RU2650168C2 - Method and system for the treatment of produced water and fluids with chlorine dioxide for re-use - Google Patents

Method and system for the treatment of produced water and fluids with chlorine dioxide for re-use Download PDF

Info

Publication number
RU2650168C2
RU2650168C2 RU2015143407A RU2015143407A RU2650168C2 RU 2650168 C2 RU2650168 C2 RU 2650168C2 RU 2015143407 A RU2015143407 A RU 2015143407A RU 2015143407 A RU2015143407 A RU 2015143407A RU 2650168 C2 RU2650168 C2 RU 2650168C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fluid
chlorine dioxide
oxidizing agent
water
tank
Prior art date
Application number
RU2015143407A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2015143407A (en
Inventor
Джон И. МЕЙСОН
Original Assignee
Сейбр Интеллекчуал Проперти Холдингс Ллс
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US13/837,936 external-priority patent/US9238587B2/en
Application filed by Сейбр Интеллекчуал Проперти Холдингс Ллс filed Critical Сейбр Интеллекчуал Проперти Холдингс Ллс
Publication of RU2015143407A publication Critical patent/RU2015143407A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2650168C2 publication Critical patent/RU2650168C2/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B11/00Oxides or oxyacids of halogens; Salts thereof
    • C01B11/02Oxides of chlorine
    • C01B11/022Chlorine dioxide (ClO2)
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/72Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/72Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation
    • C02F1/76Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation with halogens or compounds of halogens
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/72Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation
    • C02F1/727Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation using pure oxygen or oxygen rich gas
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/72Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation
    • C02F1/74Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation with air
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2209/00Controlling or monitoring parameters in water treatment
    • C02F2209/29Chlorine compounds

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Treatment Of Water By Oxidation Or Reduction (AREA)
  • Physical Water Treatments (AREA)

Abstract

FIELD: drilling soil or rock.
SUBSTANCE: invention relates to methods and systems for treating formation water associated with the drilling, pumping and extraction of gas and oil, or other industrial aqueous fluids. Method for reducing or eliminating from an aqueous fluid a pollution selected from the group consisting of calcium, magnesium, sodium, iron, chloride, manganese, calcium chlorate, sulfate, barium, hydrocarbons, total dissolved solids, biological contamination and combinations thereof comprises: introducing into the aqueous fluid an oxidant selected from the group consisting of oxygen, air, oxygen-enriched air, and combinations thereof, the introduction into the fluid of the first chlorine oxide selected from the group consisting of chlorine dioxide, chlorite and combinations thereof, and introducing a second chlorine oxide into the aqueous fluid after the introduction of the oxidant and the first chlorine oxide, the second chlorine oxide containing chlorine dioxide, chlorite or a combination thereof.
EFFECT: invention provides improved treatment of formation water, reduction or elimination of contaminants contained therein, as well as the possibility of re-use of treated water, in particular re-use as fluid for hydraulic fracturing.
24 cl, 9 dwg, 7 ex, 6 tbl

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕFIELD OF THE INVENTION

[0001] Данное изобретение в целом относится к способам и системам для обработки пластовой воды, связанной с бурением, перекачкой и добычей газа и нефти, включая, но без ограничения этим, способ гидравлического разрыва. В частности данное изобретение относится к улучшенным способу и системе обработки пластовой воды, воды обратного притока, исходной воды или других промышленных водных текучих сред с целью уменьшения загрязнения и приведения обработанной воды в соответствие со стандартами с тем, чтобы обработанную воду можно было повторно использовать для гидравлического разрыва.[0001] This invention generally relates to methods and systems for treating formation water associated with drilling, pumping and producing gas and oil, including, but not limited to, a hydraulic fracturing method. In particular, the present invention relates to an improved method and system for treating produced water, return water, feed water or other industrial aqueous fluids in order to reduce pollution and bring treated water to standards so that the treated water can be reused for hydraulic the gap.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND

