用于壓裂操作中的對(duì)水進(jìn)行的消毒的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種用于給工作液消毒的方法，包括將包含通過(guò)鹽溶液的電解而產(chǎn)生的兩種或更多種氧化劑的水溶液與工作液混合的步驟。使用集裝箱化的系統(tǒng)，可以原地產(chǎn)生所述混合氧化劑。
【專利說(shuō)明】用于壓裂操作中的對(duì)水進(jìn)行的消毒
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本文所公開(kāi)的實(shí)施方案涉及在將工作液放置入井筒以及在井下使用工作液之前給井筒工作液消毒以減少液體的生物污染。更具體地說(shuō)，本文所公開(kāi)的實(shí)施方案涉及使用在井場(chǎng)處產(chǎn)生的混合氧化劑來(lái)給工作液消毒。本文所公開(kāi)的實(shí)施方案還涉及給井筒工作液消毒以減少井筒以及與工作液接觸的巖層的生物污染、以及給從井筒回收的回流水消毒。
【背景技術(shù)】
[0002]工作液可以用于各種地下的操作中，包括但不限于，增產(chǎn)處理、損害去除、地層隔離、井筒清洗、除垢、防垢、鉆井作業(yè)、固井、一致性處理、注水、注蒸汽、以及防沙處理。工作液還可以被用于各種管道處理中。如本文所使用，術(shù)語(yǔ)“處理(treatment)”或“處理(treating)”指代結(jié)合所需功能和/或?yàn)榱怂枘繕?biāo)使用液體的任何操作。術(shù)語(yǔ)“處理(treatment)”或“處理(treating)”并不表示由液體或其任何特定組成部分進(jìn)行的任何特定動(dòng)作。
[0003]采用工作液的一個(gè)常見(jiàn)的井產(chǎn)量增產(chǎn)操作為水力壓裂。水力壓裂操作通常涉及以足夠的水壓將工作液(例如，壓裂液)泵送入穿透地層的井筒中，以在地層中產(chǎn)生或增強(qiáng)一個(gè)或多個(gè)裂紋，或“裂縫”。當(dāng)該術(shù)語(yǔ)在本文中使用時(shí)，在地層“增加” 一個(gè)或多個(gè)裂縫被定義為包括對(duì)一個(gè)或多個(gè)自然的或此前在地層中產(chǎn)生的裂縫的延伸或擴(kuò)大。工作液可以包含沉積在裂縫中的微粒，所述微粒通常被稱作“支撐劑微?！薄Ｖ蝿┪⒘Ｍㄟ^(guò)形成傳導(dǎo)通道，尤其可以防止在釋放水壓之后裂縫完全閉合，通過(guò)所述傳導(dǎo)通道液體可以流到井筒。除了其它目的，支撐劑微粒還可以被某些類型的材料(包括樹(shù)脂、增粘劑，等等)涂覆，以增強(qiáng)通過(guò)其所駐留的裂縫的傳導(dǎo)性(例如，流體流量)。一旦產(chǎn)生至少一個(gè)裂縫并且支撐劑微粒大體上在合適的位置，那么工作液可以被“破壞”(也即，液體的黏度降低)，并且工作液可以從地層回收。
[0004]根據(jù)工作液的來(lái)源或其各部分，工作液可能包含細(xì)菌或其它微生物，所述細(xì)菌或其它微生物例如可能攻擊井下地層(例如，在井下生長(zhǎng)并且堵塞地層)、可能攻擊用作支撐劑的聚合物以及其它材料、可能攻擊工作液(例如，影響液體屬性以及性能)，或者可能攻擊修井設(shè)備，包括水箱以及管道。除了限制流動(dòng)之外，細(xì)菌還可能在井下產(chǎn)生不希望的氣體。工作液可能包含來(lái)自水源水或者來(lái)自被添加到水中的化學(xué)品的有機(jī)材料以及其它材料，所述有機(jī)材料以及其它材料構(gòu)成用于細(xì)菌或其它微生物的食物來(lái)源并且?guī)椭龠M(jìn)其生長(zhǎng)。工作液還可能包含其它化學(xué)成分，所述化學(xué)成分可能對(duì)工作液的性能或?qū)脖旧碛泻Α?br> [0005]多種多樣的殺生物劑已經(jīng)被用于這些工作液中以控制、限制、或消除這些微生物的不希望的影響。例如，殺菌劑可以被用以控制硫酸鹽還原細(xì)菌、粘泥形成細(xì)菌、鐵氧化細(xì)菌以及攻擊裂縫以及二次回收液體中的聚合物的細(xì)菌。殺生物劑還可以包括除其它之外的殺真菌劑以及除藻劑。
[0006]由于其本身的性質(zhì)，殺生物劑對(duì)于操作者而言是危險(xiǎn)的。操作者必須避免眼部以及皮膚接觸，并且當(dāng)采用液體殺生物劑時(shí)，必須避免噴濺或溢出液體殺生物劑，因?yàn)樗绯龅臍⑸飫?huì)染污飲用水源。因此，監(jiān)管機(jī)構(gòu)對(duì)于苛刻的生物制劑的使用、以及對(duì)于將其引入環(huán)境(不管是在井下還是在地面上)中變得越來(lái)越嚴(yán)格。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]已經(jīng)發(fā)現(xiàn)通過(guò)鹽溶液的電解而產(chǎn)生的混合氧化劑可以用于有效地給用于井工作液(包括壓裂液)的水以及其它液體消毒。這些混合氧化劑可以充分減少不希望的細(xì)菌、孢子，真菌等。它們還可以減少為細(xì)菌以及其它微生物提供食物來(lái)源的有機(jī)材料，并且減少例如硫化氫氣體的其它有害成分?；旌涎趸瘎榈投拘曰驘o(wú)毒性的，并且此外具有較短的半衰期(例如，少于24小時(shí))并且在使用或與井下地層接觸后可以快速降解成天然存在的化學(xué)物質(zhì)，從而使得使用后的環(huán)境影響最小化。由于快速降解，所以本發(fā)明提供的消毒可以被視為幾乎無(wú)化學(xué)品。還已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，使用如下文將描述的獨(dú)特的可運(yùn)輸遞送系統(tǒng)，混合氧化劑可以被提供到井場(chǎng)。
[0008]在一個(gè)方面中，本文所公開(kāi)的實(shí)施方案涉及用于給工作液消毒的方法，該方法包括將水溶液與工作液混合的步驟，所述水溶液包含通過(guò)鹽溶液的電解而產(chǎn)生的兩種或更多種氧化劑。
[0009]在另一方面中，本文所公開(kāi)的實(shí)施方案涉及維修井筒的方法，該方法包括:將包含一定量的一種或多種鹽的便攜式水箱運(yùn)輸?shù)酱S修的井場(chǎng)；通過(guò)使水通過(guò)便攜式水箱以溶解一部分鹽而產(chǎn)生鹽溶液；通過(guò)電解將鹽溶液轉(zhuǎn)化成包含一種或多種氧化劑的水溶液；使水溶液與工作液接觸以形成經(jīng)處理的工作液；以及提供經(jīng)處理的工作液以將其放置入井筒中。
[0010]在另一方面中，本文所公開(kāi)實(shí)施方案涉及用于給水消毒的便攜式系統(tǒng)，其包括:用于連接到供水系統(tǒng)的液體連接機(jī)構(gòu)；用于調(diào)理所供應(yīng)的水的處理系統(tǒng)；用于將至少一部分被調(diào)理的水與一種或多種鹽混合以形成鹽溶液的水箱；用于將至少一部分鹽溶液轉(zhuǎn)化為包含混合氧化劑的水溶液的電解氧化劑產(chǎn)生單元；任選存在的用于存儲(chǔ)水溶液的一個(gè)或多個(gè)水箱；以及用于運(yùn)輸來(lái)自用于存儲(chǔ)的一個(gè)或多個(gè)水箱的水溶液以與待消毒液體接觸的液體連接機(jī)構(gòu)。在一些實(shí)施方案中，系統(tǒng)為模塊化的和/或集裝箱化的。
[0011]在另一方面中，本文所公開(kāi)的實(shí)施方案涉及給液體消毒的方法，其包括:將一定量的一種或多種鹽安置在水箱中；接收來(lái)自供水系統(tǒng)的水；在水處理系統(tǒng)中處理所接收的水以形成經(jīng)調(diào)理的水流；通過(guò)使第一部分經(jīng)調(diào)理的水通過(guò)水箱以溶解一種或多種鹽中的一部分而產(chǎn)生鹽溶液；將鹽溶液與第二部分經(jīng)調(diào)理的水混合以形成稀釋的鹽溶液；將稀釋的鹽溶液供應(yīng)給電解氧化劑產(chǎn)生單元以通過(guò)電解將鹽溶液轉(zhuǎn)化成包含一種或多種氧化劑的水溶液；使水溶液與液體接觸以形成經(jīng)處理的液體。
[0012]在另一方面中，本文所公開(kāi)的實(shí)施方案涉及用于給工作液消毒的方法，其包括:將包含產(chǎn)生自溴化物鹽溶液的次溴酸的水溶液與工作液混合到一起。
[0013]在另一方面中，本文所公開(kāi)的實(shí)施方案涉及用于使用含氨水源來(lái)形成工作液的方法，所述方法包括:將包含產(chǎn)生自溴化物鹽溶液的次溴酸的水溶液與含氨水混合。
[0014]在另一方面中，本文所公開(kāi)的實(shí)施方案涉及用于再循環(huán)來(lái)自壓裂操作中的回流水的方法，其包括:將包含產(chǎn)生自溴化物鹽溶液的次溴酸的水溶液與回流水混合；并且在壓裂操作中再使用回流水。[0015]在另一方面中，本文所公開(kāi)的實(shí)施方案涉及再循環(huán)來(lái)自壓裂操作中的回流水的方法，其包括:將含氨的回流水以及溴化物鹽存儲(chǔ)在水箱或池子中；將回流水與由氯化物鹽溶液的現(xiàn)場(chǎng)電解產(chǎn)生的氧化劑溶液混合；以及在壓裂操作中再使用回流水。
[0016]提供此概述是為了引入一系列概念，所述概念將在下面的【具體實(shí)施方式】中得到進(jìn)一步的描述。此概述并不意欲確定所主張的主題的關(guān)鍵或基本特征，并且也不意欲被用作對(duì)限制所主張的主題的范圍的輔助。
[0017]其它方面以及優(yōu)點(diǎn)將可以明顯從以下描述以及所附權(quán)利要求書(shū)中看出。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1為根據(jù)本文所公開(kāi)的實(shí)施方案的用于給工作液消毒的方法的簡(jiǎn)化處理流程圖。
[0019]圖2為根據(jù)本文所公開(kāi)的實(shí)施方案的用于給工作液消毒的方法的簡(jiǎn)化處理流程圖。
[0020]圖3為根據(jù)本文所公開(kāi)的實(shí)施方案的用于產(chǎn)生以及遞送混合氧化劑的系統(tǒng)的簡(jiǎn)化處理流程圖。在一些實(shí)施方案中，所述系統(tǒng)為模塊化的和/或集裝箱化的，如圖4以及圖5中的簡(jiǎn)化處理流程圖所說(shuō)明，所述簡(jiǎn)化處理流程圖說(shuō)明了用以將所有的所需設(shè)備包含在具有相對(duì)較小占用面積的運(yùn)輸模塊中的一種可能的方式。
[0021]圖6為根據(jù)本文所公開(kāi)的實(shí)施方案的用于產(chǎn)生以及遞送混合氧化劑的系統(tǒng)的簡(jiǎn)化處理流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]如本文所使用，術(shù)`語(yǔ)“工作液”意指包括具有石油領(lǐng)域應(yīng)用的那些液體，例如適合于泵送到井下以維修或處理井筒的任何數(shù)目的液體?！肮ぷ饕骸笨梢砸虼酥复靡糟@井、完井、增強(qiáng)井筒、在井筒上工作、使井筒破裂、維修井筒、或以任何方式準(zhǔn)備井筒以用于對(duì)駐留在由井筒穿透的地層中的材料進(jìn)行回收的液體，所述液體包括在池子以及凹坑中的水、以及在鉆井操作期間產(chǎn)生的液體，例如回流水以及生成水，所述回流水以及生成水可能包含殘余的聚合物以及在非氧化狀態(tài)的被溶解金屬，例如鐵、錳、以及硫。應(yīng)理解，“地層”包括暴露的大地以下的區(qū)域以及由水(例如海洋或淡水)覆蓋的大地以下的區(qū)域。工作液的實(shí)例可以包括，但不限于，水泥漿、鉆井液或鉆井泥漿、隔離液、封隔液、壓裂液、注蒸汽或注水液、或完井液，所有這些液體在所屬領(lǐng)域中是為人所熟知的。不作為限制，維修井筒包括將工作液定位在井筒中以將地層與井筒的一部分隔離；以支撐井筒中的管道；以填塞管道中的空隙或裂紋；以填塞安置在井筒的圓環(huán)域中的水泥環(huán)中的空隙或裂紋；以填塞水泥環(huán)與管道之間的開(kāi)口 ；以防止含水的或非水的鉆井液漏失進(jìn)入漏失區(qū)，例如空隙、空穴區(qū)域、或裂縫；以在固井操作中被用作在水泥漿前面的液體；以密封井筒與可膨脹的管或管柱之間的圓環(huán)域；以使地層破裂；以淹沒(méi)地層以改進(jìn)烴回收、以在井筒上工作來(lái)去除水垢、細(xì)菌或其它堆積物或堵塞；或其組合。
