Bagaimana dos perencat kerak air geoterma berubah mengikut kimia air garam

Program kawalan kerak geoterma paling kerap gagal apabila satu dos perencat digunakan dari satu telaga, rangkaian pemisah atau musim operasi ke yang lain tanpa memeriksa semula air garam. Perencat kerak air geoterma tidak didoskan untuk “air geoterma” secara umum. Ia didoskan terhadap mineral yang menjadi tepu lampau selepas pelepasan tekanan, flashing, penyejukan, pencampuran, perubahan pH atau sentuhan dengan oksigen.

Untuk penilaian teknikal, persoalan praktikal bukanlah “Apakah dos standard?” Sebaliknya: mekanisme pemendapan manakah yang dominan pada titik risiko, seberapa cepat ia berkembang, dan berapa banyak bahan kimia aktif diperlukan untuk melengahkan atau mengawalnya di bawah keadaan suhu, masa tinggal dan aliran sebenar? Air garam dengan kalsium sederhana mungkin memerlukan rawatan lebih banyak daripada air garam yang lebih keras jika ia mengalami anjakan pH yang lebih kuat atau kehilangan karbon dioksida. Begitu juga, bendalir kaya silika mungkin memerlukan strategi rawatan yang sama sekali berbeza daripada bendalir yang didominasi oleh kerak karbonat.

Mulakan dengan risiko kerak selepas perubahan proses

Analisis air mentah di kepala telaga diperlukan, tetapi tidak mencukupi. Kerak mungkin tidak terbentuk dalam bendalir takungan itu sendiri. Ia kerap muncul selepas flashing mengurangkan tekanan, karbon dioksida keluar daripada larutan, suhu berubah, atau air garam terhasil dicampurkan dengan air tambah, kondensat atau aliran lain. Oleh itu, penilaian dos hendaklah memfokuskan pada kimia air yang dijangka di saluran keluar pemisah, salur masuk penukar haba, talian suntikan semula atau titik lain yang terdedah kepada pemendapan.

Kalsium karbonat ialah contoh lazim. Apabila karbon dioksida terlarut dibebaskan semasa flashing, pH boleh meningkat dan ketersediaan karbonat berubah. Kalsium yang stabil dalam air garam bertekanan kemudiannya boleh termendak dengan cepat. Dalam kes ini, keperluan perencat didorong oleh kepekatan kalsium, kealkalian atau keseimbangan karbon tak organik, perubahan pH, suhu dan tahap penyahgasan. Dos yang dipilih berdasarkan kalsium sahaja boleh mengelirukan.

Kerak sulfat mengikut logik yang berbeza. Barium sulfat dan strontium sulfat boleh terbentuk pada tahap keterlarutan yang sangat rendah, terutamanya apabila air yang tidak serasi bercampur. Walaupun kepekatan barium atau strontium yang agak kecil boleh menjadi signifikan secara operasi apabila sulfat masuk melalui air pencairan, bahan tambahan proses, kebocoran atau aliran air terhasil yang lain. Dos perencat mesti dinilai berdasarkan nisbah pencampuran dan hasil ion yang terhasil, bukan sekadar berdasarkan komposisi mana-mana air sumber.

Silika memerlukan pendekatan lain pula. Tingkah laku pemendapannya bergantung pada kepekatan silika terlarut, suhu, pH, kecenderungan pempolimeran, masa tinggal dan kehadiran ion logam atau pepejal terampai yang menyediakan tapak nukleasi. Apabila silika berpolimer atau bergabung dengan besi, aluminium, kalsium atau magnesium, rawatan mungkin memerlukan keupayaan pendispersian dan kawalan mendapan yang lebih kukuh, bukannya hanya dos perencat berfokus karbonat yang lebih tinggi.

Parameter air garam yang manakah paling langsung mengubah dos?

Penilaian yang berguna mengasingkan kimia kepada empat kumpulan: ion pembentuk kerak, keadaan yang mengubah keterlarutan, bahan cemar bersaing dan pemboleh ubah operasi. Keempat-empatnya boleh mengubah keperluan dos berkesan.

