JPH07198B2 - ブライン水溶液からケイ酸スケールの析出を防止する方法 - Google Patents
ブライン水溶液からケイ酸スケールの析出を防止する方法Info
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- JPH07198B2 JPH07198B2 JP58227789A JP22778983A JPH07198B2 JP H07198 B2 JPH07198 B2 JP H07198B2 JP 58227789 A JP58227789 A JP 58227789A JP 22778983 A JP22778983 A JP 22778983A JP H07198 B2 JPH07198 B2 JP H07198B2
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- scale
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- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F5/00—Softening water; Preventing scale; Adding scale preventatives or scale removers to water, e.g. adding sequestering agents
- C02F5/08—Treatment of water with complexing chemicals or other solubilising agents for softening, scale prevention or scale removal, e.g. adding sequestering agents
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- Y10S423/00—Chemistry of inorganic compounds
- Y10S423/19—Geothermal steam purification
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- Organic Chemistry (AREA)
- Preventing Corrosion Or Incrustation Of Metals (AREA)
- Removal Of Specific Substances (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、鉄およびシリカのような種々の溶解成分を含
有する高温ブライン水溶液から、ケイ酸鉄スケールのよ
うなスケールの析出を防止する方法に関するものであ
る。さらに特に、本発明は温度と圧力を下げるような方
法で、例えば熱含量のために用いられる地熱ブラインの
ようなブラインを産出し取扱う場合に、スケールを生成
する際の処理に関するものである。
有する高温ブライン水溶液から、ケイ酸鉄スケールのよ
うなスケールの析出を防止する方法に関するものであ
る。さらに特に、本発明は温度と圧力を下げるような方
法で、例えば熱含量のために用いられる地熱ブラインの
ようなブラインを産出し取扱う場合に、スケールを生成
する際の処理に関するものである。
従来技術 溶液中のたいていのイオンの溶解度は溶液の温度低下に
伴い低くなる。溶存イオンが溶液の飽和濃度付近にある
場合、系の温度が僅かに下がると、これらイオンの一部
を沈澱することができ、溶液を閉じ込める容器または導
管のようなこれと接触するどんな固体表面にもスケール
として結合し析出する。
伴い低くなる。溶存イオンが溶液の飽和濃度付近にある
場合、系の温度が僅かに下がると、これらイオンの一部
を沈澱することができ、溶液を閉じ込める容器または導
管のようなこれと接触するどんな固体表面にもスケール
として結合し析出する。
この種の溶液の一例として、少くとも一部の熱水が蒸気
にフラツシユして圧力を引下げるような条件下の工業的
操作において、導管を通過する熱水含有流体流がある。
熱水が溶解塩をかなりの量含有するブラインである場
合、この熱水のフラツシユ流体流によつて接触される導
管表面にスケールを生成する場合が多い。このスケール
の析出は期間以上に蓄積し、導管を通る流体流を制限す
る傾向がある。これは流速を下げて操作するかまたは導
管を通る流体を動かすための動力量を増やすかする必要
がある。極端な場合、導管はスケールで完全に塞がれ、
維持のために運転をやめなければならない。この種の運
転には熱源としてまたは動力発生のために用いられる蒸
気の発生を含む。蒸気発生の種々の方法には化石燃料蒸
気発生機、核蒸気供給装置および地熱発生ユニツトを用
いることができる。
にフラツシユして圧力を引下げるような条件下の工業的
操作において、導管を通過する熱水含有流体流がある。
熱水が溶解塩をかなりの量含有するブラインである場
合、この熱水のフラツシユ流体流によつて接触される導
管表面にスケールを生成する場合が多い。このスケール
の析出は期間以上に蓄積し、導管を通る流体流を制限す
る傾向がある。これは流速を下げて操作するかまたは導
管を通る流体を動かすための動力量を増やすかする必要
がある。極端な場合、導管はスケールで完全に塞がれ、
維持のために運転をやめなければならない。この種の運
転には熱源としてまたは動力発生のために用いられる蒸
気の発生を含む。蒸気発生の種々の方法には化石燃料蒸
気発生機、核蒸気供給装置および地熱発生ユニツトを用
いることができる。
自然に生成する地熱蒸気および／または熱水液の大規模
地下貯蔵所は世界の至る所に見られる。都合のよい場所
で容易に得られやすい場合、地熱蒸気および水またはブ
ラインは、しばらくの間、治療目的、工業プロセスおよ
び／または直接加熱のために用いられた。この種の目的
のためにさらに地熱源を開発することにまだ関心はある
が、最近は電力を生産するため、通常少なくとも部分的
に回復できると考えられているこれら地熱源を開発する
ことに主な努力が向けられており、電力への使用は通常
非電力の目的に地熱流体を直接使用するよりには用地制
限がはるかに小さい。
地下貯蔵所は世界の至る所に見られる。都合のよい場所
で容易に得られやすい場合、地熱蒸気および水またはブ
ラインは、しばらくの間、治療目的、工業プロセスおよ
び／または直接加熱のために用いられた。この種の目的
のためにさらに地熱源を開発することにまだ関心はある
が、最近は電力を生産するため、通常少なくとも部分的
に回復できると考えられているこれら地熱源を開発する