[0023]在一個(gè)方面中，本文所公開(kāi)的實(shí)施方案涉及在將工作液放置入井筒以及在井下使用工作液之前給井筒工作液消毒以減少液體的生物污染。更具體地說(shuō)，本文所公開(kāi)的實(shí)施方案涉及使用在井場(chǎng)處產(chǎn)生的混合氧化劑來(lái)給工作液消毒。[0024]使用水或其它液體可以形成上文所提到的任何數(shù)目的工作液，所述水或其它液體被各種微生物污染，所述微生物包括硫酸鹽還原細(xì)菌、粘泥形成細(xì)菌、鐵氧化細(xì)菌和/或攻擊裂縫以及二次回收液體中的聚合物的細(xì)菌、以及真菌和/或藻類以及有機(jī)食物來(lái)源或可以由本發(fā)明處理的其它成分。在使用被污染的液體以形成所需的工作液之前，或與利用被污染的液體來(lái)形成工作液的同時(shí)，希望給水或工作液消毒以使微生物對(duì)鉆井、完井、壓裂和/或生產(chǎn)可能的影響達(dá)到最小。
[0025]已經(jīng)發(fā)現(xiàn)可以使用一種混合氧化劑來(lái)控制微生物的生長(zhǎng)。在一些實(shí)施方案中，混合氧化劑可以通過(guò)鹽水或鹽溶液(例如水中具有一種或多種鹽的溶液)的電解而產(chǎn)生。所述一種或多種鹽可以包括堿金屬鹵化物、堿土金屬鹵化物、以及過(guò)渡金屬鹵化物這三者中的至少一者，其中所述鹵化物可以包括例如氟、溴、或碘。在特定實(shí)施方案中，除了其它之外，所述鹽可以為氯化鈉、溴化鈉、溴化鉀或包括氯化鈉、溴化鈉、或溴化鉀的混合。鹽溶液的電解可以產(chǎn)生混合的氧化劑，包括例如臭氧、過(guò)氧化氫、次鹵酸鹽(例如，次氯酸鹽)、次鹵酸(例如，次氯酸或次溴酸)、鹵氧化物(例如，二氧化氯、二氧化溴)、以及鹵素(例如，氯，溴)、以及其它鹵氧(例如，氯氧)化物這些物質(zhì)中的兩種或兩種以上。然而，應(yīng)理解，除了另外定義，本文所使用的術(shù)語(yǔ)“混合氧化劑”還可以包括具有僅一種氧化劑的溶液。
[0026]通過(guò)鹽溶液的電解而產(chǎn)生的在水基溶液中的氧化劑與鹵化物鹽的組合可以增強(qiáng)消毒制劑的電位，并且與單獨(dú)采用氧化劑(例如臭氧)相比，對(duì)于實(shí)質(zhì)上增加消毒速率產(chǎn)生了出人意料的協(xié)同效應(yīng)。例如，在一些實(shí)施方案中，混合氧化劑系統(tǒng)可以使得水中的細(xì)菌濃度至少減少至原來(lái)的1/1，000，000。通過(guò)使待處理的液體與包含混合氧化劑的水溶液接觸至多約2周的時(shí)間段，可以實(shí)現(xiàn)細(xì)菌濃度的減少，所述時(shí)間段為例如在一些實(shí)施方案中的從約I秒到約2小時(shí)的范圍；在其它實(shí)施方案中的從約I分鐘到約30分鐘的范圍；以及在其它實(shí)施方案中的從約2分鐘到約10分鐘的范圍，例如5分鐘。
[0027]除了上述工作液之外，根據(jù)本文所公開(kāi)的實(shí)施方案所產(chǎn)生的混合氧化劑還可以用于處理其它油田水，例如水箱、池子、再循環(huán)水、排出水、回流水、以及用于注蒸汽中的水的再循環(huán)。該處理可以用于所有新 鮮的或再循環(huán)的水(回流的、生成的、來(lái)自鉆井液中的水、壓裂水箱中的、在空氣鉆井期間生成的水、不流動(dòng)的池子，等等)、注水以及注蒸汽(被增強(qiáng)的回收)、封隔液、油田管線、處理井、油井維修、生產(chǎn)(替代殺生物劑，去除粘泥)、以及在下游區(qū)域中的其它應(yīng)用。
[0028]現(xiàn)在參考圖1，其說(shuō)明了根據(jù)本文所公開(kāi)的實(shí)施方案的用于使混合氧化劑與工作液接觸的方法的簡(jiǎn)化流程圖。水2以及一種或多種鹽4被混合以形成鹽溶液，所述鹽溶液隨后在包括電解氧化劑產(chǎn)生單元(未圖示)的混合氧化劑產(chǎn)生系統(tǒng)6中經(jīng)受電解，以形成包含混合氧化劑8的水溶液。
[0029]工作液可以通過(guò)在一個(gè)或多個(gè)混合裝置或水箱18、20中將基液10與一種或多種添加劑12、14、16混合而形成。例如，例如水或鹽水的基液10可以在精密連續(xù)混合器(PCM)18以及可編程最佳密度攪拌機(jī)(P0D)20中與支撐劑、加重劑、或其它添加劑12、14、16混合，以形成工作液。
[0030]在例如在沿著發(fā)射物(missile)的長(zhǎng)度變化的位置將工作液放置入井筒22之前，待處理的液體可以與混合氧化劑溶液8接觸以給工作液消毒。工作液與混合氧化劑的接觸可以在混合器、攪拌機(jī)、泵、或相關(guān)聯(lián)的管道中開(kāi)始，并且可以在一個(gè)或多個(gè)位置處開(kāi)始，以便提供足夠的駐留時(shí)間來(lái)獲得所需的生物污染的減少。例如，如圖中所說(shuō)明，在將經(jīng)消毒的液體遞送到井下發(fā)射物22之前，第一部分混合氧化劑溶液可以在PCM18上游與工作液混合，而第二部分混合氧化劑溶液可以在P0D20的上游與工作液混合。
[0031]使用一個(gè)或多個(gè)分析器來(lái)測(cè)量或確定殘余鹵素(例如游離性有效氯(FAC，freeavailable chlorine)或游離性有效溴(FAB))含量、殘余氧化劑含量、氧化還原電位(ORP)、pH值、微生物濃度，或所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的其它相關(guān)指標(biāo)，可以監(jiān)測(cè)或控制混合氧化劑處理的效果。例如，對(duì)于使用氯化物鹽產(chǎn)生的混合氧化劑，可以針對(duì)經(jīng)處理液體的樣品的殘余氯含量進(jìn)行分析，這可以提供對(duì)生物減少的效果的測(cè)量以及關(guān)于所提供的劑量的過(guò)量抑或不足的指示。例如，約2ppm的殘余氯含量可以表明工作液已經(jīng)被充分消毒。較高的殘余也是為了確保工業(yè)用水已經(jīng)充分消毒和/或?yàn)榱舜_保在回流水中存在極少細(xì)菌或不存在細(xì)菌。較高殘余還是為了對(duì)在井下流動(dòng)的液體提供一定的處理能力，所述處理能力可以輔助在處理方法期間與工作液進(jìn)行接觸的混合水箱18、20、相關(guān)聯(lián)管道、井筒、以及巖層這幾者中的一者或多者的生 物膜的積累以及其它生物污染的處理、去除和/或防止。
[0032]如圖所說(shuō)明并且僅借助于實(shí)例，通過(guò)流送線24可以得到經(jīng)處理的工作液的樣品，并且通過(guò)使用適當(dāng)?shù)姆治銎?未圖示)進(jìn)行氧化還原電位(ORP)的測(cè)量可以針對(duì)經(jīng)處理的工作液的樣品的殘余氧化劑水平進(jìn)行分析，所述分析器可以位于混合氧化劑產(chǎn)生系統(tǒng)6 (反饋控制環(huán)路)中。樣品可以另外地或可替代地從PCM18、P0D20、或PCM與POD之間的輸送管26 (反饋控制)中獲得。如果需要，可以從在PCM18 (前饋控制環(huán)路)的上游的流送線10中獲得待處理液體的樣品。還可以使用反饋與前饋控制的組合。混合氧化劑溶液與工作液的體積比(劑量比)可以隨后基于來(lái)自各種樣品的分析而被調(diào)節(jié)或控制。另外地或可替代地，在井下使用經(jīng)處理的液體之前，可以調(diào)節(jié)或控制接觸的點(diǎn)或輸送率以改變所提供的接觸時(shí)間。
[0033]作為另一個(gè)實(shí)例，利用測(cè)量游離性有效氯以及氧化還原電位的一個(gè)或多個(gè)樣品點(diǎn)，可以監(jiān)測(cè)或控制混合氧化劑處理的效果。由于在用以產(chǎn)生工作液的水中或在添加到水中的化學(xué)品以及添加劑中可能存在的化學(xué)物質(zhì)與混合氧化劑溶液接觸，可能導(dǎo)致形成化學(xué)物質(zhì)的反應(yīng)，所述化學(xué)物質(zhì)可能掩蓋所獲得的實(shí)際效果。例如，氨可以與次氯酸反應(yīng)以形成一氯胺(NH2Cl )、二氯胺(NHCI2)、以及三氯胺(NCl3),當(dāng)測(cè)量殘余氯含量水平時(shí)這些化學(xué)物質(zhì)可以被檢測(cè)到，但是可以通過(guò)另外地測(cè)量氧化還原電位而被計(jì)量。因此，在一些實(shí)施方案中，使用多種分析技術(shù)可以提供對(duì)混合氧化劑處理的真實(shí)效果的表示，從而增強(qiáng)對(duì)混合氧化劑處理(劑量率等)的控制。經(jīng)處理的工作液的0RP、FAC、pH值或其它屬性的實(shí)時(shí)或準(zhǔn)實(shí)時(shí)測(cè)量可以因此提供對(duì)系統(tǒng)的完全集成控制以確保消毒劑量率適合于獲得所需消毒，并且可以允許最佳劑量率的使用，從而防止混合氧化劑對(duì)工作液不足投藥或過(guò)量投藥。
[0034]根據(jù)鹽溶液中鹽的濃度以及電解結(jié)果，混合氧化劑溶液可以包含IOOppm到10，OOOppm的氧化劑,例如在一些實(shí)施方案中約2000ppm到約8000ppm的氧化劑,或在其他實(shí)施方案中從約3000ppm到約6000ppm的氧化劑,例如約4000ppm到約5000ppm (按重量計(jì))。為了獲得生物微生物所需的降低，混合氧化劑溶液可以以一定的體積比用于一些實(shí)施方案中，所述體積比的范圍從約每10桶工作液I加侖混合氧化劑溶液到約每500桶工作液I加侖混合氧化劑溶液(I加侖:10桶到I加侖:500桶)。在其它實(shí)施方案中，體積比可以在從約20桶I加侖到約100桶I加侖的范圍內(nèi)；在其它實(shí)施方案中從約30桶I加侖到約50桶I加侖。
[0035]鹽溶液的電解可以使用電解氧化劑產(chǎn)生單元來(lái)進(jìn)行。此類單元尤其在(例如)美國(guó)專利7，922，890、5，853，579、7，429，556、以及6，524，475中被公開(kāi)，或可參考這些專利。電解氧化劑產(chǎn)生單元可從(例如)MIOX公司(阿爾伯克基，新墨西哥)獲得。
[0036]電解氧化劑產(chǎn)生單元可能對(duì)在通過(guò)流送線2供應(yīng)的水中存在的各種金屬以及其它成分是靈敏的。無(wú)隔膜電解槽的一個(gè)主要失效機(jī)理為不希望的薄膜的積累以及在電極的表面上的結(jié)垢。這些污染物的來(lái)源通常來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)產(chǎn)生方法中的供給水，或者來(lái)自用以產(chǎn)生供應(yīng)給電解系統(tǒng)的鹽水溶液的鹽中的污染物。由此,可能需要或有必要處理通過(guò)流送線2供應(yīng)的水，以對(duì)水的總?cè)芙夤腆w量(TDS)進(jìn)行減少、調(diào)節(jié)、或控制，在一些實(shí)施方案中水的總?cè)芙夤腆w量少于約5000mg/L ;在其他實(shí)施方案中少于約3000mg/L ;以及在其它實(shí)施方案中少于約1000mg/L。為了使不希望的污染物最小化，可以通過(guò)一個(gè)或多個(gè)過(guò)濾系統(tǒng)和/或水軟化系統(tǒng)來(lái)處理供應(yīng)給系統(tǒng)的水。此外，可以規(guī)定所提供的鹽的質(zhì)量以使電解池清潔操作的發(fā)生率最小化。
[0037]電解池的操作還可能對(duì)鹽溶液的溫度以及壓力靈敏。由于可能在不同的溫度以及壓力下提供天然水供應(yīng)(溪流、河、湖，等等)以及其它水供應(yīng)(井、公共供水系統(tǒng)，等等)，所以可能有必要提高或降低水或鹽溶液的供應(yīng)壓力和/或升高或降低水或鹽溶液的溫度。在一些實(shí)施方案中，所供應(yīng)的水的溫度可以被調(diào)節(jié)到從約45° F到約100° F的范圍內(nèi)；在其他實(shí)施方案中從約50° F到約90° F的范圍內(nèi)；以及在其它實(shí)施方案中從約55° F到約80° F的范圍內(nèi)。在一些實(shí)施方案中，所供應(yīng)的水的壓力可以被調(diào)節(jié)到從約20psig到約200psig的范圍內(nèi)；在其他實(shí)施方案中從約40psig到約150psig的范圍內(nèi)；以及在其它實(shí)施方案中從約60psig到約IlOpsig的范圍內(nèi)。根據(jù)電解池的設(shè)計(jì),還可以使用其它溫度以及壓力。
[0038]現(xiàn)在參考圖2，其說(shuō)明了根據(jù)本文所公開(kāi)的實(shí)施方案的用于使混合氧化劑與工作液接觸的方法的簡(jiǎn)化流程圖，`其中相同的數(shù)字表示相同的部件。水2以及一種或多種鹽4被混合以形成鹽溶液，所述鹽溶液隨后在包括電解氧化劑產(chǎn)生單元(未圖示)的混合氧化劑產(chǎn)生系統(tǒng)6中經(jīng)受電解，以形成包含混合氧化劑8的水溶液。