• Kalsium, magnesium, barium dan strontium: Ion-ion ini mengenal pasti laluan pemendapan karbonat atau sulfat yang berpotensi. Kepekatan lebih tinggi lazimnya meningkatkan keperluan rawatan, tetapi tindak balas dos jarang bersifat linear kerana ketepuan boleh meningkat dengan mendadak selepas flashing atau pencampuran.
• Bikarbonat, karbonat dan karbon dioksida terlarut: Kepentingannya paling besar apabila pengurangan tekanan mengubah pH dan keseimbangan karbonat. Proses flash yang pantas boleh memerlukan titik suntikan yang berbeza atau kepekatan baki perencat yang lebih tinggi berbanding bahagian pemindahan haba gelung tertutup.
• Sulfat: Sulfat hendaklah dinilai bersama barium dan strontium. Risiko boleh meningkat secara mendadak selepas pencampuran air, walaupun setiap aliran individu kelihatan boleh dikendalikan.
• Silika dan bahan cemar logam: Silika terlarut, besi, aluminium, mangan dan pepejal terampai boleh menggalakkan mendapan campuran yang kompleks. Pengoksidaan besi juga boleh menghasilkan pengotoran berzarah yang menggunakan atau mengganggu program rawatan.
• pH, suhu dan kemasinan: Faktor-faktor ini mempengaruhi keterlarutan, aktiviti ion, prestasi perencat dan tingkah laku kakisan. Kemasinan tinggi boleh mengubah cara spesies ionik bertindak; formulasi yang berprestasi dalam air makmal berkemsinan rendah mungkin tidak mengekalkan margin yang sama dalam air garam geoterma pekat.
• Halaju aliran dan masa tinggal: Bahagian paip mati yang mudah membentuk mendapan, cabang beraliran rendah atau saluran paip suntikan semula yang panjang mungkin memerlukan sasaran rawatan baki yang berbeza daripada talian utama berhalaju tinggi, walaupun dengan kimia yang sama.

Atas sebab ini, dos hendaklah dinyatakan sebagai kepekatan perencat aktif di lokasi rawatan yang berkaitan, bukan hanya sebagai liter produk komersial sehari. Produk komersial boleh mempunyai kandungan aktif, ketumpatan dan amalan pencairan yang berbeza. Membandingkan penggunaan berdasarkan isipadu produk sahaja boleh mengaburkan sama ada perubahan prestasi berpunca daripada kimia, dos atau kekuatan produk.

Kekerasan yang lebih tinggi tidak secara automatik bermaksud dos yang lebih tinggi secara berkadar

Adalah menggoda untuk meningkatkan dos secara berkadar langsung dengan kekerasan kalsium atau jumlah pepejal terlarut. Jalan pintas ini tidak boleh dipercayai dalam operasi geoterma. Perencat ambang berfungsi dengan mengganggu pembentukan dan pertumbuhan kristal, maka kepekatan yang diperlukan bergantung pada tahap ketepuan lampau dan kinetik pemendakan. Anjakan kimia yang kecil yang membawa bendalir melepasi ambang pemendakan boleh menghasilkan perubahan operasi yang jauh lebih besar daripada peningkatan ketara dalam kalsium terlarut yang kekal di bawah ambang tersebut.

Suhu menimbulkan satu lagi salah faham yang lazim. Suhu lebih tinggi mungkin mengurangkan keterlarutan bagi kerak tertentu, mempercepat kinetik pemendapan atau mencabar kestabilan sesetengah kimia rawatan. Namun, titik paling panas tidak semestinya titik yang memerlukan dos tertinggi. Jika kerak terbentuk terutamanya selepas pemisahan flash, titik kawalan yang betul mungkin berada di hilir kepala telaga, tempat kehilangan karbon dioksida dan perubahan pH telah berlaku. Suntikan di hulu mungkin masih sesuai apabila pencampuran dan masa tinggal yang mencukupi diperlukan, tetapi ia hendaklah dibenarkan oleh keadaan proses dan bukannya kemudahan.

Dalam air garam bersilika tinggi, hanya meningkatkan dos perencat organofosforus mungkin tidak menyelesaikan pengotoran silika polimerik. Rawatan berlebihan boleh meningkatkan kos kimia tanpa menghalang mekanisme dominan. Penilai hendaklah terlebih dahulu membezakan pemendapan silika amorfus daripada mendapan kalsium silikat, silikat logam, karbonat, sulfat atau mineral campuran. Analisis mendapan, apabila tersedia, lebih berguna daripada andaian berdasarkan satu hasil analisis air sahaja.

