NO323565B1 - Fremgangsmate for a redusere avsetning av mineralsalter fra en vandig, overmettet opplosning pa en fast overflate i kontakt med opplosningen - Google Patents

Description

Foreliggende opprinnelse angår fremgangsmåter for å redusere avsetningen av mineralsalter, særlig fra vandige, overmettede oppløsninger og angår spesielt å redusere skalldannelse.

Vann inneholder ofte uorganiske salter og særlig de av kalsium og/eller barium som kan være lite oppløselige i vann og har en tendens til å avsette seg på de innvendige vegger av rørledninger, i ventiler og tanker og på varmevekslere, som skall. Hvis slikt skall tillates å bygge seg opp i et system forårsaker det økede trykktap, reduksjon i strøm-ningsmengder og -hastigheter i rørledninger eller reduksjoner i varmevekslerkapasiteten og fører til slutt til rørblokkering. Skalldannelse på utstyr kan for eksempel oppstå i den petrokjemiske industri, ved energi generering samt ved papirmasserfemstilling.

Ved produksjon av hydrokarboner fra underjordiske formasjoner er dannelse av avset-ninger av skall som barium- eller strontiumsulfat, kalsiumkarbonat, -sulfat eller -fluorid på overflater og produksjonsutstyr, et stort produksjonsproblem. Skalloppbygning redu-serer brønnproduktiviteten og forkorter levetiden for produksjonsutstyret.

Ved papirmasserfemstilling blir kalsium- og bariumsalter eluert fra tremasse til prosess-vannet. Både aluminiumsulfat og svovelsyre benyttes i papirfremstillingsprosesser og sulfationer binder seg med kalsium- og bariumioner og danner bariumsulfat og kalsiumsulfat som er lite oppløselige i vann og har en tendens til avsetning som skall på overflater i prosessutstyret, inkludert valser.

Tradisjonelle skalldannelsesproblemer er overvunnet ved tilsetning av skalldannelsesin-hibitorer som er organiske forbindelser som danner komplekser med i det minste noen av metallene. Disse er imidlertid kostbare og forurenser vannet.

I henhold til "Inhibition of calcium sulfate scale by a fluidised bed", JAM Meijer, (del 2.2.) er fysikalske skallforhindirngsmetoder kjent. Alle fysikalske metoder tar kun sikte på å forhindre skallavsetning på veggene i systemet mens krystallisering i oppløsnings-massen tillates og sågar stimuleres enkelte ganger. Den mest effektive fysikalske metode er sagt å være krystallkimteknikken. Denne teknikk er basert på tilsetning av kimkrystaller med et stort totalt overflateareal som er i stand til å konkurrere med veggene i systemet med henblikk på å forbruke overmetningen. Krystallkimene består oftest av det samme materiale som mineralskalldanneren, men andre materialer er også tillatelige så lenge deres overflate er gunstig for krystallisering. I de tilfelle der mineralskalldan-nelse er i stand til å krystallisere i forskjellige modifikasjoner gir krystallkimteknikken de beste resultater hvis den bedre oppløselige, hurtigere voksende modifikasjon tillates avsetning på kimelementene. Denne betingelse er invertert i de kjemiske metoder der de langsommere voksende modifikasjoner er ønskelige.

Et eksempel på krystallkimteknikk er tilveiebragt i US 3 891 394 som angår en fremgangsmåte og en apparatur for reduksjonen av skalldannelse i fluidhåndteringsutstyr og særlig rørledninger og annet utstyr som benyttes i pumpeutstyr (for eksempel i petro-leumindustrien). Apparaturen foreligger i form av en spesielt formet, hul kjerne gjennom hvilken det pumpede fluid strømmer idet en vesentlig del av mineralinnholdet i fluidet derved forårsakes å gå over i en krystallinsk form mens den forblir suspendert i fluidet som skal bæres gjennom pumpen. Kjernen er fabrikkert fra en spesiell formel av et antall metaller ved hjelp av en prosess som fremmer oppmuntrer dannelse av et stort antall legeringer. De spesifikke legeringer som innarbeides i kjernematerialet velges i et direkte forsøk på å etterligne krystallformer av de viktige mineraler inneholdt i fluidene som håndteres av pumpen hvori krystallgeneratoren skal installeres. Etter hvert som fluidene trer inn i krystallgeneratoren er det et plutselig trykkfall ledsaget av en plutselig økning i strømningshastigheten og en høy grad av turbulens. Kontakten mellom oppløs-te mineralmolekyler og legeringskrystallen oppmuntrer den første dannelse av mineral-krystallene der legeringskrystallen virker som en kimkrystall. Den abrupte forstyrrelse som gis på grunn av det plutselige trykkfall med den ledsagende økning i hastighet og turbulensen i fluidet i kjernen understøtter også den første krystalldannelse. Etter hvert som de første krystaller dannes på legeringsoverflatene blir de umiddelbart vasket bort på grunn av den heftige innvirkning av fluidet før ytterligere krystaller kan vokse rundt den første krystall og før en slik voksende krystall kan feste seg selv permanent på legeringsoverflaten. Etter hvert som den første krystall rives bort fra legeringsoverflaten gir turbulensen i fluidet en høy grad av eksponering av krystallen til ytterligere mineralmolekyler av samme type slik at den befridde og suspenderte initialkrystall hurtig vokser når den føres gjennom kjernen og oppover i rørsystemet. Krystallene forlater krystallgeneratoren i form av en suspendert "sne" som fortsetter å tjene som en konstant føde av kimkrystaller rundt hvilke ytterligere krystallisering kan opptre etter hvert som fluidet strømmer oppover til overflateutstyret. US 3 891 394 sier intet når det gjelder størrelsen av de genererte kimkrystaller.

Et videre eksempel på krystallkimteknikken er gitt i EP-A-0916622 som angår en fremgangsmåte for forebyggelse av skalldannelse i en papirfremstillingsprosess og som omfatter tilsetning av krystaller som kimelementer for krystallisering som har samme eller tilsvarende form sammenlignet med skallsubstansen som dannes i papirfremstillings-prosessen for derved å oppmuntre de skalldannende komponenter til å felle ut på krys-talloverflatene. Skallet kan derved være kalsium- eller bariumsulfat eller kalsiumoksa-lat. Det er foretrukket at kimkrystallen har en midlere diameter på 0,05 til 100 um og helst 5 til 50 um.

Andre fysiske metoder er rapportert å være ultralydbehandling (se "Inhibition of cal-sium sulfate scale by a fluidised bed", JAM Meijer, Section 2.2) som forårsaker en errosjon av det utviklende skallsjikt på veggen. De således dannede partikler kan videre virke som kimkrystaller. Fordi denne metode sies kun å være brukbar for små systemer er anvendelsen begrenset. Ultralydenergi er også lagt på varmevekslere for å fjerne skalldannelse og i brønnhull i oljebrønner (se for eksempel LA. Beresnev og P.A. John-son i "Geophysics", Vol.59 No.6, Juni 1994 s 1000-1017).

US patent nr. 3.996.018 beskriver en fremgangsmåte hvorved krystaller dyrkes i en kolonne hvorgjennom det, i oppadgående retning, strømmer en overmettet oppløsning. Store krystaller som har en dimensjon som er vesentlig større enn en annen dimensjon tas fra bunnen av kolonnen og brytes opp utenfor denne. De oppbrutte partiklene retur-neres til den øvre enden av kolonnen hvor finpartikler separeres fra større partikler av kimtype.

Det er nå funnet at skallkontroller er spesielt effektive når den midlere partikkelstørrelse for kimkrystallene er mindre enn 2,5 mikron (um). Slike kimkrystaller kan fremstilles ved bruk av en prosess som er økonomisk i stor målestokk hva angår energi.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer et preparat for å redusere avsetningen av et mineralsalt fra en vandig, overmettet oppløsning på en fast overflate i kontakt med den vandige overmettede oppløsning der preparatet omfatter en dispersjon av enten (i) kimkrystaller av mineralsaltet i en vandig oppløsning av mineralsaltet eller (n) kimkrystaller av en saltisomorf med mineralsaltet i den vandige oppløsning av det isomorfe salt der dispersjonen har kimkrystaller med midlere partikkelstørrelse mindre enn 2,5 mikron.

Foreliggende oppfinnelse angår også en fremgangsmåte for å redusere avsetning av mineralsalter fra en vandig, overmettet oppløsning på en fast overflate i kontakt med den vandige, overmettede oppløsning og som kjennetegnes ved at den omfatter:

(a) å tildanne en blanding omfattende en dispersjon av enten (i) kimkrystaller av mineralsaltet i en vandig oppløsning av mineralsaltet eller (ii) kimkrystaller av et salt som er isomorft med mineralsaltet i en vandig oppløsning av det isomorfe salt, der de dispergerte kimkrystallene har en midlere partikkelstør-relse på mindre enn 2,5 um, (b) å fordele blandingen i enten (i) en vandig overmettet oppløsning av mineralsaltet eller (ii) en vandig forløpervæske av den vandige overmettede oppløs-ning der den vandige forløpervæske er mettet med henblikk på kimdannel-sen, og i tilfelle (b) (ii), konvertering av den vandige forløpervæske til en vandig overmettet oppløsning av mineralsaltet; og (c) å bringe den behandlede, vandige overmettede oppløsning i kontakt med den faste overflate.

Uten å ønske å være bundet av noen teori antas det at reduksjonen i avsetning av mineralsalter fra en behandlet vandig overmettet oppløsning på en fast overflate skyldes kontrollert utfelling av mineralsaltene på kimkrystallene. Kimkrystallene virker ved: (i) å redusere den midlere krystallstørrelse for mineralsaltet som krystalliserer ut av den vandige, overmettede oppløsning slik at det er mindre sannsynlig at krystallene vil forårsake blokkeringer; og (ii) akselerering av den hastighet med hvilken mineralsaltene felles ut av den vandige overmettede oppløsning, det vil si at oppløsningen er overmettet i kortere tidsrom. Kontakttiden mellom fast overflate og den vandige, overmettede oppløsning reduseres derved og som en konsekvens er det mindre sannsynlig at mineralsaltet vil addere til krystaller som har dannet seg på den faste overflate.

