Application of Plant Extract as Barite Scale Inhibitor in Water Injection Operation

Document Type : Original Article

Authors
Amirhossein Maleki 1
Mastaneh Hajipour 2
Sayed Jamal Sheikhzakariaee 2
1 M.Sc. Student, Department of Petroleum Engineering, Science and Research Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran
2 Assistant Professor, Department of Petroleum Engineering, Science and Research Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran
20.1001.1/jgt.2024.2037729.1045
Abstract
Water injection into oil reservoirs is a common method to compensate for the pressure drop due to oil production. Injection water is mainly seawater, which contains ions such as sulfate and carbonate. Formation water generally contains cations such as calcium, barium, strontium, etc. Therefore, mineral scales are formed as a result of mixing injection water with formation brine. One of the most important problems in water injection operation is the formation of mineral scales, which causes reservoir damage, loss of production, pressure reduction, depreciation of the wellhead equipment, and in more severe cases, well closure. Using scale inhibitors is an effective method to prevent scale formation. In this study, olive leaf extract was used as a green inhibitor to prevent and reduce barite scale formation. For this purpose, water samples were synthesized according to real ionic composition of formation brine and sea water, and mixed at different mixing ratios. The inhibition performance of olive leaf extract was explored at different concentrations. Characterization of the used extract was carried out using FTIR analysis. The highest amount of barium sulfate precipitation was observed 0.37 gr/l in the mixture containing 90% formation brine. Experimental results indicated that the most effective concentration of the inhibitor for reduction of scale formation is 20 ml/l. Moreover, the effect of pH value and salinity of injection water was investigated and the best performance of inhibitor was observed at 4100 ppm salinity and pH 7.7.

Keywords

Subjects

Article Title Persian

کاربرد عصاره های گیاهی به عنوان بازدارنده رسوب باریت در عملیات تزریق آب

Authors Persian

امیرحسین ملکی 1
مستانه حاجی پور 2
سیدجمال شیخ ذکریایی 2
1 دانشجوی کارشناس ارشد، گروه مهندسی نفت، دانشکده نفت و مهندسی شیمی، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران
2 استادیار، گروه مهندسی نفت، دانشکده نفت و مهندسی شیمی، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران
Abstract Persian

تزریق آب به مخازن نفتی یکی از روش‌های متداول جهت جبران افت فشار ناشی از تولید نفت می‌باشد. آب تزریقی معمولاً آب دریاست که حاوی یون‌هایی نظیر سولفات و کربنات است. آب سازندی اغلب دارای کاتیون‌هایی مانند کلسیم، باریم، استرانسیوم و غیره می‌باشد؛ بنابراین در اثر اختلاط آب تزریقی با آب سازندی، رسوبات معدنی تشکیل می‌شوند. یکی از مهم‌ترین مشکلات در عملیات تزریق آب، تشکیل رسوبات معدنی است که موجب آسیب به مخزن، کاهش تولید، افت فشار، استهلاک تجهیزات سرچاهی و در شرایط حاد بسته شدن چاه می‌گردد. استفاده از بازدارنده‌های رسوب روش مؤثری برای پیشگیری از تشکیل رسوبات است. در این مطالعه، عصاره برگ درخت زیتون به‌عنوان بازدارنده سبز جهت کاهش تشکیل رسوب باریت استفاده شد. برای این امر، نمونه آب‌ها بر اساس ترکیب یونی واقعی آب سازندی و آب تزریقی ساخته شدند و سپس در نسبت‌های مختلف حجمی با هم مخلوط شدند. عملکرد بازدارندگی عصاره برگ درخت زیتون در غلظت‌های مختلف ارزیابی شد. مشخصه یابی ترکیبات موجود در عصاره گیاهی مورد استفاده با آنالیز FTIR انجام شد. بیشترین مقدار رسوب سولفات باریم برابر با gr/l ۰/۳۷ در مخلوط حاوی ۹۰ درصد آب سازندی مشاهده شد. نتایج آزمایشگاهی نشان داد که مؤثرترین غلظت بازدارنده برای کاهش تشکیل رسوب، ml/l ۲۰ است. علاوه بر آن، تأثیر pH و شوری آب تزریقی نیز مورد بررسی قرار گرفت و بهترین عملکرد بازدارنده در شوری ppm ۴۱۰۰ و pH برابر با ۷/۷ مشاهده شد.

