[go: up one dir, main page]

RU2110489C1 - Method for elimination of deposits of sulfates of alkaline-earth metals - Google Patents

Method for elimination of deposits of sulfates of alkaline-earth metals Download PDF

Info

Publication number
RU2110489C1
RU2110489C1 RU94046196A RU94046196A RU2110489C1 RU 2110489 C1 RU2110489 C1 RU 2110489C1 RU 94046196 A RU94046196 A RU 94046196A RU 94046196 A RU94046196 A RU 94046196A RU 2110489 C1 RU2110489 C1 RU 2110489C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
deposits
acid
solution
sound energy
synergist
Prior art date
Application number
RU94046196A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU94046196A (en
Inventor
Л.Моррис Ричард
Марк Пол Джеймс
Original Assignee
Мобил Ойл Корпорейшн
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Мобил Ойл Корпорейшн filed Critical Мобил Ойл Корпорейшн
Publication of RU94046196A publication Critical patent/RU94046196A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2110489C1 publication Critical patent/RU2110489C1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K8/00Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
    • C09K8/52Compositions for preventing, limiting or eliminating depositions, e.g. for cleaning
    • C09K8/528Compositions for preventing, limiting or eliminating depositions, e.g. for cleaning inorganic depositions, e.g. sulfates or carbonates
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F21/00Dissolving
    • B01F21/02Methods
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F31/00Mixers with shaking, oscillating, or vibrating mechanisms
    • B01F31/80Mixing by means of high-frequency vibrations above one kHz, e.g. ultrasonic vibrations
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08CLEANING
    • B08BCLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B3/00Cleaning by methods involving the use or presence of liquid or steam
    • B08B3/04Cleaning involving contact with liquid
    • B08B3/10Cleaning involving contact with liquid with additional treatment of the liquid or of the object being cleaned, e.g. by heat, by electricity or by vibration
    • B08B3/12Cleaning involving contact with liquid with additional treatment of the liquid or of the object being cleaned, e.g. by heat, by electricity or by vibration by sonic or ultrasonic vibrations
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22BPRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B26/00Obtaining alkali, alkaline earth metals or magnesium
    • C22B26/20Obtaining alkaline earth metals or magnesium
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B37/00Methods or apparatus for cleaning boreholes or wells
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/003Vibrating earth formations

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Detergent Compositions (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
  • Saccharide Compounds (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Cleaning By Liquid Or Steam (AREA)

Abstract

FIELD: elimination of deposits of sulfates of alkaline-earth metals from the surface of underground wells and gasoline engines. SUBSTANCE: low frequent sound energy is proposed to improve solubility of sulfate deposits alkaline-earth metals. Deposit is brought into contact with aqueous solution having pH 11-14, said solution comprises polyaminopolycarboxylic acid (its concentration being 0.1-1.0 M) or its salt and synergist (its concentration being 0.1-1.0 M). Sound energy having frequency 1.5-6.5 kHz is passed through solution. EFFECT: improved efficiency of the method. 12 cl, 8 dwg

Description

Изобретение касается использования низкочастотной звуковой энергии для повышения растворения накипи щелочноземельных металлов, в частности накипи сульфатов бария и стронция, с поверхностей с отложениями накипи на них при использовании растворителя, удаляющего накипь. Изобретение особенно полезно для удаления такой накипи с нефтяного рабочего оборудования, включая трубы нисходящей скважины, систему трубопроводов и обсадные трубы, так же, как и подземные части оборудования. Изобретение также пригодно для удаления этих отложений с другого вида оборудования, такого как котлы, испарители и теплообменники. The invention relates to the use of low-frequency sound energy to increase the dissolution of scale of alkaline earth metals, in particular scale of barium and strontium sulfates, from surfaces with scale deposits on them using a descaling solvent. The invention is particularly useful for removing such scale from oil working equipment, including downhole pipes, piping and casing, as well as underground parts of the equipment. The invention is also suitable for removing these deposits from other types of equipment, such as boilers, evaporators and heat exchangers.

Вода содержит катионы щелочноземельных металлов, таких как барий, стронций, кальций, магний и анионы, такие как сульфат, бакарбонат, карбонат, фосфат и фторид. Когда присутствуют комбинации этих анионов и катеонов в концентрациях, превышающих растворимости продуктов различного вида, которые могут быть образованы, образование осадка идет до тех пор, пока соответствующие растворимости продуктов превышаются длительное время. Water contains cations of alkaline earth metals such as barium, strontium, calcium, magnesium and anions such as sulfate, bicarbonate, carbonate, phosphate and fluoride. When combinations of these anions and cateons are present in concentrations exceeding the solubility of products of various kinds that can be formed, precipitation occurs until the corresponding solubilities of the products are exceeded for a long time.

Например, когда концентрации ионов бария и сульфата превышают растворимость продукта сульфата бария, будет образовываться как осадок. Растворимость продуктов превышается по различным причинам, таким как упаривание водной фазы, изменение pH, давления или температуры и введения дополнительных ионов, которые могут образовывать нерастворимые соединения с ионами, уже присутствующими в растворе. For example, when the concentrations of barium and sulfate ions exceed the solubility of the barium sulfate product, a precipitate will form. The solubility of the products is exceeded for various reasons, such as evaporation of the aqueous phase, changes in pH, pressure or temperature and the introduction of additional ions, which can form insoluble compounds with ions already present in the solution.