[0039]在此實(shí)施方案中，通過(guò)在一個(gè)或多個(gè)混合裝置或水箱18、20中將基液10的一個(gè)或多個(gè)部分(a、b、c)與一種或多種添加劑14、16混合，可以形成工作液，并且混合物與用于將工作液泵送到井下的另外的基液混合(也即，分割線壓裂系統(tǒng)，限制通過(guò)混合容器被泵送的基液的整體量)。例如，例如水或鹽水的基液10的第一部分IOa可以在精密連續(xù)混合器(PCM) 18以及可編程最佳密度攪拌機(jī)(P0D)20中與支撐劑、加重劑、或其它添加劑14、16混合以形成工作液21。如果需要，第二部分IOb可以被添加到P0D20。
[0040]混合氧化劑溶液8可以與工作液21或工作液前體(例如基液10或它的一部分或PCM18或P0D20內(nèi)的混合物或來(lái)自PCM18或P0D20的流出物)接觸，以在例如在沿著發(fā)射物的長(zhǎng)度變化的位置將工作液放置入井筒22之前給工作液消毒。工作液與混合氧化劑的接觸可以在混合器、攪拌機(jī)、泵、或相關(guān)聯(lián)的管道中開(kāi)始，并且可以在一個(gè)或多個(gè)位置處開(kāi)始，以便提供足夠的駐留時(shí)間來(lái)獲得所需的生物污染的減少。例如，如圖所說(shuō)明，在通過(guò)高壓油泵27將經(jīng)消毒的液體遞送到井下發(fā)射物22之前，第一部分混合氧化劑溶液可以在PCM18的上游與基液部分IOa混合，第二部分混合氧化劑溶液可以在P0D20的上游與來(lái)自PCM18的流出物混合，并且第三部分混合氧化劑可以與剩余的基液部分IOc接觸。通過(guò)泵27上游(也即，在泵的低壓側(cè)上)的流送線24可以得到經(jīng)處理的工作液的樣品以用于如上文所描述的分析，包括除其他之外的殘余氧化劑含量、PH值、游離性有效鹵素含量、以及氧化還原電位中的一種或多種的分析。
[0041]可以基于對(duì)各種流的特定的需求來(lái)對(duì)混合氧化劑的流送進(jìn)行控制。例如，大部分基液可能被包含在部分IOc中，根據(jù)供應(yīng)源，這可能需要或多或少的氧化。相比之下，通過(guò)PCM18以及P0D20的基液的下部流可能需要較少的處理(下部基液流)或可能更多的處理(可能由于化學(xué)品注入/添加劑混合或混合水箱以及相關(guān)聯(lián)管道內(nèi)的不流動(dòng)區(qū)域，如果出現(xiàn)任何一項(xiàng)，那么將允許生物污染物的生長(zhǎng))。因此可以控制混合氧化劑溶液的多個(gè)注入點(diǎn)以滿足特定混合系統(tǒng)以及所使用的添加劑的特定的需求，從而使得經(jīng)適當(dāng)處理的液體被注入井下。
[0042]現(xiàn)在參考圖3，其說(shuō)明了根據(jù)本文所公開(kāi)的實(shí)施方案的混合氧化劑產(chǎn)生系統(tǒng)6的簡(jiǎn)化處理流程圖式，其中相同的數(shù)字表示相同的部件。為了說(shuō)明的簡(jiǎn)單起見(jiàn)，未示出泵、流量控制閥、壓力控制閥、斷流閥、以及其它相關(guān)設(shè)備。水可以通過(guò)流送線2供應(yīng)并且供應(yīng)給水處理系統(tǒng)30。在水處理系統(tǒng)30中，水可以被過(guò)濾、軟化、以及熱交換，以產(chǎn)生經(jīng)調(diào)理的水流32，所述水流32具有所需的溫度以及TDS含量。
[0043]經(jīng)調(diào)理的水的第一部分33可以隨后在鹽溶液產(chǎn)生系統(tǒng)34中與一種或多種鹽4混合。例如，可以將一定量的鹽安置在水箱中，并且通過(guò)使經(jīng)調(diào)理的水的第一部分通過(guò)水箱以溶解一部分鹽，可以產(chǎn)生鹽溶液。通過(guò)流送線36回收的所獲得的鹽溶液將被鹽飽和或接近飽和。
[0044]鹽溶液36可以隨后與經(jīng)調(diào)理的水的第二部分38混合以形成稀釋的鹽溶液40，以供應(yīng)給電解氧化劑產(chǎn)生單元42中。稀釋的鹽溶液應(yīng)該處于所需的供應(yīng)溫度，例如在約55° F與約80° F之間，并且可能具有按重量計(jì)在約0.01%到約5%的范圍內(nèi)，例如按重量計(jì)在約0.1%到約3%的范圍 內(nèi)的被溶解的鹽含量。在電解氧化劑產(chǎn)生單元42中的被溶解的鹽溶液的電解可以產(chǎn)生各種氧化劑化合物，包括(例如)臭氧、過(guò)氧化氫、次鹵酸鹽(例如，次氯酸鹽)、次鹵酸(例如，次氯酸)、鹵素氧化物(例如，二氧化氯)、以及鹵素(例如，氯)、以及其它鹵氧(例如，氯氧)化物?；旌涎趸瘎┤芤嚎梢噪S后通過(guò)流送線44從單元42中回收，任選地供應(yīng)給一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)容器46，通過(guò)流送線8供應(yīng)以與待消毒的液體接觸。在電解氧化劑產(chǎn)生單元42中有用的電解池的大小/容量可以改變，并且本文所公開(kāi)的系統(tǒng)的一些實(shí)施方案可以包括兩個(gè)或更多個(gè)電解氧化劑產(chǎn)生單元42。
[0045]在整個(gè)鉆井方法期間可能不需要對(duì)工作液的消毒，并且可能僅在(例如)利用壓裂液對(duì)井進(jìn)行壓裂期間需要消毒。在此類情況下，所希望的是，在所需鉆場(chǎng)操作期間使混合氧化劑遞送系統(tǒng)只在需要對(duì)工作液進(jìn)行消毒的時(shí)間到達(dá)鉆場(chǎng)。
[0046]為了便于在鉆場(chǎng)處的臨時(shí)需求，在本文所公開(kāi)的一些實(shí)施方案中，混合氧化劑產(chǎn)生系統(tǒng)可以為可運(yùn)輸?shù)?，其中混合氧化劑系統(tǒng)可以為集裝箱化的并且可以為使用兩個(gè)或更多個(gè)集裝箱模塊的模塊化的。在一些實(shí)施方案中，混合氧化劑產(chǎn)生系統(tǒng)可以被包含在一個(gè)模塊內(nèi)，所述模塊在大小上不超過(guò)一個(gè)四十英尺換算單位(FEU, forty-foot equivalentunit)。在其他實(shí)施方案中，混合氧化劑產(chǎn)生系統(tǒng)可以被包含在兩個(gè)模塊內(nèi)，其中第一以及第二個(gè)模塊在大小上不超過(guò)一個(gè)FEU。在其它實(shí)施方案中，混合氧化劑產(chǎn)生系統(tǒng)可以被包含在兩個(gè)模塊內(nèi)，其中第一個(gè)模塊在大小上不超過(guò)一個(gè)二十英尺換算單位(TEU)，并且第二個(gè)模塊在大小上不超過(guò)兩個(gè)TEU。如本文所使用，一個(gè)FEU被定義為在大小上與40英尺長(zhǎng)乘8英尺寬乘9.5英尺高(12.2mX2.4mX2.9m)(大約3040cu ft or87m3)的典型的運(yùn)輸容器的大小相同，并且一個(gè)TEU被定義為在大小上與20英尺長(zhǎng)乘8英尺寬乘9.5英尺高(6.1mX2.4mX2.9m)(大約1520cu ft or43m3)的典型的運(yùn)輸容器的大小相同。例如，如圖3中所說(shuō)明，第一個(gè)模塊50除了其它組件(未顯示)之外可以包含水處理系統(tǒng)30以及鹽溶液產(chǎn)生系統(tǒng)34，并且第二個(gè)模塊52可以包含電解氧化劑產(chǎn)生單元42以及一個(gè)或多個(gè)混合氧化劑存儲(chǔ)箱46。以此方式，用于產(chǎn)生以及遞送混合氧化劑的系統(tǒng)可以被模塊化、集裝箱化，以易于運(yùn)輸，并且易于在井場(chǎng)裝配或從井場(chǎng)移除。例如，為了便于設(shè)置在鉆場(chǎng)，模塊化系統(tǒng)可以配備有液體連接機(jī)構(gòu)以快速將供水管線2連接到供水系統(tǒng)上、以將混合氧化劑流8連接到用于運(yùn)輸混合氧化劑的液體管道上以使之與工作液混合、以及，以連接在模塊50、52之間的各種線，包括沖洗線、工藝返回線、以及其它未圖示的線。
[0047]鉆場(chǎng)可能是空間受限的，并且由于潛在的泄漏以及其它操作問(wèn)題，化學(xué)品的遞送或存儲(chǔ)可能不總是可能的或甚至是不需要的。例如，在鉆場(chǎng)處殺生物劑的遞送、存儲(chǔ)、以及操作通常是不需要的，但通常在壓裂操作的較短持續(xù)時(shí)間內(nèi)被容許。
[0048]為了避免或最小化對(duì)鹽以及其它成分的操作，根據(jù)本文所公開(kāi)的實(shí)施方案的用于產(chǎn)生混合氧化劑的運(yùn)輸系統(tǒng)可以以包含所有必需的成分以及化學(xué)品，包括用于形成鹽溶液的鹽以及用以清潔電解池的酸或其它化合物的狀態(tài)到達(dá)鉆場(chǎng)。例如，鹽溶液產(chǎn)生系統(tǒng)34可以包括水箱(未圖示)。一定量的鹽可以在一個(gè)較遠(yuǎn)的位置處被安置在水箱中。水箱可以隨后被運(yùn)輸?shù)酱S修的鉆場(chǎng)并且通過(guò)使水通過(guò)被運(yùn)輸?shù)乃涠挥靡援a(chǎn)生鹽溶液。類似地，在模塊中可以提供酸存儲(chǔ)箱以用于存儲(chǔ)用以清潔電解池的酸。以此方式，鹽以及酸不需要分別地被運(yùn)送到鉆場(chǎng)并且裝入水箱中，從而使對(duì)在鉆場(chǎng)遞送、存儲(chǔ)、以及操作這些化合物的需求最小化，并且同時(shí)使可能的泄漏以及暴露最小化。
[0049]圖4以及圖5分別說(shuō)明了針對(duì)模塊50以及模塊52的一個(gè)可能實(shí)施方案的簡(jiǎn)化處理流程圖式，其中相同的數(shù)字表示相同的部件。如圖所示，模塊50中的設(shè)備可以經(jīng)布置并且限定尺寸以適合一個(gè)TEU，并且模塊52中的設(shè)備可以經(jīng)布置并且限定尺寸以適合一個(gè)TEU。
[0050]現(xiàn)在參考圖4，模塊50可以包括水處理系統(tǒng)30、鹽溶液產(chǎn)生系統(tǒng)34、取樣系統(tǒng)60、以及工藝返回處理系統(tǒng)62。如上文所描述，水連接機(jī)構(gòu)64可以被連接到在鉆場(chǎng)處的供水系統(tǒng)。水可以隨后通過(guò)管道66泵送到水處理系統(tǒng)30，所述水處理系統(tǒng)30可以包括一個(gè)或多個(gè)過(guò)濾系統(tǒng)68、以及一個(gè)或多個(gè)水軟化系統(tǒng)70。過(guò)濾系統(tǒng)68可以包括袋式過(guò)濾器、筒式過(guò)濾器，等等。水處理系統(tǒng)30還可以包括一個(gè)或多個(gè)熱交換器72，所述熱交換器72的位置可以取決于是在過(guò)濾以及 軟化的之前、中間，還是之后需要加熱或冷卻水。
[0051]管道66中的水經(jīng)過(guò)一個(gè)或多個(gè)過(guò)濾器68以產(chǎn)生過(guò)濾水流74，所述過(guò)濾水流74的一部分通過(guò)流送管線76被供應(yīng)給水軟化系統(tǒng)70。經(jīng)調(diào)理的水(也即，經(jīng)過(guò)濾以及軟化的，并且視情況經(jīng)加熱/冷卻)可以通過(guò)流送管線80被回收。經(jīng)調(diào)理的水的第一部分可以隨后通過(guò)流送管線82被轉(zhuǎn)運(yùn)至鹽溶液產(chǎn)生系統(tǒng)34，并且經(jīng)調(diào)理的水的第二部分可以通過(guò)流送流84被回收。
[0052]鹽溶液產(chǎn)生系統(tǒng)34可以包括一個(gè)或多個(gè)水箱90，所述水箱90可以在一層顆粒材料的頂部之上裝入一定量的一種或多種鹽92，所述顆粒材料防止鹽以固體形式流入管道96。如上文所述，鹽可以在鉆場(chǎng)被裝載或可以在較遠(yuǎn)位置被預(yù)裝載，例如通過(guò)位于水箱90的上部部分上的入口 98。經(jīng)調(diào)理的水可以穿過(guò)水箱，溶解一部分鹽，并且鹽溶液可以通過(guò)流送管線96被回收?？梢蕴峁┻^(guò)濾器99以保護(hù)下游設(shè)備不受可能偶然穿出水箱90的任何固體的傷害。鹽溶液隨后被加壓并且泵送到連接機(jī)構(gòu)101。
