Effect of carbondioxide on PVT behavior of geothermal fluids and prevention of calcite deposition by in hibitor injection

Abstract

Karbon dioksitin su-karbon dioksit ikili sisteminin kaynama noktasına olan etkisi ve inhibitor basımının jeotermal akışkanlarda oluşan kalsit çökelmesini önlemek amacıyla uygulanabilirliği incelendi. Farklı karbon dioksit konsantrasyonlarında ve üç değişik sıcaklıkta su-karbondioksit sisteminin PVT deneyleri yapıldı ve sistemin kaynama basıncının karbondioksit konsantrasyonu ve/veya sıcaklığın artmasıyla arttığı görüldü. Su-karbon dioksit sisteminin PVT deneylerinden sonra karbon dioksit kısmî basıncını 103-146 °C sıcaklık aralığında veren ve sıcaklık ile sıvı faz içindeki karbon dioksit konsantrasyonuna bağlı olan empirik denklem türetildi ve bu denklem iki ayrı formda sunuldu. Kimyasal inhibitor basımı, farklı konsantrasyonlarda basılmakta olan inhibitörlerin kalsit çökelmesinin önlenmesinde gösterecekleri performansları incelemek amacıyla bir kuyu modelinde atmosferik -1X1-basınç altında kaynamakta olan jeotermal akışkanlara uygulandı. Deneyler sırasında 350 cc, 0.1 M CaH`` eriyiği J44 *C sıcaklık ve 3.6 MPa karbondioksit kısmî basıncında kullanıldı. Uygulanan deney şartlarında kalsit çökelmesi azaltılmış fakat tümüyle engel 1 enememiştir ve belirli bir inhibitor konsantrasyonundan sonra yeniden artış gözlemlenmiştir. Kullanılabilecek en yüksek inhibitor konsantrasyonları bir litre atık su içinde Fîocon Antiscalant 580 ve Flocon Antiscalant 100 için 200-300 mg, Scalesolv H için 400-500 mg ve Sequion AO Na 32 için 900-1000 mg olarak bulunmuştur. Kullanılan kimyasal inhibitor maddenin cinsine bağlı olarak inhibitor basımı yapılmayan çökelme deneylerine göre sadece çökelme çubuğunda oluşan çökelme miktarında '/« 81. A 'e varan azalma elde edildi. Daha sonra bu işlem değişik kalsiyum konsantrasyonu içeren eriyiklerde ve farklı karbon dioksit kısmî basınçlarında denendi. Her iki değişkenin artırılmasıyla çökelen kalsit miktarında da artış gözlendi. Anahtar kelimeler : Jeotermal akışkan, su-karbondioksit, karbondioksit kısmî, basıncı, kalsit çökelmesi, kimyasal inhibitörlef. -iv-

Effect of carbon dioxide on the flashing pressure of water- carbon dioxide binary system and the applicability of inhibitor injection for the prevention of calcite deposition from geothermal fluids was studied. PVT tests of water-carbon dioxide binary system were run with different carbon dioxide concentrations at three different temperatures and was found that the flashing pressure of the system increases with the. increase of carbon dioxide concentration and/or temperature. An empirical equation was derived for the partial pressure of carbon dioxide as a function of temperature and carbon dioxide concentration in liquid phase for the temperature interval 103-346 °C and was presented in two different forms. Chemical inhibitor injection was tested in a laboratory set up to simulate geothermal fluids flashing in a wellbore. The performance of 4 inhibitors tested was determined by their ability in reducing -l-calcite deposition. Experiments were performed by flashing 350 cc of 0.1 M Ca** solution against to atmospheric pressure at a temperature of 144 C. The partial pressure of C0E was 3.6 MPa. For the conditions investigated deposition of calcite was reduced? but not totally prevented and after a certain inhibitor concentration an increase was observed. The maximum allowable concentration of inhibitor was found between 200-300 mg for Flocon Anticalant S80 or Flocon Antiscalant 100, 400-500 mg for Seal esolv H and 900-1000 mg for Sequion 40 Na 3P per liter of effluent. Depending on the type of chemical inhibitor, up to 81.4./, reduction in the amount of deposited calcite on scaling rod only was obtained compared to the deposition from test fluids without inhibitor injection. Then the process was tested with different calcium concentrations in solution and partial pressures of carbon dioxide. Amount of deposited calcite increased with the increase of these two parameters. Key words: Geothermal fluid» water-carbon dioxide, partial pressure of carbon dioxide, calcite deposition, chemical inhibi tors. -IX-