Когда продукты этих реакций высаживаются в осадок на поверхности, они образуют прилипающие отложения или накипи. Отложения могут мешать эффективному теплопереносу, формированию потока жидкости, способствовать процессу коррозии или являться местом скопления бактерий. Отложения являются дорогостоящей проблемой для любой промышленной водной системы, систем газо- и нефтепереработки, для систем целлюлозных и бумажных заводов и для других систем, вызывая замедление в работе и остановки для очистки и удаления. When the products of these reactions precipitate on the surface, they form adherent deposits or scale. Deposits can interfere with efficient heat transfer, the formation of a fluid stream, contribute to the corrosion process, or be a place of bacteria accumulation. Deposits are a costly problem for any industrial water system, gas and oil refining systems, pulp and paper mill systems and other systems, causing slowdowns and shutdowns for cleaning and disposal.

В патентах США 4980077, 4990718, 5049297 и 5084105 раскрывается способ удаления сульфата бария и отложений других сульфатов с помощью раствора, включающего комбинацию хелатообразующего агента, содержащего катализатор или синергист, содержащий полиаминополикарбоновую кислоту, такую как ЕДТА или ДТРА, вместе с анионами (1) монокарбоновой кислоты, такой как уксусная кислота, оксиуксусная кислота, меркаптоуксусная кислота или салициловая кислота; (2) оксалатов; (3) тиосульфатов или (4) нитрилоуксусной кислоты. US Pat. Nos. 4,908,077, 4,990,718, 5,049,297, and 5,084,105 disclose a method for removing barium sulfate and other sulfate deposits using a solution comprising a combination of a chelating agent containing a catalyst or synergist containing a polyaminopolycarboxylic acid, such as EDTA or DTPA, together with (1) monocarboxylic anions acids such as acetic acid, hydroxy acetic acid, mercaptoacetic acid or salicylic acid; (2) oxalates; (3) thiosulfates; or (4) nitriloacetic acid.

Отложения удаляют в щелочных условиях, предпочтительно при величинах pH от приблизительно 8,0 до приблизительно 14,0, лучшие результаты достигаются при pH приблизительно 12. Когда раствор становится насыщенным катионами металлов отложений, отработанный раствор устраняют с помощью повторного введения в подповерхностное образование или регенерацией. Deposits are removed under alkaline conditions, preferably at pHs from about 8.0 to about 14.0, best results are achieved at pHs about 12. When the solution becomes saturated with cations of the metal deposits, the spent solution is removed by reintroduction into the subsurface formation or by regeneration.

При обычной практике для удаления отложений и накипи заданный объем растворителя подается в резервуар и оставляется в статическом состоянии на длительный период времени. Это очень неэффективно, с экономической точки зрения, потому что резервуар должен выключаться из процесса на длительный период времени, в результате чего теряется производительность. In normal practice, to remove deposits and scale, a predetermined volume of solvent is supplied to the tank and left in a static state for a long period of time. This is very inefficient from an economic point of view, because the tank must be shut down from the process for a long period of time, as a result of which productivity is lost.

Выдержка при определенной температуре - также неэффективный метод с точки зрения скорости реакции. Кроме того, циркулирующий растворитель для отложений в отверстиях резервуара слишком дорог вследствие большого объема растворителя, необходимого для наполнения трубопроводов и проведения циркуляции. Exposure at a certain temperature is also an ineffective method in terms of reaction rate. In addition, the circulating solvent for deposits in the openings of the tank is too expensive due to the large volume of solvent required to fill the pipelines and circulate.

Изобретение предлагает эффективный способ удаления отложений щелочноземельных металлов при контактировании отложений с растворителем, удаляющим отложения, в то время как через растворитель пропускают одновременно звуковую энергию низкой частоты для более эффективного растворения отложений. The invention provides an effective method of removing deposits of alkaline earth metals by contacting deposits with a solvent that removes deposits, while low-frequency sound energy is passed through the solvent at the same time to more efficiently dissolve the deposits.

Способ удаления отложения сульфатов щелочноземельных металлов включает контактирование отложений с водным раствором, обладающим pH от приблизительно 8 до приблизительно 14 и содержащим хелатообразующий агент, включающий полиаминополикарбоновую кислоту, присутствующую в концентрации от 0,1 до 1,0 М, или соли такой кислоты и синергист или катализатор при одновременном пропускании через растворитель звуковой энергии низкой частоты, от 1,5 до 6,5 кГц, предпочтительно 1,5 кГц. Предпочтительным синергистом или катализатором является оксалатный анион, но могут использоваться и другие синергисты, включая монокарбоксилаты, тиосульфаты или нитрилоуксусную кислоту. Концентрация синергиста или катализатора составляет от 0,1 до 1,0 М. A method for removing the deposition of alkaline earth metal sulfates involves contacting the deposits with an aqueous solution having a pH of from about 8 to about 14 and containing a chelating agent comprising polyaminopolycarboxylic acid present in a concentration of from 0.1 to 1.0 M, or a salt of such an acid and synergist or the catalyst while passing through the solvent low-frequency sound energy, from 1.5 to 6.5 kHz, preferably 1.5 kHz. The preferred synergist or catalyst is an oxalate anion, but other synergists, including monocarboxylates, thiosulfates or nitriloacetic acid, can be used. The concentration of the synergist or catalyst is from 0.1 to 1.0 M.