[0053]如圖所說(shuō)明，經(jīng)過(guò)濾的水在管道74中被劃分成三個(gè)部分，部分76在上文被描述。另外地，經(jīng)過(guò)濾的水的一部分可以偶爾在系統(tǒng)的常規(guī)操作期間使用或用于清潔系統(tǒng)，并且可以被引導(dǎo)以沖洗水連接機(jī)構(gòu)102，或可以通過(guò)流送管線104被供應(yīng)以凈化工藝返回處理系統(tǒng)62。經(jīng)調(diào)理的水流84可以類似地充當(dāng)軟化的水沖洗供應(yīng)源，從而被供應(yīng)給軟化的水沖洗連接機(jī)構(gòu)106。經(jīng)調(diào)理的水流84還被供應(yīng)到升壓泵108以供應(yīng)給升壓水連接機(jī)構(gòu)110。
[0054]水軟化系統(tǒng)70可能需要周期性再生，所述周期性再生可以使用在系統(tǒng)34中產(chǎn)生的鹽溶液來(lái)進(jìn)行。在軟化系統(tǒng)70的再生期間，管道96中的鹽溶液的一部分通過(guò)流送管線112被引導(dǎo)至水軟化系統(tǒng)70。排出水隨后通過(guò)流送管線114被供應(yīng)給工藝返回系統(tǒng)62。
[0055]取樣系統(tǒng)60可以包括一個(gè)或多個(gè)取樣閥/分流器116，所述取樣閥/分流器116中分別關(guān)聯(lián)有一個(gè)或多個(gè)分析器118，所述分析器118用于測(cè)量與混合氧化劑溶液接觸后的工作液的殘余氯含量、導(dǎo)電性、或其它屬性。樣品可以在鉆井或完井系統(tǒng)中的各個(gè)點(diǎn)被運(yùn)輸出，通過(guò)連接機(jī)構(gòu)120、122被引導(dǎo)至模塊50。
[0056]工藝返回處理系統(tǒng)62可以包括存儲(chǔ)箱123以累積在系統(tǒng)的操作期間來(lái)自各種流以及容器的材料，除了其它之外，包括在電解單元的啟動(dòng)、取樣、水軟化劑再生、以及電解池的清潔(以下在圖5中描述)期間產(chǎn)生的工藝返回物。來(lái)自電解池的清潔的工藝返回物可以通過(guò)(例如)連接機(jī)構(gòu)124以及管道126被引導(dǎo)至模塊50。
[0057]在存儲(chǔ)箱123中所累積的液體可以包括水、工作液樣品、來(lái)自再生的排出物、以及來(lái)自電解池清潔的廢酸。由于酸清潔僅在需要時(shí)進(jìn)行，所以可能沒(méi)有必要在每一井場(chǎng)處或甚至在消毒方法期間清潔電解池。在混合氧化劑產(chǎn)生系統(tǒng)的操作期間產(chǎn)生的工藝返回液體因此可以通過(guò)導(dǎo)槽130被供應(yīng)到連接機(jī)構(gòu)132以用于到其它井場(chǎng)方法或存儲(chǔ)箱的流體連通。例如，工藝返回液體或它的一部分可以用于形成工作液的至少一部分。以此方式，工藝返回物被有效地用以形成產(chǎn)品，并且從系統(tǒng)中產(chǎn)生的所有液體“工藝返回物”可以在其它井場(chǎng)操作期間被消耗掉，從而使得作為消毒方法的結(jié)果的廢料生產(chǎn)(除了所收集的固體廢料，例如筒式濾芯等)可被忽略。
[0058]現(xiàn)在參考圖5，模塊52可以包括鹽溶液存儲(chǔ)系統(tǒng)46、電解氧化劑產(chǎn)生單元42、以及酸洗系統(tǒng)136。通過(guò)連接機(jī)構(gòu)101以及管道138供應(yīng)的鹽溶液以及通過(guò)連接機(jī)構(gòu)110以及管道140提供的升壓水被供應(yīng)到電解氧化劑產(chǎn)生單元42。升壓水以及鹽溶液的流動(dòng)速率以及壓力被控制，從而能將稀釋的鹽溶液142提供到腔室144、146中的電解池，從而產(chǎn)生包含通過(guò)流送管線148回收的混合氧化劑的流出物?；旌涎趸瘎╇S后視情況通過(guò)流送管線44被供應(yīng)到混合氧化劑存儲(chǔ)系統(tǒng)46 (當(dāng)存儲(chǔ)被提供和/或需要時(shí))，通過(guò)流送管線8被供應(yīng)到連接機(jī)構(gòu)149以用于對(duì)混合氧化劑溶液進(jìn)行液體運(yùn)輸以與工作液接觸。
[0059]混合氧化劑存儲(chǔ)系統(tǒng)46可以包括一個(gè)或多個(gè)容器150，每個(gè)所述容器150分別具有至少500加侖的大小。例如，如圖所說(shuō)明，模塊52可以包括分別容納約800加侖的三個(gè)存儲(chǔ)容器150，則總的儲(chǔ)量約為2400加侖。[0060]在電解氧化劑產(chǎn)生單元42中產(chǎn)生的混合氧化劑在約24小時(shí)的時(shí)間段內(nèi)是穩(wěn)定的。由此，在被需要之前，不需要產(chǎn)生混合氧化劑溶液。當(dāng)被使用時(shí)，容器150可以在發(fā)生電力故障的情況下為混合氧化劑溶液的存儲(chǔ)提供緩沖區(qū)，所述發(fā)生電力故障的情況例如提供到電解氧化劑產(chǎn)生單元42的電源不小心地或暫時(shí)地被切斷。由于即使是在系統(tǒng)的其余部分?jǐn)嚯姷那闆r下也需要繼續(xù)供應(yīng)用于消毒方法的混合氧化劑溶液，所以模塊52還可以配備有發(fā)電機(jī)(未圖示)以操作泵154以及相關(guān)聯(lián)的控制閥，以便在壓裂操作期間保持消毒的連續(xù)性。
[0061]電解氧化劑產(chǎn)生單元42的副產(chǎn)品為氫氣，所述氫氣可能在容器150中累積。為了防止氫氣的過(guò)度累積，并且為了使氫氣濃度很好地維持在可燃性極限或爆炸極限以下，風(fēng)機(jī)160可以通過(guò)容器150的頭部空隙循環(huán)空氣或氮?dú)?，通過(guò)流送管線162將含氫蒸汽流排出，所述含氫蒸汽流隨后可能被排出到大氣中、供應(yīng)到燃燒塔中、或者被安全地處置?？商娲?，可以在容器150的上游使用脫氣塔(未圖示)來(lái)分離氫氣。
[0062]如上文所述，由于在電極上會(huì)形成薄膜，所以有必要定期地清潔電解池。酸洗系統(tǒng)136可以包括水箱，所述水箱包含適合于清潔電極的酸，例如粗鹽酸或鹽酸。酸隨后可以被用沖洗水稀釋(如果有必要)，并且被循環(huán)通過(guò)腔室144、146以清潔電極。在清潔操作期間產(chǎn)生的工藝返回物可能隨后被引導(dǎo)至工藝返回水箱123，或可能可替代地被作為單獨(dú)的工藝返回流來(lái)管理。(例如)使用一個(gè)或多個(gè)分析器180，可以對(duì)單元的清潔操作以及常規(guī)操作進(jìn)行監(jiān)測(cè)。在一些實(shí)施方案中，可以使用利用酸產(chǎn)生電解池現(xiàn)場(chǎng)產(chǎn)生的酸來(lái)進(jìn)行清潔步驟，例如美國(guó)專利7，922，890等中所描述。
[0063]用于沖洗或凈化模塊52中的組件的清潔水可以如圖4中所描述來(lái)供應(yīng)，其中模塊52包括用于與模塊50中的流送管線連接機(jī)構(gòu)配對(duì)的連接機(jī)構(gòu)。這些在圖5中被類似地標(biāo)記，利用(a)或(b)來(lái)表明按照兩個(gè)模塊之間的配對(duì)連接機(jī)構(gòu)，流體可能被分到不同的單
[0064]在鉆場(chǎng)，空氣中可能存在大量的微粒(沙，灰塵)，尤其是在壓裂操作期間由于支撐劑的運(yùn)輸?shù)木壒?。為了防止?duì)電解氧化劑產(chǎn)生單元42的損害，該單元可以位于具有過(guò)濾空氣冷卻系統(tǒng)170的外殼168中，從而通過(guò)外殼提供過(guò)濾空氣的循環(huán),去除在電解方法期間所產(chǎn)生或放出的熱量，并且保護(hù)設(shè)備不被暴露于在壓裂操作期間在井場(chǎng)處通常碰到的狀況下。
[0065]當(dāng)模塊化系統(tǒng)到達(dá)井場(chǎng)時(shí)，該系統(tǒng)在幾小時(shí)(例如少于8小時(shí))之內(nèi)可以被裝配并且是可操作的。必須制造連接機(jī)構(gòu)以用于模塊之間的流體連通(連接機(jī)構(gòu)102、連接機(jī)構(gòu)106、連接機(jī)構(gòu)124，其中每一個(gè)連接機(jī)構(gòu)可以在模塊中被分成一個(gè)或多個(gè)部分(a)、(b))、用于與供水系統(tǒng)之間的流體連通(連接機(jī)構(gòu)64)、用于升壓水以及鹽溶液到電解氧化劑產(chǎn)生單元42的運(yùn)輸(連接機(jī)構(gòu)101、連接機(jī)構(gòu)110)、以及用于通過(guò)一個(gè)或多個(gè)流送管線8的混合氧化劑溶液的運(yùn)輸(連接機(jī)構(gòu)149)。系統(tǒng)的其余需求為用于電解池的電源供應(yīng)器、以及用于將工作液流動(dòng)速率、組成、分析、完成時(shí)間、開(kāi)始時(shí)間，和/或其它信息以及方法數(shù)據(jù)傳達(dá)到控制系統(tǒng)200的通訊管線(硬件或無(wú)線)，其中基于除了其它可能變量之外的分析以及所測(cè)量的流動(dòng)速率，所述控制系統(tǒng)經(jīng)配置以使用被傳達(dá)的信息來(lái)控制或調(diào)節(jié)用于與工作液接觸的混合氧化劑溶液的流動(dòng)速率。以此方式，用于本文所公開(kāi)的混合氧化劑系統(tǒng)的控制系統(tǒng)可以與內(nèi)部和/或外部源進(jìn)行通信以控制混合氧化劑溶液向工作液的供應(yīng)。[0066]例如，壓裂操作的外部控制系統(tǒng)可以將壓裂液的流動(dòng)速率或壓裂液的一種或多種成分傳達(dá)到井中，從而可以控制所添加的混合氧化劑溶液的劑量以匹配通過(guò)壓裂操作的循環(huán)的流動(dòng)速率和/或組成的改變。作為另一個(gè)實(shí)例，該通信信息可以提供對(duì)開(kāi)始或停止水溶液的供給的時(shí)間的指示，例如用于壓裂操作結(jié)束的時(shí)間或在酸矛(acid spear)期間避免水溶液的混合的時(shí)間，或者可以使用其它潛在不相容的壓裂液添加劑的時(shí)間，所述酸矛(acid spear)通常在壓裂操作的開(kāi)始被使用。作為另一實(shí)例，該通信信息可以提供對(duì)待消毒液體的屬性或組成的指示，以便適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)混合氧化劑的流動(dòng)速率，例如當(dāng)一種工作液添加劑的類型或相對(duì)量被改變時(shí)。
[0067]作為特定的控制實(shí)例，在壓裂操作期間從基于丙烯酰胺的聚合物添加劑到瓜爾膠的改變可以是常見(jiàn)的。指出聚合物添加劑的組成發(fā)生了改變的通信信息可以由控制系統(tǒng)來(lái)接收，并且控制系統(tǒng)隨后可以調(diào)節(jié)混合氧化劑的流動(dòng)速率以對(duì)由于添加劑的變化而導(dǎo)致的對(duì)氧化劑需求的增加做出計(jì)量。類似地，壓裂操作可以從非涂覆支撐劑轉(zhuǎn)變到樹(shù)脂涂覆的支撐劑，從而導(dǎo)致混合氧化劑需求的增加。此外，當(dāng)使用活潑的破碎劑(live breaker)(例如，非封裝過(guò)硫酸銨)時(shí)，可能需要減少混合氧化劑供應(yīng)速率以避免可能影響破碎劑的性能的潛在反應(yīng)。