Mineralsaltene som ellers vil avsettes kan for eksempel være skalldannelsessalter som karbonatene og/eller sulfatene av jordalkalimetaller, for eksempel kalsium-, strontrium-, barium- eller magnesiumkarbonat.

Kimkrystallene kan foreligge i mettet, vandig oppløsning som kan inneholde opp til 3000 ppm av det angjeldende mineralsalt, for eksempel 100 og opp til 2000 ppm når det gjelder bariumsulfat og 20 og opp til 700 ppm når det gjelder kalsiumkarbonat. Alternativt kan kimkrystallene være i vandig oppløsning som er under den termodynamiske oppløselighetsgrense for mineralsaltet. Fortrinnsvis har kimkrystallene en midlere par-tikkelstørrelse på 0,1 - 2,5 mikron, særlig 0,5 - 2 mikron og fortrinnsvis 0,5 - 1,5 mikron. Krystallene bør ha minst 2 dimensjoner innen disse omrader.

Karakteristisk har kimkrystallene 0,01-0,8 ganger, fortrinnsvis 0,025-0,5 ganger, helst 0,05 -0,35 ganger og aller helst 0,05 til 0,2 ganger den midlere diameter av krystaller av det samme mineralsalt som er tillatt å krystallisere ut fra en vandig, overmettet oppløs-ning derav ved henstand og uten noen ytre påvirkninger bortsett fra tyngdekraft og tid.

Kimkrystallene har ingen levende vekstoverflater og vil derfor i sin dispersjon i den mettede vandige oppløsning ikke gro seg større ved henstand annet enn ved en Ostwald modning der små partikler oppløser seg og større partikler vokser. Imidlertid er de fremdeles i stand til å gro hvis de anbringes i en vandig, overmettet oppløsning.

Kimkrystallene er vanligvis av det samme mineralsalt hvis avsetning på overflaten skal endres, men kan være av et salt som er isomorft med dette, således kan for eksempel kalsium- eller magnesiumkarbonatkimkrystaller benyttes for å endre avsetningen av strontiumkarbonat.

Formen av kimkrystallene kan også være forskjellig i krystallmorfologi eller oppførsel fra de som ellers naturlig ville dannes ut fra den vandige, overmettede oppløsning. Der således det avsatte mineralsalt kan eksistere i to eller flere krystallinske former som skiller seg i morfologi, det vil si at forbindelsen er polymorf, og den form som naturlig avsettes fra den vandige, overmettede oppløsning er den ene form, bør kimkrystallene fortrinnsvis være i en forskjellig krystallinsk form. Kimkrystallene er fortrinnsvis av den termodynamisk mer stabile polymorf. Således har kalsiumkarbonat 3 krystallinske former hvorav kalsitt avsettes langsomt fra vandig, overmettet oppløsning mens arago-nitt avsettes hurtig, i dette tilfelle bør kimkrystallene fortrinnsvis være av den sistnevnte form. Når det gjelder bariumsulfat er den langsomt dannede normale form slik det for-klares nedenfor generelt stjerneformet, for eksempel med 8 spisse rosetter (med en dimensjonstykkelse mindre enn 0,4 ganger hver av de andre dimensjonene) eller forvrengt romboid, mens den hurtigdannede form er rektangulær, oval eller ikke-forvrengt romboid, vanligvis med hulrom, med minst en av de 3 dimensjoner av en lengde 0,4-1,5 ganger den til de andre dimensjoner, særlig med dimensjoner i forholdet 1-1,5:1:0,4-0,8. Ytterligere detaljer gis nedenfor i forbindelse med bariumsulfat.

Kimkrystallene kan fremstilles separat fra den oppløsning hvori de er dispergert slik at de kan dannes, isoleres fra sitt produksjonsmedium og så dispergeres i oppløsningen. Fortrinnsvis dannes de i denne oppløsning og benyttes som sådan som dispersjon, eller dispersjon som dannes kan konsentreres for eksempel ved sentrifugering eller ved hjelp av en syklon for å øke innholdet av uoppløselige mineralsalter i dispersjonen. Kimkrystallene er vanligvis til stede i dispersjonen i vektmengder på 1-60 %, for eksempel 10-40 % (basert på den totale vekt av dispersjonen).

Det tas sikte på at dispersjonen kan omfatte en blanding av kimkrystaller av mineralsalt-let og kimkrystaller av et salt som er isomorft med mineralsaltet.

Kimkrystallene kan oppnås via fysisk forstyrrelse av en vandig, overmettet oppløsning før det starter en signifikant kjernedannelse (krystalliseringsinitiering). I det tilfelle det dreier seg om oppløsninger der kjernedannelsen skjer hurtig (for eksempel skalldannende oppløsninger) er forstyrrelsen vanligvis på kimdannelsesstedet. Når således en vandig, overmettet oppløsning fremstilles ved å blande oppløsninger av to eller flere komponenter eller bestanddeler er forstyrrelsen vanligvis ved eller nær blandestedet. Forstyrrelsen kan være på en eller flere av oppløsningene som skal blandes forutsatt at forstyrrelsen er nær blandestedet.

Den fysikalske forstyrrelse kan genereres på mange forskjellige måter, for eksempel ved mekanisk vibrering eller omrøring, oscillering eller rotasjon, økning av naturlig konvek-sjon, elektriske felt, magnetisk eller elektromagnetisk omrøring, detonering og sjokk-bølger, virvler (fremstilt på en hvilken som helst måte), agitering med gassbobler, trykk-avlastning og så videre. Generelt foretrekkes generering av kavitasjon i vandig oppløs-ning. Denne kavitasjon kan også oppnås ved bruk av hydrodynamiske midler som en propell eller en løfteoverflate for å danne virvler i væsken. Den foretrukne forstyrrelses-form er lyd- eller ultralydvibrering, aller helst ultralyd.

I en foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen tilveiebringes det således en blanding for å redusere avsetning av et mineralsalt fra en vandig, overmettet oppløsning på en fast overflate i kontakt med den vandige overmettede oppløsning og som omfatter en dispersjon av enten (i) kimkrystaller av metallsalt i en vandig oppløsning av mineralsaltet eller (ii) kimkrystaller av et salt som er isomorft med mineralsaltet i en vandig opp-løsning av det isomorfe salt der kimkrystallene i dispersjonen har en midlere partik-kellstørrelse på mindre enn 2,5 mikron og oppnås ved å underkaste en vandig, overmettet oppløsning av enten (i) mineralsaltet eller (ii) et salt som er isomorft med mineralsaltet, lyd- eller ultralydvibrering.

Uten å ønske om å være bundet av noen spesiell teori antas det at ved å underkaste den vandige, overmettede oppløsning lyd- eller ultralydvibrering økes krystalliseringshastigheten. Det antas også at den midlere partikkelstørrelse for kimkrystallene synker med økende krystalliseringshastighet. Generelt er krystalliseringshastigheten for kimkrystallene fra den vandige, overmettede oppløsning av enten (i) mineralsaltet eller (ii) saltet som er isomorft med mineralsaltet, 2 ganger større, fortrinnsvis 4 ganger større enn i fravær av lyd- eller ultralydvibrering.

Ultralyd kan legges på oppløsningen så snart de fysiske tilstander tillater at den blir overmettet (eller "underkjølt"), og fortrinnsvis før det kan inntre noen spontan kjernedannelse. Fortrinnsvis legges ultralyd på den overmettede (eller underkjølte) oppløsning inntil overmetningsnivået enten er redusert til metningsnivå eller til under den termodynamiske oppløselighetsgrense av (i) mineralsaltet eller (ii) saltet som er isomorft med mineralsaltet. Hvis ønskelig kan mer enn en metode for å bevirke forstyrrelsen benyttes, særlig ultralydvibrering og en mekanisk metode som hydrodynamisk eller mekanisk agitering.

Små bobler av en dampfase eller oppløst gass dannet fra en væske som en bølge av fysisk forstyrrelse passerer gjennom oppløsningen. Disse bobler kollapser etter at bøl-gen har passert og forårsaker en stor trykkendring som i sin tur induserer kjemedannelse i væsken.

Den foretrukne frekvens for ultralyden er 16-100 kHz. Over 100 kHz kan lite kjemedannelse oppnås bortsett fra ved ekstremt høy energi. Den spesielt foretrukne frekvens ligger mellom 16 og 40 kHz. Energidensiteter på 0,1 -1000 J/cm<3>, for eksempel 1 - 100 J/cm<3>, er foretrukket, spesielt ved de sistnevnte frekvenser. Varigheten for pålagt ultralyd er vanligvis 0,01-360 sekunder. Påleggingen av ultralyd på en overmettet (eller underkjølt) vandig oppløsning kan resultere i dannelsen av mange kjemedannelsesseter og resulterer i de små krystaller som oppnås ifølge oppfinnelsen. I vandige væsker der krystaller eksisterer, enten dannet "spontant" eller ved pålagt fysisk forstyrrelse, kan nye krystaller dannes ved fragmentering enten på grunn av kavitering eller andre effekter indusert ved ultralyd, for eksempel akustisk strømming. Dette fenomen angis som en kornraffinering eller en kornmultiplisering. Krystaller som dannes i et ultralydfelt kan også finnes å ha forskjellige overflateegenskaper (ladning og så videre) som modifiserer deres etterfølgende adhesjonsegenskaper som beskrevet nedenfor med henblikk på bariumsulfat.

For mange anvendelser vil bruken av ultralyd modifisere samtidig både kjernedannelse og krystallvekst. Imidlertid kan disse to fenomener kontrolleres uavhengig av oppfinnelsen ved å legge på forstyrrelsen på egnede forskjellige trinn i utfellingsprosessen, særlig fra underkjølte oppløsninger hvorfra mineralsalter langsomt avsettes. Generelt kan ultralyden legges på oppløsningen enten før eller under størkningsprosessen eller etterfølgende lagring.