На фиг. 1 - 4 показана скорость растворения сульфата бария при использовании растворителя, содержащего 0,5 М ДТРА и 0,5 М щавелевой кислоты (0,4 г/л дисперсии BaO4, 25oC) при pH 12,2 с КОН, в то время как через растворитель одновременно пропускают звуковую энергию различной низкой частоты и уровня мощности 6 (60% мощности); на фиг. 5 - скорость растворения сульфата бария в растворителе, содержащем 0,5 М ДТРА и 0,5 М салициловой кислоты (0,4 г/л дисперсии BaO4, 25oC) при pH 12,2 с КОН, в то время как одновременно через растворитель пропускают звуковую энергию при частоте 1,5 кГц и уровне мощности 6 (60% мощности); на фиг. 6 - скорость растворения сульфата бария в системе трубопроводов при использовании растворителя ДТРА/щавелевая кислота при одновременном пропускании через растворитель звуковой энергии частоты 1,5 кГц и уровне мощности 6 (60% мощности); на фиг. 7 - скорость растворения сульфата стронция в системе трубопроводов при использовании ДТРА/щавелевая кислота растворителя при одновременном пропускании через растворитель звуковой энергии частоты 1,5 кГц и уровне мощности 6 (60% мощности); на фиг. 8 - скорость растворения сульфата кальция в системе трубопроводов при использовании растворителя ДТРА/щавелевая кислота, в то время как одновременно пропускают через растворитель звуковую энергию частоты 1,5 кГц и уровне мощности 6 (60% мощности). На фиг. 6-8 - 0,5 М ДТРА, 0,5 М щавелевой кислоты; область трубопровода с отложениями, повышенная звуковая частота, 50oC, pH 12,2 с КОН.In FIG. 1 - 4 shows the dissolution rate of barium sulfate when using a solvent containing 0.5 M DTPA and 0.5 M oxalic acid (0.4 g / l BaO 4 dispersion, 25 o C) at a pH of 12.2 s KOH, while time as sound energy of various low frequency and power level 6 (60% of power) is simultaneously passed through the solvent; in FIG. 5 - the dissolution rate of barium sulfate in a solvent containing 0.5 M DTPA and 0.5 M salicylic acid (0.4 g / l BaO 4 dispersion, 25 o C) at a pH of 12.2 with KOH, while at the same time sound energy is passed through the solvent at a frequency of 1.5 kHz and a power level of 6 (60% power); in FIG. 6 - the rate of dissolution of barium sulfate in the piping system when using the DTPA / oxalic acid solvent while passing through the solvent the sound energy of a frequency of 1.5 kHz and a power level of 6 (60% power); in FIG. 7 - the rate of dissolution of strontium sulfate in the piping system when using a DTPA / oxalic acid solvent while transmitting sound energy of a frequency of 1.5 kHz and a power level of 6 (60% power) through the solvent; in FIG. 8 - the dissolution rate of calcium sulfate in the piping system when using the DTPA / oxalic acid solvent, while at the same time sound energy of a frequency of 1.5 kHz and a power level of 6 (60% power) are passed through the solvent. In FIG. 6-8 - 0.5 M DTPA, 0.5 M oxalic acid; the area of the pipeline with deposits, increased sound frequency, 50 o C, pH 12.2 with KOH.

Согласно изобретению отложения сульфатов щелочноземельных металлов, особенно сульфата бария, сульфата кальция и сульфата стронция, удаляют при использовании химических удаляющих отложения агентов, подвергая воздействию звуковой энергии низкой частоты. According to the invention, deposits of alkaline earth metal sulfates, especially barium sulfate, calcium sulfate and strontium sulfate, are removed using chemical deposition removing agents, subject to low frequency sound energy.

Способ особенно пригоден для удаления таких отложений с поверхностей нефтедобывающего оборудования, применяющегося для доставки нефти и/или воды из подземных образований к поверхности. Способ, однако, может также использоваться для удаления отложения с самих образований, особенно в областях, окружающих оборудование и резервуары ввода. The method is particularly suitable for removing such deposits from the surfaces of oil production equipment used to deliver oil and / or water from underground formations to the surface. The method, however, can also be used to remove deposits from the formations themselves, especially in areas surrounding equipment and input tanks.

Отложения и осадки могут образовываться до такой степени, что проницаемость образования нарушается в результате более низкой объемной скорости потока, более высокого давления насоса, и в конечном счете образование оставляют. Способ также используется для удаления отложений с оборудования и с нефтедобыващего, находящегося на поверхности, и с другого, например, с поверхности котлов и теплообменников и с другого оборудования, находящегося в условиях образования отложений. Deposits and sediments can form to such an extent that the permeability of the formation is disturbed as a result of a lower volumetric flow rate, a higher pump pressure, and eventually the formation is left. The method is also used to remove deposits from equipment and from oil producing, located on the surface, and from another, for example, from the surface of boilers and heat exchangers and from other equipment located in the conditions of formation of deposits.

Отложения сами по себе обычно представляют собой прилипший осадок образующегося отложения минерала на металлических поверхностях, подвергающихся воздействию воды, содержащей образующие отложения компоненты. Эти компоненты включают металлы щелочноземельных металлов, включая кальций, стронций и барий, вместе с переменными количествами радия в зависимости от происхождения воды. Отложения сульфата бария особенно затруднительны для удаления существующими химическими методами ввиду их очень низкой растворимости. The deposits themselves are usually an adherent sediment of the resulting mineral deposits on metal surfaces exposed to water containing deposits forming components. These components include alkaline earth metals, including calcium, strontium and barium, together with varying amounts of radium depending on the origin of the water. Barium sulfate deposits are particularly difficult to remove by existing chemical methods due to their very low solubility.

Изобретение позволяет удалять отложения с помощью водного раствора, содержащего хелатообразующий агент и катализатор или синергист для ускорения растворения отложений, как описано в патенте США 4980077, 1990, в то время как одновременно через раствор пропускают звуковую энергию низкой частоты. Этот патент вводится здесь ссылкой. The invention allows deposits to be removed using an aqueous solution containing a chelating agent and a catalyst or synergist to accelerate the dissolution of deposits, as described in US patent 4980077, 1990, while low frequency sound energy is passed through the solution. This patent is incorporated herein by reference.