[0068]通過(guò)另外的實(shí)例，控制工藝的實(shí)施方案可以包括一個(gè)或多個(gè)步驟，所述步驟如下:Ca)接收指出工作液的一種或多種成分的流動(dòng)速率的信號(hào)。流動(dòng)速率信號(hào)可以為體積、質(zhì)量、或重量流動(dòng)速率并且可以提供對(duì)成分的鑒別。信號(hào)可以由壓裂操作的外部控制系統(tǒng)提供，并且信號(hào)可以由控制系統(tǒng)來(lái)接收。(b)基于該成分的預(yù)定的每體積、質(zhì)量、或重量單位的氧化劑需求，從該成分的流動(dòng)速率計(jì)算出包含氧化劑的水溶液的流動(dòng)速率(也成為劑量率)。(C)當(dāng)信號(hào)指出對(duì) 應(yīng)于預(yù)定氧化劑需求的成分存在于工作液中時(shí)，從存儲(chǔ)在控制系統(tǒng)中的一組氧化劑需求中選出該預(yù)定氧化劑需求以用于劑量率計(jì)算。(d)基于對(duì)于工作液的兩種或更多種成分所計(jì)算得到的劑量率的總和，計(jì)算水溶液的總劑量率。(e)將水溶液以計(jì)算得到的劑量率或總劑量率，或相應(yīng)于計(jì)算得到的劑量率或總劑量率混合到工作液中。Cf)對(duì)于預(yù)定的時(shí)間段，將計(jì)算得到的劑量率(或總劑量率)作為將水溶液混合到工作液的速率，并且隨后基于指示經(jīng)處理的液體的殘余氧化劑含量、pH值、游離性有效鹵素含量、以及氧化還原電位這幾者中至少一者的信號(hào)，進(jìn)行控制。這可以在壓裂操作的初始階段期間進(jìn)行，(例如)直到操作人員確定工作液中的殘余氧化劑含量水平相對(duì)較穩(wěn)定。(g)將計(jì)算所得到的劑量率(或總劑量率)作為將水溶液混合到工作液的速率，直到指示經(jīng)處理的液體的殘余氧化劑含量、PH值、游離性有效鹵素含量、以及氧化還原電位這幾者中至少一者的信號(hào)未發(fā)生超過(guò)預(yù)設(shè)速率的改變(也即為穩(wěn)定的)。(h)當(dāng)計(jì)算所得到的劑量率在預(yù)定時(shí)間段發(fā)生改變時(shí)，或直到經(jīng)處理的液體的殘余氧化劑含量、pH值、游離性有效鹵素含量、以及氧化還原電位這幾者中至少一者變得穩(wěn)定時(shí)，從基于指示經(jīng)處理的液體的殘余氧化劑含量、PH值、游離性有效鹵素含量、以及氧化還原電位這幾者中至少一者的信號(hào)而進(jìn)行的混合速率的控制，轉(zhuǎn)變成將計(jì)算所得到的劑量率用作在進(jìn)行中的壓裂操作期間的混合速率的設(shè)定點(diǎn)。(i)響應(yīng)于指示工作液的組成的信號(hào)在壓裂操作期間發(fā)生的改變，增加水溶液的劑量率，從而基于丙烯酰胺的聚合物添加劑的流動(dòng)速率減小而瓜爾膠添加劑的流動(dòng)速率增加。(j)響應(yīng)于指出工作液的組成的信號(hào)在壓裂操作期間發(fā)生的改變，減小水溶液的劑量率，從而瓜爾膠添加劑的流動(dòng)速率減小而基于丙烯酰胺的聚合物添加劑的流動(dòng)速率增加。(k)響應(yīng)于指出工作液的組成的信號(hào)在壓裂操作期間發(fā)生的改變，增加水溶液的劑量率，從而非涂覆支撐劑的流動(dòng)速率減小而樹(shù)脂涂覆支撐劑的流動(dòng)速率增加。(I)響應(yīng)于指出工作液的組成的信號(hào)在壓裂操作期間發(fā)生的改變，減小水溶液的劑量率，從而樹(shù)脂涂覆支撐劑的流動(dòng)速率減小而非涂覆支撐劑的流動(dòng)速率增加。(m)響應(yīng)于指出工作液的組成的信號(hào)在壓裂操作期間發(fā)生的改變，減小水溶液的劑量率，從而帶電斷路器的流動(dòng)速率增加。
[0069]因此，基于由本地或遠(yuǎn)程通信管道提供的信息，本文中控制系統(tǒng)的各實(shí)施方案可以經(jīng)配置以確定混合氧化劑需求、以及控制或調(diào)節(jié)混合氧化劑的流動(dòng)速率。此類控制可以包括反饋控制，例如基于殘余鹵素含量或ORP的取樣分析或?qū)崟r(shí)測(cè)量；前饋控制，例如基于所提供的流動(dòng)速率，組成分析或其它信息，這些信息與來(lái)自混合氧化劑注入位置的上游處的工作液相關(guān)。
[0070]本文中的控制系統(tǒng)還可以經(jīng)配置以產(chǎn)生處理報(bào)告，所述處理報(bào)告可以被提供給鉆井操作的操作人員。報(bào)告可以包括方法操作歷史，以(例如)圖表、曲線、或原始數(shù)據(jù)的形式呈現(xiàn)，來(lái)概述在壓裂操作期間消毒方法的性能。例如，數(shù)據(jù)可以包括混合氧化劑類型、混合氧化劑流動(dòng)速率、測(cè)量出的0RP、測(cè)量出的pH值、測(cè)量出的殘余游離性有效或全部鹵素濃度或其它氧化劑濃度、以及從用于監(jiān)測(cè)以及操作消毒方法的控制系統(tǒng)中可得到的其它數(shù)據(jù)。在一些實(shí)施方案中，控制系統(tǒng)可以經(jīng)配置以將消毒方法操作數(shù)據(jù)與從遠(yuǎn)程源接收的信息(例如壓裂液添加劑類型、組成、流動(dòng)速率等)進(jìn)行整合，以便提供整合的或全面的操作報(bào)告，包括由遠(yuǎn)程通信提供的工作液或壓裂液的數(shù)據(jù)。
[0071]在其他實(shí)施方案中，用于本文所公開(kāi)的混合氧化劑系統(tǒng)的控制系統(tǒng)可以根據(jù)取樣分析來(lái)控制工藝，例如在外部通信不可用的地方。集裝箱化模塊可以包括此類通信管道，并且本文所公開(kāi)的集裝箱化或非集裝箱化方法的控制系統(tǒng)可以經(jīng)配置以在此類通信存在或不存在時(shí)進(jìn)行操作，從而提供靈活性以滿足各種井場(chǎng)的需求而不受其通信能力的限制，所述井場(chǎng)可以利用由本文所公開(kāi)的系統(tǒng)所產(chǎn)生的混合氧化劑來(lái)處理。本文所公開(kāi)的系統(tǒng)還可以包括用以提供將通信信息傳輸?shù)娇刂葡到y(tǒng)或從控制系統(tǒng)中接收通信信息(例如來(lái)自電話、計(jì)算機(jī)、或衛(wèi)星的有線或無(wú)線通信)的硬件和/或軟件，以允許(例如)系統(tǒng)操作的遠(yuǎn)程監(jiān)控、診斷，和/或控制。
[0072]如圖5中所示，集裝箱化系統(tǒng)可以包括一個(gè)電解氧化劑產(chǎn)生單元42。盡管壓裂液或其它工作液在井場(chǎng)的流動(dòng)可以發(fā)生變化或?yàn)閿鄶嗬m(xù)續(xù)的，但優(yōu)選在需要時(shí)連續(xù)操作電解氧化劑產(chǎn)生單元42。因此電解氧化劑產(chǎn)生單元42以及緩沖水箱150的適當(dāng)?shù)某叽缭O(shè)定是非常重要的。例如，可以預(yù)期，在壓裂操作期間工作液流動(dòng)速率可以從每分鐘O桶變化到每分鐘120桶或更多。根據(jù)井場(chǎng)處的水的質(zhì)量，在峰值壓裂液流動(dòng)速率處，混合氧化劑溶液流動(dòng)速率約為每分鐘15加侖到30加侖的數(shù)量級(jí)。在這種情況下,每分鐘產(chǎn)生約20加侖的混合氧化劑產(chǎn)生單元42、以及分別容納約800加侖的三個(gè)緩沖水箱150，可以充分滿足在整個(gè)壓裂操作中在井場(chǎng)處給液體消毒的需求，由于工作液的斷斷續(xù)續(xù)的流動(dòng)，緩沖水箱體積顯著地變化。然而，如果需要，具有相同或不同容量的兩個(gè)或更多電解混合氧化劑產(chǎn)生單元42可以被并聯(lián)以提供所需的混合氧化劑供應(yīng)速率。這些單元可以被容納在公共外殼168內(nèi)，或在位于相同或不同模塊上的分開(kāi)的外殼168中。
[0073]本文中所討論的混合氧化劑溶液可以包括作為氧化劑的次溴酸。在一些情況下，例如當(dāng)給含氨的水源消毒時(shí)，(例如)次溴酸可以比例如次氯酸的其它氧化劑更加有效，這可能是由于在一鹵胺的穩(wěn)定性中，一氯胺比一溴胺更加穩(wěn)定。例如，通常使用化學(xué)品來(lái)進(jìn)行壓裂操作，所述化學(xué)品產(chǎn)生氨作為副產(chǎn)物，例如戊二醛；或包含銨鹽，例如過(guò)硫酸銨、亞硫酸氫銨。在氨或銨鹽存在的情況下次氯酸可以反應(yīng)以形成氯胺，所述氯胺被看作是低于次氯酸的效果的5%的不良消毒劑。在氨存在的情況下次溴酸反應(yīng)以形成溴胺，所述溴胺被認(rèn)為是幾乎與次溴酸同樣有效的消毒劑，且其效果僅稍微次于次氯酸。
[0074]根據(jù)本文所公開(kāi)的實(shí)施方案的用于給工作液消毒的方法可以包括將包含產(chǎn)生自溴化物鹽溶液的次溴酸的混合氧化劑水溶液與工作液混合。在一個(gè)實(shí)施方案中，可以通過(guò)將溴化物鹽溶液供應(yīng)到電解氧化劑產(chǎn)生單元中來(lái)產(chǎn)生次溴酸。任選地，溴化物鹽溶液可以連同另一種鹽(例如氯化物鹽)一起被供應(yīng)到電解氧化劑產(chǎn)生單元中。
[0075]現(xiàn)在參考圖5，其說(shuō)明了根據(jù)本文所公開(kāi)的實(shí)施方案的用于使混合氧化劑與工作液接觸的方法的簡(jiǎn)化流程圖，其中相同的數(shù)字表示相同的部件。在此實(shí)施方案中，可以通過(guò)將鹽溶液40 (例如氯化物鹽)供應(yīng)到電解氧化劑產(chǎn)生單元42來(lái)產(chǎn)生次溴酸。由電解氧化劑產(chǎn)生單元42所產(chǎn)生的氧化劑溶液可以與溴化物鹽溶液45混合以產(chǎn)生次溴酸。例如，通過(guò)氯化物鹽溶液(例如氯化鈉)的電解產(chǎn)生的次氯酸可以與來(lái)自電解池下游的溴化物鹽溶液(例如溴化鈉或溴化鉀)混合。次氯酸氧化劑與在溴化物鹽溶解期間形成的溶液中的游離溴離子發(fā)生反應(yīng)，以產(chǎn)生次溴酸以及氯離子。例如，借助于在混合點(diǎn)47將流44與流45混合或借助于通過(guò)管線49將溴化物鹽添加到反應(yīng)容器(例如，存儲(chǔ)容器46)中，可以將混合氧化劑以及溴化物鹽溶液混合在一起。溴化物鹽溶液可以借助于將鹽以及水混合而現(xiàn)場(chǎng)混合，或者以預(yù)混合形式運(yùn)輸。類似于水箱34中的飽和鹽溶液的形成，溴化物鹽可以在現(xiàn)場(chǎng)或在運(yùn)輸?shù)皆搱?chǎng)之前的較遠(yuǎn)位置被裝入水箱54中，并且與水接觸以形成溴化物鹽溶液。任選地，在與氧化劑混合之前，預(yù)混合的溴化物鹽溶液可以利用水溶液進(jìn)一步地稀釋。
[0076]如上文所述使用氯化物鹽所產(chǎn)生的混合氧化劑可以包含多種化學(xué)物質(zhì)，包括次氯酸、次氯酸鹽，等等?？梢砸砸欢ǖ谋嚷逝c溴化物鹽接觸，以便提供足夠的溴含量以與一些或所有的次氯酸進(jìn)行反應(yīng)，在混合氧化劑溶液中所述次氯酸的含量可能取決于許多因素，除了其它的之外，包括電解 池類型以及性能。過(guò)量溴化物鹽的使用可能是不希望的，因?yàn)殇寤稃}通常比氯化物鹽更加昂貴。在一些實(shí)施方案中，溴化物鹽溶液與由氯化物鹽溶液形成的混合氧化劑溶液可以以對(duì)應(yīng)的比例混合以提供一定的溴氯比，所述溴氯比在從約1:50到約1:1的范圍內(nèi)；在其他實(shí)施方案中在從約1:20到約1:2的范圍內(nèi)；以及在其它實(shí)施方案中在從約1:5到約1:15的范圍內(nèi)，例如約1:10。
[0077]如上文所述，本文所公開(kāi)的可運(yùn)輸系統(tǒng)可以被遞送到具有變化的通信程度或能力程度的井場(chǎng)，以與用于本文中的實(shí)施方案中的控制系統(tǒng)配合工作。由此，控制系統(tǒng)必須為靈活的以滿足在井場(chǎng)處碰到的環(huán)境。類似地，本文所公開(kāi)的可運(yùn)輸系統(tǒng)可能遇到具有可能影響本文所公開(kāi)的系統(tǒng)的性能的多種類型的水、壓裂水，化學(xué)添加劑等的井場(chǎng)。因此，圖6中所說(shuō)明的系統(tǒng)(包括溴化物鹽添加系統(tǒng))可以提供在鉆場(chǎng)與其變化狀況之間的靈活性。一個(gè)井場(chǎng)可能需要溴化物鹽的使用，這可能是由于壓裂水/工作液中的氨、硫化物、可氧化的鐵、錳、或其它氧化劑消耗物質(zhì)，而接下來(lái)的井場(chǎng)可能不需要溴化物鹽的使用。因此，本文所公開(kāi)的實(shí)施方案可以包括使用分析或其它技術(shù)來(lái)確定溴化物鹽的使用是否為必需的(例如，測(cè)量工作液水的質(zhì)量，與井場(chǎng)進(jìn)行通信以確定所添加的化學(xué)品的類型，等等)。
[0078]該方法的另一實(shí)施方案可以包含通過(guò)添加次溴酸來(lái)形成來(lái)自含氨水源的工作液以給水消毒。如上文所述，在氨存在的情況下，用以給工作液消毒的例如次氯酸的其它氧化劑可能不如次溴酸有效。氨通常在來(lái)自壓裂操作的回流水中被發(fā)現(xiàn)。通過(guò)將次溴酸用作消毒劑，在同一壓裂操作期間或在隨后的壓裂操作中，壓裂回流水可以被再循環(huán)以再使用。
[0079]某些地層或水源已經(jīng)包含可以用以產(chǎn)生次溴酸的溴化物鹽。例如，在美國(guó)阿肯色州的一些地方來(lái)自壓裂操作的回流水包含溴化物鹽。因此，在一些實(shí)施方案中，利用已經(jīng)存在的溴化物鹽，通過(guò)將例如由本文所公開(kāi)的由電解產(chǎn)生的次氯酸的氧化劑與含溴化物鹽的水混合以產(chǎn)生次溴酸，可以給工作液消毒。因此，將溴化物鹽運(yùn)輸?shù)较静僮鞯膱?chǎng)地的需求可以被減少或消除。