ことに主な努力が向けられており、電力への使用は通常
非電力の目的に地熱流体を直接使用するよりには用地制
限がはるかに小さい。
高温の地熱流体を電力発生に使用する技術は知られてい
る。地熱蒸気を蒸気タービン付発電機の運転に使用でき
る。約204.4℃（400°Ｆ）以上の温度の加圧地熱水また
はブラインを低圧にフラツシユして、蒸気タービン付発
電機を運転するために使用する蒸気を引出すことができ
る。実際には、通常汚染され多量の塩分を含んだ地熱水
を大量に取扱い処理することは大変である場合が多い。
従つて、大量の電気を生産するための地熱水およびブラ
イン源の開発はコストの面から困難な場合が多かつた。
る。地熱蒸気を蒸気タービン付発電機の運転に使用でき
る。約204.4℃（400°Ｆ）以上の温度の加圧地熱水また
はブラインを低圧にフラツシユして、蒸気タービン付発
電機を運転するために使用する蒸気を引出すことができ
る。実際には、通常汚染され多量の塩分を含んだ地熱水
を大量に取扱い処理することは大変である場合が多い。
従つて、大量の電気を生産するための地熱水およびブラ
イン源の開発はコストの面から困難な場合が多かつた。
電力生産または他の用途に地熱ブラインのような熱水を
使用する際に出会う重要な問題は、液体を収容するため
に使用される容器や導管のような装置にスケールが付着
することである。地下貯蔵所に高温で長い間滞留してい
るため、通常地熱ブラインは貯蔵所から大量の鉱物を浸
出させる。一般にこれら浸出した鉱物は鉛，亜鉛，鉄，
銀，カドミウムおよびモリブデンのような重金属の塩お
よび酸化物を含む。一般に塩化物の形でのカルシウムお
よびナトリウムのような他の鉱物では、ブラインにも溶
解し、二酸化炭素，硫化水素およびメタンを含むガスを
発生する。ケイ酸オリゴマーの形で存在する大量のシリ
カは、通常、高温地熱ブラインに溶けている。
使用する際に出会う重要な問題は、液体を収容するため
に使用される容器や導管のような装置にスケールが付着
することである。地下貯蔵所に高温で長い間滞留してい
るため、通常地熱ブラインは貯蔵所から大量の鉱物を浸
出させる。一般にこれら浸出した鉱物は鉛，亜鉛，鉄，
銀，カドミウムおよびモリブデンのような重金属の塩お
よび酸化物を含む。一般に塩化物の形でのカルシウムお
よびナトリウムのような他の鉱物では、ブラインにも溶
解し、二酸化炭素，硫化水素およびメタンを含むガスを
発生する。ケイ酸オリゴマーの形で存在する大量のシリ
カは、通常、高温地熱ブラインに溶けている。
地熱ブラインを産出処理する装置のスケールを減らす方
法が幾つか提案された。ジエー・ゼツト・グレンズらに
よる「スケール制御方法のフイールド評価」（ローレン
ス・リバモア・ラボラトリー，ジエオサーマル・リソー
ス・カウンシル，トランザクシヨン，第１巻,1977年５
月）には、圧力が15.5〜22.5kg/cm2（220〜320psig）、
および温度が200〜230℃（392〜446°Ｆ）の地熱ブライ
ンを、ノズルによつて膨脹させ静止したウエアブレード
に衝突させて１気圧,102°（215°Ｆ）まで下げる。ノ
ズルにおいて、最初のスケールは硫化鉛，銅鉄硫化物，
硫化亜鉛および硫化銅のような重金属硫化物であつた。
金属物質への最初のスケールの付着は細粒状の鉄の豊富
なアモルフアスシリカの薄い基層によつて促進された。
ウエアブレードに生成したスケールは鉄の豊富なアモル
フアスシリカ母材において硫化鉄，純銀および硫化銅で
あつた。始めのpHが5.4〜5.8のブラインを十分な塩化水
素酸で酸化して、膨脹したブラインのpHを1.5〜5.0の値
まで下げた場合、スケールが除かれた。
法が幾つか提案された。ジエー・ゼツト・グレンズらに
よる「スケール制御方法のフイールド評価」（ローレン
ス・リバモア・ラボラトリー，ジエオサーマル・リソー
ス・カウンシル，トランザクシヨン，第１巻,1977年５
月）には、圧力が15.5〜22.5kg/cm2（220〜320psig）、
および温度が200〜230℃（392〜446°Ｆ）の地熱ブライ
ンを、ノズルによつて膨脹させ静止したウエアブレード
に衝突させて１気圧,102°（215°Ｆ）まで下げる。ノ
ズルにおいて、最初のスケールは硫化鉛，銅鉄硫化物，
硫化亜鉛および硫化銅のような重金属硫化物であつた。
金属物質への最初のスケールの付着は細粒状の鉄の豊富
なアモルフアスシリカの薄い基層によつて促進された。
ウエアブレードに生成したスケールは鉄の豊富なアモル
フアスシリカ母材において硫化鉄，純銀および硫化銅で
あつた。始めのpHが5.4〜5.8のブラインを十分な塩化水
素酸で酸化して、膨脹したブラインのpHを1.5〜5.0の値
まで下げた場合、スケールが除かれた。
前記処理は特定の応用には若干成功したが、熱水ブライ
ン、特に地熱ブラインを使用する際にスケールの析出を
減らす処理方法は、さらに改善する必要がある。
ン、特に地熱ブラインを使用する際にスケールの析出を
減らす処理方法は、さらに改善する必要がある。
従つて、本発明の目的はブライン水溶液流が接触した流
体取扱装置へのケイ酸鉄スケールの析出を防止し、この
種のスケールを表面から取除く方法を提供することにあ
る。
体取扱装置へのケイ酸鉄スケールの析出を防止し、この
種のスケールを表面から取除く方法を提供することにあ
る。
さらに本発明の目的は特に地熱ブラインからケイ酸鉄ス
ケールの析出を防ぐ方法を提供することにある。
ケールの析出を防ぐ方法を提供することにある。
さらに本発明の目的は、流体取扱装置の腐食を最小にす
る方法を提供することにある。
る方法を提供することにある。
さらに別の本発明の目的は、地熱ブラインから流体取扱
装置にケイ酸鉄スケールが析出することを防止するよう
に、電力発生のために使用される地熱ブラインの少なく
とも一部を含む地熱流体を処理することにある。
装置にケイ酸鉄スケールが析出することを防止するよう
に、電力発生のために使用される地熱ブラインの少なく
とも一部を含む地熱流体を処理することにある。
発明の概要 本発明は、水またはブラインが鉄イオンおよびシリカ類
を含む溶解塩を含有し１個以上の容器および／または導
管を備える工業装置を通過するpHが５〜６の加圧ブライ
ン水溶液流を処理するために、少なくとも１個の容器ま
たは導管において少なくとも１部の溶液が蒸気にフラツ
シユするように圧力を下げる方法を提供するものであ
る。水に溶ける酸を水のpHが0.1〜0.8pH単位に下げるの
に十分な量で前記水溶液流に添加し、容器および／また
は導管における溶解塩からのケイ酸鉄スケールのような
スケールの生成を防ぎ、および／または前に生成したス
ケールを溶解することができる。