Значения pH раствора сохраняется при pH от приблизительно 8,0 до приблизительно 14,0, предпочтительно при приблизительно 11-13, предпочтительно приблизительно при 12. Пригодные хелатообразующие агенты включают полиаминополикарбоновую кислоту, такую как ЕДТА (этилендиаминотетрауксусная кислота) или ДТРА (диэтилентриаминопентауксусная кислота), которые имеют тенденцию образовывать стабильный комплекс с катионом щелочноземельного металла из образовавшегося отложения. The pH of the solution is maintained at a pH of from about 8.0 to about 14.0, preferably about 11-13, preferably about 12. Suitable chelating agents include polyaminopolycarboxylic acid, such as EDTA (ethylenediaminetetraacetic acid) or DTPA (diethylenetriaminopentaacetic acid), which tend to form a stable complex with an alkaline earth metal cation from the resulting deposition.

Хелант может добавляться к растворителю в форме кислоты или альтернативно как соль кислоты, предпочтительно калиевая соль. Концентрация хеланта в водном растворе обычно должна составлять от 0,1 до 1,0 М. Концентрация катализатора или синергиста в водном растворе также должна быть от 0,1 до 1,0 М. Во всяком случае щелочные условия, используемые в процессе удаления отложений, будут превращать свободную кислоту в соль. The chelant may be added to the solvent in the form of an acid or alternatively as an acid salt, preferably a potassium salt. The concentration of the chelant in the aqueous solution should usually be from 0.1 to 1.0 M. The concentration of the catalyst or synergist in the aqueous solution should also be from 0.1 to 1.0 M. In any case, the alkaline conditions used in the deposition process, will convert free acid to salt.

Предпочтительным синергистом или катализатором является анион оксалата (патент США 4980077). Оксалат используется предпочтительно в количестве от приблизительно 0,1 до 1,0 М, более предпочтительно от приблизительно 0,5 М, при pH 8,0-14,0, предпочтительно 11-13 и обычно приблизительно 12. A preferred synergist or catalyst is an oxalate anion (US Pat. No. 4,980,077). Oxalate is preferably used in an amount of from about 0.1 to 1.0 M, more preferably from about 0.5 M, at a pH of 8.0-14.0, preferably 11-13, and usually about 12.

Требуемая величина pH получается добавлением основания, предпочтительно калиевого основания, такого как едкий калий, гидроокись калия. Альтернативным синергистом или катализатором является анион монокарбоновой кислоты, предпочтительно салицилат, как описано в патенте США 5084105, 1992. Этот патент введен здесь ссылкой. The desired pH is obtained by adding a base, preferably a potassium base, such as potassium hydroxide, potassium hydroxide. An alternative synergist or catalyst is a monocarboxylic acid anion, preferably salicylate, as described in US Pat. No. 5,084,105, 1992. This patent is incorporated herein by reference.

Могут использоваться также тиосульфатные синергисты или синергисты нитрилоуксусной кислоты, описаны в патенте США 5049297, Патент включен здесь ссылкой. Количества хеланта, использующегося с монокарбоновой кислотой или другими синергистами, сравнимы с количествами, использующимися с оксалатными синергистами, сравнимы также используемые значения pH, т.е. концентрация хеланта и синергиста от 0,1 до 1,0 М, обычно приблизительно 0,5 М, pH раствора от 8 до 14, обычно 11-13 и лучшие результаты для приблизительно pH 12. Thiosulfate synergists or synergists of nitriloacetic acid may also be used, as described in US Pat. No. 5,049,297. The patent is incorporated herein by reference. The amounts of chelant used with monocarboxylic acid or other synergists are comparable to the amounts used with oxalate synergists, the pH values used are also comparable, i.e. the concentration of the chelant and synergist is from 0.1 to 1.0 M, usually about 0.5 M, the pH of the solution is from 8 to 14, usually 11-13 and the best results for about pH 12.

Предпочтительные растворы включают в качестве хелатообразующего агента приблизительно 0,1 до приблизительно 1,0 М этилендиаминоуксусной кислоты (ЕДТА) и/или диэтилентриаминопентауксусной кислоты (ДТРА), или солей этих кислот. Кроме того, к водному раствору добавляют предпочтительно оксалатный катализатор приблизительно 0,1 до приблизительно 1,0, предпочтительно приблизительно вплоть до 0,5 М. pH раствора затем доводят добавлением основания до требуемой величины, предпочтительно приблизительно до 12. Preferred solutions include, as a chelating agent, about 0.1 to about 1.0 M ethylenediaminoacetic acid (EDTA) and / or diethylenetriaminopentaacetic acid (DTPA), or salts of these acids. In addition, preferably an oxalate catalyst of about 0.1 to about 1.0, preferably up to about 0.5 M, is added to the aqueous solution. The pH of the solution is then adjusted by adding the base to the desired value, preferably to about 12.

Было найдено, что важно избежать использования катионов натрия при работе при высоких значениях pH, приблизительно pH 8, и вместо этого использовать в качестве катиона, удаляющего отложения агента, катион калия или альтернативно катион цезия. С точки зрения экономики, более предпочтительным является калий из-за своей доступности. It has been found that it is important to avoid the use of sodium cations when operating at high pH, approximately pH 8, and instead use potassium cation or alternatively cesium cation as the cation removing agent. From an economic point of view, potassium is preferable because of its availability.

