NO20130412A1 - Vannfjerning fra anti-agglomererte LDHIer - Google Patents

Abstract

Fremgangsmåte for å kontrollere korrosjon i en undersjøisk rørledning er beskrevet hvilken innbefatter å tilføre en lavdose inhibitorstrøm (LDHI) bestående av et kvaternært amin og tørking med et tørkemiddel.

Description

Vannfjerning fra anti-agglomererte LDHIer

Oppfinnelsesområde

[0001] Oppfinnelsen angår generelt vannfjerning fra anti-agglomerater.

Mer spesifikt vedrører oppfinnelsen bruk av visse tørkemidler for å fjerne vann fra lavdose hydratinhibitorer ("LDHIer") i olje- og naturgassproduksjonssystemen

Teknikkens stand

[0002] Gasshydrater er faste stoffer som kan dannes under hydrokarbonproduksjon, særlig i rørledninger og annet utstyr og som kan hemme eller helt blokkere strømning av hydrokarboner. Disse blokkeringene reduserer ikke bare, eller stopper produksjonen, men koster også potensielt millioner av dollar i tapt produksjon og er svært vanskelig og farlig å håndtere. Med mindre de håndteres riktig kan gasshydrater eksplodere, rørledninger sprekke, utstyr skades, det kanvære en fare for arbeidere og sette havmiljøet i fare.

[0003] Gasshydrater kan dannes når vannmolekyler blir limt sammen etter å ha kommet i kontakt med visse "gjeste" gassmolekyler. Hydrogenbindinger forårsaker at vannmolekylene danner normale gitterstrukturer som stabiliseres av gjestegassmolekylene. Den resulterende krystallinske struktur utfelles som et faststoff gasshydrat. Gjestemolekyler kan omfatte hvilket som helst antall molekyler, inkludert karbondioksyd, metan, butan, propan, hydrogen, helium, freoner, halogener, og edelgasser.

[0004] Forskjellige typer inhibitorer kan brukes for å kontrollere dannelsen eller virkningen av gasshydrater. Et eksempel er anti-agglomerat gassinhibitorer som typisk er mer kostnadseffektive enn visse andre inhibitorer hvilke anti-agglomerat gassinhibitorer brukes i mye lavere konsentrasjoner og vanligvis nyttig i miljøer med større underkjøling enn passende for andre inhibitorer. Imidlertid inneholder mange av de tradisjonelle anti-agglomerat LDHIer rester av halogenider, så som HC1, HBr, og lignende, og gjenværende organiske halogenider. Resthalogenider har vært kjent å forårsake korrosjon og spenningskorrosjon ("SCC") i metallrør og produksjonsutstyr. Ett eksempel på en vanlig anti-agglomerat LDHI er et kvaternært anti-agglomerat inneholdende gjenværende organiske halogenider, slik som Kelland, 2006. Som et eksempel beskriver Milburn et al. US-patent nr. 6.444.852 med tittelen " Amines Useful in Inhibiting Gas Hydrate Formation," som herved er inkludert ved referanse i sin helhet, anti-agglomerat eter-inneholdende aminforbindelser som er kvaternisert med et halogenid ("kvaternære aminer").

[0005] Det er blitt fastslått at LDHIer har bidratt til og / eller er ansvarlig for generell korrosjon og spesielt, gropkorrosjon i enkelte undervannsapplikasjoner.

Denne korrosjon virker spesielt og akutt i dypvannsapplikasjoner. Det antas at resthalogenider tilstede i LDHIer, spesielt kvaternære amin-holdige LDHIer er ansvarlig for disse typer korrosjon. Mens tradisjonelle syrekorrosjonsinhibitorer brukes i et forsøk på å kontrollere denne korrosjon har de tradisjonelle syrekorrosjonsinhibitorer ikke vært særlig effektive.

[0006] Det som trengs er en metode for å kontrollere generell korrosjon og gropkorrosjon i metaller i undersjøiske olje-og gass produksjonsapplikasjoner som er utsatt for halogeninneholdende LDHIer og særlig kvartære aminer.

