(57)【要約】サワーガス井における腐食及び表面スケール形成を減らすことは、表面上に硫化鉄を含む炭素鋼管１１２を有するサワーガス井へ油性液体を供給するステップと、炭素鋼管を油性液体と接触させるステップと、油性液体の第１の部分を硫化鉄に吸着させることにより炭素鋼管上に疎水性のコーティングを生成するステップとを含む。
2020514558.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サワーガス井における腐食及び表面スケール形成を減らす方法であって：
表面上に硫化鉄を含む炭素鋼管を備えるサワーガス井へ油性液体を供給するステップと；
前記炭素鋼管を前記油性液体と接触させるステップと；
前記油性液体の第１の部分を前記硫化鉄に吸着させることにより前記炭素鋼管上に疎水性のコーティングを生成するステップと；を備える、
方法。
【請求項２】
前記油性液体は、ディーゼル燃料、ケロシン、又は黒油のうちの少なくとも１種を含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記硫化鉄は、前記炭素鋼管の前記表面に直接接触している、
請求項１又は請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記サワーガス井からガスを産出して産出物ストリームを生成するステップと；
前記油性液体を前記サワーガス井へ供給する前に、前記油性液体を前記産出物ストリームから分離するステップと；をさらに備える、
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記油性液体がコンデンセートを含む、
請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記油性液体を前記サワーガス井へ提供するステップは、前記サワーガス井のケーシングと前記炭素鋼管との間に前記油性液体を注入するステップを備える、
請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記油性液体の第２の部分を前記サワーガス井から取り除くステップをさらに備える、
請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記油性液体の前記第２の部分を前記サワーガス井へ再導入するステップをさらに備える、
請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記サワーガス井からガスを産出して、水を含む産出物ストリームを生成するステップをさらに備え、前記炭素鋼管上の前記疎水性コーティングが前記水と前記炭素鋼管との直接接触を防止する、
請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
前記疎水性コーティングが、前記炭素鋼管上での硫化水素の形成を阻止又は防止する、
請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
前記疎水性コーティングが、前記炭素鋼管の腐食を阻止又は防止する、
請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
サワーガス井における表面スケール形成及び腐食を減らす方法であって：
炭素鋼管を備える前記サワーガス井からガスを産出して産出物ストリームを生成するステップと；
前記産出物ストリームからコンデンセートを分離するステップと；
前記コンデンセートを前記サワーガス井へ供給するステップと；
前記炭素鋼管を、前記コンデンセートの第１の部分でコーティングするステップと；を備える、
方法。
【請求項１３】
前記コンデンセートを前記サワーガス井へ供給するステップは、前記サワーガス井のケーシングと前記炭素鋼管との間に前記コンデンセートを注入するステップを備える、
請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記炭素鋼管は表面上に硫化鉄を備え、前記炭素鋼管を前記コンデンセートの前記第１の部分でコーティングするステップは、前記コンデンセートの前記第１の部分を前記硫化鉄に吸着させるステップを備える、
請求項１２又は請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記炭素鋼管を前記コンデンセートの前記第１の部分でコーティングするステップは、前記炭素鋼管上に疎水性コーティングを生成する、