[0080]如上文所描述，提供了用于產(chǎn)生對(duì)于給工作液消毒有用的混合氧化劑的系統(tǒng)。有利的是，使用具有低毒性或無(wú)毒性，并具有較短半衰期的混合氧化劑，系統(tǒng)可以提供幾乎無(wú)化學(xué)品的消毒，因?yàn)樗龌旌涎趸瘎┰谑褂没蚺c井下地層接觸后快速降解成天然存在的化學(xué)物質(zhì)。因此，由本文所公開(kāi)的系統(tǒng)提供的消毒方法可以沒(méi)有環(huán)境影響或具有最小的環(huán)境影響。該系統(tǒng)為穩(wěn)固的，可以忍受井場(chǎng)的惡劣狀況(包括粉化以及其它環(huán)境狀況)，并且可以使用可用的地表水，因此使對(duì)在井場(chǎng)處的飲用水供應(yīng)的影響最小化。 [0081]在一些實(shí)施方案中，用于產(chǎn)生混合氧化劑的系統(tǒng)可以為集裝箱化的以及可運(yùn)輸?shù)?。有利的是，此系統(tǒng)可以具有較小的占用面積、可以僅在需要時(shí)被運(yùn)輸?shù)骄畧?chǎng)，并且可以快速在鉆場(chǎng)裝配或從鉆場(chǎng)移除。此外，在將系統(tǒng)運(yùn)輸?shù)骄畧?chǎng)之前，將化學(xué)品預(yù)裝載到存儲(chǔ)箱中可以最小化或消除在井場(chǎng)處的化學(xué)品遞送以及操作的需求。
[0082]總的來(lái)說(shuō)，本文所公開(kāi)的方法以及系統(tǒng)的實(shí)施方案可以具有以下優(yōu)點(diǎn)中的一個(gè)或多個(gè):
?該處理可以用于所有新鮮的或再循環(huán)的水(回流的、生成的、來(lái)自鉆井液的水、壓裂水箱中的、在空氣鉆井期間生成的水、不流動(dòng)的池子，等等)、注水以及注蒸汽(被增強(qiáng)的回收)、封隔液、油田管線、處理井、油井維修、生產(chǎn)(替代殺生物劑，去除粘泥)、以及在下游區(qū)域中的其它應(yīng)用。
?該處理對(duì)壓裂液無(wú)損害。
?該處理對(duì)井筒、泵、管線等無(wú)損害。
?該處理在所有可預(yù)見(jiàn)的PH值、溫度、壓力等狀況下是有效的。
?該處理將氧化并且減少液體中的其它有害成分:
〇形成用于細(xì)菌的食物的有機(jī)物并且?guī)椭乐乖偕L(zhǎng)。
〇硫化氫、鐵以及可能的一些其它無(wú)機(jī)物。
?該處理可以去除粘泥。
?殘余量可以足以防止在井筒中的再生長(zhǎng)并且有效地減少回流液體中的細(xì)菌。
?該設(shè)備對(duì)改變的水屬性作出響應(yīng)。
?該設(shè)備可以具有單個(gè)井自治性，能夠在沒(méi)有再供應(yīng)(除了柴油)的情況下處理壓裂。
?該設(shè)備可以是移動(dòng)的，能夠到達(dá)任何壓裂場(chǎng)或其它應(yīng)用。
?該方法可以具有完全冗余-備用電源、控制系統(tǒng)以及泵，備用消毒劑等。
?該方法可以大大地減少碳足跡并且相對(duì)于現(xiàn)有方法改進(jìn)HSE。
[0083]為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)，本文僅明確地公開(kāi)了某些范圍。然而，任何下限可以與任何上限結(jié)合以列舉出一個(gè)未明確列舉出的范圍、以及任何下限可以與任何其它下限結(jié)合以列舉出一個(gè)未明確列舉出的范圍，以相同的方式，任何上限可以與任何其它上限結(jié)合以列舉出一個(gè)未明確列舉出的范圍。另外地，盡管未明確地列舉出，但在一個(gè)范圍內(nèi)包括每一點(diǎn)或其端點(diǎn)之間的單獨(dú)的值。因此，結(jié)合任何其它點(diǎn)或單獨(dú)的值或任何其它下限或上限，每一點(diǎn)或單獨(dú)的值可以充當(dāng)其自身的下限或上限，以列舉出未明確地列舉出的范圍。
[0084]所有的優(yōu)先權(quán)文件在允許加入的轄區(qū)全文援引加入，并且程度為此披露符合本發(fā)明的描述。此外，本文中引用的所有文件以及參考文獻(xiàn)，包括測(cè)試程序、出版物、專利、期刊論文等，在允許加入的轄區(qū)全文援引加入，并且程度為此披露符合本發(fā)明的描述。
[0085]盡管本披露包括有限數(shù)目的實(shí)施方案，享有本披露的益處的所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將了解，可以在不脫離本披露的范圍的情況下設(shè)計(jì)其它實(shí)施方案。因此，該范圍應(yīng)該僅受所附權(quán)利要求書(shū)的限制。
[0086]如上文所描述，除了其它的之外，本文所公開(kāi)的系統(tǒng)以及方法可以提供以下實(shí)施方案中的一個(gè)或多個(gè):
1.一種用于給工作液消毒的方法，其包含:
將包含通過(guò)鹽溶液的電解而產(chǎn)生的兩種或更多種氧化劑的水溶液與工作液混合。
2.根據(jù)實(shí)施方案I所述的方法，其將一種或多種鹽與水混合以形成所述鹽溶液。
3.根據(jù)實(shí)施方案I或?qū)嵤┓桨?所述的方法，其中所述一種或多種鹽包括堿金屬鹵化物、堿土金屬鹵化物、以及過(guò)渡金屬鹵化物這幾者中的至少一者。
4.根據(jù)實(shí)施方案I到3中的任一者所述的方法，其進(jìn)一步包括通過(guò)電解將所述鹽溶液轉(zhuǎn)化成包含所述兩種或更多種氧化劑的水溶液。
5.根據(jù)實(shí)施方案I到4中的任一者所述的方法，其中所述兩種或更多種混合氧化劑包含臭氧、過(guò)氧化氫、次氯酸鹽、次氯酸、二氧化氯、次溴酸、溴、以及氯這幾者中的兩者或兩者以上。
6.根據(jù)實(shí)施方案I到5中的任一者所述的方法，其進(jìn)一步包括將所述工作液與所述兩種或更多種氧化劑接觸一段時(shí)間，所述時(shí)間在從I秒到2小時(shí)的范圍內(nèi)。
7.根據(jù)實(shí)施方案I到6中的任一者所述的方法，其進(jìn)一步包括測(cè)量殘余氧化劑含量、PH值、游離性有效鹵素含量、以及氧化還原電位這幾者中的至少一者。
8.根據(jù)實(shí)施方案I到7中的任一者所述的方法，其進(jìn)一步包括基于所測(cè)量的殘余氧化劑含量、PH值、游離性有效鹵素含量、以及氧化還原電位這幾者中的至少一者，對(duì)所述水溶液與所述工作液的體積比以及接觸時(shí)間中的至少一者進(jìn)行調(diào)節(jié)。
9.根據(jù)實(shí)施方案2到8中的任一者所述的方法，其進(jìn)一步包括在將所述水與所述一種或多種鹽混合之前，處理所述水。
10.根據(jù)實(shí)施方案9所述的方法，其中所述處理包括過(guò)濾、軟化、加熱、以及冷卻這幾者中的至少一者。
11.一種維修井筒的方法，其包括:
將包含一定量的一種或多種鹽的便攜式水箱運(yùn)輸?shù)酱S修的井場(chǎng)；
通過(guò)使水通過(guò)所述便攜式水箱以溶解所述鹽的一部分來(lái)產(chǎn)生鹽溶液；
通過(guò)電解將所述鹽溶液轉(zhuǎn)化成包含一種或多種氧化劑的水溶液；
使所述水溶液與工作液接觸以形成經(jīng)處理的工作液；以及 將所述經(jīng)處理的工作液放置入所述井筒中。
12.根據(jù)實(shí)施方案11所述的方法，其中所述鹽包括堿金屬鹵化物、堿土金屬鹵化物、以及過(guò)渡金屬鹵化物這幾者中的至少一者。
13.根據(jù)實(shí)施方案11或?qū)嵤┓桨?2所述的方法，其中所述一種或多種氧化劑包含臭氧、過(guò)氧化氫、次氯酸鹽、次氯酸、二氧化氯、次溴酸、溴、以及氯這幾者中的一者或多者。
14.根據(jù)實(shí)施方案11到13中的任一者所述的方法，其中所述轉(zhuǎn)化步驟包括:
將所述產(chǎn)生的鹽溶液與另外的水混合以產(chǎn)生稀釋的鹽溶液；
電解所述稀釋的鹽溶液以形成所述水溶液。
15.根據(jù)實(shí)施方案14所述的方法，其中所述稀釋的鹽溶液包含按重量計(jì)從0.01%到5%的被溶解的鹽。
16.根據(jù)實(shí)施方案11到15中的任一者所述的方法，其中所述接觸步驟包括在將所述經(jīng)處理的工作液放置入所述井筒中之前，使所述工作液與所述兩種或更多種氧化劑接觸一段時(shí)間，所述時(shí)間在從I秒到2小時(shí)的范圍內(nèi)。
17.根據(jù)實(shí)施方案11到16中的任一者所述的方法，其進(jìn)一步包括測(cè)量所述經(jīng)處理的工作液的殘余氧化劑含量、PH值、游離性有效鹵素含量、以及氧化還原電位這幾者中的至少一者。
18.根據(jù)實(shí)施方案11到17中的任一者所述的方法，其進(jìn)一步包括基于所測(cè)量的殘余氧化劑含量、PH值、游離性有效鹵素含量、以及氧化還原電位這幾者中的至少一者，對(duì)所述水溶液與所述工作液的體積比以及接觸時(shí)間中的至少一者進(jìn)行調(diào)節(jié)。
19.根據(jù)實(shí)施方案11到18中的任一者所述的方法，其進(jìn)一步包括在所述產(chǎn)生步驟以及所述轉(zhuǎn)化步驟中的至少一者中，在使用所述水之前對(duì)所述水進(jìn)行處理。
20.根據(jù)實(shí)施方案19所述的方法，其中所述處理包括過(guò)濾、軟化、加熱、以及冷卻這幾者中的至少一者。
21.一種用于給水消毒的便攜式系統(tǒng)，其包含:
(a)用于連接到供水系統(tǒng)的液體連接機(jī)構(gòu)；
(b)用于調(diào)理所述供應(yīng)的水的處理系統(tǒng)；
(c)用于將所述經(jīng)調(diào)理的水的至少一部分與一種或多種鹽混合以形成鹽溶液的水箱；
(d)用于將所述鹽溶液的至少一部分轉(zhuǎn)化成包含混合氧化劑的水溶液的至少一個(gè)電解氧化劑產(chǎn)生單元；
Ce)用于存儲(chǔ)所述水溶液的一個(gè)或多個(gè)水箱；以及
(f)用于將所述水溶液從所述用于存儲(chǔ)的一個(gè)或多個(gè)水箱中運(yùn)輸出以與待消毒的液體接觸的液體連接機(jī)構(gòu)。
22.根據(jù)實(shí)施方案21所述的系統(tǒng)，其進(jìn)一步包含以下單元中的至少一個(gè):
(g)用于供應(yīng)酸以定期地清潔所述至少一個(gè)電解氧化劑產(chǎn)生單元的酸供應(yīng)箱；
(h)用于在所述液體與所述水溶液接觸后對(duì)所述液體進(jìn)行取樣的取樣系統(tǒng)；
(i)用于累積來(lái)自所述處理系統(tǒng)、所述用于混合的水箱，所述電解氧化劑產(chǎn)生單元、所述用于存儲(chǔ)的一個(gè)或多個(gè)水箱、所述酸供應(yīng)水箱，所述取樣系統(tǒng)這幾者中的一者或多者中的材料工藝返回水箱；以及管道、泵、以及與其相關(guān)聯(lián)的設(shè)備；
(j)用于運(yùn)輸來(lái)自所述工藝返回水箱中的所累積的材料的液體連接機(jī)構(gòu)；
(k)用于將經(jīng)處理的液體運(yùn)輸?shù)剿鋈酉到y(tǒng)的一個(gè)或多個(gè)液體管道；(I)用于控制所述水溶液的供應(yīng)速率的控制系統(tǒng)。
23.根據(jù)實(shí)施方案21或?qū)嵤┓桨?2所述的系統(tǒng)，其中用于調(diào)理所述水的所述處理系統(tǒng)包含以下單元中的至少一個(gè):
(i)用于減少所述水的固體含量的過(guò)濾器；
(ii)用于減少所述水的金屬含量的水軟化系統(tǒng)；以及
(iii)用于調(diào)理所述水的溫度的熱交換器。
24.根據(jù)實(shí)施方案21到23中的任一者所述的系統(tǒng)，其中所述至少一個(gè)電解氧化劑產(chǎn)生單兀在具有過(guò)濾空氣冷卻系統(tǒng)的外殼中。
25.根據(jù)實(shí)施方案21到24中的任一者所述的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)為模塊化的。
26.根據(jù)實(shí)施方案25所述的系統(tǒng)，包含第一模塊以及第二模塊，
所述第一模塊包含組件(a)、(b)、以及(c);所述第二模塊包含組件(d)、(e)、以及(f)。
27.根據(jù)實(shí)施方案26所述的系統(tǒng)，其中所述第一模塊進(jìn)一步包含組件(h)、(i)、(j)、以及(k)這幾者中的至少一者。
28.根據(jù)實(shí)施方案26或?qū)嵤┓桨?7所述的系統(tǒng)，其中所述第一模塊為集裝箱化的并且在大小上不超過(guò)一個(gè)二十英尺換算單位(TEU) (20英尺長(zhǎng)乘8英尺寬乘9.5英尺高的容器)(6.1mX2.4mX2.9m) (1520cu ft or43m3)。
29.根據(jù)實(shí)施方案26到2 8中的任一者所述的系統(tǒng)，其中所述第二模塊進(jìn)一步包含組件
(g)與(I)中的至少一個(gè)。