Oppsummering

[0007] Forbindelsene og metodene som er beskrevet heri er generelt relatert til området gass-og oljeproduksjon. Andre anvendelser kan også tenkes. Spesielt er sammensetninger og fremgangsmåter for å kontrollere korrosjon og generell gropdannelse som skyldes bruk av halogenidholdige LDHIer beskrevet.

KORT OMTALE AV TEGNINGENE

[0008] FIG. 1 er en skjematisk tegning av et tørketrommelsystem konsistent med foreliggende beskrivelse.

[0009] FIG. 2 viser et blokkdiagram av et innsprøytningssystem konsistent med foreliggende beskrivelse.

[0010] FIG. 3 er et fotografi av resultatene av en kupong neddykkingstest som gjenspeiles i eksempel 1.

[0011] FIG. 4 er et fotografi av resultatene av en kupong neddykkingstest som gjenspeiles i eksempel 2.

[0012] FIG. 5 er et diagram over forover-skanninger av sykliske potensiodynamiske skanninger som reflekteres i eksempel 3.

[0013] FIG. 6 er en graf av returskanninger av sykliske potensiodynamiske skanninger som reflekteres i eksempel 4.

[0014] FIG. 7 er en graf av potensiostatiske tester som gjenspeiles i eksempel 5.

Detaljert beskrivelse

[0015] Uten å være bundet av teori antas det at over tid kan vann forurense halogenid-holdige kvaternære aminer som er i bruk på området som lavdosehydratinhibitorer. Mens produserte kvartære aminer normalt ikke inneholder signifikante mengder vann kan vann akkumuleres i LDHI gjennom overføringer i rørledninger som kan inneholde spormengder av vann eller gjennom eksponering mot atmosfæren. Akkumuleringen av vann i LDHI kan, når resthalogenider er til stede, senke pH i formuleringen over tid ved å produsere etsende syrer. Slike etsende syrer kan øke korrosjonshastighet for metaller og metallegeringer, inkludert rustfritt stål, og skape funksjonssvikt som følge av generell, og spesielt, gropkorrosjon. Kloridstress-sprekking kan også bli et problem.

[0016] Det har tidligere vært antatt at spesielle typer rustfritt stål ikke ville være utsatt for gropkorrosjon og generell korrosjon ved slike undersjøiske olje-og gass anvendelser. Somkjent for de med vanlige kunnskaper innen faget passiviseres typisk rustfritt stål utsatt for oksygen ved å danne et tynt oksidert lag som hindrer eller vesentlig reduserer korrosjon. Men igjen uten å være bundet av teori er det antatt at i dyphavsapplikasjoner er rustfritt stål ikke eksponert for tilstrekkelig menger av oksygen til fullt ut å passiveres. Dette ikke-passiviserte eller delvis passiverte rustfrie stålet kan så være utsatt for generell korrosjon og gropkorrosjon forårsaket av syrer dannet av halogenider og små mengder vann i de kvaternære aminer.

[0017] I en utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse fjernes vann ved bruk av et eksternt tørkemiddel for eksempel gjennom bruk av en tørketrommel. I en spesiell utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse, som vist i fig. 1 brukes tørketrommelsystemet 10 for å fjerne vann fra LDHI. Tørketrommel 15 omfatter tørketrommel inntak 20 og tørketrommel utløp 30. Eksternt tørkemiddel 40 med mesh 50 er plassert innenfor tørketrommel 15. LDHI entrer tørketrommel inntak 20, passerer gjennom mesh 50 og deretter gjennom det eksterne tørkemiddel 40, som fjerner en del av eller i det vesentlige alt vannet tilstede i LDHI. LDHI passerer deretter ut av tørketromlen 15 gjennom tørketrommel utløp 30.

[0018] Eksternt tørkemiddel 40 kan være et hvilket som helst tørkemiddel som er kompatibelt med LDHI og i stand til å fjerne vann fra LDHI. Eksempler omfatter, men er ikke begrenset til, visse leirer, silikagel, molekylsikter, kalsiumoksid og kalsiumsulfat.