Gunakan kerja makmal untuk menetapkan julat dos, kemudian uji margin operasi

Program praktikal biasanya bermula dengan pensampelan air garam yang mewakili dan simulasi yang ditetapkan bagi keadaan proses. Objektif makmal bukanlah untuk mengenal pasti satu nombor yang betul secara sejagat. Ia adalah untuk menetapkan julat dos yang menekan pemendakan di bawah kimia yang dijangka, kemudian menentukan sama ada dos yang dipilih mengekalkan margin apabila proses berubah.

Reka bentuk ujian hendaklah menghasilkan semula faktor yang paling berkemungkinan mencetuskan pemendapan: keadaan pelepasan tekanan, profil suhu, nisbah pencampuran, anjakan pH, pendedahan kepada oksigen jika berkaitan dan masa tinggal. Bagi risiko karbonat dan sulfat, ujian hendaklah menilai kecenderungan pemendakan dan tindak balas perencat merentasi beberapa kepekatan aktif. Bagi air yang mengandungi silika, tingkah laku penapisan, kekeruhan, pembentukan zarah dan ciri mendapan mungkin sama bermaklumatnya dengan satu bacaan silika terlarut.

Satu kimia calon untuk sistem geoterma yang mengandungi kalsium ialahAsid 1-Hidroksi Etilidena-1,1-Difosfonik (HEDP). HEDP boleh mengkomplekskan ion logam, khususnya kalsium, dan menawarkan tingkah laku perencatan kerak ambang. Kestabilannya yang dilaporkan pada suhu tinggi dan dalam keadaan pH yang agak tinggi boleh menjadikannya komponen yang relevan untuk penilaian apabila kawalan karbonat, pengkompleksan ion logam dan keserasian dengan ejen rawatan air lain diperlukan. Ia masih perlu disaring terhadap air garam sebenar dan suhu rawatan, terutamanya apabila silika, barium sulfat atau pencemaran besi yang ketara menyumbang kepada mendapan.

Ujian keserasian penting apabila program merangkumi lebih daripada satu bahan kimia. Operasi geoterma mungkin memerlukan gabungan perencat kerak, pendispersan, kimia kawalan kakisan, penyingkir oksigen, biosid atau bahan kimia pelarasan pH bergantung pada proses. Rawatan yang dipilih hendaklah kekal larut dan berfungsi selepas pencairan serta tidak boleh menghasilkan mendakan baharu apabila bersentuhan dengan air garam yang mempunyai kekerasan atau kemasinan tinggi.

Pengoptimuman lapangan hendaklah berpandukan penunjuk pemendapan, bukan penggunaan bahan kimia sahaja

Setelah dos awal dipilih, pelarasan di lapangan hendaklah dikaitkan dengan penunjuk operasi yang boleh diukur. Ini mungkin termasuk tekanan pembezaan merentasi peralatan pemindahan haba atau penapis, prestasi pemindahan haba, trend tekanan talian suntikan, pengumpulan pepejal, keadaan pemisah, pemeriksaan kupon kerak dan baki bahan kimia jika kaedah analisis yang sesuai tersedia. Kadar kerak yang nampaknya lebih rendah selepas meningkatkan dos hanya berguna apabila suhu operasi, aliran, sumber air dan sejarah penyelenggaraan turut dipertimbangkan pada masa yang sama.

Kekerapan pensampelan hendaklah ditingkatkan selepas perubahan dalam sumbangan telaga, pencampuran air suntikan semula, tekanan pemisah, keadaan flash, aktiviti pengasidan atau suhu operasi loji. Perubahan ini boleh mengubah kimia air garam secukupnya sehingga menjadikan asas dos asal tidak lagi sah. Pencerobohan air bawah tanah secara bermusim atau pengembalian kondensat yang berubah-ubah mungkin memberikan kesan yang sama dalam sistem dengan keseimbangan air yang tidak stabil.

Bagi perolehan dan kelulusan teknikal, minta dos yang disyorkan oleh pembekal dinyatakan sebagai kepekatan aktif, bersama kimia air garam yang diandaikan, julat suhu, lokasi suntikan dan mekanisme mendapan. Cadangan yang tidak mengenal pasti keadaan ini sukar untuk disahkan. Program rawatan yang paling boleh dipertahankan ialah program yang menghubungkan pemilihan produk, dos, titik suntikan dan kaedah pemantauan kepada risiko pembentukan kerak yang ditakrifkan, kemudian menyemak semula tetapan tersebut apabila air garam atau proses berubah.