Ultralydvibreringer kan genereres på hvilken som helst hensiktsmessig måte, særlig ved bruk av elektromagnetiske, piezoelektriske, elektrostriktive eller magnetostriktive innretninger der piezoelektriske slike gir lavere energi per volumenhet oppløsning som er i kontakt og akustiske horn gir høy energi per volumenhet. Ultralydenergien og -frekvensen som kreves vil delvis bestemmes av viskositet, temperatur, trykk, nærvær av fast-stoffer, ublandbar væske og gassbobler, innhold av oppløst gass og så videre i fluidet som skal behandles. For eksempel kan typiske borehullbetingelser inkludere temperaturer opp til 200 °C og trykk fra 200 til 600 bar mens typiske betingelser på toppsideutsty-ret inkluderer temperaturer fra omgivelsestemperaturer til 100 °C og trykk fra 0,1 til 70 bar, for eksempel 1 til 10 bar. Generelt er de ønskede ultralydbetingelser de som resulterer i kavitering i massen av underkjølte eller overmettet vandig væske som skal indu-sere kjernedannelse eller gi kornraffinering. Høyintensiv ultralyd kan genereres lettest ved de lavere ultralydrfekvenser som 20 kHz.

Effektiviteten ved kjernedannelsen i et fluid vil avhenge av graden av overmetting eller underkjøling og densiteten og fordelingen av kaviteringssetene i fluidet. Graden av overmetting over metningsnivået kan være 1,1-1000, for eksempel 20-500 og fortrinnsvis 50-400 ganger over dette nivå.

Ultralydkildene kan kobles direkte til oppløsningen men kan også forbindes indirekte via koblingsmekanismer som horn, bølgeføringer og/eller gjennom veggene i beholde-ren som inneholder væsken, eller veggene i rørledningene gjennom hvilke væsken passerer.

I en fordelaktig prosess for fremstilling av Icimkrystaller produseres en vandig overmettet oppløsning, for eksempel av mineralsalter som barium- eller kalsiumkarbonat eller -sulfat ved å føre to eller flere vandige oppløsninger av de separate komponenter, for eksempel barium eller kalsiumklorid eller natriumsulfat eller -karbonat til et blandested der den vandige, overmettede oppløsning dannes in situ og den fysiske forstyrrelse, for eksempel ultralydbehandling, legges på. Dette resulterer i små kimkrystaller av mineralsaltet (midlere partikkelstørrelse mindre enn 2,5 mikron) og etter tilstrekkelig tid, for eksempel 0,1-10 sekunder, vokser krystallene inntil overmettingsnivået enten er redusert til metningsnivå, i hvilket tilfelle det dannes en suspensjon av kimkrystaller i en mettet vandig oppløsning, eller til under den termodynamiske stabilitetsgrense for mineralsaltet, i hvilket tilfelle det dannes en suspensjon av kimkrystaller i en oppløsning av mineralsaltet.

Fortrinnsvis kan den fysiske forstyrrelse, for eksempel ultralydbehandlingen, legges på i hele dette tidsrom på den vandige overmettede oppløsning inntil den ønskede suspensjon er oppnådd, men kan legges på kun på blandestedet og så tillates kimkrystallene å vokse for å redusere overmettingsgraden.

Mengden av krystaller av mineralsalt som produseres er vanligvis 1-60 % vekt/vekt av den totale vekt av krystaller og oppløsning som fremstilles på blandestedet.

Det tas sikte på at forholdene mellom vandige oppløsninger av separate komponenter av kimkrystallene som føres til blandestedet velges slik at: (a) det oppnås en maksimal masse av kimkrystaller, (b) størrelsen av kimkrystallene minimaliseres, eller (c) for å oppnå kimkrystaller med en ønsket krystallmorfologi. Der således to vandige oppløs-ninger av de separate komponentene føres til stedet for blandingen kan forholdet mellom den første vandige oppløsning og den andre vandige oppløsning ligge i området 1:9 til 1:1 på volumbasis, og fortrinnsvis 1:7 til 1:3 på volumbasis.

For å øke kontakttiden for at turbulensen skal ha virkningen av å produsere en dispersjon av kimkrystaller kan strørnningsraten for vandig, overmettet oppløsning som passerer under innvirkningen av turbulensen reduseres for eksempel til å gi en energi per volumenhet oppløsning som behandles per sekund på 0,1 -1 W per cm3 per sekund. Strørnningsraten kan være mindre enn den til kilden for vandig, overmettet oppløsning (eller vandig forløpervæske eller komplementæironvæske). For således å redusere strørnningsraten kan diameteren i mateledningen reduseres eller en impeller kan være til stede i ledningen for å sinke væskestrømmen og ideelt å overføre energien som vinnes til en eller begge av en agitator på stedet for kimkrystallgenerering og en propeller for bruk i en pumpe for å akselerere strørnningsraten av produktsuspensjonen av kimkrystaller for blanding med den vandige, overmettede oppløsning eller den vandige forlø-pervæske.

Dispersjonen av kirnkrystall blandes så med den vandige, overmettede oppløsning eller vandige forløpervæske. Fortrinnsvis skjer blandingen med en vandig forløpervæske inneholdende minst et av saltionene, hvilken vandige forløpervæske er mettet med henblikk på kimkrystallene; således kan kimsuspensjonen av bariumsulfat settes til en vandig oppløsning omfattende bariumklorid (eller natriumsulfat) mettet i bariumsulfat, for eksempel formasjonsvann med høyt bariuminnhold eller henholdsvis sjøvann. Den vandige forløpervæske (med suspensjon) kan så endres for å produsere den vandige overmettede oppløsning, for eksempel ved endring av temperaturen (for kalsiumkarbonat), trykket (for kalsiumkarbonat) eller blanding med en vandig oppløsning omfattende de komplementære ioner, for eksempel sjøvann inneholdende natriumsulfat (eller formasjonsvann omfattende bariumklorid). Hvis ønskelig kan dispersjonen av kimkrystaller sammenblandes med både den vandige forløpervæske og den vandige oppløsning med komplementære ioner.

Dispersjonen av kimkrystaller blandes med den vandige, overmettede oppløsning under turbulensbetingelser, for eksempel med et Reynolds Tall på minst 2000, for eksempel

3000 - 4000, mens blandingen med den vandige forløpervæske eventuelt kan skje under turbulente betingelser. Blandingen kan oppnås med blandere, med eller uten bevegelige deler. De førstnevnte inkluderer blandere med paddelhjul eller andre røreverk, mens de sistnevnte inkluderer jet- og venturiblandere og andre innretninger hvori en liten strøm av væske (her dispersjon) føres inn i en strømmende strøm av et andre fluid eller opp-strøms et punkt for maksimalturbulens.

Vekt-% andelen kimkrystaller fra dispersjonen i forhold til den totale vekt av kimkrystaller og avsettbart mineralsalt i den vandige, overmettede oppløsning ligger generelt i området 1 - 75 % vekt/vekt, for eksempel 5-60 % vekt/vekt og helst 5-50 % vekt/vekt. De avsettbare mineralsalter er de som ellers vil avsettes nedstrøms for blandesonen i fravær av kimkrystallene, det vil si relatert overmetningsgraden.

I det tilfelle der kimdispersjonen blandes med en vandig forløpervæske før tilsetning av en andre komponent som resulterer i avsetning, for eksempel når det gjelder mineralsalter, som krystalliserer hurtig fra en vandig, overmettet oppløsning som bariumsulfat eller kalsiumkarbonat, er vekt-% andelen kimkrystaller i forhold til den totale vekt av kimkrystallene og avsettbare mineralsalter, vanligvis som gitt ovenfor.

Hvis ønskelig og spesielt når den relative vekt av dispersjonen i forhold til den totale vekt av vandig, overmettet oppløsning som skal omdannes til en mettet vandig oppløs-ning (for eksempel stanses fra å forårsake skalldannelse) er lav (for eksempel 5-20 %) kan blandingen av kimdispersjonen og den vandige, overmettede oppløsning (eller vandige forløpervæske) gjennomføres minst to ganger, for eksempel 2-4 ganger, med ved hvert trinn volumene ovenfor av kimdispersjon i forhold til totalt volum av dispersjon og vandig, overmettet oppløsning. Således kan en 40 vekt-% kimdispersjon settes i et 1:3 vektforhold til den vandige, overmettede oppløsning (eller vandige forløpervæske, før bevirkning av overmetning) for å gi en andre dispersjon på 5-20 vekt-% krystaller i en mettet vandig oppløsning; denne andre dispersjon, fortrinnsvis etter konsentrering til 30-50 % mineralsalter, kan så blandes med frisk, vandig overmettet oppløsning eller vandig forløpervæske som beskrevet og en tredje dispersjon i den mettede, vandige opp-løsning som fremstilles. Denne prosess kan gjentas flere ganger inntil all opprinnelig vandig overmettet oppløsning eller vandig forløpervæske er behandlet. I hvert trinn er produktet en dispersjon av krystaller i en mettet vandig oppløsning, før tilsetning av mer vandig overmettet oppløsning eller vandig forløpervæske.

Hvis ønskelig kan dispersjonen av krystaller deles og den delte dispersjon benyttes for å behandle separate deler av den vandige, overmettede oppløsning eller vandige forløper-væske. Således kan denne multitrinnsblanding av kimdispersjoner og vandig overmettet oppløsning eller vandig forløpervæske (før bevitning av overmetning) gjennomføres i trinn i serier eller i parallell eller en kombinasjon derav.

I sin enkleste form og særlig med mineralsalter som krystalliserer langsomt blandes kimdispersjonen med den vandige, overmettede oppløsning for å bevirke krystallisering for derved å gi en dispersjon av mineralsalt i mettet vandig oppløsning. Når kimdispersjonen blandes med vandig forløpervæske kan så, etter blanding, de fysiske eller kjemiske betingelser endres for å generere den vandige overmettede oppløsning i det minste innledningsvis og så kan krystalliseringen starte. Således kan den fysiske betingelse som endres være temperaturen(for eksempel avkjøling) eller trykk (for eksempel reduksjon) mens de kjemiske tilstander kan være tilsetning av en utfellende komponent, for eksempel et komplementært ion som sulfation for mineralsalter, eller ikke-oppløs-ningsmiddel.

Etter blanding av kimdispersjonen og den vandige, overmettede oppløsning tillates krystalliseringen å inntre for eventuelt å produsere en oppslemming av krystaller i en mettet vandig oppløsning med redusert avsetning på veggene av faste overflater i kontakt dermed. Det antas at formen av krystaller som fremstilles er av forskjellige adhe-sivegenskaper i forhold til de som lages uten innvirkning av den fysiske forstyrrelse og at kontakttiden mellom vandig overmettet oppløsning og den faste overflate i kontakt dermed, er redusert.

