Élimination du tartre de sulfate de calcium en une seule étape à haute température à l'aide d'éthylènediaminetétraacétate de tétrapotassium avec du carbonate de potassium

Rapports scientifiques volume 12, Numéro d'article : 10085 (2022) Citer cet article

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Le tartre de sulfate de calcium (CaSO4) a été identifié comme l'un des tartres les plus courants contribuant à plusieurs problèmes d'exploitation graves dans les puits de pétrole et de gaz et dans les injecteurs d'eau. L'élimination de ce tartre est considérée comme un processus économiquement réalisable dans la plupart des cas, car elle améliore la productivité des puits et évite de graves dommages potentiels à l'équipement. Dans cette étude, une méthode en une seule étape utilisant du carbonate de potassium et de l'éthylènediaminetétraacétate de tétrapotassium (K4-EDTA) à haute température (200 °F) a été utilisée pour éliminer le tartre de CaSO4. Le tartre CaSO4 a été converti en carbonate de calcium (CaCO3) et en sulfate de potassium (K2SO4) à l'aide d'un agent de conversion, le carbonate de potassium (K2CO3), à haute température (200 °F) et dans diverses conditions de pH. Divers paramètres ont été étudiés pour obtenir une composition de dissolveur permettant d'obtenir l'efficacité de dissolution optimale, notamment l'effet du pH du dissolveur, le temps de trempage, la concentration de K4-EDTA, la concentration de carbonate de potassium (K2CO3), l'impact de la température et l'effet d'agitation. L'infrarouge à transformée de Fourier, la cristallographie aux rayons X, la chromatographie ionique, des tests de stabilité et des tests de corrosion ont été effectués pour tester le produit final du processus et démontrer la stabilité du dissolveur dans des conditions de température élevée. Un produit de réaction (K2SO4) a été obtenu dans la plupart des tests avec différentes quantités et était soluble dans l'eau et dans HCl. Il a été observé que la solution de dissolution était efficace à faible pH (7) et aboutissait à une quantité négligeable de produit de réaction avec une dissolution de 3 % en poids de CaSO4. Le dissolveur à pH 10,5 s’est révélé efficace dans la plupart des cas et a fourni la plus grande efficacité de dissolution. Le produit de la réaction a été caractérisé et a montré qu'il n'est pas corrosif. Les dissolveurs à pH 7 et à pH 10,5 ont montré une stabilité élevée à haute température et des taux de corrosion minimes. Le processus de dissolution en une seule étape a montré son efficacité et pourrait potentiellement permettre d'économiser un temps de pompage important s'il était mis en œuvre.

Le tartre est un terme couramment utilisé dans l’industrie pétrolière et gazière pour décrire les dépôts solides qui se développent avec le temps, bloquant et entravant l’écoulement des fluides1. La formation de tartre est un problème opérationnel critique dans les équipements pétroliers et gaziers de surface et souterrains, car elle peut se produire à toutes les étapes de la production pétrolière et gazière. Les dépôts de tartre autour du puits de forage obstruent le milieu de formation poreux, rendant la formation imperméable aux fluides. Le tartre provoque le blocage des perforations des puits de forage, des pipelines et des vannes, entraînant l'usure des équipements, la corrosion et une restriction du débit, réduisant ainsi la production de pétrole et de gaz2. C’est également une cause importante de dommages aux formations dans les puits d’injection et de production3,4. La formation de tartre dans les champs de pétrole et de gaz est un problème coûteux, principalement parce qu'elle entraîne une baisse de la production de pétrole et de gaz et nécessite le remplacement fréquent des équipements de fond, la reperforation des intervalles de production, le reforage des puits de pétrole bouchés et d'autres reconditionnements correctifs nécessaires pour éviter ses conséquences. Les tartres causés par le carbonate de calcium, le sulfate de calcium, le sulfure de fer, le sulfate de strontium et le sulfate de baryum sont les tartres les plus courants dans l'industrie pétrolière et gazière5.

Les écailles sont classées selon leur mécanisme d'élimination. En raison de la nature insoluble des tartres chimiquement inertes dans d’autres produits chimiques, des moyens mécaniques doivent être utilisés pour éliminer ce type de dépôt. Les tartres chimiquement réactifs sont classés en fonction de leur solubilité dans l'eau, l'acide ou les produits chimiques autres que l'eau ou l'acide. Le chlorure de sodium est un exemple de tartre soluble dans l'eau qu'il n'est pas recommandé de dissoudre avec de l'acide. Les tartres solubles dans l’acide sont le type de tartre le plus courant. Le carbonate de calcium, par exemple, est un tartre acide soluble. Le carbonate de calcium peut être éliminé à l'aide d'acide chlorhydrique, d'acide acétique, d'acide formique ou d'acide sulfamique. Les autres tartres solubles dans les acides sont le carbonate de fer, le sulfure de fer et l'oxyde de fer (Fe2O3). Les tartres de fer peuvent également être éliminés à l’aide de HCl et d’un agent séquestrant.