[0002] При добыче нефти и газа в качестве части всего процесса используется огромное количество воды. Главный интерес представляет собой большое количество воды, применяемой для образования трещин в нефтяных или газовых скважинах с целью увеличения добычи из заданной формации. Вода, применяемая в этом процессе, не должна содержать загрязнений, которые могут отрицательно влиять на эффективность процесса гидравлического разрыва. В частности углеводородсодержащие металлы, неорганические загрязнения или ионы металлов, фосфаты, летучие органические соединения (VOC), общее количество растворенных твердых веществ (TDS) и другие загрязнения могут отрицательно влиять на эксплуатационные качества полимеров, применяемых для уменьшения трения и/или удержания песка во взвешенном состоянии. Кроме того, большое значение имеет уменьшение или устранение бактериального загрязнения, которое может ухудшить эксплуатационные качества полимера и/или загрязнить производящую формацию. Например, бактериальное загрязнение формации может стать причиной закупорки или снижения добычи и привести к образованию сероводорода, отрицательно влияющего на эксплуатационные качества скважины и ценность произведенного продукта. В данном изобретении предложен процесс для обработки пластовой воды и для выполнения стандартов, обеспечивающий возможность повторного использования обработанной пластовой воды в последующем процессе гидравлического разрыва.[0002] In oil and gas production, a huge amount of water is used as part of the whole process. The main interest is the large amount of water used to form cracks in oil or gas wells in order to increase production from a given formation. The water used in this process should not contain any contaminants that could adversely affect the efficiency of the hydraulic fracturing process. In particular, hydrocarbon-containing metals, inorganic contaminants or metal ions, phosphates, volatile organic compounds (VOC), total dissolved solids (TDS) and other contaminants can adversely affect the performance of the polymers used to reduce friction and / or to hold sand in suspension condition. In addition, the reduction or elimination of bacterial contamination, which can impair the performance of the polymer and / or contaminate the producing formation, is of great importance. For example, bacterial contamination of the formation can cause blockage or decrease in production and lead to the formation of hydrogen sulfide, which negatively affects the well’s performance and the value of the product. The present invention provides a process for treating formation water and for meeting standards, enabling reuse of treated formation water in a subsequent hydraulic fracturing process.

[0003] В уровне техники исследованы и известны различные способы и системы обработки пластовой воды. Примером таких технологий является обратный осмос, микрофильтрация, электрокоагуляция и т.д. Эти технологии имеют строгие ограничения в отношении различных загрязнений, с которыми они могут сталкиваться на протяжении одного этапа, и требуют высоких эксплуатационных расходов при сравнительно низкой скорости обработки. Например, хотя обратный осмос (RO) эффективен при устранении ионных примесей, углеводородные загрязнения могут серьезно закупорить и/или повредить мембрану обратного осмоса (RO), так что в промышленном масштабе соответствующая технология становится нереальной. Аналогично наличие определенных катионов и анионов может вызывать засорение, образование накипи или другие виды помех.[0003] In the prior art, various methods and systems for treating formation water have been investigated and known. An example of such technologies is reverse osmosis, microfiltration, electrocoagulation, etc. These technologies have severe restrictions on the various contaminants that they may encounter during one step and require high operating costs at a relatively low processing speed. For example, although reverse osmosis (RO) is effective in eliminating ionic impurities, hydrocarbon contamination can seriously clog and / or damage the reverse osmosis (RO) membrane, so that on an industrial scale, the technology becomes unrealistic. Similarly, the presence of certain cations and anions can cause clogging, scale formation or other types of interference.

[0004] Сточные воды, связанные с добычей нефти, т.е. промысловые воды, в целом состоят из двух первичных источников: воды обратного притока и пластовой воды. Как правило, из-за слишком большого содержания примесей и бактерий повторное использование этих вод затруднительно. В частности промысловая вода и текучие среды (или трещинная вода) для гидроразрыва могут быть загрязнены, например, бактериями, имеющимися в формации органическими веществами естественного происхождения, органическими химикатами для обработки (например, загустителями, стабилизаторами эмульсий и т.д.) и технологическими химикатами (например, агентами, уменьшающими образование осадков, понизителями трения, антикоррозийными химикатами, модификаторами рН и т.д.), и/или другими загрязнениями, что приводит к высокому общему процентному содержанию растворенных твердых веществ. Наличие этих загрязнений может помешать последующему повторному использованию воды, хранению и/или отведению (например, закачке в скважины для сброса пластовых сточных вод или отправке в муниципальные очистные сооружения).[0004] Wastewater associated with oil production, ie Commercial waters generally consist of two primary sources: return water and produced water. As a rule, due to the too high content of impurities and bacteria, the reuse of these waters is difficult. In particular, production water and fracturing water (or fractured water) can be contaminated, for example, by bacteria present in the formation with naturally occurring organic substances, organic processing chemicals (e.g., thickeners, emulsion stabilizers, etc.) and process chemicals (for example, agents that reduce the formation of precipitation, friction reducers, anti-corrosion chemicals, pH modifiers, etc.), and / or other contaminants, which leads to a high total percentage aniyu dissolved solids. The presence of these contaminants may interfere with subsequent reuse of water, storage and / or disposal (for example, injection into wells to discharge formation wastewater or disposal to municipal wastewater treatment plants).