En apparatur som kan anvendes for å bevirke kontrollert mineralsaltavsetning kan omfatte: et kimkrystallgeneratorkammer med et innløp for en vandig, overmettet oppløsning eller et første innløp for en første vandig forløpervæske av den vandige, overmettede oppløs-ning og et andre innløp for en andre vandig forløpervæske av den vandige overmettede oppløsning, midler for å skape turbulens, for eksempel kavitering i en oppløsning i kammeret for å bevirke krystallisering, og et utløp for en dispersjon av kimkrystaller.

Kimkrystallgeneratorkammeret kan ha et antall midler for å skape turbulens idet hvert av disse midler virker på forskjellige soner i kammeret. Alternativt kan apparaturen omfatte et antall krystallkimgeneratorkammere forbundet i serie, for eksempel 2 - 4 og fortrinnsvis 2 -3 ldmkrystallgeneratorkammere. Det tas også sikte på at antallet kim-krystallgeneratorkammere kan være forbundet i parallell, for eksempel 2 - 10 og fortrinnsvis 3-5 slike. Eventuelt blir hvert av kirnkrystallgeneratorkarnrene som er forbundet i parallell (første kirnkrystallgeneratorkarnmere) forbundet med et ytterligere kimkrystallgeneratorkammer (andre kimkrystallgeneratorkammer) som er i stand til å hånd-tere strømmene fra hvert av de første kirnkrystallgeneratorkarnmere. Således kan kim-krystallgenereringen initieres i de første ldmkrystallgeneratorkammere og i det vesentlige fullføres i det eventuelle andre kimkrystallgeneratorkammer. En fordel ved å benytte en apparatur med et antall kirnkrystallgeneratorkarnmere i parallell for å generere en dispersjon av kimkrystaller er at det der er en innebygget rikelighet. I tilfelle svikt av en komponent i et av kimkrystallgeneratorkamrene eller under service på apparaturen, kan strømmen av en første og andre forløpervæske stanses i denne del av apparaturen der den sviktende komponent befinner seg eller den del av apparaturen som må vedlikehol-des.

Hensiktsmessig blir dispersjonen av kimkrystaller som genereres i kimkrystallgeneratorkammeret(kamrene) ført via en rørledning til et blandekammer med et første innløp for dispersjonen, et andre innløp for en vandig, overmettet oppløsning eller vandig for-løpervæske derav, en blandeinnretning og et utløp. Når det andre innløp er for en vandig, overmettet oppløsning av et mineralsalt er utløpet fra blandekammeret for en dispersjon av kimkrystaller i en oppløsning av mineralsaltet. Når det andre innløp er for vandig forløpervæske tilveiebringer apparaturen også fortrinnsvis midler for å bevirke en endring i fysisk eller kjemisk tilstand for blandingen av vandig forløpervæske og kimdispersjon idet midlene legges på nevnte blandekammer, eller på et ytterligere kammer tilkoblet via en rørledning til utløpet fra blandekammeret. Nevnte midler kan omfatte avkjølingsinnretninger, for eksempel en varmeveksler eller trykkreduksjons-midler som en ventil, eller et innløp for en utfellende komponent, for eksempel et komplementært ion. Nevnte midler kan også være lokalisert oppstrøms for blandekammeret for å avgi en vandig, overmettet oppløsning dertil, for eksempel i en ledning forbundet med nevnte andre innløp til blandekammeret.

Den vandige overmettede oppløsning som skal behandles ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan deles i en liten strøm (for eksempel 1-20 %, for eksempel 5-10 % av det totale volum) og en gjenværende strøm, idet den lille strøm underkastes turbulens, for eksempel kaviteringsbehandling, for derved å gi kimdispersjonen, hvilken dispersjon så igjen blandes med den gjenværende strøm (i et eller flere trinn). Således kan apparaturen omfatte en første ledning for den vandige, overmettede oppløsning, minst en sideledning fra den for å danne en sløyfe fra den første ledning og retur av denne til et andre kammer, et første kammer som rommer nevnte sideledning og omfatter midler for å skape turbulens, for eksempel kavitering i innholdet i nevnte sideledning (for eksempel i sløyfen) og nevnte andre kammer omfattende blandeinnretninger.

Når kimdispersjonen skal behandle en vandig forløpervæske inneholdende en komponent av et avsettbart mineralsalt som avsettes spesielt hurtig, før eller samtidig med tilsetning av minst en annen komponent, for å danne kombinasjonen av den første og den andre komponent, omfatter apparaturen fortrinnsvis en første ledning for en oppløsning av nevnte første komponent (for eksempel et jordalkalimetall) som er mettet med det avsettbare mineralsalt (for eksempel et jordalkalimetallkarbonat eller -sulfat), en sideledning derfra som danner en sløyfe og vender tilbake til nevnte første ledning ved et andre blandingssted som befinner seg i et andre kammer, et første kammer omfattende nevnte turbulensdannende midler i nevnte sløyfe ved en første blandested i nevnte første kammer og et første innløp ved nevnte første sted for minst en annen komponent av nevnte avsettbare mineralsalt, og en andre ledning og et andre innløp for nevnte andre komponent til det andre blandekammer. Fortrinnsvis forenes det første og andre innløp for den andre komponent ved en tredje ledning; fortrinnsvis har apparaturen en fjerde ledning for den andre komponent idet den fjerde ledning har en sideledning som fører til det første innløp og resten av den fjerde ledning fører til det andre innløp. Således omfatter apparaturen fortrinnsvis nevnte første og andre ledninger som møtes ved et andre blandested, sideledninger fra hver av de første og andre ledninger hvilke sideledninger møtes ved et første blandested, midler for å skape turbulens som kavitasjon ved nevnte første blandested og en utløpsledning fra nevnte andre blandested til nevnte andre blandested.

Hvis ønskelig kan det være 2 første ledninger, en til hver av de første og andre kamrene, og to andre ledninger hver til hvert av de første og andre kamre, idet de første ledninger er separate fra hverandre og de andre ledninger er separate fra hverandre. Hvis ønskelig kan videre utløpet fra det første kammer være forbundet med nevnte andre ledning adskilt fra det andre kammer.

I det tilfelle at oppløsningen av den første komponent inneholder tilstrekkelig av den første komponent til at suspensjonen som forlater det andre blandested fremdeles inneholder nok første komponent til å bevirke mer størkning med oppløsningen av den andre komponent, kan den andre ledning utvides til å føre til et tredje blandested der den møter avløpsledningen fra den andre blandelokasjon. Denne disposisjon av ledninger kan gjentas en eller flere ganger for å bevirke flertrinnsserietilsetning av den andre komponent (for eksempel natriumsulfatoppløsning som sjøvann) til en første komponent, for eksempel bariumkloridoppløsning som formasjonsvann.

Fortrinnsvis inkluderer apparaturen som kan anvendes i forbindelse med oppfinnelsen midler for å overvåke krystallstørrelsen. Alternativt kan separat apparatur tilveiebringes for å overvåke krystallstørrelsen. Dette tillater at feil eller funksjonssvikt i apparaturen ifølge oppfinnelsen kan detekteres før mineralsalt kan bygges opp på den faste overflate.

Oppfinnelsen er spesielt anvendelig for reduksjon av mineralsalt, for eksempel bariumsulfatskalldannelse.

Undergrunnsformasjonsvann kan inneholde barium (for eksempel ved et nivå opp til 3000 ppm, for eksempel 50-500 eller rundt 250 ppm) og vanligvis også kalsium (for eksempel i en mengde av opp til 30 000 ppm, for eksempel 1 000 -5 000 ppm eller rundt 2 500 ppm) både i form av oppløselige klorider men også i nærvær av sulfationer slik at vannet er mettet med bariumsulfat og vanligvis også kalsiumsulfat. Dette formasjonsvann kan møte en annen vandig blanding, for eksempel sjøvann, som kan inneholde oppløselig karbonat, for eksempel i en mengde av 1 000 til 5 000 ppm) og/eller sulfat

(for eksempel ved 1 000 - 3 500 ppm); den andre blanding kan også være et formasjonsvann fra en annen formasjon, for eksempel et annet strata nivå. Blandinger av de to vann gir en vandig, overmettet oppløsning av bariumsulfat og/eller karbonat, og/eller kalsiumsulfat og/eller -karbonat, hvorfra skall omfattende disse forbindelser avsettes på overflater. Disse møter kan skje i formasjonen, når sjøvann benyttes som sekundærin-jeksjonsvæske som injiseres i en avstand fra en produksjonsbrønn for å øke produk-sjonshastigheten (det vil si en vannflømmingsbehandling). Skalldannelsen kan inntre i formasjonen eller ved stedet nedstrøms derav i produksjonsbrønnrørledningen eller ned-strøms denne (særlig hvis forskjellige formasjonsvann møtes der), eller nedstrøms derav, for eksempel i brønnhodeledninger, eller gass/væskeseparatorer (for å separere olje/vannvæske fra gassen) eller nedstrøms disse (særlig når nyråoljer med forskjellig formasjonsvann føres til den samme separator) eller i en hvilken som helst transportrør-ledning som forlater separatoren eller brønnhodet og som fører råolje eller produsert vann eller begge deler eller særlig i en hvilken som helst produksjonsvannrørledning nedstrøms enhver separator for separering av råolje fra produksjonsvannet, særlig når forskjellige produksjonsvann er blandet. Karbonatskallet kan også dannes i gass/væske-separatorer eller nedstrøms disse på grunn av reduksjon i gasstrykket som forårsaker at oppløselig kalsiumbikarbonat danner uoppløselig kalsiumkarbonat. Behandlingen ifølge oppfinnelsen kan legges på oppstrøms de ovenfor nevnte steder der skalldannelse ellers ville inntre, for eksempel ved brønnhode eller ved å injisere en kimholdig strøm ned et brønnhull ved bruk av et konvensjonelt injeksjonssystem. Særlig anvendes behandlingen når to eller flere formasjonsvann eller produksjonsvann møtes, eller et eller begge møter sjøvann idet slik blanding ellers er ønskelig når vannene og særlig produksjonsvann fra mer enn en kilde skal injiseres ned i hullet via en enkel ledning. Behandlingen benyttes særlig mellom en separator for produsert vann og et slikt sted før en enkelt reinjeksjonsbrønn. Der reinjeksjonen av produsert vann gjennomføres er det foretrukket at hele den reinjiserte produserte vannstrøm behandles.

