования осаждения и/или кристаллизации соли в водном потоке, включающий до-7 024146 бавление от 0,1 до менее 200 ч./млн ингибитора соли в водный поток, содержащий одну или более солей в растворе, для уменьшения количества выпавшей в осадок соли в водном потоке по сравнению с количеством соли, которое выпало бы в осадок в отсутствие ингибитора, причем в качестве ингибитора соли используют хлорид кадмия или нитрат свинца. 2. Способ по п.1, в котором ингибитор соли добавляют в водный поток в количестве от 0,1 до менее чем 100 ч./млн. 3. Способ по п.1, в котором ингибитор соли добавляют в водный поток в количестве от более чем 5 ч./млн до менее 200 ч./млн. 4. Способ по любому одному из предшествующих пунктов, в котором в водный поток добавляют дополнительное соединение, выбранное из бромата калия, ферроцианида калия, этилендиаминтетрауксусной кислоты (EDTA), фосфорной кислоты, малоновой кислоты, яблочной кислоты, йодата калия, аденозинтрифосфата (АТР), аденозиндифосфата (ADP), 5-амино-2,4,6-триоксо-1,3-пергидразин-N,Nацетоуксусной кислоты (урамил-N,N-ацетоуксусной кислоты), полифосфорной кислоты (полиРА), 1 гидроксиэтилиден-1,1-дифосфоновой кислоты (HEDP), диэтилентриаминпента(метиленфосфоновой кислоты) (DTPMP), аминотри(метиленфосфоновой кислоты) (АТМР), пирофосфорной кислоты (РРА), метилендифосфорной кислоты (MDPA) и их комбинации. 5. Способ по любому одному из предшествующих пунктов, который представляет собой способ ингибирования осаждения и/или кристаллизации соли, выбранной из хлорида натрия, хлорида калия, хлорида кальция и хлорида магния. 6. Способ по п.5, в котором указанная соль представляет собой хлорид натрия. 7. Способ ингибирования осаждения и/или кристаллизации соли в водном потоке, включающий добавление от 0,1 до менее 200 ч./млн ингибитора соли в водный поток, содержащий одну или более солей в растворе, для уменьшения количества выпавшей в осадок соли в водном потоке по сравнению с количеством соли, которое выпало бы в осадок в отсутствие ингибитора, причем в качестве ингибитора соли используют, по меньшей мере, частично растворимое в воде соединение формулыR1, R2, R3 и R4, каждый независимо, представляет собой водород или алкильную группу, содержащую от 1 до 20 атомов углерода. 8. Способ по п.7, в котором ингибитор соли добавляют в водный поток в количестве от 0,1 до менее 100 ч./млн. 9. Способ по п.7, в котором ингибитор соли добавляют в водный поток в количестве от более чем 5 ч./млн до менее 200 ч./млн. 10. Способ по п.7, в котором в качестве ингибитора соли используют мочевину в количестве от 0,1 до менее 200 ч./млн. 11. Способ по любому одному из пп.7-10, в котором в водный поток добавляют дополнительное соединение, выбранное из бромата калия, ферроцианида калия, этилендиаминтетрауксусной кислоты(HEDP,ГЭДК),диэтилентриаминпента(метиленфосфоновой кислоты) (DTPMP, ДТПМФ), аминотри(метиленфосфоновой кислоты) (АТМР,АТМФ), пирофосфорной кислоты (РРА, ПФК), метилендифосфорной кислоты (MDPA, МДФК) и их комбинации. 12. Способ по любому одному из предшествующих пунктов, который представляет собой способ ингибирования осаждения и/или кристаллизации соли, выбранной из хлорида натрия, хлорида калия,хлорида кальция и хлорида магния. 13. Способ по п.12, в котором указанная соль представляет собой хлорид натрия.
МПК / Метки
МПК: C09K 8/528, C09K 8/54
Метки: солей, способ, водных, осаждения, потоков, ингибирования
Код ссылки
<a href="https://eas.patents.su/10-24146-sposob-ingibirovaniya-osazhdeniya-solejj-iz-vodnyh-potokov.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Способ ингибирования осаждения солей из водных потоков</a>