Keywords Persian

آسیب سازند
رسوبات معدنی
بازدارنده سبز
عصاره گیاهی
Abdel-Gaber, A.M., Abd-El-Nabey, B.A., Khamis, E., Abd-El-Khaled, D.E. (2008). “Investigation of fig leaf extract as a novel environmentally friendly antiscalent for CaCO3 calcareous deposits” Desalination. 230: 314–328.
Abdel-Gaber, A.M., Abd-El-Nabey, B.A., Khamis, E., Abd-El-Khaled, D.E. (2011). “A natural extract as scale and corrosion inhibitor for steel surface in brine solution” Desalination 278: 337–342.
Abdel-Gaber, A.M., Abd-El-Nabey, B.A., Khamis, E., Abd-El-Rhmann, H., Aglan, H., Ludwick, A. (2012). “Green anti-scalant for cooling water systems” International Journal of Electrochemical Science. 7(12): 11930-11940.
Asadollahi A., Hajipour M., Biniaz Delijani E., Rajabi M.S. (2021). “Laboratory assessment of formation damage due to re-injection of production water into oil reservoirs” 5th International Conference on Global Studies in Technology and Engineering Sciences, Tehran.
Chaussemier, M., Pourmohtasham, E., Gelus, D., Pécoul, N., Perrot, H., Lédion, J., Cheap-Charpentier, H., Horner, O. (2015). “State of art of natural inhibitors of calcium carbonate scaling. A review article” Desalination. 356:47-55.
Ghazali, N. A., Jaih, M. Z. M., Mohd, T. A. T., Alias, N., Azizi, A., Yahya, E. (2015). “The Characteristic Study of Oil Palm Kernel Expeller as Lost Circulation Material in Water Based Drilling Mud (WBM)” Advanced Materials Research. 1113:648-653.
Ituen, E., Akaranta, O., James, A., Sun, S. (2017). “Green and sustainable local biomaterials for oilfield chemicals: Griffonia simplicifolia extract as steel corrosion inhibitor in hydrochloric acid” Sustainable Materials and Technologies.11, 12-18.
Ituen, E., James, A., Akaranta, O., Sun, S. (2016). “Eco-friendly corrosion inhibitor from Pennisetum purpureum biomass and synergistic intensifiers for mild steel” Chinese Journal of Chemical Engineering, 24(10), 1442-1447.
Kan, A., Tomson, M. (2012). “Scale prediction for oil and gas production” SPE Journal. 17(02):362-78.
Merdhah, A.B., Yassin, A.A. (2007). “Scale formation in oil reservoir during water injection at high-salinity formation water” Journal of Applied Sciences 7(21):3198-207.
Miksic, B.A., Kharshan, M.A., Furman, A.Y. (2005). “Vapor corrosion and scale inhibitors formulated from biodegradable and renewable raw materials” European Symposium on Corrosion Inhibitors (10 SEIC) Ferrara, Italy.
Silva, R. D. C. F., Almeida, D. G., Rufino, R. D., Luna, J. M., Santos, V. A., Sarubbo, L. A. (2014). “Applications of biosurfactants in the petroleum industry and the remediation of oil spills” International journal of molecular sciences, 15(7), 12523-12542.
Tantayakom V, Sreethawong T, Scott Fogler H, de Moraes FF, Chavadej S., (2005). “Scale inhibition study by turbidity measurement” Journal of Colloid and Interface Science 284: 57–65.
Tantayakom, V., Fogler, H.S., Charoensirithavorn, P., Chavadej, S. (2005). “Kinetic study of scale inhibitor precipitation in squeeze treatment” Crystal Growth and Design. 5(1):329-35.
Valadbeigian V., Hajipour, M., Behnood, M. (2023). “Static and dynamic evaluation of formation damage due to barium sulfate scale during water injection in carbonate reservoirs” Journal of Petroleum Exploration and Production Technology 13(8), 1819-1831.
Viloria, A., Castillo, L., Garcia, J. A., Biomorgi, J. (2010). U.S. Patent No. 7,645,722. Washington, DC: U.S. Patent and Trademark Office.
Zojaji, I. (2020) “A review of the role of natural inhibitors to prevent calcium carbonate deposition” 9th National Conference on New Research in Chemical and Science and Engineering.
Journal of Gas Technology
Volume 9, Issue 1 - Serial Number 12
September 2024
Pages 67-75