を含む溶解塩を含有し１個以上の容器および／または導
管を備える工業装置を通過するpHが５〜６の加圧ブライ
ン水溶液流を処理するために、少なくとも１個の容器ま
たは導管において少なくとも１部の溶液が蒸気にフラツ
シユするように圧力を下げる方法を提供するものであ
る。水に溶ける酸を水のpHが0.1〜0.8pH単位に下げるの
に十分な量で前記水溶液流に添加し、容器および／また
は導管における溶解塩からのケイ酸鉄スケールのような
スケールの生成を防ぎ、および／または前に生成したス
ケールを溶解することができる。
以下、本発明の実施例を図面に基づき説明する。
発明の詳細な構成 圧力および／または温度を下げるような方法で、溶液が
溶解金属塩を含むかまたは飽和濃度に近い加圧熱水ブラ
イン溶液を産出利用する際に、金属塩の一部はブライン
を閉じこめる容器または導管の表面にスケールとして沈
澱し析出する。この種の加圧熱水ブライン溶液の例とし
ては、広範囲の工業操作に使用される地熱ブラインその
他のブラインを含む。種々のタイプのスケールの生成は
溶液中の金属塩の性質および濃度に依存する。これらス
ケールの多くは酸性溶液に溶ける。しかし、ブラインが
高温、例えば121°〜260℃（250°〜500°Ｆ）で、これ
を閉じこめる容器および導管が一般に第一鉄金属から成
るために、系内に酸を添加すると金属の腐食がひどくな
る。大抵の酸類に対する腐食抑制剤は知られているが、
これらの抑制剤は多くの系の苛酷な温度条件下にはあま
りよく機能しない。従つて、この種のスケールを溶解す
る酸の使用は限られており、大抵の工業装置に見られる
第一鉄金属よりも腐食抵抗があるが高価な金属を用いる
系に制限される場合が多い。
溶解金属塩を含むかまたは飽和濃度に近い加圧熱水ブラ
イン溶液を産出利用する際に、金属塩の一部はブライン
を閉じこめる容器または導管の表面にスケールとして沈
澱し析出する。この種の加圧熱水ブライン溶液の例とし
ては、広範囲の工業操作に使用される地熱ブラインその
他のブラインを含む。種々のタイプのスケールの生成は
溶液中の金属塩の性質および濃度に依存する。これらス
ケールの多くは酸性溶液に溶ける。しかし、ブラインが
高温、例えば121°〜260℃（250°〜500°Ｆ）で、これ
を閉じこめる容器および導管が一般に第一鉄金属から成
るために、系内に酸を添加すると金属の腐食がひどくな
る。大抵の酸類に対する腐食抑制剤は知られているが、
これらの抑制剤は多くの系の苛酷な温度条件下にはあま
りよく機能しない。従つて、この種のスケールを溶解す
る酸の使用は限られており、大抵の工業装置に見られる
第一鉄金属よりも腐食抵抗があるが高価な金属を用いる
系に制限される場合が多い。
ブラインからのスケールの生成を減らし、例えば十分な
酸をブラインに添加してpHを0.1〜0.3単位に下げるだけ
で、前記のものよりも実質的に少ない量の酸をブライン
に含ませて前に生成したスケールを除くことができる。
第一鉄金属成分の腐食は少量の酸を添加する際に発生す
るが、第一鉄金属成分が置換または修復さえなければな
らない点まで腐食する前に、スケールの問題なしで適当
な長さの時間工業操作を行うことができる。
酸をブラインに添加してpHを0.1〜0.3単位に下げるだけ
で、前記のものよりも実質的に少ない量の酸をブライン
に含ませて前に生成したスケールを除くことができる。
第一鉄金属成分の腐食は少量の酸を添加する際に発生す
るが、第一鉄金属成分が置換または修復さえなければな
らない点まで腐食する前に、スケールの問題なしで適当
な長さの時間工業操作を行うことができる。
典型的な地熱ブラインパワープラント10を図面に示し
た。一般にパワープラント10は第１の源泉セパレータ1
2、第２の源泉セパレータ14およびフラツシユ容器16を
含む。パワープラント10にはガス清浄装置18および蒸気
タービン／発電機20を含む。抽出井戸24とブライン再注
入井戸26をパワープラント10と組合わせるが、実際には
その一部を形成しない。抽出井戸24は厚さd2のブライン
産出区域30まで深さd1で地中28に貫通している。通常、
ブライン再注入井戸26は抽出井戸24と類似しており、ブ
ライン産出区域30まで貫通することができる。
た。一般にパワープラント10は第１の源泉セパレータ1
2、第２の源泉セパレータ14およびフラツシユ容器16を
含む。パワープラント10にはガス清浄装置18および蒸気
タービン／発電機20を含む。抽出井戸24とブライン再注
入井戸26をパワープラント10と組合わせるが、実際には
その一部を形成しない。抽出井戸24は厚さd2のブライン
産出区域30まで深さd1で地中28に貫通している。通常、
ブライン再注入井戸26は抽出井戸24と類似しており、ブ
ライン産出区域30まで貫通することができる。
操作の際には、高温の地熱ブラインを加圧下で抽出井戸
24から導管32を介して第１のセパレータ12の側部に導
く。第１の源泉セパレータ12では、硫化水素、二酸化炭
素およびアンモニアを含む非凝縮ガスを地熱ブラインか
ら取除く。これらの非凝縮ガスをセパレータ12の頂部か
らガス導管38を介してガス清浄装置18に放出する。セパ
レータ12の底部からブラインを放出し、導管40を介して
第２のセパレータ14の側部領域に向け、非凝縮ガスの残
量をブラインから取除く。これら残りのガスをガス清浄
装置18に向けて、セパレータ14の頂部からガス導管42を
介して導管38に放出する。ガス清浄装置には熱交換器
（図示せず）が備えられており、該熱交換器は高温の非
凝縮ガスからの熱の抽出を可能とし、既知の方法によ
り、復水から更に蒸気を生成させる。
24から導管32を介して第１のセパレータ12の側部に導
く。第１の源泉セパレータ12では、硫化水素、二酸化炭
素およびアンモニアを含む非凝縮ガスを地熱ブラインか
ら取除く。これらの非凝縮ガスをセパレータ12の頂部か
らガス導管38を介してガス清浄装置18に放出する。セパ
レータ12の底部からブラインを放出し、導管40を介して
第２のセパレータ14の側部領域に向け、非凝縮ガスの残
量をブラインから取除く。これら残りのガスをガス清浄
装置18に向けて、セパレータ14の頂部からガス導管42を
介して導管38に放出する。ガス清浄装置には熱交換器
（図示せず）が備えられており、該熱交換器は高温の非
凝縮ガスからの熱の抽出を可能とし、既知の方法によ
り、復水から更に蒸気を生成させる。
セパレータ14から、導管44を通つてブラツシユ容器16に
ブラインを放出する。フラツシユ容器16では、蒸気を放
出するように、実質的に低圧の、例えば8.8kg/cm2（125
psig）までブラインをフラツシユして、放出された蒸気