Таким образом, обычным путем получения растворителя будет растворение хеланта и щавелевой кислоты (оксалата калия) в воде до соответствующей концентрации, после чего основание калия, обычно гидроокись калия, добавляется до доведения pH до требуемой величины, приблизительно 12. Эта водная композиция может быть использована для удаления отложений с оборудования или альтернативно она может накачиваться в подземное образование, когда оно является образованием, с которого удаляют отложения, в то время как в обоих случаях через раствор одновременно пропускают звуковую энергию низкой частоты. Thus, the usual way to obtain a solvent is to dissolve the chelant and oxalic acid (potassium oxalate) in water to the appropriate concentration, after which the potassium base, usually potassium hydroxide, is added to bring the pH to the desired value, approximately 12. This aqueous composition can be used for removal of deposits from equipment, or alternatively, it can be pumped into an underground formation when it is a formation from which deposits are removed, while in both cases it is simultaneous through a solution They pass sound energy of low frequency.

Способ действия синергиста или катализатора здесь не объясняется. Хотя не требуется особой теории, касающейся действительного механизма его активности в превращении или растворении отложений, полагают, что адсорбция синергиста или катализатора на поверхности сульфата бария может модифицировать поверхностную кристаллическую структуру так, что барий в модифицированном кристалле легко удаляется с помощью хелатообразующего агента. The mode of action of the synergist or catalyst is not explained here. Although no special theory is required regarding the actual mechanism of its activity in the conversion or dissolution of deposits, it is believed that the adsorption of a synergist or catalyst on the surface of barium sulfate can modify the surface crystal structure so that barium in the modified crystal is easily removed using a chelating agent.

Водный раствор, содержащий состав, может направляться вниз по скважине для удаления отложений сульфата бария, который засоряет трубное оборудование, такое как трубопровод, обсадная труба и т.д., и пути прохода. До направления по скважине состав может нагреваться до температуры от приблизительно 25oC до приблизительно 100oC, хотя температура, существующая в нисходящей скважине, может не требовать предварительного нагревания.An aqueous solution containing the composition may be directed down the well to remove barium sulfate deposits that clog pipe equipment, such as piping, casing, etc., and passage paths. Before being directed down the well, the composition may be heated to a temperature of from about 25 ° C. to about 100 ° C., although the temperature existing in the downhole may not need to be preheated.

Внутри трубного оборудования и проходных путей, требующих обработки, через раствор пропускают звуковые вибрации с низкой частотой от 1,5 до 6,5 кГц и предпочтительно 1,5 кГц. Низкочастотная звуковая энергия генерируется подходящим источником, содержащим вибратор или преобразователь, работающий от электрической энергии, который опускается по скважине в растворитель. Acoustic vibrations with a low frequency of from 1.5 to 6.5 kHz and preferably 1.5 kHz are passed through the solution inside the pipe equipment and passageways requiring processing. Low-frequency sound energy is generated by a suitable source containing a vibrator or transducer powered by electrical energy, which is lowered downhole into the solvent.

Подходящий источник звуковой энергии выпускают под торговым названием "T" - MotorTM компании Sonic Research Corporation, которая производит звуковые вибраторы с частотой от 1,5 до 6,5 кГц. Возбуждение низкочастотной звуковой энергией удаляющего отложения растворителя дает возможность растворителю более эффективно растворять отложения.A suitable sound energy source is marketed under the trade name "T" - MotorTM by Sonic Research Corporation, which manufactures sound vibrators with frequencies from 1.5 to 6.5 kHz. The excitation of low-frequency sound energy removing deposits of solvent allows the solvent to more efficiently dissolve deposits.

Хотя здесь не объясняется механизм, каким образом низкочастотная звуковая энергия дает возможность более эффективно растворять отложения, полагают, что звуковая энергия разрушает отложения на маленькие частицы и также перемешивает растворитель для создания промывочного действия растворителем в связи с отложениями. Although this does not explain the mechanism by which low-frequency sound energy makes it possible to more efficiently dissolve deposits, it is believed that sound energy destroys deposits on small particles and also mixes the solvent to create a flushing action by the solvent in connection with the deposits.

Пока растворитель остается в контакте с оборудованием в течение требуемого времени, звуковая энергия включается прерывисто, и на поверхности образуется растворитель, содержащий растворенные отложения, он может быть удален, если требуется, возможно повторным введением в подповерхностное образование. Этот цикл может повторяться с частотой, требуемой для удаления отложений с оборудования. As long as the solvent remains in contact with the equipment for the required time, sound energy is switched on intermittently, and a solvent containing dissolved deposits forms on the surface, it can be removed, if necessary, by reintroduction into the subsurface formation. This cycle can be repeated at the frequency required to remove deposits from the equipment.

Для того чтобы показать использование низкочастотной звуковой энергии для усиления способности удаляющего отложения растворителя растворять отложения в лабораторных условиях испытывали различные водные растворы, результаты испытаний приведены ниже. Эксперименты, описанные ниже, выполняли в цилиндрических стеклянных сосудах. In order to show the use of low-frequency sound energy to enhance the ability of the solvent removing sediment to dissolve deposits in the laboratory, various aqueous solutions were tested, the test results are given below. The experiments described below were performed in cylindrical glass vessels.

Сульфат бария или, когда применяются, другие сульфаты или твердые компоненты отложений, перемешивали с выбранными растворителями при одновременном пропускании через растворитель звуковой энергии частоты от 1,5 до 6,5 кГц и определяли скорость растворения и конечную концентрацию растворенного вещества. Эти тесты повторяли с теми же растворителями без использования звуковой энергии. Результаты приведены графически на чертежах. Barium sulfate or, when used, other sulfates or solid sediment components, were mixed with the selected solvents while passing through the solvent an acoustic energy of a frequency of 1.5 to 6.5 kHz and the dissolution rate and final concentration of the solute were determined. These tests were repeated with the same solvents without the use of sound energy. The results are shown graphically in the drawings.