30.根據(jù)實(shí)施方案26到29中的任一者所述的系統(tǒng)，其中所述第二模塊為集裝箱化的并且在大小上不超過(guò)一個(gè)四十英尺換算單位(FEU) (40英尺長(zhǎng)乘8英尺寬乘9.5英尺高的容器)(12.2mX2.4mX2.9m) (3040cu ft or87m3)。
31.根據(jù)實(shí)施方案30的模塊化系統(tǒng)，其中所述用于存儲(chǔ)所述水溶液的一個(gè)或多個(gè)水箱Ce)包括分別具有至少500加侖的體積的至少兩個(gè)水箱。
32.根據(jù)實(shí)施方案22到31中的任一者所述的系統(tǒng)，其進(jìn)一步包括用于利用所述控制系統(tǒng)將信號(hào)從本地或遠(yuǎn)程源發(fā)送出或接收來(lái)自本地或遠(yuǎn)程源的信號(hào)的一個(gè)或多個(gè)通信管道，其中所述信號(hào)可以用于監(jiān)測(cè)或控制所述系統(tǒng)和/或可以提供以下指示中的至少一個(gè):
對(duì)開(kāi)始或停止供應(yīng)所述水溶液的時(shí)間的指示，例如以避免在酸矛(acid spear)期間所述水溶液的混合，所述酸矛(acid spear)通常在壓裂操作的開(kāi)始被使用；
所述經(jīng)處理的液體的殘余氧化劑含量、pH值、游離性有效鹵素含量、以及氧化還原電位這幾者中的至少一者；
所述待消毒的液體、工作液前體、以及所述經(jīng)處理的液體這三者中的至少一者的流動(dòng)速率；以及
所述待消毒的液體、工作液前體、以及在所述水溶液與所述待消毒的液體的接觸之后的所述經(jīng)處理的液體這三者中的至少一者的屬性，例如，工作液的組成，例如工作液添加劑的數(shù)量或類型。
33.根據(jù)實(shí)施方案32所述的系統(tǒng)，其中所述控制系統(tǒng)經(jīng)配置以在存在利用所述控制系統(tǒng)接收來(lái)自所述遠(yuǎn)程源的所述信號(hào)的情況下，或不存在利用所述控制系統(tǒng)接收來(lái)自所述遠(yuǎn)程源的所述信號(hào)的情況下，控制所述水溶液的所述供應(yīng)速率。
34.一種給液體消毒的方法，其包含:將一定量的一種或多種鹽安置在水箱中；
接收來(lái)自供水系統(tǒng)的水；
在水處理系統(tǒng)中處理所述所接收水以形成經(jīng)調(diào)理的水流；
通過(guò)將所述經(jīng)調(diào)理的水的第一部分通過(guò)所述水箱以溶解所述一種或多種鹽的一部分來(lái)產(chǎn)生鹽溶液；
將所述鹽溶液與所述經(jīng)調(diào)理的水的第二部分混合以形成稀釋的鹽溶液；
將所述稀釋的鹽溶液供應(yīng)到一個(gè)或多個(gè)電解氧化劑產(chǎn)生單元以通過(guò)電解將所述鹽溶液轉(zhuǎn)化成包含一種或多種氧化劑的水溶液；
使所述水溶液與液體接觸以形成經(jīng)處理的液體。
35.根據(jù)實(shí)施方案34所述的方法，其進(jìn)一步包括使用取樣系統(tǒng)對(duì)所述經(jīng)處理的液體進(jìn)行取樣，并且測(cè)量所述經(jīng)處理的液體的殘余氧化劑含量、PH值、游離性有效鹵素含量、以及氧化還原電位這幾者中的至少一者。
36.根據(jù)實(shí)施方案34或?qū)嵤┓桨?5所述的方法，其中所述處理包含過(guò)濾、軟化、加熱、以及冷卻這幾者中的至少一者。
37.根據(jù)實(shí)施方案34到36中的任一者所述的方法，其進(jìn)一步包括使用所述所接收的水、所述經(jīng)調(diào)理水的第三部分、所述鹽溶液、以及酸這幾者中的至少一者，清潔或凈化所述水箱、所述電解氧化劑產(chǎn)生單元、所述取樣系統(tǒng)、以及所述水處理系統(tǒng)這幾者中的至少一者。
38.根據(jù)實(shí)施方案37所述的方法，其進(jìn)一步包括累積來(lái)自所述清潔或凈化的工藝返回流。
39.根據(jù)實(shí)施方案38所述的方法，其中所述液體為工作液，所述方法進(jìn)一步包括使用所述工藝返回流中的至少一部分來(lái)形成所述工作液中的至少一部分。
40.根據(jù)實(shí)施方案39所述的方法，其進(jìn)一步包括將所述經(jīng)處理的工作液放置入井筒中。
41.根據(jù)實(shí)施方案34到40中的任一者所述的方法，其進(jìn)一步包括將包含所述被安置的一定數(shù)量的一種或多種鹽的水箱運(yùn)輸?shù)酱S修的井場(chǎng)。
42.一種壓裂地層的方法，其包括:
將一定量的一種或多種鹽安置在水箱中；
接收來(lái)自供水系統(tǒng)的水；
在水處理系統(tǒng)中處理所述所接收水以形成經(jīng)調(diào)理的水流；
通過(guò)將所述經(jīng)調(diào)理的水的第一部分通過(guò)所述水箱以溶解所述一種或多種鹽的一部分來(lái)產(chǎn)生鹽溶液；
將所述鹽溶液與所述經(jīng)調(diào)理的水的第二部分混合以形成稀釋的鹽溶液；
將所述稀釋的鹽溶液供應(yīng)到一個(gè)或多個(gè)電解氧化劑產(chǎn)生單元以通過(guò)電解將所述鹽溶液轉(zhuǎn)化成包含一種或多種氧化劑的水溶液；
使所述水溶液與 液體接觸以形成經(jīng)處理的液體；以及 在壓裂操作中使用所述經(jīng)處理的液體的至少一部分。
43.根據(jù)實(shí)施方案42所述的方法，其進(jìn)一步包括將包含所述被安置的一定數(shù)量的一種或多種鹽的所述水箱運(yùn)輸?shù)酱S修的井場(chǎng)。44.一種維修井筒的方法，其包括:
使工作液或工作液前體與包含通過(guò)鹽溶液的電解而產(chǎn)生的一種或多種氧化劑的水溶液接觸以形成經(jīng)處理的液體；
將所述經(jīng)處理的液體放置入所述井筒中。
45.根據(jù)實(shí)施方案44所述的方法，其中所述工作液為壓裂操作中使用的壓裂液。
46.根據(jù)實(shí)施方案44或?qū)嵤┓桨?5所述的方法，其進(jìn)一步包含測(cè)量所述經(jīng)處理的液體的殘余氧化劑含量、PH值、游離性有效鹵素含量、以及氧化還原電位這幾者中的至少一者。
47.根據(jù)實(shí)施方案46所述的方法，其進(jìn)一步包括調(diào)節(jié)提供用于所述接觸的所述水溶液的速率，所述調(diào)芐基于以下因素中的至少一者:
測(cè)量出的所述經(jīng)處理的液體的殘余氧化劑含量、PH值、游離性有效鹵素含量、以及氧化還原電位這幾者中的至少一者；
所述工作液、所述工作液前體、以及所述經(jīng)處理的液體這三者中的至少一者的流動(dòng)速率；以及
供應(yīng)給所述接觸的所述工作液或所述工作液前體的測(cè)量出的屬性。
48.根據(jù)實(shí)施方案44到47中的任一者所述的方法，其進(jìn)一步包括形成鹽溶液并且通過(guò)電解轉(zhuǎn)化所述鹽溶液以形成所述水溶液。
49.根據(jù)實(shí)施方案48所述的方法，其進(jìn)一步包含在存儲(chǔ)容器中存儲(chǔ)一定量的所述鹽溶液和所述水溶液中的一種或多種。` 50.根據(jù)實(shí)施方案49所述的方法，其進(jìn)一步包含使用控制系統(tǒng)控制所述電解、所述形成鹽溶液、所述轉(zhuǎn)化所述鹽溶液、所述存儲(chǔ)、所述調(diào)節(jié)、以及所述測(cè)量這幾者中的一者或多者。
51.根據(jù)實(shí)施方案50所述的方法，其進(jìn)一步包含利用所述控制系統(tǒng)從本地或遠(yuǎn)程源接收信號(hào)，其中所述信號(hào)提供對(duì)以下至少一者的指示:
測(cè)量出的所述經(jīng)處理的液體的殘余氧化劑含量、PH值、游離性有效鹵素含量、以及氧化還原電位這幾者中的至少一者；
所述工作液、所述工作液前體、以及所述經(jīng)處理的液體這三者中的至少一者的流動(dòng)速率；以及
供應(yīng)給所述接觸的所述工作液或所述工作液前體的測(cè)量出的屬性。
52.根據(jù)實(shí)施方案51所述的方法，其中所述控制系統(tǒng)經(jīng)配置以在存在利用所述控制系統(tǒng)從所述遠(yuǎn)程源接收所述信號(hào)的情況下、以及在不存在利用所述控制系統(tǒng)從所述遠(yuǎn)程源接收所述信號(hào)的情況下，控制所述電解、所述形成鹽溶液、所述轉(zhuǎn)化所述鹽溶液、所述存儲(chǔ)、所述調(diào)節(jié)、以及所述測(cè)量這幾者中的一者或多者。
53.一種用于給工作液消毒的方法，其包括:
將包含產(chǎn)生自溴化物鹽溶液的次溴酸的水溶液與工作液混合。
54.根據(jù)實(shí)施方案53所述的方法，其中所述次溴酸通過(guò)一種方法產(chǎn)生，所述方法包括:將所述溴化物鹽溶液供應(yīng)到電解池中。
55.根據(jù)實(shí)施方案53所述的方法，其中所述次溴酸通過(guò)一種方法產(chǎn)生，所述方法包括:
將氯化物鹽溶液供應(yīng)到電解池中以形成包含次氯酸的氧化劑溶液；以及
將所述氧化劑溶液與所述溴化物鹽溶液混合。56.根據(jù)實(shí)施方案53所述的方法,其中所述次溴酸通過(guò)一種方法產(chǎn)生,所述方法包含:
將所述溴化物鹽溶液以及氯化物鹽溶液供應(yīng)到電解池中。
57.根據(jù)實(shí)施方案53到56中的任一者所述的方法，其包括將至少一種溴化物鹽與水混合以形成所述溴化物鹽溶液。
58.一種用于使用含氨水源來(lái)形成工作液的方法，所述方法包括:
將包含產(chǎn)生自溴化物鹽溶液的次溴酸的水溶液與所述含氨水混合。
59.一種用于再循環(huán)來(lái)自壓裂操作的回流水的方法，其包括:
將包含產(chǎn)生自溴化物鹽溶液的次溴酸的水溶液與所述回流水混合；并且在壓裂操作中再使用所述回流水。
60.一種再循環(huán)來(lái)自壓 裂操作的回流水的方法，其包括:
將所述含氨回流水以及溴化物鹽存儲(chǔ)在水箱或池子中；
將所述回流水與通過(guò)氯化物鹽溶液的現(xiàn)場(chǎng)電解產(chǎn)生的氧化劑溶液混合；以及
在壓裂操作中再使用所述回流水。
[0087]盡管上文僅詳細(xì)描述了幾個(gè)實(shí)例例和實(shí)施方案，但所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將容易了解，在沒(méi)有本質(zhì)上脫離本發(fā)明的情況下，在各實(shí)施方案中許多修飾是可能的。因此，所有此類修飾意圖被包括在由以下權(quán)利要求書(shū)所界定的本發(fā)明的范圍內(nèi)。在權(quán)利要求書(shū)中，手段加功能語(yǔ)段意圖覆蓋本文中所描述的實(shí)現(xiàn)所述功能的結(jié)構(gòu)，并且不僅是結(jié)構(gòu)等效物，而且是等效結(jié)構(gòu)。因此，盡管因?yàn)獒斪硬捎脠A柱形表面以將木制部件固定在一起而螺釘采用螺旋表面，釘子和螺釘可能不是結(jié)構(gòu)等效物，但是在緊固木制部件的環(huán)境中，釘子和螺釘可以為等效結(jié)構(gòu)。 申請(qǐng)人:的表達(dá)意圖為不調(diào)用35U.S.C.§ 112，第6段以對(duì)本文中的任何權(quán)利要求進(jìn)行任何限制，除了明確地將詞“手段方式”與相關(guān)聯(lián)功能一起使用的權(quán)利要求。
【權(quán)利要求】
1.一種用于給工作液消毒的方法，其包括: 將包含通過(guò)鹽溶液的電解而產(chǎn)生的兩種或更多種氧化劑的水溶液與工作液或工作液前體混合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其進(jìn)一步包括以下步驟中的至少一個(gè): 將一定量的一種或多種鹽安置在水箱中； 將包含所述被安置的一定量的一種或多種鹽的所述水箱運(yùn)輸?shù)酱S修的井場(chǎng)； 接收來(lái)自供水系統(tǒng)的水； 在水處理系統(tǒng)中對(duì)接收到的水進(jìn)行處理以形成經(jīng)調(diào)理的水流，其中所述處理包含過(guò)濾、軟化、加熱、以及冷卻這幾者中的至少一者； 將所述一種或多種鹽與所述水混合以形成所述鹽溶液，其中所述水可以是所述經(jīng)調(diào)理的水流的第一部分； 將所述鹽溶液與另外的水混合以形成稀釋的鹽溶液，其中所述另外的水可以是所述經(jīng)調(diào)理的水流的第二部分； 在一個(gè)或多個(gè)電解氧化劑生產(chǎn)單元中，通過(guò)電解將所述鹽溶液轉(zhuǎn)化成包含所述兩種或更多種氧化劑的水溶液。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中所述一種或多種鹽包括堿金屬鹵化物、堿土金屬鹵化物、以及過(guò)渡金屬鹵化物這幾者中的至少一者，并且其中所述兩種或更多種混合氧化劑包括臭氧、過(guò)氧化氫、次氯酸鹽、次氯酸、二氧化氯、次溴酸、溴、以及氯這幾者中的兩者或兩者以上。`