を容器16から導管46を通つて蒸気タービン／発電機20に
進める。凝縮物および／または蒸気をタービン／発電機
20から導管48を通つて放出し、排出するかまたはガス清
浄装置18の熱交換器部分へ送る。フラツシユしたブライ
ンをフラツシユ容器16から導管54を通つてポンプ56に放
出し、導管58を通つて再注入井戸26に送出する。あるい
は、ポンプ56を使つてブラインを他の処理装置または他
の用途（図には示していない）に送出する。
ブラインを放出する。フラツシユ容器16では、蒸気を放
出するように、実質的に低圧の、例えば8.8kg/cm2（125
psig）までブラインをフラツシユして、放出された蒸気
を容器16から導管46を通つて蒸気タービン／発電機20に
進める。凝縮物および／または蒸気をタービン／発電機
20から導管48を通つて放出し、排出するかまたはガス清
浄装置18の熱交換器部分へ送る。フラツシユしたブライ
ンをフラツシユ容器16から導管54を通つてポンプ56に放
出し、導管58を通つて再注入井戸26に送出する。あるい
は、ポンプ56を使つてブラインを他の処理装置または他
の用途（図には示していない）に送出する。
ブライン産出区域30から井戸24に入る際のブラインの有
効pHは約４〜4.5が代表的であると信じられている。し
かし、非凝縮ガスを除去すると、ブラインのpHはフラツ
シユ容器16に入る時期によつて約５〜６まで増加する。
通常ブラインが産出区域30から井戸24に入る際にブライ
ン中に含まれる蒸気を約１〜1.5％放出させる程度まで
フラツシユが起き、その時までにブラインが井戸24の頂
部に達し、約10〜20％の蒸気を放出する範囲まで通常追
加のフラツシユが起きた。ブライン産出区域でのブライ
ンの温度は井戸から井戸までかなり変化するが、通常約
177°〜316℃（350°〜600°Ｆ）の広い範囲であり、約
232°〜260°（450°〜500°Ｆ）が多くの産地の代表的
なブライン温度である。
効pHは約４〜4.5が代表的であると信じられている。し
かし、非凝縮ガスを除去すると、ブラインのpHはフラツ
シユ容器16に入る時期によつて約５〜６まで増加する。
通常ブラインが産出区域30から井戸24に入る際にブライ
ン中に含まれる蒸気を約１〜1.5％放出させる程度まで
フラツシユが起き、その時までにブラインが井戸24の頂
部に達し、約10〜20％の蒸気を放出する範囲まで通常追
加のフラツシユが起きた。ブライン産出区域でのブライ
ンの温度は井戸から井戸までかなり変化するが、通常約
177°〜316℃（350°〜600°Ｆ）の広い範囲であり、約
232°〜260°（450°〜500°Ｆ）が多くの産地の代表的
なブライン温度である。
本発明によれば、酸を供給源60から導入し、弁64を備え
る導管62を通つて抽出井戸24の下方に延びる井戸ケーシ
ング68の内側の導管66に導き、ブライン産出区域30にほ
ぼ向い合つて位置するノズル70まで導く。好適例におい
て、本発明方法に用いられるダウンホール装置は連結ロ
ツドまたは導管74によつてノズル70に取付けたアンカー
72を含む。アンカー72は導管66に沿つて酸を注入する間
に抽出井戸24のノズル70の位置を保持する。導管66は源
泉76から抽出井戸24の下方に数千フイートの長さで延在
する直径の小さいコイルを巻いたものであるから、アン
カー72がないとノズル70は抽出井戸26内の望まない位置
まで動いてしまう。アンカー72はブライン産出区域30付
近で、地熱ブラインの流れに酸を注入することが望まし
い位置にノズル70を維持する。アンカー72をノズル70付
近の任意の位置に置くことができる。ブライン産出区域
30が役に立たないときには、抽出井戸24のアンカー72を
図面に示したようなブライン産出区域30より下方に位置
させることが好ましい。アンカー72としては、例えばア
ンカー72をダウンホールに引下げる間に独立してカラー
としてたたみ込む３個以上の締付けアーム78を備えるも
のを設計することができる。所望の深さに達すると、導
管66を短かく収縮させて、ブライン産出区域に対して締
付けアーム78をセツトする。その後で、井戸からノズル
70を取除きたい場合、導管66の強力な引張りあげる力が
アンカー72のピン（図には示していない）を切り、締付
けアーム78をつぶして装置を抽出井戸24から引上げさせ
る。酸はノズル70を通つて導管66に存在するので、連結
ロツドまたは導管74はどんな流体も輸送しない。必要な
ことはノズル70をアンカー72に堅く取付けることであ
る。この連結には、導管としてよりは機械力として使用
されるとしても、導管材料を容易に入手でき簡単に使用
できるので、導管を手軽に使用する場合が多い。
る導管62を通つて抽出井戸24の下方に延びる井戸ケーシ
ング68の内側の導管66に導き、ブライン産出区域30にほ
ぼ向い合つて位置するノズル70まで導く。好適例におい
て、本発明方法に用いられるダウンホール装置は連結ロ
ツドまたは導管74によつてノズル70に取付けたアンカー
72を含む。アンカー72は導管66に沿つて酸を注入する間
に抽出井戸24のノズル70の位置を保持する。導管66は源
泉76から抽出井戸24の下方に数千フイートの長さで延在
する直径の小さいコイルを巻いたものであるから、アン
カー72がないとノズル70は抽出井戸26内の望まない位置
まで動いてしまう。アンカー72はブライン産出区域30付
近で、地熱ブラインの流れに酸を注入することが望まし
い位置にノズル70を維持する。アンカー72をノズル70付
近の任意の位置に置くことができる。ブライン産出区域
30が役に立たないときには、抽出井戸24のアンカー72を
図面に示したようなブライン産出区域30より下方に位置
させることが好ましい。アンカー72としては、例えばア
ンカー72をダウンホールに引下げる間に独立してカラー
としてたたみ込む３個以上の締付けアーム78を備えるも
のを設計することができる。所望の深さに達すると、導
管66を短かく収縮させて、ブライン産出区域に対して締
付けアーム78をセツトする。その後で、井戸からノズル
70を取除きたい場合、導管66の強力な引張りあげる力が
アンカー72のピン（図には示していない）を切り、締付
けアーム78をつぶして装置を抽出井戸24から引上げさせ
る。酸はノズル70を通つて導管66に存在するので、連結
ロツドまたは導管74はどんな流体も輸送しない。必要な
ことはノズル70をアンカー72に堅く取付けることであ
る。この連結には、導管としてよりは機械力として使用
されるとしても、導管材料を容易に入手でき簡単に使用
できるので、導管を手軽に使用する場合が多い。
源泉76より下方に延在する導管部分66は地熱流体を生成