[0019] Leire er en naturlig forekommende porøst adsorbent. Den utvundne leiren kan aktiveres for bruk som et tørkemiddel ved tørking ved en forhøyet temperatur med tørr luft eller en inert gass så som nitrogen. Vanligvis kan leire regenereres for gjentatt bruk.

Leire er typisk billig og kan være effektiv ved normal temperatur og relativ fuktighet.

Et eksempel på et leiretørkemiddel er Montmorillonittleire som hovedsakelig består av magnesiumaluminiumsilikat. Etter utvinning blir Montmorillonittleiren renset, redusert til granuler og underkastet en kontrollert dehydreringsprosess for å øke sin sorbentporøsitet.

[0020] Silikagel er en delvis dehydratisert form for av polymer kolloidal kiselsyre.

Silikagel har en amorf mikroporøs struktur med en fordeling av poreåpninger i størrelser på omtrent 3-60 Ångstrøm. De sammenkoblede porene tiltrekker seg og holder på vann ved adsorpsjon og kapillær kondensasjon. Noen silikageler adsorberer opptil 40% av sin vekt i vann. Silikagel er normalt ikke korroderende og ikke giftig.

[0021] Molekylsikter som syntetisk zeolitt, adsorberer typisk fuktighet sterkere enn silikagel og leire. Der en meget lav relativ fuktighet er nødvendig er molekylsikter ofte det mest økonomiske tørkemiddel grunn av sin høye adsorpsjonsevne ved lav relativ fuktighet. Dessuten desorberer molekylsikter vanligvis ikke så lett som silikagel og leire ved høyere temperaturer. Molekylsikter har et nettverk av krystallinske porene og tomme adsorpsj onshulrom.

[0022] Kalsiumoksid (CaO) er kalsinert eller rekalsinert kalk. Kalsiumoksyd adsorberer ofte en mye større mengde av vann ved lav relativ fuktighet enn andre materialer og kan være effektiv i å holde på fuktighet ved høye temperaturer.

[0023] Kalsiumsulfat (CaS04) fremstilles ved kontrollert dehydrering av gips, er kjemisk stabil, ikke-disintegrerende, ikke giftig, ikke-korroderende, og vil vanligvis ikke slippe adsorbert vann når det utsettes for høyere temperaturer. Kalsiumsulfat har vanligvis lavere adsorptiv kapasitet i forhold til andre eksterne tørkemidler og har begrenset regenereringsevne.

[0024] Andre eksterne tørkemidler omfatter: aktivt kull, kalsiumklorid, metallsalter, aktivert alumina, aerogel, benzofenon, kalsiumhydrid, kobolt (II) klorid, kobber (II) sulfat, litiumklorid, litiumhydrid, litiumbromid, magnesium, magnesiumsulfat, magnesiumperklorat, NAK (en natrium-kalium-legering), fosforpentoksyd, kalium, kaliumkarbonat, natrium, natriumklorat, natriumklorid, natriumhydroksid, natriumsulfat, natriumbenzofenon, sukrose, svovelsyre.

[0025] Tørkesystem 10 kan plasseres etter behov som nevnt over og før overføring av LDHI ned i hullet. I visse utførelser i foreliggende beskrivelse er tørkesystemet plassert for å minimere mengden av ytterligere fuktighet som kan absorberes av LDHI, for eksempel like før injeksjon ned i hullet.

[0026] En utførelsesform av LDHI innsprøytningssystemet 100 er vist i fig. 2.