請求項１２乃至請求項１４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
前記疎水性コーティングが、前記炭素鋼管上での硫化水素の形成を防止又は阻止する、
請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記疎水性コーティングが、前記炭素鋼管の腐食を防止又は阻止する、
請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記疎水性コーティングが、前記水と前記炭素鋼管との直接接触を防止又は阻止する、
請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
前記コンデンセートの第２の部分を前記サワーガス井から取り除くステップをさらに備える、
請求項１２乃至請求項１４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２０】
前記コンデンセートの前記第２の部分を前記サワーガス井へ再導入するステップをさらに備える、
請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、２０１７年３月２４日に出願された米国特許出願第６２／４７６，１６３号に基づく優先権を主張し、当該米国特許出願のすべての記載内容を援用する。
【０００２】
本明細書は、油田用途、特にサワーガス井における、炭素鋼管の腐食及び炭素鋼管上の表面スケーリング堆積の軽減に関する。
【背景技術】
【０００３】
炭素鋼管は、油田用途でのサワーガス井における坑井仕上げ材としても広く用いられてきた。しかしながら、この管の費用対効果にも関わらず、腐食による炭素鋼管の損傷と、下げ孔内での表面スケーリング堆積とは、サワーガス井において根強く残る２つの問題である。この損傷は、漏洩、下げ孔内の監視及び介入に対する制限、ガス生産の著しい損失、及び費用のかかる損害、に繋がる可能性がある。炭素鋼管における腐食及びスケーリングの低減には、腐食及びスケール防止剤等の化学物質の連続注入が行われてきたが、温度の上昇及び高濃度の硫化水素を考慮すると、化学処理は、サワーガス井において必ずしも効果的ではない。加えて、注入された化学物質が地層に流れ込むと、油層障害を生じることがある。
【発明の概要】
【０００４】
第１の一般的な態様では、サワーガス井における腐食及び表面スケール形成を減らすことは、表面上に硫化鉄を含む炭素鋼管を有するサワーガス井へ油性液体を供給するステップと、前記炭素鋼管を前記油性液体と接触させるステップと、前記油性液体の第１の部分を前記硫化鉄に吸着させるステップとを含む。前記油性液体の第１の部分を前記硫化鉄に吸着させるステップは、前記炭素鋼管上に疎水性のコーティングを生成する。
【０００５】
第１の一般的な態様の実施は、以下の特徴のうちの一又は複数を含んでいてもよい。
【０００６】
前記硫化鉄は、典型的には前記炭素鋼管の前記表面に直接接触している。前記油性液体は、ディーゼル燃料、ケロシン、又は黒油のうちの少なくとも１種、又はコンデンセートを含む。前記疎水性コーティングは、前記炭素鋼管上での硫化水素の形成を防止又は阻止し、前記炭素鋼管の腐食を防止又は阻止し、又はこの両方を行う。前記疎水性コーティングは、典型的には、前記水と前記炭素鋼管との直接接触を防止又は阻止する。
【０００７】
第１の一般的な態様のいくつかの実施では、前記サワーガス井からガスを産出して産出物ストリームを生成するステップと、前記油性液体を前記サワーガス井へ供給する前に、前記油性液体を前記産出物ストリームから分離するステップとを含む。一つの実施の形態では、前記油性液体を前記産出物ストリームから分離するステップは、前記産出物ストリームからコンデンセートを分離するステップを含む。
【０００８】
前記油性液体を前記サワーガス井へ提供するステップは、前記サワーガス井のケーシングと前記炭素鋼管との間に前記油性液体を注入するステップを含む。第１の一般的な態様のいくつかの実施は、前記油性液体の第２の部分を前記サワーガス井から取り除くステップ、前記油性液体の前記第２の部分を前記サワーガス井へ再導入するステップ、又はこの両方を含む。第１の一般的な態様のある実施は、前記サワーガス井からガスを産出して、水を含む産出物ストリームを生成するステップを含み、そして、前記炭素鋼管上の前記疎水性コーティングが前記水と前記炭素鋼管との直接接触を防止又は阻止している。