[0005] Муниципальные очистные сооружения имеют дело с все более строгими нормативными требованиями в отношении сточных вод, связанных с гидравлическим разрывом, при этом выполнение этих требований связано с большими расходами. Аналогично в той мере, в которой загрязненную воду для гидроразрыва и промысловые воды хранят в промысловых ямах, открытых или отстойных бассейнах, высокий остаточный уровень полимеров и нагрузки по твердым веществам в этих ямах могут способствовать генерации большого количества сероводорода, вызывая проблемы, связанные с окружающей средой и безопасностью.[0005] Municipal wastewater treatment plants are dealing with increasingly stringent regulatory requirements for wastewater associated with hydraulic fracturing, and meeting these requirements is costly. Similarly, to the extent that contaminated fracturing water and production water is stored in fishing pits, open or slop basins, high residual polymer levels and solid loads in these pits can contribute to the generation of large amounts of hydrogen sulfide, causing environmental problems. and security.

[0006] В последнее время производители переключаются на замкнутые системы в качестве предпочтительного способа обработки воды обратного притока и пластовой воды (т.е. повторно используют эти воды при последующих операциях). Сама по себе вода, применяемая при операциях гидравлического разрыва, часто представляет собой комбинацию пластовой воды и/или воды обратного притока, поверхностных вод и/или муниципальной воды (эта вода известна также как "смешанная вода"). Благодаря успешной обработке загрязненной пластовой воды в промежуточных отстойниках и резервуарах для хранения смешанная вода может содержать более высокий процент пластовой воды, чем обычно, что, в свою очередь, обеспечивает уменьшение расходов на утилизацию, расходов на свежую воду и уменьшение проблем, связанных с применением/повторным применением воды. Низкие расходы и простые технологии необходимы для того, чтобы процессы обработки без труда могли использоваться мелкими производителями или в отдельных производственных зонах.[0006] Recently, manufacturers have switched to closed systems as a preferred method for treating return water and produced water (ie, reusing these waters in subsequent operations). The water itself used in hydraulic fracturing operations is often a combination of formation water and / or return water, surface water and / or municipal water (this water is also known as “mixed water”). Due to the successful treatment of contaminated produced water in intermediate sumps and storage tanks, mixed water may contain a higher percentage of produced water than usual, which, in turn, provides a reduction in disposal costs, fresh water costs and problems associated with the use of / repeated use of water. Low costs and simple technologies are necessary so that processing processes can be easily used by small producers or in individual production zones.

[0007] Раскрываемый в данном документе процесс представляет собой дешевый, неожиданно эффективный способ обработки, хорошо работающий в сложных технологических условиях, связанных с пластовыми водами, получаемыми при добыче газа и нефти, например, имеющими высокое содержание одного или нескольких следующих веществ: кальция (Са), магния (Mg), бария (Ва), железа (двухвалентного железа Fe2+ или трехвалентного железа Fe3+), марганца (Mn), а также углеводородов, сульфатов (SO4), общего органического углерода (ТОС), общего количества растворенных твердых веществ (TDS), летучих органических соединений (VOC) и бактериального загрязнения.[0007] The process disclosed herein is a cheap, unexpectedly effective processing method that works well in difficult process conditions associated with produced water produced by gas and oil production, for example, having a high content of one or more of the following substances: calcium (Ca ), magnesium (Mg), barium (Ba), iron (ferrous iron Fe 2+ or ferric iron Fe 3+ ), manganese (Mn), as well as hydrocarbons, sulfates (SO4), total organic carbon (TOC), the total amount dissolved solid ve substances (TDS), volatile organic compounds (VOC) and bacterial contamination.

