ドロマイト塩類帯水層への生成水処分の反応性輸送モデルの構築.バリウム輸送の制御

/ /

日本語AIでPubMedを検索

PubMedの提供する医学論文データベースを日本語で検索できます。AI(Deep Learning)を活用した機械翻訳エンジンにより、精度高く日本語へ翻訳された論文をご参照いただけます。

J. Contam. Hydrol..2020 Jan;233:103600. S0169-7722(19)30247-5. doi: 10.1016/j.jconhyd.2020.103600.Epub 2020-01-03.

ドロマイト塩類帯水層への生成水処分の反応性輸送モデルの構築.バリウム輸送の制御

Reactive transport modeling of produced water disposal into dolomite saline aquifers: Controls of barium transport.

Javier Vilcáez

PMID: 32679411 DOI: 10.1016/j.jconhyd.2020.103600.

抄録

ドロマイト中のバリウム輸送に関する実験結果は、ドロマイト塩類帯水層への産出水処分の反応性輸送モデルを策定し、校正し、検証するために使用されます。このモデルは、石油・ガス田からの生産水に最も一般的で豊富な重金属であるBaを含む生産水中の鉱物（ドロマイト,カルサイト,バライト,石膏,ウィアライト）の収着,溶解・沈殿反応,最も豊富なイオン種（H,HCO,SO,Ca,Mg,Cl）の錯化・酸塩基反応を考慮したものである。このモデルは、アーバックルドロマイト帯水層におけるバリウム輸送の化学的制御を決定するために適用される。シミュレーションされたシナリオは、飲料水（USDW）の地下水源へのバリウムの輸送を容易にすることができる放棄された井戸の近くに位置するクラスIIの注入井戸を介して生成された水の処分に対応しています。シミュレーションの結果は、バリウムによるUSDWの汚染を防止するために最も適したドロマイト帯水層は、高いSO含有量（> 1000mg / L）のドロマイト帯水層であることが明らかになった。Ba(Cl)の生成とドロマイトの水和サイトのための陽イオン(CaとMg)の競合によって促進されるバリウムの移動度は、SO含有量の高いドロマイト塩類帯水層では、バリウムがバリウムとして析出することによって抑制することができる。実験の2レベルの要因設計を用いて実施した感度解析は、バリウム輸送が単一のイオン種（主にSO）または様々なイオン種（例えば、SO、Cl、およびMg）の濃度の初期濃度によって制御することができることを示している。これは、ドロマイト塩水帯水層と注入生成水の両方の化学組成に依存する。本研究では、ドロマイト塩類帯水層と圧入生成水の適合性解析を行い、ドロマイト帯水層の選択及び/又はバリウムによるUS$Wの汚染を防止するための処理方法を決定するための反応性輸送シミュレーション手法の可能性を明らかにした。

Experimental results on barium transport in dolomite are used to formulate, calibrate, and validate a reactive transport model of produced water disposal into dolomite saline aquifers. The model accounts for sorption, dissolution/precipitation reactions of minerals (dolomite, calcite, barite, gypsum, and witherite) and complexation and acid-base reactions of most abundant ionic species (H, HCO, SO, Ca, Mg, and Cl) in produced waters including Ba which is the most common and abundant heavy metal present in produced water from oil and gas reservoirs. The model is applied to determine the chemical controls of barium transport in Arbuckle dolomite aquifers. The simulated scenario corresponds to produced water disposal through a Class II injection well located near an abandoned well that can facilitate the transport of barium to underground sources of drinking water (USDW). Simulation results reveal that most suitable dolomite aquifers to prevent the contamination of USDW by barium are dolomite aquifers of high SO content (>1000 mg/L). The mobility of barium which is promoted by the formation of Ba(Cl) and competition of cations (Ca and Mg) for hydration sites of dolomite can be suppressed by the precipitation of barium as barite in dolomite saline aquifers of high SO content. A sensitivity analysis conducted using a two-level factorial design of experiments indicates that barium transport can be controlled by the initial concentration of a single ionic specie (mostly SO) or the concentration of various ionic species (e.g., SO, Cl, and Mg). This depends on the chemical composition of both the dolomite saline aquifer and injection produced water. This work highlights the potentiality of a reactive transport simulation approach to conduct compatibility analysis of dolomite saline aquifers and produced waters to select dolomite aquifers and/or decide on treatment methods to prevent the contamination of USDW by barium.