【０００９】
第２の一般的な態様では、サワーガス井における表面スケール形成及び腐食を減らすことは、炭素鋼管を有する前記サワーガス井からガスを産出して産出物ストリームを生成するステップと、前記産出物ストリームからコンデンセートを分離するステップと、前記コンデンセートを前記サワーガス井へ供給するステップと、前記炭素鋼管を、前記コンデンセートの第１の部分でコーティングするステップとを含む。
【００１０】
第２の一般的な態様の実施は、以下の特徴のうちの一又は複数を含んでいてもよい。
【００１１】
前記コンデンセートを前記サワーガス井へ供給するステップは、前記サワーガス井のケーシングと前記炭素鋼管との間に前記コンデンセートを注入するステップを含んでもよい。前記炭素鋼管を前記コンデンセートの前記第１の部分でコーティングするステップは、典型的には、前記炭素鋼管上に疎水性コーティングを生成する。前記疎水性コーティングは、前記炭素鋼管上での硫化水素の形成を防止又は阻止、前記炭素鋼管の腐食を防止又は阻止、又はこれらの両方を行う。前記疎水性コーティングは、典型的には、前記水と前記炭素鋼管との直接接触を防止又は阻止する。
【００１２】
実施によっては、前記炭素鋼管は表面上に硫化鉄を有し、前記炭素鋼管を前記コンデンセートの前記第１の部分でコーティングするステップは、前記コンデンセートの前記第１の部分を前記硫化鉄に吸着させるステップを含む。
【００１３】
第２の一般的な態様のいくつかの実施は、前記コンデンセートの第２の部分を前記サワーガス井から取り除くステップ、前記コンデンセートの前記第２の部分を前記サワーガス井へ再導入するステップ、又はこの両方を含む。
【００１４】
本明細書に記載する実施の形態は、サワーガス井における管腐食と表面スケールの形成とを有利に阻止（抑制）又は防止する。加えて、化学処理による油層障害を回避し、注入されたコンデンセート又は油性液体を再循環し再利用する際、環境上のその他の懸念を軽減する。さらに、炭素鋼の腐食性を低下させると共にスケール除去のための処理の頻度を減らすことにより運用コストは削減され、炭素鋼の耐久性を向上させることにより資本的支出が削減される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】サワーガス井へ油性液体を供給する例示のシステムを示す図である。
【図２】サワーガス井において表面スケール形成及び腐食を減らす第１の例示の工程の操作を示すフローチャートである。
【図３】サワーガス井において表面スケール形成及び腐食を減らす第２の例示の工程の操作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
ここで、開示される主題の特定の実施の形態を詳細に参照する。開示される主題を、列挙する請求項と併せて説明するが、言うまでもなく、例示の主題は、請求の範囲を、開示された主題に限定するものではない。
【００１７】
サワーガス井における腐食及び表面スケール形成は、サワーガス井における水と炭素鋼管との接触を減らすことによって軽減できる。表面スケールは、典型的には硫化鉄を含む。いくつかの例では、硫化鉄は、磁硫鉄鉱、トロイライト、マッキノ鉱、黄鉄鉱、白鉄鉱、又はグレイジャイトの形態をとる。「サワーガス井」は、有意な量の硫化水素を含有する天然ガス又は任意の他のガスを産出する井戸を指す。一例において、天然ガスは、天然ガス１立方メートル当たり５．７ｍｇを超える硫化水素を含有する場合、又は、標準温度及び圧力下において体積で４ｐｐｍを超える硫化水素を含有すれば、サワーとみなされる。別の例において、天然ガスは、体積で２４ｐｐｍを超える、又は、体積で１００ｐｐｍを超える、硫化水素を含有する場合にサワーとみなされる。さらに別の例において、重量で数ｐｐｍ、例えば５ｐｐｍ、の硫化鉄が、硫化鉄の堆積を促進する。
【００１８】