[0008] Раскрытые в данном документе способы и система позволяют уменьшить и/или эффективно устранить бактериальное загрязнение, углеводородсодержащие металлы, неорганические загрязнения или ионы металлов, фосфаты, VOC, TSS, TDS и другие загрязнения, получающиеся из сточных вод, образующихся при добыче нефти и газа, чтобы в конечном итоге уменьшить общее количество воды, прямо или косвенно используемой при добыче нефти, а также обеспечить возможность повторного использования обработанной пластовой воды в качестве текучей среды для гидроразрыва. В частности новый, высокоэффективный способ обработки и система, раскрытые в данном документе, являются чрезвычайно и неожиданно эффективными при обработке сильно загрязненной пластовой воды посредством удаления и/или уменьшения определенных неорганических загрязнений, например, Са, Mg, Na, Fe, Cl, Mn, TDS, CaClO3, SO4, Ва, а также углеводородов, биологического загрязнения и других коллоидов. Кроме того, в результате регулировки физических и химических параметров процесса некоторые загрязняющие вещества можно выборочно задавать в качестве цели с большими скоростями удаления.[0008] The methods and system disclosed herein can reduce and / or effectively eliminate bacterial contamination, hydrocarbon-containing metals, inorganic contaminants or metal ions, phosphates, VOC, TSS, TDS and other contaminants resulting from wastewater generated from oil production and gas, in order to ultimately reduce the total amount of water directly or indirectly used in oil production, as well as to ensure the possibility of reuse of treated formation water as a fracturing fluid . In particular, the new, highly effective treatment method and system disclosed herein are extremely and unexpectedly effective in treating highly contaminated formation water by removing and / or reducing certain inorganic contaminants, for example, Ca, Mg, Na, Fe, Cl, Mn, TDS, CaClO 3 , SO 4 , Ва, and also hydrocarbons, biological pollution and other colloids. In addition, as a result of adjusting the physical and chemical parameters of the process, some pollutants can be selectively set as targets with high removal rates.

[0009] Уникальные химические и физические свойства диоксида хлора делают его идеальным для применения при обработке текучих сред для гидроразрыва. В качестве окислителя он может проникать в углеводороды и разрушать эмульсии, делая возможным отделение и извлечение углеводородов, а также уменьшение и/или устранение биологического загрязнения. Благодаря специфике диоксида хлора его окислительную способность может быть направлена на такие загрязняющие вещества, как сульфиды и остаточные полимеры без образования нежелательных побочных продуктов. Кроме того, в отличие от хлорной извести или хлора, диоксид хлора не приводит к образованию побочных продуктов хлорирования, которые могут вызвать проблемы, связанные с эксплуатацией или с окружающей средой.[0009] The unique chemical and physical properties of chlorine dioxide make it ideal for use in fracturing fluids. As an oxidizing agent, it can penetrate into hydrocarbons and destroy emulsions, making it possible to separate and recover hydrocarbons, as well as reduce and / or eliminate biological pollution. Due to the specificity of chlorine dioxide, its oxidizing ability can be directed to such pollutants as sulfides and residual polymers without the formation of undesirable by-products. In addition, unlike bleach or chlorine, chlorine dioxide does not lead to the formation of chlorination by-products, which can cause problems associated with operation or the environment.

[0010] Однако диоксид хлора (и/или хлорит) трудно регулировать, и при его изготовлении, обращении и хранении требуется соблюдать осторожность. Кроме того, диоксид хлора может потребовать больших затрат в зависимости от потребления диоксида хлора при обработке сточных вод и/или исходной воды. В разных вариантах осуществления изобретения используют окислительную способность диоксида хлора вместе с кислородом (или воздухом), чтобы получить неожиданные результаты, неожиданное увеличение эффективности и неожиданную производительность при обработке этих вод, недостижимые при современном уровне техники.[0010] However, chlorine dioxide (and / or chlorite) is difficult to control, and care must be taken in its manufacture, handling, and storage. In addition, chlorine dioxide may be expensive depending on the consumption of chlorine dioxide in the treatment of wastewater and / or source water. In various embodiments of the invention, the oxidizing ability of chlorine dioxide is used together with oxygen (or air) to obtain unexpected results, unexpected increase in efficiency and unexpected productivity in the treatment of these waters, unattainable with the current level of technology.