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一權(quán)利要求所述的方法，其進(jìn)一步包括:測(cè)量殘余氧化劑含量、PH值、游離性有效鹵素含量、以及氧化還原電位這幾者中的至少一者；以及基于測(cè)量出的殘余氧化劑含量、PH值、游離性有效鹵素含量、以及氧化還原電位這幾者中的至少一者，對(duì)所述水溶液與所述工作液的體積比以及接觸時(shí)間中的至少一者進(jìn)行調(diào)節(jié)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一權(quán)利要求所述的方法，其進(jìn)一步包括以下步驟中的至少一個(gè): 將一定量的所述鹽溶液、稀釋的鹽溶液、以及所述水溶液中的一種或多種存儲(chǔ)在存儲(chǔ)容器中； 使用所述接收到的水、所述經(jīng)調(diào)理水的第三部分、所述鹽溶液、以及酸這幾者中的至少一者，清潔或凈化所述水箱、所述電解氧化劑生產(chǎn)單元、所述取樣系統(tǒng)、以及所述水處理系統(tǒng)這幾者中的至少一者；以及 將來(lái)自所述清潔或凈化的材料累積在工藝返回水箱中；并且使用來(lái)自所述清潔或凈化的所述材料的至少一部分以形成所述工作液的至少一部分； 提供經(jīng)處理的工作液以將其放置入井筒中；以及 在壓裂操作中使用所述經(jīng)處理的液體的至少一部分。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一權(quán)利要求所述的方法，其進(jìn)一步包括使用控制系統(tǒng)對(duì)所述電解、所述形成鹽溶液、所述轉(zhuǎn)化所述鹽溶液、所述存儲(chǔ)、所述調(diào)理、以及所述測(cè)量中的一者或多者進(jìn)行控制。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述控制系統(tǒng)經(jīng)配置以接收來(lái)自本地或遠(yuǎn)程源的信號(hào)和/或?qū)⑿盘?hào)發(fā)送到本地或遠(yuǎn)程源。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中在存在和不存在利用所述控制系統(tǒng)從所述遠(yuǎn)程源接收信號(hào)或?qū)⑿盘?hào)發(fā)送到所述遠(yuǎn)程源的兩種情況下，其中所述控制系統(tǒng)經(jīng)配置以確定所述水溶液的供應(yīng)速率、調(diào)節(jié)所述水溶液的供應(yīng)速率，和/或控制所述水溶液的供應(yīng)速率。
9.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的方法，所述方法進(jìn)一步包括以下步驟中的至少一個(gè): 接收來(lái)自所述遠(yuǎn)程源的信號(hào)以調(diào)節(jié)系統(tǒng)輸入或輸出； 將方法數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)測(cè)所述消毒方法的遠(yuǎn)程源； 接收指示出所述經(jīng)處理的液體的殘余氧化劑含量、PH值、游離性有效鹵素含量、以及氧化還原電位這幾者中的至少一者的信號(hào)； 接收指示出所述待消毒液體、工作液前體、以及所述經(jīng)處理的液體這幾者中的至少一者的流動(dòng)速率和/或組成的信號(hào)；以及 接收指示出所述待消毒液體、工作液前體、以及在所述水溶液與所述待消毒液體接觸之后的所述經(jīng)處理的液體這幾者中的至少一者的屬性的信號(hào)； 基于接收到的信號(hào)，使用前饋和/或反饋控制來(lái)利用所述控制系統(tǒng)確定水溶液流動(dòng)速率；以及 產(chǎn)生和/或發(fā)送處理報(bào)告。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一權(quán)利要求所述的方法，其中所述水溶液包含由以下方法中的至少一種形成的次溴酸: 對(duì)包含溴化物鹽的鹽溶液的電解； 對(duì)包含氯化物鹽以及溴化物鹽的鹽溶液的電解；以及 將包含次氯酸的水溶液與包含溴化物鹽的鹽溶液混合，其中所述次氯酸通過(guò)對(duì)包含氯化物鹽的鹽溶液的電解形成。
11.一種維修井筒的方法，其包括: 將包含一定量的一種或多種鹽的便攜式水箱運(yùn)輸?shù)酱S修的井場(chǎng)； 通過(guò)使水通過(guò)所述便攜式水箱以溶解所述鹽的一部分來(lái)產(chǎn)生鹽溶液； 通過(guò)電解將所述鹽溶液轉(zhuǎn)化成包含一種或多種氧化劑的水溶液； 使所述水溶液與工作液接觸以形成經(jīng)處理的工作液；以及 提供所述經(jīng)處理的工作液以將其放置入所述井筒中。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述鹽包含堿金屬鹵化物、堿土金屬鹵化物、以及過(guò)渡金屬鹵化物這幾者中的至少一者，并且其中所述一種或多種氧化劑包含臭氧、過(guò)氧化氫、次氯酸鹽、次氯酸、二氧化氯、次溴酸、溴、以及氯這幾者中的一者或多者。
13.根據(jù)權(quán)利要求9-12中任一權(quán)利要求所述的方法，其中所述轉(zhuǎn)化步驟包括: 將所述產(chǎn)生的鹽溶液與另外的水混合以產(chǎn)生稀釋的鹽溶液； 電解所述稀釋的鹽溶液以形成所述水溶液。
14.根據(jù)權(quán)利要求9-13中任一權(quán)利要求所述的方法，其進(jìn)一步包括:測(cè)量所述經(jīng)處理的工作液的殘余氧化劑含量、PH值、游離性有效鹵素含量、以及氧化還原電位這幾者中的至少一者；以及基于所述測(cè)量出的殘余氧化劑含量、PH值、游離性有效鹵素含量、以及氧化還原電位這幾者中的至少一者，對(duì)所述水溶液與所述工作液的體積比以及接觸時(shí)間中的至少一者進(jìn)行調(diào)節(jié)。
15.根據(jù)權(quán)利要求9-14中任一權(quán)利要求所述的方法，其進(jìn)一步包括在將所述水用于所述產(chǎn)生步驟以及所述轉(zhuǎn)化步驟中的至少一者中之前對(duì)所述水進(jìn)行處理，其中所述處理包括過(guò)濾、軟化、加熱、以及冷卻這幾者中的至少一者。
16.一種用于給水消毒的便攜式系統(tǒng)，其包括: (a)用于連接到供水系統(tǒng)的液體連接機(jī)構(gòu)； (b)用于調(diào)理所供應(yīng)的水的處理系統(tǒng)； (c)用于將所述經(jīng)調(diào)理的水的至少一部分與一種或多種鹽混合以形成鹽溶液的水箱； (d)用于將所述鹽溶液的至少一部分轉(zhuǎn)化成包含混合氧化劑的水溶液的至少一個(gè)電解氧化劑生產(chǎn)單元； (e)用于運(yùn)輸用于與待消毒液體接觸的所述水溶液的液體連接機(jī)構(gòu)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其進(jìn)一步包含以下項(xiàng)中的至少一者: (f)用于存儲(chǔ)所述水溶液的一個(gè)或多個(gè)水箱； (g)用于供應(yīng)酸以定期地清潔所述至少一個(gè)電解氧化劑生產(chǎn)單元的酸供應(yīng)箱； (h)用于在所述液體與所述水溶液接觸后對(duì)所述液體進(jìn)行取樣的取樣系統(tǒng)； (i)用于累積從所述處理系統(tǒng)、所述用于混合的水箱、所述電解氧化劑產(chǎn)生單元、所述用于存儲(chǔ)的一個(gè)或多個(gè)水箱、所述酸供應(yīng)箱、所述取樣系統(tǒng)這幾者中的一者或多者中供應(yīng)的材料的加工工藝返回水箱；以及管道、泵、以及與其相關(guān)聯(lián)的設(shè)備；` (j)用于運(yùn)輸來(lái)自所述加工工藝返回水箱的所累積的材料的液體連接機(jī)構(gòu)； (k)用于將經(jīng)處理的液體運(yùn)輸?shù)剿鋈酉到y(tǒng)的一個(gè)或多個(gè)液體管道； (I)用于控制所述水溶液的供應(yīng)速率的控制系統(tǒng)。
18.根據(jù)權(quán)利要求16或17所述的系統(tǒng)，其中用于調(diào)理所述水的所述處理系統(tǒng)包括以下項(xiàng)中的至少一者: (i)用于減少所述水的固體含量的過(guò)濾器； (ii)用于減少所述水的金屬含量的水軟化系統(tǒng)；以及 (i i i )用于調(diào)節(jié)所述水的溫度的熱交換器。
19.根據(jù)權(quán)利要求16-18中任一權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其中所述至少一個(gè)電解氧化劑生產(chǎn)單兀處于具有過(guò)濾空氣冷卻系統(tǒng)的外殼中。
20.根據(jù)權(quán)利要求16-19中任一權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)為模塊化的。
21.根據(jù)權(quán)利要求16-20中任一權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其進(jìn)一步包含用于利用所述控制系統(tǒng)從本地或遠(yuǎn)程源接收信號(hào)，或者從所述控制系統(tǒng)中將信號(hào)發(fā)送至本地或遠(yuǎn)程源的一個(gè)或多個(gè)通信管道。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其中所述信號(hào)提供以下項(xiàng)中的至少一者: 用于遠(yuǎn)程監(jiān)控或操作控制的控制系統(tǒng)輸入或輸出； 所述經(jīng)處理的液體的殘余氧化劑含量、PH值、游離性有效鹵素含量、以及氧化還原電位這幾者中的至少一者； 所述待消毒的液體、工作液前體、以及所述經(jīng)處理的液體這三者中的至少一者的流動(dòng)速率；以及 所述待消毒的液體、工作液前體、以及在所述水溶液與所述待消毒的液體的接觸之后的所述經(jīng)處理的液體這幾者中的至少一者的屬性。
23.根據(jù)權(quán)利要求21或22所述的系統(tǒng)，其中在存在和不存在利用所述控制系統(tǒng)從所述遠(yuǎn)程源接收信號(hào)或?qū)⑿盘?hào)發(fā)送到所述遠(yuǎn)程源的兩種情況下，其中所述控制系統(tǒng)經(jīng)配置以確定所述水溶液的供應(yīng)速率、調(diào)節(jié)所述水溶液的供應(yīng)速率，和/或控制所述水溶液的供應(yīng)速率。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的系統(tǒng)，其中所述控制系統(tǒng)經(jīng)配置以進(jìn)行以下步驟中的至少一個(gè): 接收來(lái)自所述遠(yuǎn)程源的信號(hào)以調(diào)節(jié)系統(tǒng)輸入或輸出； 將方法數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)測(cè)所述消毒方法的遠(yuǎn)程源； 接收指示出所述經(jīng)處理的液體的殘余氧化劑含量、PH值、游離性有效鹵素含量、以及氧化還原電位這幾者中的至少一者的信號(hào)； 接收指示出所述待消毒液體、工作液前體、以及所述經(jīng)處理的液體這幾者中的至少一者的流動(dòng)速率和/或組成的信號(hào)； 接收指示出所述待消毒液體、工作液前體、以及在所述水溶液與所述待消毒液體的接觸之后的所述經(jīng)處理的液體這幾者中的至少一者的屬性的信號(hào)； 基于所述所接收的信號(hào)，使用前饋和/或反饋控制來(lái)利用所述控制系統(tǒng)確定水溶液流動(dòng)速率； 以及產(chǎn)生和/或發(fā)送處理報(bào)告。
【文檔編號(hào)】C02F1/467GK103608299SQ201280025951
【公開(kāi)日】2014年2月26日 申請(qǐng)日期:2012年5月25日 優(yōu)先權(quán)日:2011年5月27日
【發(fā)明者】C·斯圖爾特, M·卡皮拉, J·R·法雅特, P·洛蒙德, D·加洛, R·賓厄姆, A·麥基 申請(qǐng)人:M-I有限公司