する高温環境にさらされるので、導管66およびノズル70
を耐腐食金属、例えばステンレス鋼、ハステロイ、イン
コネル等から製造することが好ましい。
する高温環境にさらされるので、導管66およびノズル70
を耐腐食金属、例えばステンレス鋼、ハステロイ、イン
コネル等から製造することが好ましい。
ブラインのpHをその源泉に実際に近くなるまで下げるよ
うにブライン産出区域30にて供給源泉30からダウンホー
ルに酸を注入することができるが、常にブラインのpH
は、パワープラント10を通過すると共に、例えば、非凝
縮ガスをセパレータ12,14で除去し、ブラインを容器16
中にフラツシユするにつれて、さらに増加する。従つ
て、かなりのpHの増加がさもなければ起る地点でブライ
ン流に酸を注入することが望ましい場合が多い。このよ
うにして、一層均一なブラインの変更を達成することが
でき、あるいはブライン酸性化量を場所によつて望まし
い量に変えることができる。
うにブライン産出区域30にて供給源泉30からダウンホー
ルに酸を注入することができるが、常にブラインのpH
は、パワープラント10を通過すると共に、例えば、非凝
縮ガスをセパレータ12,14で除去し、ブラインを容器16
中にフラツシユするにつれて、さらに増加する。従つ
て、かなりのpHの増加がさもなければ起る地点でブライ
ン流に酸を注入することが望ましい場合が多い。このよ
うにして、一層均一なブラインの変更を達成することが
でき、あるいはブライン酸性化量を場所によつて望まし
い量に変えることができる。
このために、酸を例えばダウンホールに注入するより
は、源泉76と第１セパレータ12との間のブライン導管32
に、弁82を備える導管80を介して注入し；第１および第
２のセパレータ12および14の間のブライン導管40に、弁
86を備える導管84を介して注入し；第２セパレータ14と
フラツシユ容器16との間のブライン導管44に、弁90を備
える導管88を介して注入し；および／またはブライン再
注入井戸26のすぐ上流の導管58に、弁94を備える導管92
を介して注入する。各導管80,84,88および92を、酸供給
源60（連結は図には示していない）に連結する。
は、源泉76と第１セパレータ12との間のブライン導管32
に、弁82を備える導管80を介して注入し；第１および第
２のセパレータ12および14の間のブライン導管40に、弁
86を備える導管84を介して注入し；第２セパレータ14と
フラツシユ容器16との間のブライン導管44に、弁90を備
える導管88を介して注入し；および／またはブライン再
注入井戸26のすぐ上流の導管58に、弁94を備える導管92
を介して注入する。各導管80,84,88および92を、酸供給
源60（連結は図には示していない）に連結する。
本発明の酸処理は広範囲のスケールを制御するのに有効
であるが、特にケイ酸鉄スケールに重要である。代表的
なこの種のスケールは次式に示すように水和したオキシ
水酸化鉄とケイ酸オリゴマーとを反応させて生成する。
であるが、特にケイ酸鉄スケールに重要である。代表的
なこの種のスケールは次式に示すように水和したオキシ
水酸化鉄とケイ酸オリゴマーとを反応させて生成する。
さらに酸性化すると、すでに酸性の地熱ブラインは沈澱
物の生成から離れた平衡状態にシフトしおよび／または
関係する沈澱反応を妨害すると信じられている。さらに
酸性化して加えられた水素イオン（H+）はオキシ水酸化
鉄を拘束して、これによつて不溶性鉄に富んだケイ酸塩
を生成するケイ酸とオキシ水酸化鉄との反応を阻害す
る。しかし、関係する特殊な性質の反応にもかかわら
ず、本発明方法は地熱ブラインから析出したスケールを
減らすために有効であることが示された。
物の生成から離れた平衡状態にシフトしおよび／または
関係する沈澱反応を妨害すると信じられている。さらに
酸性化して加えられた水素イオン（H+）はオキシ水酸化
鉄を拘束して、これによつて不溶性鉄に富んだケイ酸塩
を生成するケイ酸とオキシ水酸化鉄との反応を阻害す
る。しかし、関係する特殊な性質の反応にもかかわら
ず、本発明方法は地熱ブラインから析出したスケールを
減らすために有効であることが示された。
本発明の使用に適するブライン可溶酸は無機鉱酸、有機
カルボン酸、これらの混合物、および無機酸と有機酸の
組合せである。使用できる鉱酸は塩酸、硫酸、硝酸およ
び過塩素酸である。使用する有機カルボン酸は、アルカ
リ金属およびアルカリ土類金属の水溶性または酸可溶性
塩を生成するものである。炭素数１個〜約６個の芳香族
および脂肪族モノカルボン酸、ジカルボン酸およびトリ
カルボン酸を使用することができる。カルボン酸は飽和
または不飽和および置換または非置換カルボン酸であ
る。置換カルボン酸を使用する場合、最も普通の置換基
は塩化物イオンである。例えば、安息香酸、ギ酸、酢
酸、クロロ酢酸、過酢酸、トリクロロ酢酸、クエン酸、
シユウ酸およびマレイン酸を使用することができる。最
も好ましいブライン可溶酸は塩化水素酸である。一般
に、50〜180重量ppmの水溶性酸を使用する。任意の酸を
濃縮した形で使用すると同時に、この種の酸の水溶液を
使用するのが普通である。例えば、約５〜31重量％の塩
化水素酸を含有する水溶液を使用する場合が多い。
カルボン酸、これらの混合物、および無機酸と有機酸の
組合せである。使用できる鉱酸は塩酸、硫酸、硝酸およ
び過塩素酸である。使用する有機カルボン酸は、アルカ
リ金属およびアルカリ土類金属の水溶性または酸可溶性
塩を生成するものである。炭素数１個〜約６個の芳香族
および脂肪族モノカルボン酸、ジカルボン酸およびトリ
カルボン酸を使用することができる。カルボン酸は飽和
または不飽和および置換または非置換カルボン酸であ
る。置換カルボン酸を使用する場合、最も普通の置換基
は塩化物イオンである。例えば、安息香酸、ギ酸、酢
酸、クロロ酢酸、過酢酸、トリクロロ酢酸、クエン酸、
シユウ酸およびマレイン酸を使用することができる。最
も好ましいブライン可溶酸は塩化水素酸である。一般
に、50〜180重量ppmの水溶性酸を使用する。任意の酸を
濃縮した形で使用すると同時に、この種の酸の水溶液を
使用するのが普通である。例えば、約５〜31重量％の塩
化水素酸を含有する水溶液を使用する場合が多い。
以下、本発明を実施例に基づき説明する。
実施例１〜７ 塩化水素酸に極めて反応性の、高エンタルピーで、シリ
カに富み、重金属を含み、過度に塩類を含んだブライン
を添加した結果を示す一連のフイールド試験を行つた。
産出井戸から蒸気とブラインの混合物から成る地熱流体
を生成する。地熱流体を第１セパレータに通し、蒸気と
ブラインを分離する。通常タービン駆動に使用される蒸
