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Apr 02, 2024

Uma reavaliação do papel do ferro coloidal na água produzida em operações de xisto - uma revisão dos dados de campo e da literatura (parte B)

Este artigo é a Parte B de uma série de duas partes. A Parte A inclui uma introdução, química básica do ferro e óxidos de ferro na água produzida, as origens do ferro na água produzida de xisto, medição de

Este artigo é a Parte B de uma série de duas partes. A Parte A inclui uma introdução, a química básica do ferro e dos óxidos de ferro na água produzida, as origens do ferro na água produzida de xisto, medição de ferro na água produzida e observações de campo de ferro na água produzida de xisto.

A Parte B cobre problemas de instalações causados ​​pelo ferro, problemas de injetividade causados ​​pelo ferro e a mitigação de problemas relacionados ao ferro coloidal. O resumo da Parte A está incluído e a seção Conclusões da Parte B aborda ambos os artigos.

Este artigo revisa as propriedades dos compostos de ferro (como óxidos de ferro, hidróxidos de ferro e sulfetos de ferro) e seu impacto no tratamento de água produzida em xisto, com ênfase na forma coloidal desses compostos (pequeno tamanho de partícula, alta carga superficial). Uma ampla gama de problemas está associada a esses compostos na água produzida, incluindo estabilização de emulsões, sólidos revestidos de óleo, formação de almofadas em separadores, sólidos em tubulações e entupimento de formações de descarte de água. Na produção convencional de petróleo e gás, o papel que o ferro desempenha e as estratégias de mitigação para estes problemas são razoavelmente bem conhecidas.

Na florescente indústria do xisto, a situação é bem diferente. Não só as concentrações de ferro são significativamente mais altas do que na água produzida convencional, mas as propriedades coloidais dos compostos de ferro são reconhecidas apenas por um punhado de especialistas. Além disso, outras partículas coloidais, como argilas e siltes, também estão presentes em altas concentrações na água produzida. O tratamento da água produzida para remover sólidos na água produzida pelo xisto do Permiano é um sucesso ou um fracasso.

Chegamos a essa conclusão há alguns anos, quando testamos a obstrução de formações em poços de eliminação do Permiano. Esta foi a nossa primeira incursão nas características da água produzida no Permiano. Medimos a qualidade da água produzida em cerca de uma dúzia de campos que sofreram declínio na injetividade. Em nove desses campos, a água produzida continha altas concentrações de pequenas partículas, biofilme resistente nos separadores e formação de torta de filtro de baixa permeabilidade, de acordo com o teste Barkman-Davidson. Demorou quase um ano para verificar os mecanismos relacionados ao ferro porque os dados e o conhecimento das características da água produzida no Permiano são escassos. Este artigo tenta corrigir a situação reunindo o conhecimento do ferro coloidal na água produzida. Em última análise, espera-se que este trabalho ajude no desenvolvimento de novas estratégias de tratamento com boa relação custo-benefício para reutilização de água produzida e/ou injeção para descarte.

Em geral, uma das formas mais eficazes de eliminar problemas relacionados com partículas de ferro em suspensão é eliminar a intrusão de ar nas instalações. Ao eliminar o oxigênio, o ferro dissolvido permanecerá dissolvido na água produzida e não causará entupimentos e outros problemas. Esta estratégia é amplamente utilizada em instalações convencionais de hidrocarbonetos.

Por exemplo, a Chevron Kern River Facility em Bakersfield, Califórnia, enfrentou problemas de corrosão e dificuldade em cumprir as metas de petróleo e água para caldeiras geradoras de vapor de passagem única na extração de petróleo pesado. Um projeto de 2 anos foi implementado para atualizar as instalações para eliminar a intrusão de ar em flanges, bombas e sistemas de cobertura de gás e para substituir os sistemas de cobertura de ar por cobertura de gás. Ao eliminar a intrusão de ar, as taxas de corrosão caíram de uma média de vários mils por ano para menos de um. Isto reduziu a fonte de ferro nas instalações e reduziu a formação de componentes de petróleo pesado estabilizados com ferro, incluindo sólidos oleosos. A remoção de óleo da água produzida melhorou.

Vários exemplos estão disponíveis nas instalações da Shell no Golfo do México, onde são utilizadas flotações horizontais de múltiplos estágios, usando unidades Wemco não pressurizadas. Essas unidades de flutuação possuem juntas de borracha que ocasionalmente precisam ser substituídas para fornecer uma boa vedação contra a entrada de ar. Quando as unidades Wemco são reformadas e novas juntas são instaladas, a intrusão de ar e, portanto, a precipitação de ferro são reduzidas, e a incidência de brilhos e florescimentos é reduzida.