[0011] Кроме того, согласно некоторым различным вариантам осуществления изобретения комбинацию дезинфекции при помощи диоксида хлора и окисления применяют, чтобы обеспечить быстродействующую обработку сточных вод. Такие способы и системы приводят в результате к повышенной производительности диоксида хлора и к повышенной эффективности в отношении объемов обработанной воды, что обеспечивает уменьшение использования химикатов, энергии и уменьшение количества сточных вод, что в свою очередь приводит к уменьшению нагрузки на окружающую среду и к уменьшению расходов.[0011] Furthermore, according to some various embodiments of the invention, a combination of chlorine dioxide disinfection and oxidation is used to provide a fast wastewater treatment. Such methods and systems result in increased productivity of chlorine dioxide and in increased efficiency in relation to the volumes of treated water, which reduces the use of chemicals, energy and reduces the amount of wastewater, which in turn leads to a decrease in the load on the environment and cost reduction .

[0012] В соответствии с одним или несколькими такими вариантами осуществления изобретения применение диоксида хлора в замкнутой системе для обработки резервуаров, хранящих промысловую сточную воду или пластовую воду, имеет неожиданный потенциал по уменьшению бактериального загрязнения, Са, Mg, Na, Fe, Cl, Mn, TDS, CaClO3, SO4, Ва, нефти, смазки и их комбинаций с обеспечением, таким образом, уменьшение расходов на обработку, утилизацию текучих сред и добавляемой воды (путем обеспечения возможности в большей степени использовать промысловые сточные воды в качестве текучей среды для гидроразрыва), а также уменьшение проблем, связанных с окружающей средой и безопасностью. В альтернативных вариантах осуществления диоксид хлора также может использоваться для предварительной обработки и дезинфекции текучих сред для гидроразрыва перед их использованием при добыче нефти и/или операциях гидроразрыва, включая, но без ограничения этим, поверхностную воду, пластовую воду, муниципальную воду, воду обратного притока, или любую их комбинацию.[0012] In accordance with one or more such embodiments of the invention, the use of chlorine dioxide in a closed system for treating reservoirs storing commercial wastewater or produced water has an unexpected potential to reduce bacterial contamination, Ca, Mg, Na, Fe, Cl, Mn , TDS, CaClO 3 , SO 4 , Ва, oil, grease, and their combinations, thus ensuring a reduction in the cost of processing, disposal of fluids and added water (by making it possible to use more commercial wastewater as fracturing fluid), as well as reducing environmental and safety issues. In alternative embodiments, chlorine dioxide can also be used for pretreatment and disinfection of fracturing fluids prior to use in oil production and / or fracturing operations, including, but not limited to, surface water, produced water, municipal water, return water, or any combination thereof.

[0013] Соответственно необходимо создать способы и системы обработки сточных вод, связанных с бурением, перекачкой и добычей газа и нефти (т.е. пластовой воды), для устранение недостатков, связанных с существующими способами обработки. В частности необходимо создать способы и системы для улучшенной обработки пластовой воды для повторного использования в качестве текучих сред для гидроразрыва.[0013] Accordingly, it is necessary to create methods and systems for treating wastewater associated with the drilling, pumping and production of gas and oil (ie formation water) in order to eliminate the disadvantages associated with existing treatment methods. In particular, it is necessary to create methods and systems for improved treatment of produced water for reuse as fracturing fluids.

[0014] Хотя для облегчения описания данного изобретения были рассмотрены определенные аспекты стандартных способов, данное изобретение никаким образом не отказываются от этих технических аспектов, при этом предполагается, что заявленное изобретение может включать в себя один или несколько рассмотренных в данном документе стандартных технических аспектов.[0014] Although certain aspects of standard methods have been considered to facilitate the description of the present invention, the invention does not in any way dispense with these technical aspects, it is contemplated that the claimed invention may include one or more of the standard technical aspects discussed herein.