Som forklart ovenfor blir bariumsulfatkimkrystallene som benyttes ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen vanligvis benyttet i krystallinsk form som er rektangulær, oval eller ikke-forvrengt romboide og som fortrinnsvis har hulrom, heller enn den mer kon-vensjonelle stjerneform eller forvrengte romboide form.

Det kan tilveiebringes bariumsulfatkrystaller med tredimensjonale avstander for lengde, bredde og tykkelse, loddrett på hverandre, og av hvilke en er 04-1,5 ganger den dimen-sjonelle avstand for de andre, særlig med dimensjoner i et forhold 0,4-1,5:1:0,4-1,5, for eksempel 1-1,5:1:0,4-0,8. Fortrinnsvis har krystallene et eller flere hulrom, for eksempel 1-4 men særlig 1 hulrom. Disse er vanligvis åpne på minst en side mot omhyllingen av den ytre overflate av krystallene i stedet for å være helt innelukket. Hulrommene okku-perer fortrinnsvis 5-40, for eksempel 10-30 % av det volum som omhylles av omhyllingen av den ytre overflate av krystallene. Ved omhylling menes her den ytre, avgren-sende overflate av krystallene. Krystallene kan være rektangulære i minst 2 dimensjoner, særlig kuboid. Hulrommene kan ha lineære eller buede innerflater, særlig buede flater slik at krystallene fortrinnsvis er rektangulære med 1 eller 2 hulrom med krumme eller buede innerflater. Vinklede krystaller har en tendens til å dannes fra meget overmettede oppløsninger med lave turbulensbehandlingstider på for eksempel 0,5 til 5 sekunder. Krystallene kan også være ovoide med en ellipoid omhylling men har fortrinnsvis også her et eller flere hulrom som de som er beskrevet ovenfor idet disse kan være dannet fra meget overmettede oppløsninger med høy turbulent behandlingstid på for eksempel 5-30 sekunder. Krystallene kan også være romboide i hvilket tilfelle krystallene kan ha to avflatede hjørner og to spisse hjørner. Romboide krystaller har en tendens til å innta dimensjoner i et forhold 0,4-0,6:0,9-1,1:0,9-1,1, for eksempel 0,5:1:1 (tykkelse:lengde:bredde).

Bariumsulfatkrystallene er vanligvis i det vesentlige frie for enhver barium- eller sulfat-holdig væske og er derfor vanligvis isolerte mineralsalter. Deres partikkelstørrelse er vanligvis som beskrevet ovenfor. Partikkelstørrelsesfordelingen ligger vanligvis innen-for minst en av de følgende: minst 35 % av ikke mer enn en 1 mikron, minst 50 % av ikke mer enn 1,5 mikron og minst 60 % av ikke mer enn 2 mikron.

Bariumsulfatkrystallene lages vanligvis som beskrevet generelt ovenfor, men spesielt

ved fysikalsk å bryte opp, for eksempel kavitering, av en vandig overmettet oppløsning inneholdende barium- og sulfationer før det starter noen signifikant kjernedannelse, det vil si starting av denne oppbryting i i det vesentlige fravær av på forhånd dannede krystaller av bariumsulfat som morfologisk skiller seg fra de ifølge oppfinnelsen. Krystallene ifølge oppfinnelsen fremstilles fortrinnsvis ved å legge på ultralydvibreringer på den vandige, overmettede oppløsning, særlig på et sted der separate strømmer av oppløs-ninger omfattende barium- og sulfationer møtes. Betingelsene for ultralydbehandlingen er vanligvis som beskrevet ovenfor idet korte behandlingstider gir rektangulære krystaller med hulrom og lange behandlingstider gir ovoide krystaller som ofte har hulrom. Prosessen gir en suspensjon av krystaller i en oppløsning av bariumsulfat hvorfra krystallene kan isoleres hvis ønskelig ved filtrering.

Når bariumsulfatldmkrystaller med hulrom benyttes for å pode en vandig overmettet oppløsning av bariumsulfat (eller en vandig forløpervæske av denne) er det funnet at i de produserte bariumsulfatkrystaller er hulrommene mindre eller i det vesentlige fraværende med hulrom fra krystallkimene i det minste delvis fylt med frisk bariumsulfat avsatt fra oppløsning eller væske.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer også avrundede kalsiumkarbonatkrystaller. Fortrinnsvis har kalsiumkarbonatkrystallene en diameter i området 1 til 2,5 mikron, fortrinnsvis 1,5 til 2,5 mikron, for eksempel 2 mikron. Kalsiumkarbonatkrystallene fremstilles vanligvis som beskrevet generelt ovenfor, men særlig ved fysisk oppbryting, for eksempel kavitering av en vandig overmettet oppløsning inneholdende kalsium- og karbonat- eller bikarbonationer før det starter noen signifikant kjernedannelse (som for bariumsulfat).

Uten å ønske å være bundet av noen spesiell teori antas det at kimkrystallene som benyttes i fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er mer effektiv ved dyrking av krystaller i legemet av en vandig overmettet oppløsning heller enn å tillate avsetning på naboover-flater, sammenlignet med prosesser med andre typer kimkrystaller tilsatt på annen måte. Det er også antatt at kimkrystallene virker ved å øke den hastighet med hvilken mineralsalt utfeller fra oppløsningen.

Bariumsulfatkimkrystallene er spesielt egnet for å øke bariumsulfatskalldannelse.

Foreliggende oppfinnelse skal illustreres under henvisning til de vedlagte figurer der: Figurene 1 til 3 er skjematiske flytskjema av prosessen ifølge oppfinnelsen; Figurene 4 til 8 illustrerer apparatur som kan benyttes i oppfinnelsens fremgangsmåte; Figurene 9 til 11 er sveipelektronmikrografier, (SEM'er) av bariumsulfatkrystaller; og

Figurene 12 og 13 er SEM'er av kalsiumkarbonatkrystaller.

Under henvisning til Figur 1 har ledningen 1 en innløpsledning 2 som fører til et innløp 3 for et kammer 4 hvorav minst en del omfatter en turbulensgenerator 5, for eksempel en kavitasjonsgenerator og særlig en ultralydresonator. Kammeret 4 har et utløp 13 for en oppslemming av kimkrystaller som via en oppslemmingsledning 6 fører til et kammer 11 utstyrt med en blander 14. Kammeret 11 har et innløp 16 forbundet med oppslemmingsledningen 6, et innløp 17 forbundet med en inngangsledning 18 og en ut-løpsledning 19 som fører til en produktledning 12.1 bruk passerer en vandig oppløsning av et avsettbart mineralsalt i ledning 1 via ledning 2 til kammeret 4 der den gjøres turbulent ved hjelp av generatoren 5 for å produsere en oppslemming av kimkrystaller av mineralsaltet. Oppslemmingen passerer i ledningen 6 til kammeret 11 der den blandes med overmettet oppløsning som kommer inn fra ledning 18 og bevirker krystallisering før den vandige overmettede oppløsning når et (ikke vist) avsetningssted der mineralsalt ellers ville avsettes hvis turbulensgeneratoren ikke hadde vært i bruk. Denne prose-dyre er av spesiell verdi når avsetningshastigheten for mineralsaltene fra den overmettede oppløsning er lav eller graden av overmetting er liten. Ledningen 18 kan inkludere en generator for å øke graden av overmetting av vandig overmettet oppløsning (ikke vist), hvilken generator kan være en trykkreduktor (for kalsiumkarbonat) for å avlevere en høyere overmettet oppløsning for å møte oppslemmingen fra ledning 6. Kammeret 4 kan også omfatte en slik generator selv om den kan være til stede i ledning 2 (ikke vist) for å skape en vandig, overmettet oppløsning i kammeret 4. Hvis det er ønskelig kan væsken i ledningen 1 oppstrøms ledningen 2 eller i ledning 18 være mettet eller også mindre enn mettet på avsettbart mineralsalt så lenge det er en slik generator oppstrøms eller ved hvert av kamrene 4 og 11. Når ledningene 1 og 18 er separate som vist er det forskjellige ledninger for overmettet oppløsning som passerer til kamrene 4 og 11 og derved kan oppløsningen som føres til kamrene 4 og 11 være forskjellige om enn med de samme bestanddeler, det vil si ved forskjellige konsentrasjoner. Fortrinnsvis (og som vist stiplet i Figur 1) er ledningen 1 og 18 forenet slik at den samme vandige overmettede oppløsning føres til begge kamre og ledningene 2 og 6 kan bestå av en sideledning eller en sløyfe på ledningen 1.