気を、この試験施設で大気に排出させる。次いで、種々
の量の酸を第１セパレータのすぐ下流のブライン吹込流
に注入する。酸性になつたブラインを第２セパレータに
通して、圧力を減らし、追加量の蒸気をフラツシユして
大気中に排出させる。次いで酸性ブラインを再加圧し
て、オフセツト注入井戸を介して地下の地熱貯蔵所に戻
し再注入する。試験中、酸の添加前と添加後のブライン
pH、ユニツト内に形成したスケールの程度、種々の流体
処理装置の腐食の程度を測定する。
カに富み、重金属を含み、過度に塩類を含んだブライン
を添加した結果を示す一連のフイールド試験を行つた。
産出井戸から蒸気とブラインの混合物から成る地熱流体
を生成する。地熱流体を第１セパレータに通し、蒸気と
ブラインを分離する。通常タービン駆動に使用される蒸
気を、この試験施設で大気に排出させる。次いで、種々
の量の酸を第１セパレータのすぐ下流のブライン吹込流
に注入する。酸性になつたブラインを第２セパレータに
通して、圧力を減らし、追加量の蒸気をフラツシユして
大気中に排出させる。次いで酸性ブラインを再加圧し
て、オフセツト注入井戸を介して地下の地熱貯蔵所に戻
し再注入する。試験中、酸の添加前と添加後のブライン
pH、ユニツト内に形成したスケールの程度、種々の流体
処理装置の腐食の程度を測定する。
さらに特に、約90重量％のブラインと約10重量％の蒸気
から成る地熱流体を、温度235℃（455°Ｆ）および圧力
28kg/cm2（400psig）にて、産出井戸から産出する。ブ
ラインは種々の元素を次に重量ppmで含む約251.000重量
ppmの固体を含む：アルミニウム0.3以下、銀1.7、ヒ素1
2.8、ホウ素319、バリウム1,070、臭素103、カドミウム
1.2、カルシウム25,000、塩素149,000、クロム0.06、セ
シウム12、銅5.2、フツ素0.4、鉄459、ヨウ素５、カリ
ウム13,500、リチウム1,770、マグネシウム49、マンガ
ン798、ナトリウム58,000、ニツケル0.1以下、鉛81、ル
ビジウム73、セレン１以下、シリコン200、ストロンチ
ウム400、亜鉛302。
から成る地熱流体を、温度235℃（455°Ｆ）および圧力
28kg/cm2（400psig）にて、産出井戸から産出する。ブ
ラインは種々の元素を次に重量ppmで含む約251.000重量
ppmの固体を含む：アルミニウム0.3以下、銀1.7、ヒ素1
2.8、ホウ素319、バリウム1,070、臭素103、カドミウム
1.2、カルシウム25,000、塩素149,000、クロム0.06、セ
シウム12、銅5.2、フツ素0.4、鉄459、ヨウ素５、カリ
ウム13,500、リチウム1,770、マグネシウム49、マンガ
ン798、ナトリウム58,000、ニツケル0.1以下、鉛81、ル
ビジウム73、セレン１以下、シリコン200、ストロンチ
ウム400、亜鉛302。
地熱流体は、約113,398kg/時（250,000ポンド／時）の
速度で直径20cm（８インチ）の炭素鋼管を通つて２個の
直径122cm（48インチ）、長さ792cm（26フイート）の連
続して操作される水平に設けたセパレータに通す。第１
セパレータは28kg/cm2（400psig）で操作する。分離し
た通常タービン駆動に使用される蒸気を、この試験施設
で大気に排出する。第１セパレータのすぐ下流に、３枚
の羽根型静止ミキサーを含む直径25cm（10インチ）、長
さ104cm（41インチ）の酸混合スプールを設置する。31
重量％の塩化水素酸水溶液を、種々の速度にて、貯蔵施
設から注入ノズルを介して、酸混合スプールにポンプで
汲み上げる。注入ノズルはブライン入口端部付近の酸混
合スプールに延在するハステロイ管である。
速度で直径20cm（８インチ）の炭素鋼管を通つて２個の
直径122cm（48インチ）、長さ792cm（26フイート）の連
続して操作される水平に設けたセパレータに通す。第１
セパレータは28kg/cm2（400psig）で操作する。分離し
た通常タービン駆動に使用される蒸気を、この試験施設
で大気に排出する。第１セパレータのすぐ下流に、３枚
の羽根型静止ミキサーを含む直径25cm（10インチ）、長
さ104cm（41インチ）の酸混合スプールを設置する。31
重量％の塩化水素酸水溶液を、種々の速度にて、貯蔵施
設から注入ノズルを介して、酸混合スプールにポンプで
汲み上げる。注入ノズルはブライン入口端部付近の酸混
合スプールに延在するハステロイ管である。
次に酸性ブラインを、14kg/cm2（200psig）で操作する
水平に設けた第２セパレータに供給する。追加の分離し
た蒸気を再び大気に排出する。酸性ブラインを装入ポン
プに供給し、ブラインの圧力を約18kg/cm2（250psig）
まで増やす。次いで部分的に再加圧した酸性ブラインを
注入ポンプに供給し、高流速で約53kg/cm2（750psig）
の圧力で、オフセツト注入井戸に約1524m（5000フイー
ト）ブラインを送り、地熱貯蔵所に戻す。炭素鋼腐食ク
ーポンを４箇所、すなわち、酸注入点直前、酸注入点直
後、注入ポンプ装入の直ぐ下流、および注入源泉付近に
て、流出ブライン中に位置決めする。
水平に設けた第２セパレータに供給する。追加の分離し
た蒸気を再び大気に排出する。酸性ブラインを装入ポン
プに供給し、ブラインの圧力を約18kg/cm2（250psig）
まで増やす。次いで部分的に再加圧した酸性ブラインを
注入ポンプに供給し、高流速で約53kg/cm2（750psig）
の圧力で、オフセツト注入井戸に約1524m（5000フイー
ト）ブラインを送り、地熱貯蔵所に戻す。炭素鋼腐食ク
ーポンを４箇所、すなわち、酸注入点直前、酸注入点直
後、注入ポンプ装入の直ぐ下流、および注入源泉付近に
て、流出ブライン中に位置決めする。
ブラインのpHを酸混合スプールの上部および下部で測定
する。
する。
配管と容器のスケール蓄積をイリジウム−192源を用い
てオンライン放射線写真技術によつて測定する。イリジ
ウム−192源およびフイルム板を関係地点の反対側に設
ける。ブライン、スケールおよび鋼のガンマ吸収差は、
スケールの突出した厚さを測定できるラジオグラフを示
すに十分なコントラストとなる。
てオンライン放射線写真技術によつて測定する。イリジ
ウム−192源およびフイルム板を関係地点の反対側に設
ける。ブライン、スケールおよび鋼のガンマ吸収差は、
スケールの突出した厚さを測定できるラジオグラフを示
すに十分なコントラストとなる。
これら試験結果を表に示す。これらの結果は酸を追加し
ない時は、スケールが試験装置に急速に蓄積することを
示している。流動ブライン流のpHを約0.3pH単位まで減