[0015] Если в этом описании имеется ссылка на документ, акт или предмет знания или соответствующее рассмотрение, то эта ссылка или рассмотрение не являются признанием того, что этот документ, акт или предмет знания или любая их комбинация на дату приоритета были общедоступны, общеизвестны, являлись частью общеизвестных сведений, или иным образом образуют уровень техники при соответствующих законодательных положениях, или заведомо относятся к попытке решить любую из проблем, рассматриваемых в данном описании.[0015] If in this description there is a reference to a document, act or object of knowledge or relevant consideration, then this reference or consideration does not constitute recognition that this document, act or object of knowledge or any combination thereof at the priority date was publicly available, well known, were part of well-known information, or otherwise form the level of technology under the relevant legislative provisions, or knowingly refer to an attempt to solve any of the problems considered in this description.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION

[0016] В одном аспекте данное изобретение относится к способу, включающему следующие этапы.[0016] In one aspect, the invention relates to a method comprising the following steps.

[0017] Этап 1. Пластовые текучие среды перемещают в емкость, обеспечивающей время пребывания от 30 до 60 минут.[0017] Step 1. Formation fluids are transferred to a container providing a residence time of 30 to 60 minutes.

[0018] Этап 2. Текучую среду извлекают при помощи насоса из первой емкости, пропускают через трубку Вентури и возвращают в первую емкость обработки. В трубку Вентури вводят воздух, чтобы обеспечить тонко разделенный и/или диспергированный воздушный поток, идущий обратно в первый резервуар. Кроме того, в обратную трубу вводят раствор хлорита натрия или комбинацию хлорита натрия и гидроокиси натрия, или оба этих химиката в качестве отдельных порций. Альтернативно, чтобы сделать возможным обеспечение наличия целевой смеси, могут добавить другое сырье. Питающий поток отбирают на уровне приблизительно 20% от дна емкости. Слив текучей среды осуществляют при помощи распределительной линии, расположенной на средней линии емкости. Первая емкость имеет средства снятия углеводородов или другого материала, имеющего низкий удельный вес, а также средства для удаления твердых частиц, имеющих высокую плотность.[0018] Step 2. The fluid is removed by pump from the first vessel, passed through a venturi, and returned to the first treatment vessel. Air is introduced into the venturi to provide finely divided and / or dispersed air flow back to the first reservoir. In addition, a sodium chlorite solution or a combination of sodium chlorite and sodium hydroxide, or both of these chemicals, as separate portions is introduced into the return pipe. Alternatively, other raw materials may be added to make it possible to provide the desired mixture. The feed stream is taken at about 20% of the bottom of the tank. The fluid is drained using a distribution line located on the midline of the tank. The first container has means for removing hydrocarbons or other material having a low specific gravity, as well as means for removing solid particles having a high density.

[0019] Этап 3. Текучую среду подают из первой емкости к средней линии второй емкости. По трубопроводу перекачки вводят газ диоксида хлора. Дозировка диоксида хлора достаточна для получения остаточного содержания во второй емкости.[0019] Step 3. Fluid is supplied from the first reservoir to the midline of the second reservoir. Chlorine dioxide gas is introduced through the transfer line. The dosage of chlorine dioxide is sufficient to obtain a residual content in the second container.

[0020] Этап 4. Время пребывания во второй емкости составляет приблизительно от 30 до 60 минут. Вторая емкость имеет нижний слив к третьей емкости. Вторая емкость имеет средства снятия материала флокулянта, имеющего низкий удельный вес.[0020] Step 4. The residence time in the second container is approximately 30 to 60 minutes. The second tank has a bottom drain to the third tank. The second tank has means for removing flocculant material having a low specific gravity.

[0021] Этап 5. Время пребывания в третьей емкости составляет приблизительно от 10 до 30 минут. Эта емкость имеет верхний слив в третью емкость или чистый резервуар. Кроме того, эта емкость имеет средства для удаления со дна емкости твердых частиц, имеющих высокую плотность.[0021] Step 5. The residence time in the third vessel is from about 10 to 30 minutes. This tank has an overflow into a third tank or a clean tank. In addition, this container has means for removing solid particles having a high density from the bottom of the container.