I Figur 2 har samme ledninger de samme angivelser som i Figur 1 slik at mateledningen har en innløpsledning 2 og oppslemmingsledningen 6 er adskilt av kammeret 4 med turbulensgenerator S, for eksempel en kavitator og særlig en ultralydgenerator. Kammeret 4 har et ekstra innløp 7 forenet med mateledningen 8 som fører fra mateledningen 9. Ledningen 10 og oppslemmingsledningen 6 møter en innløpsledning 18 ved kammeret II som også inneholder blanderen 14 og fra hvilken det går en produktledning 12. Som beskrevet under henvisning til figur 1 er ledningene 1 og 18 fortrinnsvis forenet (vist stiplet i figur 2) og ledningene 9 og 10 er fortrinnsvis forenet (vist stiplet i figur 2). I bruk blir en første oppløsning av en komponent av et avsettbart mineralsalt som er en mettet vandig oppløsning av dette (for eksempel formasjonsvann med signifikant bariumionkonsentrasjon i en mettet bariumsulfatoppløsning) ført i ledning 1 og så via ledning 2 til kammeret 4. En andre oppløsning av en andre komponent av det avsettbare mineralsalt (for eksempel vann inneholdende sulfationer) føres i ledning 9 til ledning 8 og kammeret 4. Den første og andre oppløsning møtes i kammeret 4 under betingelser for turbulens fra generatoren 5 for å produsere en oppslemming av kimkrystaller, for eksempel av bariumsulfat. Oppslemmingen forlater kammeret 4 via utløpet 13 og led-ningn 6 for å tre inn i kammeret 11 der den møter første og andre oppløsninger som kommer inn fra respektivt ledningene 1 og 10 og blandes av blanderen 14.1 kammeret 11 er det sterk agitering av den vandige, overmettede oppløsning som produseres fra første og andre oppløsninger, i nærvær av kimkrystaller fra ledning 6. Krystallisering inntrer i væsken og gir mineralsalt med redusert tendens til avsetning på overflater. Blandingen av mineralsalt og mettet oppløsning føres til produktledningen 12 gjennom sonen for avsetning nedstrøms (ikke vist) der mineralsalt ellers ville avsettes. Denne apparatur er spesielt egnet der mineralsaltavsetningshastigheten fra den vandige, overmettede oppløsning vil være høy hvis trekkene 2-19 var fraværende. Det er gunstig når overmettingen meget hurtig inntrer fra blandingen av 2 oppløsninger, for eksempel overmettet bariumsulfatoppløsning fra blanding av sjøvann og bariumionholdig formasjonsvann. Hvis ønskelig (ikke vist) kan det benyttes en trinnvis krystallisering fra ledning 1 i figur 2 med et eller flere ytterligere kamre 1 IA, 1 IB og så videre nedstrøms i ledning 12 og en eller flere suksessive mateledninger 10A, 10B og så videre fra ledning 10 i de ytterlig-ere kamre 1 IA, 1 IB og så videre (ikke vist).

Som med figur 1 kan ledningene 1 og 18 til kamrene 4 og 11 være for å inneholde forskjellige oppløsninger, for eksempel forskjellige formasjons- eller produksjonsvann eller forskjellige sjøvann og på samme måte kan ledningene 8 og 10 til kamrene 4 og 11 også være for å inneholde forskjellige oppløsninger, for eksempel forskjellige sjøvann (ikke vist). Når ledningene 1 og 18 er forent og 9 og 10 er forent kan den samme opp-løsning benyttes for å tilveiebringe både første oppløsninger og andre oppløsninger. Figur 3 viser en modifikasjon av apparaturen i figur 2 der ledningen 6 ikke forener kamrene 4 og 11 men forener kammer 4 med ledningen 10 ved sted IS. I bruk føres oppslemmingen av krystaller som forlater kammeret 4 til ledningen 10 ved stedet 15 då-den fortynnes med den andre komponentoppløsning (for eksempel natriumsulfatoppløs-ning som sjøvann) og den fortynnede oppslemming som produseres føres til kammeret 11. På denne måte blir kimkrystallene lettere fordelt i kammeret 11 med den vandige, overmettede oppløsning for vandig forløpervæske fra ledning 1 fordi de allerede delvis er fordelt i en av de andre væsker som mater kammeret. Figur 4 viser en ultralydapparatur omfattende et kimkrystallgeneratorkammer 30, et første innløp 31 for en første vandig oppløsning (for eksempel sjøvann), et andre innløp 32 for en andre vandig oppløsning (for eksempel formasjonsvann), et utløp 33 for en

"kimt" strøm og en ultralydresonator 34 som går inn i kimkrystallgeneratorkammeret 30. For et kimkrystallgeneratorkammer med en kapasitet på 2,5 liter kan kimholdig strøm trekkes av fra kammeret i en strømningsrate på opp til 75 liter/minutt.

Figur 5 viser et alternativt arrangement av ultralydapparaturen der Irimkrystallgenera-torkammeret er rørformet, en ultralydresonator 41 rager inn i krystallgeneratorkammeret 40 og er arrangert sentralt slik at den ligger langs kammerets lengdeakse.

De første og andre vandige oppløsninger mates til kimkrystallgeneratorkammeret 40 via et første innløp 42 og et andre innløp 43 og strømmer gjennom ringrommet mellom veggene av kimkrystallgeneratorkammeret 40 og ultralydresonatoren 41.

Et ytterligere arrangement er vist i figur 6 der den første vandige oppløsning mates til kimkrystallgeneratorkammeret 5 via innløp 51 og 52 og den andre vandige oppløsning trer inn i kirrikrystallgeneratorkammeret via innløp 53. Oppløsningen blandes ved spis-sen av ultralydresonatoren 54 som rager inn i kirnkrystallgeneratorkammeret 50.

I figur 7 har kimlaystallgeneratorkammeret 60 et første innløp 61 for den første vandige oppløsning og et andre innløp 62 for den andre vandige oppløsning. Et antall ultra-lydtransducere 63 er anordnet eksternt på veggene av kimkrystallgeneratorkammeret 60.

Figur 8 viser en apparatur omfattende et antall ultralyd^irnkrystallgeneratorkamre 70 anordnet i parallell idet hver reaktor har et første innløp 71, et andre innløp 72 og et utløp 73. En første vandig oppløsning mates til hvert av kirnkrystallgeneratorkamrene 70 via ledningen 74, grenledningene 75 og de første innløp 71. En andre vandig oppløs-ning mates til hvert av kirnkrystallgeneratorkamrene 70 via ledningen 76, grenlednmge-ne 77 og de andre innløp 72. Hvert av generatorkamrene er tilpasset med en ultralydresonator 78. En partielt podet strøm trekkes av fra kamrene 70 via utløp 73 og føres via ledningen 79 og ledningen 80 til en blandetank 81 (ytterligere kimkrystallgeneratorkammer). Et antall ultralydresonatorer 78 er montert eksternt på veggene av blandetanken 81 som også er utstyrt med et røreverk 82. En dispersjon av kimkrystaller trekkes av fra blandetanken 81 via ledningen 83 og føres via pumpen 84 og ledningen 85 til et injeksjonspunkt (ikke vist). Operasjonen av pumpen 84 kontrolleres slik at dispersjonen av kimkrystallene reinjiseres i de vandige fluider som skal behandles under egnet strøm-ningshastighet og trykk. Hvert av ldmkrystallgeneratorkamrene 70 kan opereres uavhengig av de andre. Den nominelle strøm av væske gjennom hvert av kamrene 70 kan være 80 % av den maksimale strømningshastighet gjennom kimkrystallgeneratorkamrene (bygd i et overskudd av 1 kammer av 5). Blandetanken 81 er stor nok til å ta vare på all strøm av væske gjennom kamrene 70 og oppholdstanken i blandekammeret 81 bestemmes i henhold til krystalliseringsraten av kimkrystallene slik den bestemmes av

de vandige oppløsninger som behandles. Røreverket 82 understøtter krystalliseringspro-sessen og sikrer at overmetningen av den vandige oppløsning i blandetanken er redusert til metningsnivå. For optimal effektivitet av systemet bør trykket i blandetanken 81 hol-des under 5 bar og helst under 2,5 bar. Karakteristisk gjelder at der den første vandige

oppløsning er formasjonsvann og den andre vandige oppløsning er sjøvann blir dispersjonen av kimkrystaller reinjisert i sjøvann som så benyttes for å behandle produsert vann. Karakteristisk kan apparaturen ha fem kimkrystallgeneratorkamre i parallell som avleverer en partielt kimt strøm til blandetanken 81 i en strømningsrate på 300 liter /minutt. Der blandetanken er sylindrisk (0,7 meter diameter x 1,0 meter høyde) gir dette en minimum oppholdstid på 5 minutter. Det antas at denne oppholdstid vil være tilstrekkelig til å redusere overmetningen til metningsnivå.

Figur 9 er et SEM fotografi av kimkrystaller av bariumsulfat med hulrom, fremstilt med ultralyd. Figur 10 er et SEM fotografi av kimkrystaller av bariumsulfat som er benyttet for å pode en vandig, overmettet oppløsning av bariumsulfat hvori hulrommene i det minste delvis er fylt med bariumsulfat avsatt fra den vandige, overmettede oppløsning. Figur 11 er et SEM fotografi av krystaller av bariumsulfat som er tillatt utkrystallisering fra en mettet, vandig oppløsning uten noen ekstern innflytelse bortsett fra tyngdekraft og tid. Figur 12 er et SEM fotografi av lrimkrystaller av kalsiumkarbonat som ble tillatt å krystallisere ut av en mettet vandig oppløsning uten noen utvendig innflytelse bortsett fr tyngdekraft og tid; og Figur 13 er et SEM fotografi av krystaller av kalsiumkarbonat produsert under ultralyd.

Oppfinnelsen skal illustreres nærmere ved hjelp av de følgende eksempler.

Partikkeldimensi onering

Den midlere partikkelstørrelse for ltirnkrystallene og kontrollkrystallene (krystaller dannet i fravær av ultralyd) ble bestemt ved å analysere SEM bilder av krystallene og ved å benytte en laserlysspredningsteknikk. Denne sistnevnte ble gjennomført ved bruk av et Galai Computerised Inspection System, markedsført av Roth Scientific. Galai instru-mentet fører en stråle av laserlys gjennom en omrørt prøve (suspensjon av krystaller i en vandig oppløsning). En detektor (fotodiode) er posisjonert direkte overfor kilden av strålen og detekterer laserlys som passerer gjennom prøven når detektoren ikke er skjult av en krystallpartikkel. Den tiden detektoren er skjult av en krystallpartikkel er propor-sjonal med diameteren av partikkelen som sitter i laserstrålen (mellom kilden og detektoren). En fordeling av tildekningstid og derved kordelengden måles og programvare benyttes for å beregne en størrelsesfordeling av sfæriske partikler ut fra området av kor-delengder som måles. Således er den midlere diameter en ekvivalent sfærisk diameter som i det vesentlige tilsvarer lengden av den lengste dimensjon.