Как показано на фиг. 1-4, скорость растворения сульфата бария при использовании водного раствора, содержащего 0,5 М ДТРА и 0,5 М щавелевой кислоты при pH 12,2 и температуре 25oC, в то время как одновременно пропускают через раствор низкочастотную звуковую энергию с уровнем мощности 6 (60% мощности), сравнивают со скоростью растворения при использовании того же растворителя без применения звуковой энергии (контроль).As shown in FIG. 1-4, the dissolution rate of barium sulfate when using an aqueous solution containing 0.5 M DTPA and 0.5 M oxalic acid at pH 12.2 and a temperature of 25 o C, while at the same time low-frequency sound energy is passed through the solution with a level power 6 (60% power), compared with the dissolution rate when using the same solvent without the use of sound energy (control).

Скорость растворения сульфата бария в растворе измеряется коэффициентом пропускания света (%) диспергированного отложения сульфата бария, содержащегося в растворе. Коэффициент пропускания (%) света увеличивается пропорционально количеству сульфата бария, растворенного растворителем. The dissolution rate of barium sulfate in solution is measured by the light transmittance (%) of the dispersed deposition of barium sulfate contained in the solution. The transmittance (%) of light increases in proportion to the amount of barium sulfate dissolved in the solvent.

Как показано на фиг. 1 и 4, в начальной стадии коэффициент пропускания (%) уменьшается (количество частиц и/или площадь поверхности увеличивается) в течение короткого периода времени и затем увеличивается с высокой скоростью. Снижение коэффициента пропускания (%), полагают, является результатом разрушения отдельно агломератов кристаллов сульфата бария. As shown in FIG. 1 and 4, in the initial stage, the transmittance (%) decreases (the number of particles and / or surface area increases) for a short period of time and then increases at high speed. The decrease in the transmittance (%), it is believed, is the result of the destruction of separate agglomerates of barium sulfate crystals.

Более низкие значения коэффициента пропускания (%) не наблюдают для дисперсий сульфата бария при отсутствии звуковой энергии. Результаты показывают, что, когда звуковую энергию пропускают через раствор, наблюдают значительное увеличение скорости растворения сульфата бария и количества растворенного сульфата бария. Lower transmittance values (%) are not observed for barium sulfate dispersions in the absence of sound energy. The results show that when sound energy is passed through the solution, a significant increase in the dissolution rate of barium sulfate and the amount of dissolved barium sulfate is observed.

Фиг. 5 показывает скорость растворения сульфата бария при использовании водного раствора ДТРА/салициловой кислоты с и без применения низкочастотной звуковой энергии. Результаты показывают значительное увеличение скорости растворения сульфата бария и увеличение количества растворенного сульфата бария. FIG. 5 shows the dissolution rate of barium sulfate when using an aqueous solution of DTPA / salicylic acid with and without the use of low-frequency sound energy. The results show a significant increase in the dissolution rate of barium sulfate and an increase in the amount of dissolved barium sulfate.

Была также оценена скорость растворения сульфата бария, сульфата стронций и сульфата кальция в трубопроводе при использовании звуковой энергии частоты 1,5 кГц при уровне мощности 6 (60% мощности) при использовании растворителя ДТРА/щавелевой кислоты при 50oC и pH 12,2. Тяжелые отложения и смолистые осадки полностью удаляются за время от 2 до 3 ч при звуковом усилении и при 50oC. Большая часть отложений и смолистых остатков остается после 6 ч при перемешивании только при 50oC.The dissolution rate of barium sulfate, strontium sulfate and calcium sulfate in the pipeline was also evaluated using sound energy of frequency 1.5 kHz at power level 6 (60% power) using a DTPA / oxalic acid solvent at 50 ° C and pH 12.2. Heavy deposits and tarry sediments are completely removed in a period of 2 to 3 hours with sound amplification and at 50 o C. Most of the deposits and tarry residues remain after 6 hours with stirring only at 50 o C.

Как показано на фиг. 6 и 7, низкочастотная звуковая энергия улучшает растворение отложений сульфата бария и сульфата стронций (в трубопроводе) в два раза. As shown in FIG. 6 and 7, low-frequency sound energy improves the dissolution of deposits of barium sulfate and strontium sulfate (in the pipeline) twice.

Как показано на фиг. 8, низкочастотная звуковая энергия улучшает растворение отложений сульфата кальция в трубопроводе в 1,75 раза. Эти результаты показывают, что использование растворителя, усиленного воздействием низкочастотной звуковой энергии, значительно увеличивает скорость растворения отложений в области трубопровода в сравнении с использованием растворителя без звуковой энергии. As shown in FIG. 8, low-frequency sound energy improves the dissolution of calcium sulfate deposits in the pipeline by 1.75 times. These results show that the use of a solvent enhanced by exposure to low-frequency sound energy significantly increases the dissolution rate of deposits in the pipeline compared to using a solvent without sound energy.

Звуковая энергия для вышеприведенных тестов генерируется преобразователем "T" - MotorTM, выпускаемым Sonic Research Corporation, как показано выше. "T" - MotorTM состоит из стержней из магнитострикционного материала, сжатых вместе и охваченных проволочной катушкой. Стержни содержат 90% железа, 5% тербия и 5% твердого диспрозия с торговым название "Terfenol D" Edge Technologies, Inc.The sonic energy for the above tests is generated by converter "T" - Motor TM, manufactured Sonic Research Corporation, as shown above. "T" - MotorTM consists of rods of magnetostrictive material, compressed together and enclosed by a wire coil. The rods contain 90% iron, 5% terbium and 5% solid dysprosium under the trade name "Terfenol D" Edge Technologies, Inc.

