NO20121202A1

NO20121202A1 - Forhindring eller minskning av stalkorrosjon forarsaket av forbrenningsgass

Info

Publication number: NO20121202A1
Application number: NO20121202A
Authority: NO
Inventors: Vladimir Jovancicevic; Sunder Ramachandran; Ksenija Babic-Samardzija; Ha M Nguyen
Original assignee: Baker Hughes Inc
Priority date: 2010-05-13
Filing date: 2012-10-17
Publication date: 2012-11-26
Also published as: GB2491784A; WO2011143569A2; US20110278024A1; WO2011143569A3; GB201218225D0; CA2798515A1; DE112011101647T5; AT511789A2; DE112011101647B4; US8776901B2; AU2011252890A1; AT511789A5; AU2011252890B2; GB2491784B; CA2798515C; AT511789B1; NO346458B1

Abstract

Utvinning av olje og gass fra olje og gassreservoarer i undergrunnen ved anvendelse av gassinjeksjon kan være egnet som et tilleggsformål for fanging og lagring av karbondioksid. Dette kan utføres hvor mategassen for gassinjeksjonen i det minste delvis er karbondioksid fra en fangst- og lagringsprosess av karbondioksid. Korrosjon av stål i gasstransportsystemet som skyldes tilstedeværelse av karbondioksid og vann og oksygen kan bli hindret eller i det minste minsket ved å anvende en korrosjonsinhibitor som er effektiv i å forhindre eller minske stålkorrosjon ved tilstedeværelse av oksygen og karbondioksid. Korrosjonsinhibitorene kan omfatte alkylravsyrer, alkylravsyreanhydrider og trimersyrer.

Description

1 . Oppfinnelsesområdet

[0001 ] Oppfinnelsen angår forhindring eller minsking av stålkorrosjon av forbrenningsgass. Oppfinnelsen angår spesielt slik korrosjonsfomindring eller minskning i en anvendelse av karbondioksidfangst og -lagring eller økt oljeutvinning.

2. Bakgrunn for oppfinnelsen

[0002] Karbonfangst og -lagring (CCS) er fremgangsmåten med å avlede karbondioksid som ellers ville bli frigjort til atmosfæren. I noen anvendelser omfatter CCS å utnytte det avledete karbondioksid i industri- og matproduksjon. I andre anvendelser kan karbondioksidet anvendes til å erstatte metan fra kull i underjordiske kullforekomster. I enda andre anvendelser, kan karbondioksidet anvendes til å reaktivisere olje- og gass undergrunnsreservoarer (økt oljeutvinning). I enda andre anvendelser kan karbondioksidet bare bli lagret i undergrunnen; foreksempel i saltformasjoner og utarmede olje- og gassreservoarer.

[0003] Enorme mengder av slikt karbondioksid kunne blitt lagret ved anvendelse av disse metoder. For eksempel er det antatt at så mye som 12 000 milliarder tonn karbondioksid kunne anvendes under økt oljeutvinning. Kjente dype saltreservoarer kunne holde på så mye som 10 000 milliarder tonn karbondioksid.

OPPSUMMERING

[0004] I ett aspekt er oppfinnelsen en fremgangsmåte for utvinning av olje og gass fra olje- og gassundergrunnsreservoarer ved anvendelse av gassinjeksjon hvor karbondioksidet, i det minste delvis er fra en karbondioksidfangst og -lagringsprosess, forbedringen omfatter å anvende en korrosjonsinhibitor som er effektiv til å forhindre eller minske stålkorrosjon i nærvær av oksygen.

[0005] I et annet aspekt er oppfinnelsen en fremgangsmåte for fangst og -lagring av karbondioksid, forbedringen omfatter å anvende en korrosjonsinhibitor effektiv i å forhindre eller minskestålkorrosjon i nærvær av oksygen.

BESKRIVELSE

[0006] I én utførelsesform er oppfinnelsen en forbedring til den økte utvinningen av olje og gass. Økt oljeutvinning (EOR) involverer metoder for å utvinne mer olje fra et reservoar enn kan oppnås fra de naturlig forekommende drivmekanismer så som løsningsgassdrivkraft (fluidekspansjon) eller vanninnstrømning. EOR involverer innføringen av kunstige/supplerende krefter eller energi inn i reservoaret med formålet å hjelpe de naturlige drivmekanismer. EOR kan forekomme ved ethvert stadie i produksjonslevetiden, selv om det vanligvis utsettes til sekundære eller tertiære aspekter. Noen av EOR-typer omfatter vanninjeksjon, gassinjeksjon, dampinjeksjon og karbondioksidinjeksjon.