Eksempel 1

Apparaturen som vist i figur 2 ble benyttet med ledningene 1 og 18 forenet og 9 og 10 forenet og med strømningsrater på 0,05 ml/min formasjonsvann (FW) i ledning 2,4,95 ml/min. FW inn i kammeret 11 fra ledning 18,0,05 ml sjøvann (SW) i ledning 8 og 4,95 ml/min SW inn i kammeret 11 i ledning 10 og 0,1 ml/min kirakrystallsuspensjon inn i kammeret 11 i ledning 6. Én vikling av rustfritt stålrør med 1,6 mm indre diameter var til stede i ledning 6 og en annen i ledning 12, begge for å holde væske, og et blokkerbart rør nedstrøms viklingen i ledning 12 var til stede for å stemme blokkeringstrykket eller avsetningsraten. Ledningene 1,2,6,8 og 10 var alle et rør med 3,2 mm indre diameter.

Formasjonsvannet i ledningene 2 og 10 inneholdt:

NaCl (64,24 g/L), NaHC03 (2,82g/L), CaCl2.2H20(2,35 g/L);KCl

(2,25g/L), BaCl2.2H20(l,39g/L), MgCl2.6H2O(0,88g/L), SrCl2.6H20 (0,24g/L) i 1 liter vann og pH verdijustert til 4,5 ved dråpevis tilsetning av fortynnet saltsyre eller na-triumhydroksyd.

Sjøvannet i ledningene 8 og 10 holdt en pH verdi på 4,5 og inneholdt:

NaCl (23,97 g/l), NaHCOj (0,17 g/l), CaCl2.2H20 (1,57 g/l), KC1 (0,87 g/1), MgCl26H20 (11,11 g/l), SrCI2-6H20 (0,024 g/1), Na2SO410H2O (9,93 g/l) i 1 liter vann.

Kammeret 4 har en blander og et ultralydhora (maksimal energi 5000 J/cm<3>) ved en frekvens på 20 kHz på blandepunktene for vann fra ledningene 2 og 8.

Virkningen av ultralyden gav turbulent strøm i blanderen i kammeret 4 med et Reynolds tall på minst 2000. Kammeret 11 inneholdt en T stykkeblander for blanding av strøm-mene fra ledningene 6,10 og 18 under tilstander med turbulent strøm.

Prosessen ble gjennomført uten bruk av ultralydgeneratoren 5 og deretter med ultralydgeneratoren 5 som ble operert i 2 — 3 sekunder for å sikre at likevekt var nådd. I hvert tilfelle ble oppslemmingen i røret oppstrøms kammeret 11, men nedstrøms viklingen, analysert og arten av bariumsulfatkrystallene bestemt ved sveipelektronmikroskopi og partikkelstørrelsen bestemt Resultatene var som følger: uten ultralyd var midlere par-tikkelstørrelse 2,04 mikron, standard avvik 2,01 mikron og antall partikler per ml var 35 x IO<6>; med ultralyd var midlere partikkelstørrelse 1,03 mikron, standard avvik 0,71 mikron og antall partikler 159 x 10é per ml.

Oppslemmingen i ledning 6 på tidspunktet for innløpet i kammeret 11 inneholdt 10 vekt-% bariumsulfatkrystaller i oppløsning. Krystallene fra bruk av ultralyd var i det vesentlige rektangulære med store buede hulrom som forløp innover fra overflaten mens de som ble oppnådd uten bruk av ultralyd var stjerneformet, se de vedlagte SEM foto-grafier i figurene 9 og 11.

I tillegg, og i separate forsøk uten ultralyd, var bariumsulfatkimkrystaller med 1,03 mikron midlere partikkelstørrelse (generert oppstrøms kiminjeksjonspunktet i ultralydblan-dekammeret som beskrevet ovenfor) til stede i formasjonsvannet som ble satt til kammeret 11. Analysen av krystaller nedstrøms kammeret 13 viste i gjennomsnitt 2,58 mikron med et standard avvik på 1,81 mikron og antall partikler/ml på 35 x IO<6>.

Vekten av krystallene som var avsatt i viklingsrøret nedstrøms kammeret 11, uttrykt som mg bariumsulfat per 1 gjennomført oppløsning, ble også bestemt ved å måle kon-sentrasjonen av eluert barium (i oppløsning) ved bruk av induktivt koblet plasma-spektroskopi, ICP. etter 7 timer uten ultralyd var cirka 60 mg/l mineralsalt avsatt mens avsetningene i forsøkene med ultralyd var 25-32 mg/l og dette nivå forble i minst inntil 24 timer.

Eksempel 2

Prosessen i eksempel 1 med ultralyd ble gjentatt med en lavere ultralydenergitilførsel, nemlig 1600 J/cm<3>. Det ble oppnådd resultater tilsvarende de i eksempel 1 for partik-kel(krystall)størrelsesparametrene.

Eksempel 3

Prosessen i eksempel 1 ble gjentatt, men med apparaturen ifølge figur 3, med separate mateledninger for formasjonsvann i ledningene 1 og 18 til kamrene 4 og 11 og med separate mateledninger for sjøvann i ledningene 8 og 10. På denne måte ble virkningen av forskjellige relative strørrmingsrater av kimoppslemming i ledning 6 og formasjonsvann til kammeret 11, forandret. Resultatene var som følger. Strørnningsratene i ledningene 1 og 6 var 2 l/min. og 8,7 l/min. i hver av ledningene for formasjons- og sjø-vann til kammeret 11. Dette gir en prosentandel kimoppslemming i forhold til total-væske i kammeret 11 på 10 vekt-%. Oppholdstiden var 3,1 sekund fra kammer 4 til sted 15,3,5 sekunder fra sted 15 til kammer 11 og 3,8 sekunder fra kammer 11 til det blok-kerbare rør. Det inntrådte ingen blokkering. Med de siste to oppholdstider redusert til 2,1 sekund henholdsvis 1,2 sekunder (og sjøvanns- og formasjorisvannstrømningsrater på 8,5 l/minutt som hver gav en 11 % kimprosentandel) inntrådte blokkering.

Med forskjellige strømningsrater (nemlig 4 l/minutt for formasjons- og sjøvann, noe som gir 20 % poding, og oppholdstider (som ovenfor) på henholdsvis 3,1,3,6 og 2,3 sekunder, var det heller ikke nå noen blokkering (og ingen avsetning i blokkerings-røret).

Med forskjellige strømningsrater (nemlig 3 l/minutt for formasjons- og sjøvann) og 4 l/minutt for kimkrystalloppslemmingen, noe som gav 40 % poding, og oppholdstider (som ovenfor) på henholdsvis 1,5,3,1 og 2,3 sekunder var det heller ikke her noen blokkering og kun 2 mg/avsetning i blokkeringsapparaturen.

I hvert tilfelle var energi per volumenhet væske i kammeret 4 fra resonatoren 5 innen området 5-80 J/cm<3>.

Eksempel 4

Prosessen i eksempel 3 ble gjentatt med alt formasjonsvann og sjøvann blandet i kammeret 4 for å gi en total strømningsrate på 6 l/minutt og ingen tilsetning av ekstra i ledningene 10 og 8. Eksempler ble gjentatt med og uten ultralydgenerering av turbulens. Uten ultralyd steg trykket i blokkeringsrøret til 5,8 bar etter gjennomføring av til sam-men 50 liter, noe som gav en avsetning på 340 mg/l mens trykket med ultralydbehandling fremdeles i det vesentlige var 0 etter at 520 liter vann var ført gjennom og det var dannet en avsetning på kun 13 mg/l.

I beslektede forsøk gjennomført ved 20 l/minutt totalvolum og med og uten ultralyd var den midlere partikkelstørrelse for mineralsalt som ble produsert etter blandepunktet 1,05 mikron med ultralyd og 5,6 mikron uten ultralyd.

Eksempel 5

Et formasjonsvann inneholdende NaCl (74,1821 g/1), KC1 (0,71 g/l), NaHC03 (0,68 g/1), CaCl2 • 2H20 (10,3 g/l), MgCl2 • 6H20 (4,22 g/l), SrCl2 • 6H20 (1,75 g/l), BaCl2 • 2H20 (0,45 g/l) ble blandet hurtig med sjøvann (500 ml og med samme sammensetning som i eksempel 1) i en ultralydapparatur av samme konstruksjon som den som ble benyttet i eksempel 1 og ble der ultralydsbehandlet ved 20 kHz i 10 sekunder for å generere kimkrystaller (ultralaydsgenererte krystaller). Forsøket ble gjentatt uten anvendel-se av ultralyd (kontroll, ultralydsbehandlede krystaller).

Prøver på krystaller ble undersøkt ved SEM. Målinger ble foretatt på størrelse og morfologi for krystallene ved bruk av trykte bilder. Resultatene oppnådd ved å måle 100 kontrollkrystaller og 112 kimkrystaller er vist i tabellene 1 og 2.

Generelt var krystallene tynne, romboider med to flate hjørner. Krystall"lengde" målingen skjedde mellom de avflatede ender av krystallen og "bredde" målingen skjedde mellom to spisse ender av krystallen.

Eksempel 6

De følgende formulerte saltoppløsninger ble benyttet i testene nedenfor: Saltoppløsning A: konsentrasjon av kalsiumioner (Ca<2+>) = 0,04M, pH5 Saltoppløsning B: konsentrasjon av bikarbonatoppløsninger (HCO3") = 0,08M, pH7

Saltoppløsningene A og B ble begge tillatt å nå fullstendig metning med CO2 før pH verdien i hver saltoppløsning ble notert og hvis nødvendig justert med HC1 eller NaOH.

Test 1

En høytrykks- og høytemperatur (HPHT) rørblokkeirngsrigg ble forbundet med et HPHT "T" blandestykke. Dette "T" blandestykket (med et første innløp, et andre innløp og et utløp) ble utstyrt med et ultralydhorn (3/3" spiss, 550W maksimal utgang). De første og andre innløp av "T" blandestykket ble forbundet med en første væskematerledning og en andre væskematerledning mens utløpet ble forbundet med et en meter 1/16" blokkeringsrør. En returtrykkregulator (BPR) med en in-line filter ble posisjonert ved utløpet av blokkeringsrøret og opprettholdt trykket i "T" blandestykket og i blokke-ringsrøret ved 200 bar.