サワーガス井における水と炭素鋼管との接触は、炭素鋼管に疎水性材料をコーティングすることで減らすことができ、これによって、炭素鋼管とサワーガス井から生成される水との接触を防止又は阻止するバリアを設けている。疎水性材料は、油性液体、例えばディーゼル燃料、ケロシン、又は黒油上にあってもよい。実施の形態によっては、油性液体は、サワーガス井から産出してサワーガス井に注入して戻されるコンデンセートである。炭素鋼管への油性液体のコーティングは、炭素鋼管を油性液体に本来の場所で接触させて、炭素鋼管の表面上の硫化鉄に油性液体が吸着することによって行える。硫化鉄は炭素鋼管上で連続する層又は膜の形態をとってもよく、その結果吸着した油性液体が炭素鋼管上に連続する膜又は層を形成する。実施の形態によっては、硫化鉄は、炭素鋼管上に直接存在する連続層又は連続膜の形態をとる。油性液体の連続層は、炭素鋼管と、管を流れる水との間にバリアを形成する。したがって、炭素鋼管上の硫化鉄を除去するのではなく、硫化鉄によって油性液体が炭素鋼管へ付着することを促すのである。
【００１９】
サワーガス井における腐食及び表面スケール形成を減らすために油性液体を用いると、化学的なスケール除去処理（例えば塩酸の注入）と比較して、油層障害のリスクが低下する。サワーガス井における腐食及び表面スケール形成を減らすために油性液体を用いると、腐食性化学物質の導入が回避されると共に炭素鋼管の化学的スケール除去処理の必要性を低減することにより、炭素鋼管の寿命も延びる。加えて、油性液体を再循環して再利用できるので、地層への腐食性化学物質の流入にともなう環境上の懸念を避けることができる。
【００２０】
図１は、地下層１０２のサワーガス井へ油性液体を供給する例示のシステム１００を示す。供給源１０４からの油性液体が、ポンプ１０６によりライン１０８を通じて坑口１１０へ圧送され、炭素鋼管１１２に入る。炭素鋼管１１２は、典型的には生産用鋼管である。矢印で示すように、炭素鋼管の内側表面上の硫化鉄に付着しない油性液体は、坑井と炭素鋼管１１２との間の環状経路を通って坑井１１４を還流して上がってくることがある。この再循環する油性液体を、炭素鋼管１１２に再導入してもよい。
【００２１】
図２は、サワーガス井において表面スケール形成及び腐食を減らす工程２００の操作を示すフローチャートである。ステップ２０２において、油性液体はサワーガス井へ供給される。サワーガス井は炭素鋼管を含み、炭素鋼管はその表面に硫化鉄を有する。一例において、硫化鉄は、炭素鋼管の内側表面上に存在する。硫化鉄は、炭素鋼管上の膜又は層の形態であってもよい。硫化鉄の膜又は層は、炭素鋼管と直接に接触していてもよい。一つの実施の形態において、硫化鉄は、炭素鋼管上に、連続する膜又は層を形成する。ステップ２０４において、炭素鋼管を油性液体と接触させる。ステップ２０６において、油性液体の一部が硫化鉄に吸着され、それにより炭素鋼管上に疎水性コーティングが生成される。
【００２２】
実施の形態によっては、油性液体は、ディーゼル燃料、ケロシン、黒油、又はコンデンセートのうちの少なくとも１種を含む。「コンデンセート」は、一般に、ブタン、ペンタン、及びより重い炭化水素画分を含むガスストリームから凝縮した液体を指す。実施の形態によっては、ガスは、サワーガス井から産出して産出物ストリームを生成し、油性液体は産出物ストリームから分離される。次いで、産出物ストリームから分離された油性液体を、サワーガス井へ供給してもよい。一つの実施の形態において、産出物ストリームから分離されたコンデンセートを、サワーガス井へ供給してもよい。
【００２３】
実施の形態によっては、油性液体をサワーガス井へ供給するステップは、サワーガス井のケーシングと炭素鋼管との間に油性液体を注入するステップを含む。実施の形態によっては、サワーガス井へ供給された油性液体で炭素鋼管に付着しなかった油性液体は、再循環されてサワーガス井へ再導入される。
【００２４】
実施の形態によっては、サワーガス井からガスが産出されて水を含む産出物ストリームがもたらされ、炭素鋼管上の疎水性コーティングが、水と炭素鋼管との直接接触を防止する。疎水性コーティングは、炭素鋼管上での硫化水素の形成を防止し、炭素鋼管の腐食を阻止する。
【００２５】
図３は、炭素鋼管を有するサワーガス井における表面スケール形成及び腐食を減らす工程３００の操作を示すフローチャートである。ステップ３０２において、サワーガス井からガスが産出されて産出物ストリームがもたらされる。ステップ３０４において、コンデンセートが産出物ストリームから分離される。ステップ３０６において、コンデンセートがサワーガス井へ供給される。ステップ３０８において、炭素鋼管がコンデンセートでコーティングされる。
【００２６】