LDHI er plassert på boreriggen (ikke vist). LDHI lagertanken 110 lagrer LDHI for injeksjon i strengen 190.1 utførelsesformen vist i fig. 2 tilføres LDHI lagret i LDHI lagertanken 110 fra LDHI lagertanken 110 gjennom LDHI lagertank utløpsrøret 120. Vanninnholdet av LDHI i LDHI lagertank utløpsrøret 120 overvåkes av innløpsvannmonitor 200. Hvis vanninnholdet målt i innløpsvannmonitor 200 er under en første forutbestemt terskel, blir LDHI i LDHI lagertankutløpsrøret tillatt å passere gjennom omløpsledningen 130.1 visse utførelsesformer har det vært registrert at så lite som 0,9 volum% vann kan resultere i et gropkorrosjonsangrep nede i hullet. I andre utførelsesformer har det vært registrert at ved 0,6 volum% vann, hvis et gropkorrosjonsangrep har startet, vil det ikke avta når det er først er igangsatt. I enda andre utførelsesformer har det vært registrert at ved 0,5 volum% vann, er det lite eller ingen bevis for initiering av gropkorrosjonsangrep.

[0027] Dersom vanninnholdet målt av innløpsvannmonitor 200 er over en første forutbestemt terskel passers LDHI gjennom tørketrommelsystemet 10. Etter tørking i tørketrommelsystemet 10 lades LDHI gjennom tørketrommelutløpsledningen 150. Vanninnholdet av LDHI i tørketrommelutløpsrøret 150 overvåkes av utløpsvannmonitor 200. Hvis vanninnholdet i tørketrommelutløpsrøret 150 er over en andre forutbestemt terskel, kan en operatør varsles om at tørketrommelsystemet 10 ikke fungerer ordentlig. Operatøren kan da ta et initiativ til å endre et filter eller på annen måte undersøke problemet.

[0028] Som vist i fig. 2 går omløpsvei linje 130 og tørketrommelutløpsrøret sammen og fødes til filteret 160. Plassering av filteret 160 er ikke kritisk. I andre utførelser (ikke vist) kan filteret 160 være utelatt, det kan være plassert i LDHI lagertankutløpsrøret 120 eller i filterutløpsledningen 170. Filter 160, når det er tilstede, fjerner partikler som ellers tetter strengen 190. Det filtrerte LDHI forlater filteret 160 gjennom filterutløpsledning 170 og pumpes ved hjelp av pumpen 180 inn i strengen 190.

[0029] Det er ønskelig å lokalisere tørketrommel 10 så nær strengen som mulig 190 for å redusere muligheter for vannforurensning av LDHI før injeksjon i strengen 190.1 visse utførelsesformer kan omløpet 130, tørketrommel utløpsrøret 150 og filter utløpsledningen 170 være slanger og / eller rør tilegnet LDHI bruk.

[0030] I en annen utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse fjernes vann fra LDHI ved hjelp av et internt tørkemiddel. I denne utførelsesform tilsettes et kjemikalium til LDHI for å binde vannet og redusere eller hindre bundet vann fra å reagere med de gjenværende halogenider i LDHI. Egnede interne tørkemidler er kompatible med LDHI og er normalt ikke syreholdige.

[0031] Eksempler på egnede interne tørkemidler for bruk med kvaternært amin type LDHIer inkluderer anhydrider representert ved følgende formel:

[0032]

[0033] hvori Ri og R2kan være like eller forskjellige og kan omfatte karbonkjeder på 1-10 karbonatomer i lengden, rette eller forgrenede, og / eller inneholde heterocykliske, polycykliske eller substituerte aromatiske ringer. Eksempler på slike anhydrider innbefatter, men er ikke begrenset til eddiksyreanhydrid, ravsyreanhydrid, maleinsyreanhydrid, propionsyreanhydrid, butansyreanhydrid, etaoisk anhydrid, benzosyreanyhydrid, metanisk-propan anhyrdrid, ftalsyreanhydrid, og blandinger derav. Andre egnede interne tørkemidler omfatter metalloksyder, inkludert, men ikke begrenset til bariumoksider, natriumpentoksyd eller fosforpentoksyd.