[0007] Planlegging av et EOR-prosjekt krever omhyggelig oppmerksomhet på de forskjellige faktorer som innvirker på valget av en EOR-kandidat. Selv om EOR er en kraftig teknikk for å utvinne mer hydrokarboner fra et produserende reservoar, er det ikke alltid en kommersielt levedyktig mulighet. Tradisjonelt evalueres EOR-potensialet til kandidatreservoarer ved anvendelse av klassiske reservoar-teknikker. Ingeniører bestemmer størrelsen av EOR-potensialet til ett felt om gangen ved å anvende nummeriske metoder og feltspesifikke data. Denne prosessen kan være meget tidkrevende og gir ofte unøyaktige eller ufullstendige resultater. For formålet i denne søknad, angir "gassinjeksjon" gass injisert til å nå olje som ikke er tilgjengelig for en vanninjeksjon.

[0008] I noen anvendelser av fremgangsmåtene i denne redegjørelsen, alterneres karbondioksidinjeksjon med vanninjeksjon. Hvilken som helst fremgangsmåte kjent for fagfolk på området til å gjøre gassinjeksjon, omfattende alternering med vanninjeksjon kan anvendes med fremgangsmåten ifølge redegjørelsen.

[0009] Ved praktisering av fremgangsmåten ifølge redegjørelsen, hvor denne fremgangsmåten omfatter gassinjeksjon, omfatter gassen som anvendes karbondioksid fra en karbondioksidfangst og -lagringsprosess. Hele tilførselen av injisert gass kan være CCS-karbondioksid eller tilførselen av injisert gass kan omfatte ytterligere gasstrømmer så som, men ikke begrenset til, nitrogen, naturgass og lignende.

[0010] Fremgangsmåten ifølge redegjørelsen kan også bli praktisert med karbondioksidfangst og -lagringsprosesser. Under en CCS-prosess kan avgass fra forbrenningen av naturgass, kull, diesel, brenselolje og selv biobrenseloljer fanges. Denne avgassen inneholder karbondioksid og i de fleste tilfeller nitrogen og muligens betydelige mengder av oksygen. Det kan også være vann. Kombinasjonen av vann, oksygen og karbondioksid kan være svært korrosivt for stål. [0011 ] Uheldigvis vil stål være materialvalget i forhold til hvilket som helst system for å transportere CCS karbondioksid til lokasjoner hvor det kunne anvendes; enten nedhulls eller ved fremstilling av mat eller industrielle materialer. Til tross for korrosjonsproblemet ville anvendelse av andre materialer sannsynligvis være kostnadsforhindrende. For eksempel ville det vært for dyrt til å kle transportsystemet med fiberglass eller høylegeringsstål som kunne vært resistent mot korrosjon.

[0012] For formålene i denne søknaden betyr betegnelsen transportsystem hvilket som helst system for å flytte CCS karbondioksid fra fangstpunktet til en lokasjon for enten lagring (-lagring) eller sluttanvendelse. Ett eksempel på et slikt transportsystem kan omfatte en rørledning, injeksjonsbrønn og i noen utførelsesformer tilhørende olje- og gassproduksjonsutstyr. I én utførelsesform, blir korrosjonsinhibitoren anvendt direkte i produksjonsrøret i injeksjonsbrønnen. I enda en annen utførelsesform blir korrosjonsinhibitoren også anvendt på produksjonsrør i produksjonsbrønnen. En annen utførelsesform av en fremgangsmåte ifølge redegjørelsen omfatter å anvende inhibitoren på den ene eller den andre, men ikke begge, injeksjonsbrønnrøret og et produksjonsbrønnrør.

[0013] I én utførelsesform av fremgangsmåten ifølge redegjørelsen blir en korrosjonsinhibitor innført i transportsystemet for CCS-karbondioksid. Korrosjonsinhibitoren kan fremstilles fra en formulering som omfatter en trimersyre. Trimersyrer kan ha den generelle formel:

hvorXla, X1b, X2a, X2b, X3 og X4 er null eller et helt tall som haren verdi på fra 1 til ca. 10.

[0014] Trimersyrene kan fremstilles ved å kombinere en flerumettet karboksylsyre med en karboksylsyre som har en enkel umetning i nærvær av en katalysator. For eksempel, vil trimersyren i én utførelsesform ha en formel:

[0015] I en alternativ utførelsesform kan trimersyren fremstilles med formuleringen som omfatter mange syrer hvilket resulterer i en struktur hvorXla, X1b, X2a, X2b, X3 og X4 alle er forskjellige.

[0016] I en annen utførelsesform av fremgangsmåten ifølge redegjørelsen kan korrosjonsinhibitoren fremstilles ved anvendelse av alkylsubstituerte ravsyrer og/eller alkylsubstituerte ravsyreanhydrider. Disse forbindelser har den generelle formelen:

hvor R<1>og R2 kan være like eller forskjellige og er et hydrogen eller en alkylgruppe som har fra ca. 6 til ca. 24 karbonatomer. R<1>og R2 kan ikke begge være hydrogen og det totale antall karbonatomer i både R<1>og R<2>kan ikke overstige 24.1 én utførelsesform omfatter additivet for eksempel nonyl-ravsyreanhydrid. I en annen utførelsesform blir additivet fremstilt ved anvendelse av dodecylravsyre.