実施の形態によっては、コンデンセートをサワーガス井へ供給するステップは、サワーガス井のケーシングと炭素鋼管との間にコンデンセートを注入するステップを含む。炭素鋼管は、膜又は層の形態の硫化鉄を炭素鋼管の表面上に有してもよく、その結果、炭素鋼管をコンデンセートでコーティングするステップが、コンデンセートを硫化鉄に吸着させるステップを含む。
【００２７】
炭素鋼管をコンデンセートでコーティングするステップは、炭素鋼管上に疎水性コーティングを生成する。疎水性コーティングは、炭素鋼管上での硫化水素の形成を防止又は阻止すると共に、炭素鋼管の腐食を阻止する。疎水性コーティングはさらに、炭素鋼管中の水と炭素鋼管との直接接触を防止する。
【００２８】
炭素鋼管上でコーティングを形成しないコンデンセートを、サワーガス井から取り除いて再循環させてもよい。
【００２９】
［定義］
本明細書において、「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」又は「その（ｔｈｅ）」という用語は、文脈がそうでないことを明確に示していない限り、１つ又は２つ以上を含むために使用されている。「又は（ｏｒ）」という用語は、別段の指示がない限り非排他的「又は（ｏｒ）」を指すために使用されている。「Ａ及びＢの少なくとも一方」という記述は、「Ａ、Ｂ、又はＡ及びＢ」と同じ意味を有する。加えて、本開示で採用し、他で定義されていない言い回し又は用語は、説明のみを目的としており、限定を目的としていないと理解すべきである。項見出しの使用はいずれも、本明細書を読みやすくすることを意図しており、限定するものと解釈すべきではない。項見出しに関連する情報は、その特定の項の中又は外で発生する場合がある。
【００３０】
範囲形式で表現された値は、範囲の限界として明示的に列挙された数値を含むだけでなく、その範囲に包含される個々の数値又はサブレンジ（下位区分の範囲、小数の範囲）もすべて、各数値及びサブレンジが明示的に列挙されているかのように含むものと柔軟に解釈すべきである。例えば、「約０．１％〜約５％」又は「約０．１％〜５％」の範囲は、単に約０．１％〜約５％だけでなく、示された範囲内の個々の値（例えば、１％、２％、３％、及び４％）並びに部分的範囲（例えば、０．１％〜０．５％、１．１％〜２．２％、３．３％〜４．４％）もまた含むものと解釈すべきである。「約Ｘ〜Ｙ」という記述は、別段の指示がない限り「約Ｘ〜約Ｙ」と同じ意味を有する。同様に、「約Ｘ、Ｙ、又は約Ｚ」という記述は、別段の指示がない限り「約Ｘ、約Ｙ、又は約Ｚ」と同じ意味を有する。用語「約」は、値又は範囲に一定の変動率、例えば記載した値又は記載した範囲の限界の１０％以内、５％以内、又は１％以内を許容することができる。
【００３１】
「流体」という用語は、ガス、液体、ゲル、高固形分のスラリ、並びに、臨界及び超臨界材料を指す。
【００３２】
「地下層」という用語は、海底の表面の下を含む、地球の表面の下の任意の物質を指す。例えば、地下層は、坑井の任意の区域、及び坑井と流体接触している地下の石油又は水を産出する地層又は領域の任意の区域とすることができる。例によっては、地下層は、液体又はガス状石油材料や水を産出することができる任意の地下領域、又はそれらと流体接触している地下の任意の区域とすることができる。例えば、地下層は、破砕することが望まれる領域、亀裂、又は亀裂周辺の領域、及び、流路又は流路周辺の領域、のうちの少なくとも１つである可能性があり、ここで、亀裂又は流路は、地下の石油又は水を産出する領域と直接又は１つ以上の亀裂又は流路を介して任意に流体的に接続されているものであり得る。
【００３３】
［他の実施］
実施の形態をその詳細な説明と併せて記載したが、上記の説明は、添付の特許請求の範囲によって定義される本発明の範囲の限定ではなく例示を意図していると理解すべきである。他の側面、利点、及び変更は、下記の特許請求の範囲内にある。
【符号の説明】
【００３４】
１００  システム
１０２  地下層
１０４  供給源
１０６  ポンプ
１０８  ライン
１１０  坑口
１１２  炭素鋼管
１１４  坑井
【図１】
2020514558.tif 000003
【図２】
2020514558.tif 000004
【図３】
2020514558.tif 000005
【国際調査報告】
2020514558.tif 000006
2020514558.tif 000007
2020514558.tif 000008