[0034] Mengden av interne tørkemiddel som brukes er avhengig av hvor hygroskopisk det interne tørkemiddel er og hvor mye vann som forventes å være til stede i LDHI. I visse utførelser av den foreliggende oppfinnelse brukes et overskudd av internt tørkemiddel for å adressere vannopptak utover det punkt der det interne tørkemiddelet er tilsatt. I tillegg kan et overskudd av tørkemiddel begrense ytterligere korrosjon som kan oppstå ned i hullet med små mengder vann.

[0035] I visse utførelser av den foreliggende beskrivelse tilsettes det interne tørkemidlet til LDHI porsjonsvis. I andre utførelser tilsettes det interne tørkemidlet kontinuerlig.

EKSEMPLER

[0036] Eksempler er vist nedenfor.

[0037] Eksempel 1: Kupongnedsenkingstest med legeringer 316L SS og Super Duplex 2507. Kuponger ble neddykket i LDHI med forskjellige vannkutt, uten tilstedeværelse av eddiksyreanhydrid, i 14 dager ved 100F. Som vist i fig. 3, ble gropkorrosjonsangrep ikke observert på kupongene opptil en vannproduksjon på 0,73%. Signifikant gropkorrosjonsangrep ble observert i begge legeringer ved en vannproduksjon på 0,93%.

[0038] Eksempel 2: Kupongnedsenkingstest med Super Duplex 2507.

Kuponger ble neddykket i LDHI med forskjellige vannkutt, med 1% eddiksyre (v / v), i 14 dager ved 100F. Som vist i fig. 4, ble gropkorrosjonsangrep ikke observert på kuponger opp til et vann kutt på 0,92%.

Betydelig gropkorrosjonsangrep ble observert på begge legeringer med vannkutt på 01.12 og 1,32%.

[0039] Eksempel 3: Fremover skanninger av sykliske potensiodynamiske skanninger av 316L SS i en LDHI ved forskjellige vannkutt ved 100F. Hver skanning ble startet 100 mV under Ecorr, skannet i anodisk retning med 0,2 mV / sek, og reversert når en strømtetthet på hhv 4 mA / cm<2>eller et potensial på 1,2 V ble nådd. Som vist i fig. 5 oppstår et betydelig hopp i den totale strømmen ved vannkonsentrasjoner på 0,68% og høyere. Denne observasjonen gjenspeiler en økning i korrosjonsstrømmen grunnet lokalisert filmsammenbrudd, når legeringen polariseres anodisk fra Ecorr.

[0040] Eksempel 4: Tilbakeskanninger av sykliske potensiodynamiske skanninger av 316L SS i en LDHI ved forskjellige vannkutt ved 100F. Hver skanning ble startet 100 mV under Ecorr, skannet i anodiske retning med 0,2 mV / sek, og reversert når en strømtetthet på hhv 4 mA / cm<2>eller et potensial på 1,2 V ble nådd. Disse returskanninger "tilsvarer" fremover skanninger vist i fig. 5. Som vist i fig. 6 er den positive hysteresesløyfen observert ved alle potensialer edlere enn Ecorr i testene med vannkonsentrasjon på 0,68% eller høyere. Dette er en indikasjon på at gropkorrosjonsangrep som ble innledet under fremover skanninger ikke nødvendigvis repassiveres. Den store hysteresesløyfen, i forhold til Ecorr, tyder på at det kan være et svært lite potensielt område der 316L SS fortsatt ikke er utsatt for gropkorrosjonsangrep ved vannkonsentrasjoner på 0,68% og høyere.

[0041] Eksempel 5: Potensiostatisk test med 316L SS i en LDHI på forskjellige vannkonsentrasjoner ved 100F. Elektroden ble holdt på et potensial på 250 mV mot referanse-elektroden. Dette potensialet ble valgt basert på de sykliske potensiodynamiske skanninger da en vesentlig økning i korrosjonsstrømmen forventes når gropkorrosjonsangrepet initieres. Som vist i fig. 7 observeres en definitiv økning i korrosjonsstrømmen ved en vannkonsentrasjon på 0,73%. Dette samsvarer godt med de sykliske potensiodynamiske skann som viste en betydelig økning ved en vannkonsentrasjon på 0,68%.