らすために十分な塩化水素酸を添加すると、スケールの
蓄積は実質的にブライン処理装置の腐食が認められる程
増加することなく減少する。塩化水素酸の添加量を流動
ブライン流のpHを0.43〜0.80pH単位に引下げるように増
やす場合、生成したスケール量は再び実質的に減少す
る。しかし、大量の塩化水素酸を添加すると、系内の腐
食は急に増加する。従つて、スケールの生成を減らすの
に有効である一方、比較的大量の、すなわち約0.3pH単
位以上のブライン流のpHを下げるために十分な塩化水素
酸は、腐食が大きすぎるので満足なブライン処理剤では
ない。ブライン流のpHを約0.3pH単位またはこれ以下に
減らすために十分な塩化水素酸を用いて処理するときだ
け、系を過度に腐食することなくスケールの析出を減ら
す。
ない時は、スケールが試験装置に急速に蓄積することを
示している。流動ブライン流のpHを約0.3pH単位まで減
らすために十分な塩化水素酸を添加すると、スケールの
蓄積は実質的にブライン処理装置の腐食が認められる程
増加することなく減少する。塩化水素酸の添加量を流動
ブライン流のpHを0.43〜0.80pH単位に引下げるように増
やす場合、生成したスケール量は再び実質的に減少す
る。しかし、大量の塩化水素酸を添加すると、系内の腐
食は急に増加する。従つて、スケールの生成を減らすの
に有効である一方、比較的大量の、すなわち約0.3pH単
位以上のブライン流のpHを下げるために十分な塩化水素
酸は、腐食が大きすぎるので満足なブライン処理剤では
ない。ブライン流のpHを約0.3pH単位またはこれ以下に
減らすために十分な塩化水素酸を用いて処理するときだ
け、系を過度に腐食することなくスケールの析出を減ら
す。
図は本発明実施例による地熱ブラインパワープラントに
使用する装置の概略線図である。 10……パワープラント、12……第１源泉セパレータ 14……第２源泉セパレータ 16……フラツシユ容器、18……ガス清浄装置 20……蒸気タービン／発電機 24……抽出井戸、26……ブライン再注入井戸 28……地中、30……ブライン産出区域 32,38,40,42,44,46,48,54,58,66,74,80……導管、56…
…ポンプ 60……酸供給源、64,86,82,94……弁 68……井戸ケーシング、70……ノズル 72……アンカー、76……源泉 78……締付けアーム。
使用する装置の概略線図である。 10……パワープラント、12……第１源泉セパレータ 14……第２源泉セパレータ 16……フラツシユ容器、18……ガス清浄装置 20……蒸気タービン／発電機 24……抽出井戸、26……ブライン再注入井戸 28……地中、30……ブライン産出区域 32,38,40,42,44,46,48,54,58,66,74,80……導管、56…
…ポンプ 60……酸供給源、64,86,82,94……弁 68……井戸ケーシング、70……ノズル 72……アンカー、76……源泉 78……締付けアーム。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ダレル・エル・ギヤラツプ アメリカ合衆国カリフオルニア州91761オ ンタリオ・ホ−プ・プレ−ス2247 (56)参考文献 特公 昭52−43185（ＪＰ，Ｂ２)
Claims (11)
- 【請求項１】溶解スケール生成塩を含有するpHが５〜６
の加圧ブライン水溶液流が、工業装置を通過する間に、
前記水溶液流からケイ酸鉄スケールが析出するのを防止
する方法において、圧力を下げて少なくとも一部の溶液
を蒸気にフラッシュし、前に生成した前記スケールを溶
解するように溶液のpHを約0.1〜0.3pH単位の範囲に下げ
るのに十分な量の水溶性酸を前記水溶液流に添加するこ
とを特徴とするブライン水溶液流からケイ酸鉄スケール
の析出を防止する方法。 - 【請求項２】ブライン水溶液が地熱ブラインである特許
請求の範囲第１項記載の方法。 - 【請求項３】ブライン水溶液流の圧力を実質的に下げる
前に水溶性酸をブライン水溶液流に添加する特許請求の
範囲第１項記載の方法。 - 【請求項４】水溶性酸を無機鉱酸、有機カルボン酸、お
よびこれらの混合物から成る群から選択する特許請求の
範囲第１項記載の方法。 - 【請求項５】無機鉱酸が塩化水素酸である特許請求の範
囲第４項記載の方法。 - 【請求項６】約50〜180重量ppmの水溶性酸を用いる特許
請求の範囲第１項記載の方法。 - 【請求項７】鉄イオンおよびシリカ類を含む溶解塩を含
有するpHが５〜６の加圧地熱ブライン水溶流が、工業装
置を通過する間に、前記水溶液流からケイ酸鉄スケール
が析出するのを防止する方法において、圧力を下げて少
なくとも一部の前記地熱ブライン水溶液流を蒸気にフラ
ッシュし、前に生成した前記スケールを溶解するように
前記地熱ブライン水溶液流のpHを約0.1〜0.3pH単位の範
囲に下げるのに十分な量の水溶性酸を前記地熱ブライン
水溶液流に添加することを特徴とする地熱ブライン水溶
液流からケイ酸鉄スケールの析出を防止する方法。 - 【請求項８】地熱ブライン水溶液流の圧力を実質的に下
げる前に、水溶性酸を地熱ブライン水溶液流に添加する
特許請求の範囲第７項記載の方法。 - 【請求項９】水溶性酸を無機鉱酸、有機カルボン酸、お
よびこれらの混合物から成る群から選択する特許請求の
範囲第７項記載の方法。 - 【請求項１０】無機鉱酸が塩化水素酸である特許請求の
範囲第９項記載の方法。 - 【請求項１１】約50〜180重量ppmの水溶性酸を用いる特
許請求の範囲第９項記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US446489 | 1982-12-02 | ||
| US06/446,489 US4500434A (en) | 1982-12-02 | 1982-12-02 | Inhibiting scale precipitation from high temperature brine |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59130597A JPS59130597A (ja) | 1984-07-27 |
| JPH07198B2 true JPH07198B2 (ja) | 1995-01-11 |
Family
ID=23772787
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58227789A Expired - Lifetime JPH07198B2 (ja) | 1982-12-02 | 1983-12-01 | ブライン水溶液からケイ酸スケールの析出を防止する方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4500434A (ja) |