Стержень "Terfenol D" является исключительным материалом, известным, который может продуцировать переменную частоту и выдерживать высокие температуры и давления. Стержни вибрируют по длине, когда постоянный ток течет через катушку. Индуцированное магнитное поле вызывает расширение стержней, т.е. магнитострикционное перемещение. The "Terfenol D" stem is an exceptional material known that can produce a variable frequency and withstand high temperatures and pressures. The rods vibrate in length when a direct current flows through the coil. The induced magnetic field causes the rods to expand, i.e. magnetostrictive displacement.

Это перемещение или вибрация генерирует акустические волны или звуковую энергию с частотой 0-50 кГц, которая распространяется вперед от "T" - MotorTM на некоторое расстояние, и акустическая волна сжатия оценивается при значении 3000 фунт/дюйм2 (217,45 кг/см2. "T" - MotorTM или преобразователь приводится в действие генератором стандартной частоты и усилителем мощности.This motion generates vibration or acoustic waves or sonic energy having a frequency of 0-50 kHz which extends forward from the "T" - Motor TM for some distance and the acoustic pressure wave is estimated at a value of 3000 lb / in2 (217.45 kg / cm 2. “T” —MotorTM or converter is driven by a standard frequency generator and power amplifier.

Для всех тестов уровень мощности устанавливается при 6 (60% мощности). Частота вибраций, пропускаемых через раствор отложений для растворения отложений сульфатов щелочноземельных металлов, в вышеприведенных тестах составляет от 1,5 до 6,5 кГц, предпочтительно 1,5 кГц. "T" - MotorTM представляет собой только приблизительно 60 см в длину и 5 см в диаметре и может легко опускаться вниз по трубопроводу для пропускания звуковой энергии через удаляющий отложения раствор, содержащийся в этом трубопроводе.For all tests, the power level is set at 6 (60% power). The frequency of vibrations transmitted through the sediment solution to dissolve the alkaline earth metal sulfate deposits in the above tests is from 1.5 to 6.5 kHz, preferably 1.5 kHz. The “T” - MotorTM is only about 60 cm long and 5 cm in diameter and can easily be lowered down the conduit to pass sound energy through the sediment removal solution contained in that conduit.

Claims (12)

1. Способ удаления отложений сульфатов щелочноземельных металлов с поверхности подземных скважин, включающий контактирование отложений с водным раствором, имеющим рН 11 - 14 и содержащим хелатообразующий агент, в качестве которого используют полиаминополикарбоновую кислоту с концентрацией 0,1 - 1,0 М или соль этой кислоты и синергист с концентрацией 0,1 - 1,0 М, отличающийся тем, что через раствор пропускают звуковую энергию с частотой 1,5 - 6,5 кГц. 1. A method of removing deposits of alkaline earth metal sulfates from the surface of underground wells, comprising contacting the deposits with an aqueous solution having a pH of 11-14 and containing a chelating agent, which is used polyaminopolycarboxylic acid with a concentration of 0.1 to 1.0 M or a salt of this acid and a synergist with a concentration of 0.1 - 1.0 M, characterized in that sound energy is passed through the solution with a frequency of 1.5 - 6.5 kHz. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве полиаминополикарбоновой кислоты используют диэтилентриамино- пентауксусную кислоту. 2. The method according to claim 1, characterized in that diethylene triaminopentaacetic acid is used as the polyaminopolycarboxylic acid. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве полиаминополикарбоновой кислоты используют этилендиаминотетрауксусную кислоту. 3. The method according to claim 1, characterized in that ethylene diaminotetraacetic acid is used as the polyaminopolycarboxylic acid. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что удаляют отложения, состоящие из сульфата бария, стронция, кальция и их смесей, а также радиоактивного материала, преимущественно радия 226 и радия 228. 4. The method according to claim 1, characterized in that remove deposits consisting of barium sulfate, strontium, calcium and mixtures thereof, as well as radioactive material, mainly radium 226 and radium 228. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют синергист, который включает анион монокарбоновой кислоты. 5. The method according to claim 1, characterized in that they use a synergist, which includes an anion of monocarboxylic acid. 6. Способ по п.5, отличающийся тем, что в качестве монокарбоновой кислоты используют салициловую кислоту или замещенную уксусную кислоту. 6. The method according to claim 5, characterized in that as monocarboxylic acid using salicylic acid or substituted acetic acid. 7. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют синергист, который включает оксалат-анион. 7. The method according to claim 1, characterized in that they use a synergist that includes an oxalate anion. 8. Способ по п.1, отличающийся тем, что синергист выбирают из анионов тиосульфата и нитрилоацетата. 8. The method according to claim 1, characterized in that the synergist is selected from anions of thiosulfate and nitriloacetate. 9. Способ по п.1, отличающийся тем, что частоту звуковой энергии поддерживают на уровне 1,5 кГц. 9. The method according to claim 1, characterized in that the frequency of sound energy is maintained at 1.5 kHz. 10. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют раствор, рН которого приблизительно 12. 10. The method according to claim 1, characterized in that they use a solution whose pH is approximately 12. 11. Способ по п.1, отличающийся тем, что раствор доводят до указанного значения рН с помощью добавления основания калия. 11. The method according to claim 1, characterized in that the solution is brought to the specified pH value by adding potassium base. 12. Способ по п. 1, отличающийся тем, что контактирование отложений с раствором обеспечивают при 25 - 100oС.12. The method according to p. 1, characterized in that the contacting of the deposits with the solution is provided at 25 - 100 o C.
RU94046196A 1992-06-03 1993-06-02 Method for elimination of deposits of sulfates of alkaline-earth metals RU2110489C1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US89287692A 1992-06-03 1992-06-03
US07/892876 1992-06-03