Claims (17)

1. Fremgangsmåte for å kontrollere korrosjon i en undersjøisk rørledning som omfatter: å tilføre en lavdose inhibitorstrøm ("LDHI") bestående av et kvaternært amin; kombinasjon av et internt tørkemiddel med LDHI for å fremstille en tørket LDHI; og å injisere den tørkede LDHI inn i undervannsrørledningen.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat det interne tørkemiddel er et anhydrid representert ved den følgende formel:

hvori Ri og R2kan være like eller forskjellige og hvor Ri og R2er en hydrokarbongruppe med 1-10 karbonatomer.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2,karakterisert vedat Ri og R2utgjør en heterocyklisk, polycyklisk eller substituert aromatisk ring.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 3,karakterisert vedRi og R2er valgt fra gruppen bestående av eddiksyreanhydrid, ravsyreanhydrid, maleinsyreanhydrid, propionsyreanhydrid, butansyre-anhydrid, etaoisk anhydrid, benzosyreanyhydrid, metanisk-propan anhyrdrid, ftalsyreanhydrid, og blandinger derav.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat det interne tørkemiddelet er et metalloksyd.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 5,karakterisert vedat interne tørkemiddelet er valgt fra gruppen bestående av en bariumoksid, natriumpentoksyd eller fosforpentoksyd.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisertdet interne tørkemidlet tilføres kontinuerlig.

8. Fremgangsmåte for å kontrollere korrosjon i en streng omfattende: tilveiebringe en LDHI strøm, hvilken LDHI strøm inneholdende vann; avgjøre om vanninnhold i LDHI strømmen overskrider en første forutbestemt terskel; tørking av LDHI strømmen dersom vanninnholdet i LDHI strømmen overstiger første forhåndsbestemte terskel for å tilveiebringe en tørket LDHI strøm; og injisere den tørkede LDHI strøm inn i strengen.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 8 videre omfattende før injeksjonsbruk trinnet: filtrere LDHI strømmen eller den tørkede LDHI strømmen.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 8 videre omfattende før injiseringstrinnet men etter tørketrinnet: overvåke vanninnholdet i den tørkede LDHI strømmen.

11. Fremgangsmåte ifølge krav 8, ytterligere omfattende trinnet med etter tørking av LDHI strømmen men før trinnet med injisering av den tørkede LDHI strømmen: bestemme hvorvidt vanninnholdet i den tørkede LDHI strømmen overstiger en andre rhåndsbestemt terskelverdi.

12. Fremgangsmåte ifølge krav 11, der den andre forbestemte terskelverdien er 0,5 volum% vann.

13. Fremgangsmåte ifølge krav 8,karakterisert vedtrinnet med tørking av LDHI strømmen utføres ved å kontakte LDHI strømmen med en eksternt tørkemiddel.

14. Fremgangsmåte ifølge krav 11,karakterisert vedat ytre tørkemiddel omfatter leire, silikagel, en molekylsikt, kalsiumoksid, kalsiumsulfat, aktivert kull, kalsiumklorid, et metallsalt, aktivert alumina, aerogel, benzofenon, kalsium-hydrid, kobolt (II) klorid, kobber (II) sulfat, litiumklorid, litiumhydrid, litiumbromid, magnesium, magnesiumsulfat, magnesiumperklorat, en natrium-kalium-legering, fosforpentoksyd, kalium, kaliumkarbonat, natrium, natriumklorat, natriumklorid, natriumhydroksid, natriumsulfat, natriumbenzofenon, sukrose, svovelsyre eller kombinasjoner av disse.

15. Fremgangsmåte ifølge krav 14,karakterisert vedat leiren er en montmorillonittleire.

16. Fremgangsmåte ifølge krav 14,karakterisert vedat molekylsikten er en syntetisk zeolitt.

17. Fremgangsmåte ifølge krav 8, hvor den første forutbestemte terskelen er 0,9 volum% vann.