[0017] Kombinasjoner av trimersyren og alkylravsyrene og -anhydridene kan også anvendes for å fremstille korrosjonsinhibitorene ifølge redegjørelsen. I én utførelsesform av fremgangsmåten ifølge redegjørelsen blir for eksempel naturlig olje anvendt for å fremstille den alkylsubstituerte ravsyren. Den resulterende korrosjonsinhibitoren har en primær komponent, men mange andre oligomerer er også til stede. I enda en annen utførelsesform blir en kombinasjon av en trimersyre og dodecylravsyre anvendt. Hvilken som helst kombinasjon av disse forbindelser kan anvendes med fremgangsmåten ifølge redegjørelsen, med forbehold at kombinasjonen er effektiv til å forhindre eller minske stålkorrosjon i nærvær av karbondioksid, vann og oksygen.

[0018] Korrosjonsinhibitorene anvendelige med metoden ifølge redegjørelsen kan også omfatte andre forbindelser. For eksempel kan de omfatte løsningsmidler, dispergeringsmidler, stabiliseringsmidler og lignende. Hvilken som helst ytterligere forbindelse som er kjent å være anvendelig for fagfolk på området kan anvendes med korrosjonsinhibitorene som er anvendelige med fremgangsmåten ifølge redegjørelsen.

[0019] Korrosjonsinhibitorene kan også innføres i et avgasstransportsystem ved anvendelse av hvilken som helst fremgangsmåte kjent for å være anvendelig for fagfolk på området. I én utførelsesform av fremgangsmåten ifølge redegjørelsen blir korrosjonsinhibitoren innført som en tåke inn i avgassen når den kommer inn i transportsystemet. I en annen utførelsesform blir korrosjonsinhibitoren innført ved intervaller på fra 100 meter (m) til 1000 m; igjen som en tåke.

[0020] I en alternativ utførelsesform kan korrosjonsinhibitoren innføres som en væskeplugg. For eksempel kan en væskeplugginhibitor innføres i et brønnrør eller en rørledning i en mengde tilstrekkelig til å belegge røret eller rørledningen. Slik behandling kan gjentas daglig, ukentlig, månedlig eller til og med kvartalsvis. I noen utførelsesformer kan væsken innføres kontinuerlig.

EKSEMPLER

[0021 ] De følgende eksempler er gitt for å illustrere oppfinnelsen. Eksemplene er ikke ment å begrense omfanget ifølge oppfinnelsen og de bør ikke tolkes slik. Mengder er i vektdeler eller vektprosentdeler hvis ikke annet er angitt.

Eksempel 1.

[0022] Korrosjonstester ble utført ved 81 °C (177 °F) i et gjennomboblet begerglassapparat ved atmosfærisk trykk med en gass bestående av 8,33 mol % oksygen og 91,67 mol % karbondioksid (Testgass #1 ). Korrosjonshastigheten ble målt ved anvendelse av lineær polariseringsresistens (LPR). Korrosjonsinhibitorformulering A ble testet. Korrosjonsinhibitor A er en blanding av 15% dodecylravsyre og 20% trimersyre oppløst i et aromatisk løsningsmiddel.

[0023] Innføring av 1000 ppm korrosjonsinhibitorformulering A på bløtstål resulterte i en umiddelbar reduksjon av korrosjon fra en hastighet over 2,54 mm/år (100 mpy) til mindre enn 0,508 mm/år (20 mpy).

[0024] Innføring av 500 ppm korrosjonsinhibitorformulering A på bløtstål resulterte i en umiddelbar reduksjon av korrosjon fra en hastighet over 2,54 mm/år (100 mpy) til mindre enn 0,508 mm/år (20 mpy).

[0025] Innføring av 1 000 ppm korrosjonsinhibitorformulering A på bløtstål resulterte i en umiddelbar reduksjon av korrosjon fra en hastighet over 2,54 mm/år (100 mpy) til mindre enn 0,508 mm/år (20 mpy). Etter 20 timer med kontinuerlig gassdusjing var korrosjonshastigheten fortsatt mindre enn 0,508 mm/år (20 mpy). Eksempel 2

[0026] Trimersyren og dodecylravsyren ble testet individuelt ved anvendelse av samme testbetingelser som beskrevet ovenfor. Hver komponent ble påført i en konsentrasjon på 35%. Trimersyre (Korrosjonsinhibitor B) alene ga en korttids-reduksjon i korrosjon, men ble ineffektiv etter ca. 7 timer. Dodecylravsyre

(Korrosjonsinhibitor C) var mer effektiv enn Korrosjonsinhibitor B og var fortsatt effektiv ved 20 timer. I en test førte den den rene korrosjonshastighet over 100 mpy til under 30 mpy. Ingen komponent var så effektiv som korrosjonsinhibitoren A fra Eksempel 1.