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU94046196A RU94046196A (en) 1996-10-20
RU2110489C1 true RU2110489C1 (en) 1998-05-10

Family

ID=25400649

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU94046196A RU2110489C1 (en) 1992-06-03 1993-06-02 Method for elimination of deposits of sulfates of alkaline-earth metals

Country Status (6)

Country Link
CA (1) CA2137007C (en)
GB (1) GB2282619B (en)
NL (1) NL9320035A (en)
NO (1) NO312438B1 (en)
RU (1) RU2110489C1 (en)
WO (1) WO1993024199A1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2490430C1 (en) * 2012-10-04 2013-08-20 Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина Procedure for oilfield pipeline operation
RU2552434C1 (en) * 2014-04-17 2015-06-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии нефти Сибирского отделения Российской академии наук Composition for sediment removal from oil wells and reservoir bottomhole zone
RU2727726C2 (en) * 2017-11-30 2020-07-23 Альфред ПОЛЕН Used in operation cleaning means for water-bearing or water-contact equipment

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0733779B1 (en) * 1995-03-24 2002-12-18 Norbert Dipl.-Ing. Dipl.-Wirtsch.-Ing. Patzner Method and apparatus for cleaning wells by means of ultrasound
GB2338254B (en) * 1998-06-12 2002-10-16 Sofitech Nv Well completion clean-up fluids and method for cleaning up drilling and completion filtercakes
US6140277A (en) * 1998-12-31 2000-10-31 Schlumberger Technology Corporation Fluids and techniques for hydrocarbon well completion
GB9914398D0 (en) * 1999-06-22 1999-08-18 Bp Exploration Operating Reduction in solids deposition
GB9925373D0 (en) 1999-10-27 1999-12-29 Schlumberger Ltd Downhole instrumentation and cleaning system
US6631764B2 (en) 2000-02-17 2003-10-14 Schlumberger Technology Corporation Filter cake cleanup and gravel pack methods for oil based or water based drilling fluids
RU2286204C1 (en) * 2005-04-20 2006-10-27 Общество с ограниченной ответственностью "Астор-С" Method of preparation of the water solutions of electrolytes under action of the ultrasonic cavitation
CA3038556A1 (en) 2019-04-01 2020-10-01 Fluid Energy Group Ltd. Composition useful in sulfate scale removal
CA3049343A1 (en) 2019-07-11 2021-01-11 Fluid Energy Group Ltd. Composition useful in sulfate scale removal
CA3114487A1 (en) 2021-04-09 2022-10-09 Fluid Energy Group Ltd Composition useful in sulfate scale removal

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4980077A (en) * 1989-06-22 1990-12-25 Mobil Oil Corporation Method for removing alkaline sulfate scale

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3648769A (en) * 1970-09-04 1972-03-14 Beehler Vernon D Well cleaner
US3956164A (en) * 1974-09-23 1976-05-11 Calgon Corporation Chelating agents
US4320528A (en) * 1980-01-23 1982-03-16 Anco Engineers, Inc. Ultrasonic cleaner

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4980077A (en) * 1989-06-22 1990-12-25 Mobil Oil Corporation Method for removing alkaline sulfate scale

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2490430C1 (en) * 2012-10-04 2013-08-20 Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина Procedure for oilfield pipeline operation
RU2552434C1 (en) * 2014-04-17 2015-06-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии нефти Сибирского отделения Российской академии наук Composition for sediment removal from oil wells and reservoir bottomhole zone
RU2727726C2 (en) * 2017-11-30 2020-07-23 Альфред ПОЛЕН Used in operation cleaning means for water-bearing or water-contact equipment

Also Published As

Publication number Publication date
GB2282619B (en) 1996-06-05
GB9423576D0 (en) 1995-01-11
GB2282619A (en) 1995-04-12
WO1993024199A1 (en) 1993-12-09
RU94046196A (en) 1996-10-20
CA2137007C (en) 2003-09-16
NO312438B1 (en) 2002-05-13
CA2137007A1 (en) 1993-12-09
NL9320035A (en) 1995-05-01
NO944660D0 (en) 1994-12-02
NO944660L (en) 1994-12-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2110489C1 (en) Method for elimination of deposits of sulfates of alkaline-earth metals
US4980077A (en) Method for removing alkaline sulfate scale
US5093020A (en) Method for removing an alkaline earth metal sulfate scale
US4030548A (en) Economically dissolving barium sulfate scale with a chelating agent
US5183112A (en) Method for scale removal in a wellbore
US5458860A (en) Method for removing alkaline sulfate scale
EP0418374B1 (en) Sulfate scale dissolution
US9783728B2 (en) Method for removing iron sulfide scale
US5200117A (en) Sulfate scale dissolution
US4096869A (en) Formulation for the dissolution of gypsum
WO1995016104A1 (en) A method of scale dissolution in a formation containing multiple productive intervals
JPS6023794A (en) Heat exchange device
EP0447120B1 (en) A liquid membrane catalytic scale dissolution method
WO1993008131A1 (en) Method for removing calcium sulfate scale
CA1058854A (en) Composition and method of removing scale from oil wells
RU2173826C1 (en) Method of cleaning the surfaces from contaminations
Ashley The prevention of deposition on crystallizer cooling surfaces using ultrasound
JPH0119037B2 (en)
RU2230381C2 (en) Method for handling liquid radioactive wastes
Alade et al. SPE-210494-MS
SU683819A1 (en) Method of cleaning pipelines from incrustation
CN106216334A (en) Descaling method and scaler system
RU2449205C2 (en) Method to restore pipelines and device for its realisation
KR101309250B1 (en) Scale Treatment Method Using Metal Stick
Sanchez Scale control in heat exchangers