| JP (1) | JPH07198B2 (ja) |
| IT (1) | IT1172356B (ja) |
| MX (1) | MX165030B (ja) |
| PH (1) | PH19535A (ja) |
Families Citing this family (27)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5073270A (en) * | 1984-03-15 | 1991-12-17 | Union Oil Company Of California | Use of reducing agents to control scale deposition from high temperature brine |
| US5190664A (en) * | 1983-12-29 | 1993-03-02 | Union Oil Company Of California | Brine heat exchanger treatment method |
| US4830766A (en) * | 1984-03-15 | 1989-05-16 | Union Oil Company Of California | Use of reducing agents to control scale deposition from high temperature brine |
| US4871024A (en) * | 1988-08-01 | 1989-10-03 | Baker Performance Chemicals Inc. | Fluid for treatment of a subterranean well for enhancement of production |
| US4978457A (en) * | 1990-02-26 | 1990-12-18 | Union Oil Company Of California | Method of filtering a brine |
| US5054556A (en) * | 1990-05-17 | 1991-10-08 | Ormat Turbines (1965) Ltd. | Method of and means for operating geothermal wells |
| US5372194A (en) * | 1990-05-17 | 1994-12-13 | Ormat Turbines (1965) Ltd. | Method of and means for operating geothermal wells |
| US5098578A (en) * | 1990-05-30 | 1992-03-24 | Union Oil Company Of California | Treatment of geothermal brine |
| US5085782A (en) * | 1990-12-28 | 1992-02-04 | Union Oil Company Of California | Process for controlling the pH of a brine |
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| US5409614A (en) * | 1991-06-19 | 1995-04-25 | Union Oil Company Of California | Control of scale deposition in geothermal operations |
| US5462668A (en) * | 1991-06-19 | 1995-10-31 | Union Oil Company Of California | Use of steam to condensate to dilute brine stream additives |
| US5246593A (en) * | 1991-10-31 | 1993-09-21 | Union Oil Company Of California | Silica scale deposition control |
| US5665242A (en) * | 1995-08-25 | 1997-09-09 | Union Oil Company Of California | Inhibition of silica precipitation |
| US5656172A (en) * | 1995-12-28 | 1997-08-12 | Union Oil Company Of California | pH modification of geothermal brine with sulfur-containing acid |
| ID17651A (id) * | 1996-07-15 | 1998-01-15 | Union Oil Co | Penghambat pembentukan kerak silikat |
| US5979556A (en) * | 1996-07-25 | 1999-11-09 | Union Oil Company Of California | Slow acidizing of geological formations |
| US6019903A (en) * | 1998-08-14 | 2000-02-01 | Union Oil Company Of California | Geothermal brine processing |
| US6375907B1 (en) * | 1998-11-03 | 2002-04-23 | Union Oil Company Of California | Hydrogen sulfide abatement with scale control and/or well acidizing |
| US10190030B2 (en) * | 2009-04-24 | 2019-01-29 | Alger Alternative Energy, Llc | Treated geothermal brine compositions with reduced concentrations of silica, iron and lithium |
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