HPHT rørblokkeirngsriggen ble først innstilt til et trykk på 200 bar ved bruk av destillert vann. Destillert vann ble så tillatt å strømme gjennom den første væskematerledning og den andre væskematerledning i en rate på 2,5 ml/minutt for begge ledninger inntil vannet i "T" blandestykket hadde nådd en likevektstemperatur på 90 °C. Føden til den første og andre væskematerledning ble så koblet til henholdsvis saltoppløsningene A og B mens strørrmingsraten gjennom begge ledninger var 2,5 ml/minutt. Saltoppløsningene A og B ble blandet i "T" blandestykket for å gi en oppslemming av kalsittkrystaller. Oppslemmingen ble så ført gjennom utløpet av "T" stykket til blokkeringsrøret. Den tid det tok for å blokkere blokkeringsrøret på 1/16", etter kobling til saltoppløsningene A og B, var 45 minutter. Prøver ble samlet 40 minutter etter initiering av strømmen av salt-oppløsningene A og B (nedstrøms in-line filteret) og ble umiddelbart filtrert videre med henblikk på SEM analyse (kontroll; ultralydsbehandlede krystaller). Fordi prøvene ble samlet nedstrøms in-line filteret ble kun en liten del av krystallene samlet. SEM analyse av kalsiumkarbonatkrystallene viste at krystallene hadde en størrelse på 10 um (eller mindre) med en blomsterlignende morfologi, se figur 12.

Test 2

Prosedyren som skissert ovenfor ble gjentatt bortsett fra at ultralydhornet ble aktivert til 10 % av sin totale utgangskapasitet. Den tiden det tok for at røret på 1/16" ble blokkert var 2 timer. Behandlede prøver ble samlet etter 1 time for SEM analyse (ultralydgenererte kimkrystaller). SEM analyse av de ultralydgenererte krystaller viste små avrundede krystaller med grovt regnet 2 um størrelse, se figur 13.

Testene 1 og 2 viste at kalsiumkarbonatmorfologien påvirkes av ultralyd som legges på under krystallvekstperioden. Krystaller generert i test 2 (ved bruk av ultralyd) ble av-rundet og var meget mindre enn de som vokste uten ultralyd. I tillegg ble rørblokker-ingstiden forlenget fra 45 minutter til 2 timer.

Eksempel 7

Kontroll

En saltoppløsning inneholdende NaCl (66,1 g/l), MgCl2 • 6H20 (33,45 g/1), CaCl2 2H20 (55,02 g/l) ble langsomt blandet med sjøvann (med sammensetningen fra eksempel 1) i et forhold på 50:50. Det ble funnet at det tok flere minutter før det begynte å opptre krystaller (kontroll).

Ultralvdbehandling

150 ml saltoppløsning i et 500 ml begerglass ble ultralydbehandlet ved bruk av en 550W, 20 kHz sonde. 150 ml sjøvann ble hurtig satt til saltoppløsningen mens lyd-behandlingen av innholdet i begerglasset fortsatte. Det ble funnet at krystalliseringen opptrådte i løpet av sekunder og den resulterende blanding syntes perleaktig.

Analyse av krystallene ved SEM viste at rundt 45 % av kontrollkrystallene hadde en dimensjon under 1 um mens rundt 70 % av ultralydgenererte krystaller hadde en dimensjon under 1 um.

Eksempel 8

Prøver ble gjennomført ved bruk av en innlånt testskid tilveiebragt av Dyno A/S ("en-het"). Enheten bestod av et "blokkeringsrør" (et rør av 316 rustfritt stål med en lengde på 0,5 meter og en nominell indre diameter på % tomme hvori det var innført 37 mm x 2,4 mm 316 rustfrie stålstaver) og et ultralydkimkrystallgeneratorkarnmer (som vist i figur 4). Ultralydsonden bestod av en Telsonics innkapslet PZT ultralydkonverter festet til en "stavformet" rustfri stålresonator, drevet ved en frekvens på 20 kHz som gav opp til 2000 W energi. Resonatoren gav både et radialt og et longitudinalt ultralydfelt. Ultralydsonden og kimkrytallgeneratorkammeret ble anbrakt i en eksplosjonssikker inneluk-ning egnet for offshorebruk og hele enheten var sertifisert for bruk i et risikoareal sone 1. De første og andre innløp av kirrikrystallgeneratorkammeret var forbundet til en første væskematerledning og en andre væskematerledning mens utløpet var forbundet til ledningen som førte til blokkeringsrøret. Enheten var også utstyrt med innbindingspunk-ter for en sjøvannstrøm inneholdende sulfatanion og en produsert vannstrøm inneholdende bariumkation.

I en første operasjonsmodus av enheten ble sjøvannsstrømmen og strømmen av produsert vann matet langs strømningsledningene fra innbindingspunktet til et blandepunkt der strømmene ble blandet under kontrollerte betingelser. Den blandede strøm ble så ført gjennom blokkeringsrøret som gav en preferensiell overflate for hurtig avsetning av skall i form av bariumsulfat. Differensialtrykket over blokkeringsrøret ble overvåket over et tidsrom og funnet å gi en god representasjon av skallavsetningen.

I en andre arbeidsmodus for enheten ble en del av sjøvannsstrømmen og en del av strømmen av produsert vann ført via den første og andre væskematerledning til kim-krystallgeneartorkammeret der den resulterende blanding av sjøvann og produsert vann ble underkastet et ultralydfelt for derved å generere kimkrystaller. En strøm inneholdende kimkrystaller ("kimt" strøm) ble trukket av fra kimkrystallgeneratorkammeret via utløpet og ført langs en ledning som førte til blokkeringsrøret. Resten av sjøvanns-strømmen og resten av strømmen av produsert vann ble suksessivt innført i den podede strøm. Den kombinerte strøm ble så ført gjennom blokkeringsrøret og differensialtrykket over blokkeringsrøret ble overvåket over et tidsrom.

Effektiviteten for ultralydbehandlingen ble bedømt ved å måle trykkdifferensialet (AP) over blokkeringsrøret ved en temperatur på 70 °C og en initialtrykk på 3-5 bar absolutt. Tabell 3 viste endringen i trykk over blokkeringsrøret som en funksjon av kumulativt volum av væske som strømmer gjennom blokkeringsrøret for to kontrollforsøk (første operasjonsmodus for enheten; forsøkene A og B) og for den andre operasjonsmodus av enheten (forsøk C). I forsøkene A og B ble en strøm av produsert vann og en sjøvanns-strøm blandet i et volumforhold på 1:1 ved en totalstrøm å 20 liter/minutt. I forsøk C ble en del av den produserte vannstrøm og sjøvannsstrømmen (40 volum-% av hver strøm) innført i kirrikrystallgeneratorkarnmeret for å generere en podet strøm. Mengden skall som ble avsatt i blokkeringsrøret i forsøkene A og B var 56 henholdsvis 28 mg/liter sammenlignet med 2,5 mg/liter i forsøk C. Således var effekten av podingen å redusere avsetning av skall og den derav følgende endring i trykk over blokkeringsrøret. Dette forsøk viser også at behandlingsmetoden ifølge oppfinnelsen er effektiv ved forhøyet trykk og temperatur og kan benyttes for å behandle vann i nærvær av restolje og andre forurensende stoffer (som spormengder av korrosjonsinhibitorer og skallinhibitorer eller partikler som sand).

Claims (11)

1. Fremgangsmåte for å redusere avsetning av mineralsalter fra en vandig, overmettet opp-løsning på en fast overflate i kontakt med den vandige, overmettede oppløsning, karakterisert ved at den omfatter: (d) å tildanne en blanding omfattende en dispersjon av enten (i) kimkrystaller av mineralsaltet i en vandig oppløsning av mineralsaltet eller (ii) kimkrystaller av et salt som er isomorft med mineralsaltet i en vandig oppløsning av det isomorfe salt, der de dispergerte kimkrystallene har en midlere partikkelstør-relse på mindre enn 2,5 um, (e) å fordele blandingen i enten (i) en vandig overmettet oppløsning av mineralsaltet eller (ii) en vandig forløpervæske av den vandige overmettede oppløs-ning der den vandige forløpervæske er mettet med henblikk på kimdannel-sen, og i tilfelle (b) (ii), konvertering av den vandige forløpervæske til en vandig overmettet oppløsning av mineralsaltet; og (f) å bringe den behandlede, vandige overmettede oppløsning i kontakt med den faste overflate.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at blandingen er oppnådd ved å underkaste en vandig overmettet oppløsning av enten (i) mineralsalt eller (ii) et salt isomorft med mineralsaltet, en lyd- eller ultralydvibrering.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at kimkrystallene har 0,025 - 0,5 ganger diameteren av krystaller av det samme mineralsalt som krystalliserer ut fra en vandig overmettet oppløsning derav i fravær av lyd-eller ultralydvibrering.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 2 eller 3, karakterisert v e d at frekvensen for ultralydvibrasjonene er mellom 16 og 40 kHz.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 4, karakterisert ved at energidensiteten som legges på den vandige, overmettede oppløsning ved ultralydvibreringen ligger i området 1 til 100 j/cm<3>.

6. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 2 til 5, karakterisert ved at varigheten av den pålagte ultralydvibrering er 0,05 til 360 sekunder.

7. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 2 til 6, karakterisert ved at graden av overmetning av den vandige overmettede oppløsning som underkastes ultralydvibreringen er 50 til 400 ganger over metningsnivået.

8. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 2 til 7, karakterisert ved at den overmettede oppløsning som underkastes ultralydvibreringen oppnås ved å føre 2 eller flere vandige oppløsninger av de separate komponenter av mineralsalt eller av de separate komponenter av det isomorfe salt, til et blandingssted ved hvilket den vandige overmettede oppløsning dannes og ultralydvibreringen legges på.

9. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 8, karakterisert ved at vekt-% andelen kimkrystaller fra dispersjonen i forhold til den totale vekt av kimkrystaller og avsettbare mineralsalter er i området 10 til 50 vekt-%.

10. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 9, karakterisert ved at fordelingen av blandingen i den vandige overmettede oppløsning eller vandige forløpervæske gjennomføres 2 til 4 ganger idet forde-lingstrinnene skjer i serie eller parallelt eller som en kombinasjon.

11. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 10, karakterisert ved at den vandige forløpervæske konverteres til en vandig overmettet oppløsning av mineralsalter ved (i) avkjøling og/eller reduksjon av trykket i den vandige forløpervæske eller (ii) ved å tilføre et komplementært ion i forløper-væsken.