Eksempel 3.

[0027] Korrosjonstesting ble utført i gjennomboblet begerglasstest ved anvendelse av 1 % NaCI ved 81 °C (177 °F) med Testgass #2 som inneholder 16,67 mol % oksygen og balansen som karbondioksid.

[0028] Korrosjonsinhibitorer A og C ble påført på bløtstål i en konsentrasjon på 1000 ppm. Begge blandinger forårsaket en umiddelbar reduksjon i korrosjon fra ca. 50,8 mm/år (200 mpy) til ca. 0,762 mm/år (30 mpy). Etter ca. 20 timer viste blandingene fortsatt en korrosjonshastighet på under 0,762 mm/år (30 mpy).

Omtale av eksemplene

[0029] Trimersyre og alkylsuccinater og -anhydrider minsker korrosjon av stål i nærvær av oksygen, vann og karbondioksid. Alkylsuccinater og -anhydrider synes å være mer effektive enn trimersyrer. Alkylsuccinater og anhydrider viser seg å kombinere synergistisk med trimersyrer.

Claims

1. Fremgangsmåte for utvinning av olje og gass fra olje- og gass undergrunnsreservoarer ved anvendelse av karbondioksidgassinjeksjon hvor karbondioksidet i det minste delvis er fra en karbondioksidfangst og -lagrings(CCS)prosess, som omfatter anvendelse av en korrosjonsinhibitor som er effektiv til å forhindre eller minske stålkorrosjon i nærvær av oksygen.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1 som i tillegg omfattende vanninjeksjon.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2 hvor gassinjeksjonen og vanninjeksjonen alterneres under utvinning av olje og gass fra olje- og gass undergrunnsreservoarer.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1 hvor all gass som er injisert er karbondioksid fra en CCS-prosess.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1 hvor gass som er injisert omfatter karbondioksid fra en CCS-prosess og et medlem valgt fra gruppen bestående av nitrogen, naturgass og kombinasjoner derav.

6. Fremgangsmåte for fangst og lagring av karbondioksid som omfatter å anvende en korrosjonsinhibitor som er effektiv i å forhindre eller minske korrosjon i nærvær av oksygen.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 6 hvor materialet som er beskyttet med korrosjonsinhibitoren er stål.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 6 hvor stålet er i et system anvendt til å transportere fanget karbondioksid.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 6 hvor korrosjonsinhibitoren blir fremstilt ved anvendelse av en formulering som omfatter en trimersyre.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 9 hvor trimersyren har en generell formel:

11. Fremgangsmåte ifølge krav 10 hvor trimersyren har den generelle formel:

12. Fremgangsmåte ifølge krav 6 hvor korrosjonsinhibitoren blir fremstilt ved anvendelse av alkylsubstituerte ravsyrer og/eller alkylsubstituerte ravsyreanhydrider.

13. Fremgangsmåte ifølge krav 12 hvor de alkylsubstituerte ravsyrer og/eller alkylsubstituerte ravsyreanhydrider har den generelle formel:

hvor R<1>og R2 kan være like eller forskjellige og er et hydrogen eller en alkylgruppe som har fra ca. 6 til ca. 24 karbonatomer og R<1>og R<2>kan ikke begge være hydrogen og det totale antall karbonatomer i både R<1>og R<2>kan ikke overstige 24.

14. Fremgangsmåte ifølge krav 6 hvor korrosjonsinhibitoren er en kombinasjon av en trimersyre og alkylravsyrer og/eller -anhydrider.

15. Fremgangsmåte ifølge krav 6 hvor karbondioksidet er fanget fra forbrenningen av minst et medlem valgt fra gruppen bestående av naturgass, kull, diesel, brenselolje og biobrenseloljer.

16. Fremgangsmåte ifølge krav 8 hvor systemet som anvendes til å transportere fanget karbondioksid er et avgasstransportsystem.

17. Fremgangsmåte ifølge krav 16 hvor korrosjonsinhibitoren blir innført som en tåke inn i avgasstransportsystemet.

18. Fremgangsmåte ifølge krav 8 hvor systemet som er anvendt til å transportere fanget karbondioksid omfatter et brønnrør.

19. Fremgangsmåte ifølge krav 18 hvor inhibitoren blir innført i brønnrøret som en væskeplugg.

20. Fremgangsmåte ifølge krav 6 hvor korrosjonsinhibitoren omfatter minst ett medlem av gruppen bestående av løsningsmidler, dispergeringsmidler, stabiliseringsmidler og kombinasjon derav.