[0022] Нижеприведенные термины, применяемые в данном документе, означают следующее значение.[0022] The following terms used herein mean the following meaning.

[0023] Потребление или потребление диоксида хлора - количество диоксида хлора (или другого окислителя), расходуемого фоновыми химически активными загрязнениями (как неорганическими, так и органическими материалами) в данной пробе сточной воды (т.е. промысловой воды), текучей среды для гидроразрыва, текучей среды для обработки или других целевых текучих сред. Потребление диоксида хлора определяют, вычитая количество диоксида хлора, оставшегося по истечении определенного времени, из количества диоксида хлора, первоначально добавленного в систему.[0023] Chlorine dioxide consumption or consumption is the amount of chlorine dioxide (or other oxidizing agent) consumed by background chemically active contaminants (both inorganic and organic materials) in a given sample of wastewater (ie field water), fracturing fluid processing fluids or other targeted fluids. The consumption of chlorine dioxide is determined by subtracting the amount of chlorine dioxide remaining after a certain time from the amount of chlorine dioxide initially added to the system.

[0024] Свободное остаточное содержание или остаточное содержание -количество диоксида хлора (или другого окислителя), имеющееся на данный момент времени для реакции с биологическими веществами после того, как были переработаны фоновые загрязнения (или "потребление"). Другими словами, количество диоксида хлора (или другого окислителя), имеющегося для бактериального контроля.[0024] Free residual content or residual content is the amount of chlorine dioxide (or other oxidizing agent) that is currently available for the reaction with biological substances after background contamination (or “consumption”) has been processed. In other words, the amount of chlorine dioxide (or other oxidizing agent) available for bacterial control.

[0025] Биоцид - реагент, способный убивать живые микроорганизмы, обычно избирательно (его также называют бактерицидным агентом или антибактериальным препаратом).[0025] A biocide is a reagent capable of killing living microorganisms, usually selectively (it is also called a bactericidal agent or antibacterial agent).

[0026] Биологическое загрязнение - любой живой микроорганизм или побочный продукт живого микроорганизма, находящийся в сточных водах (т.е. в промысловых водах), текучих средах для гидроразрыва, текучих средах для обработки, в исходной воде или других целевых текучих средах.[0026] Biological contamination is any living microorganism or a byproduct of a living microorganism found in wastewater (ie, commercial waters), fracturing fluids, processing fluids, in source water or other target fluids.

[0027] Биологически эффективное количество - количество, контролирующее, убивающее или уменьшающее иным образом содержание микробов в сточных водах (т.е. в промысловых водах), текучих средах для гидроразрыва, текучих средах для обработки, исходной воде или других рассматриваемых целевых текучих средах.[0027] Biologically effective amount is an amount that controls, kills or otherwise reduces the microbial content in wastewater (ie, production water), fracturing fluids, treatment fluids, source water, or other target fluids in question.

[0028] Скважинная текучая среда или текучая среда для гидроразрыва - любая текучая среда, применяемая при бурении, заканчивании, ремонте и эксплуатации подземных нефтяных и газовых скважин. Как правило, она включает в себя подаваемую исходную воду (или неочищенную воду, или грунтовые воды, например, воду для гидроразрыва) плюс любые добавки.[0028] Well fluid or fracturing fluid is any fluid used in the drilling, completion, repair, and operation of underground oil and gas wells. Typically, it includes feed water (or untreated water, or groundwater, such as fracturing water) plus any additives.

[0029] Вода для гидроразрыва - подаваемая исходная вода, применяемая в процессе гидравлического разрыва от любого источника, в частности, поверхностные воды, муниципальная вода, обработанная вода обратного притока или обработанная пластовая вода.[0029] Hydraulic fracturing water — feed water used in the hydraulic fracturing process from any source, in particular surface water, municipal water, treated return water, or treated formation water.

[0030] Пластовая вода - вода, естественно залегающая в подземной формации и извлекаемая на поверхность в качестве части операции гидравлического разрыва или добычи нефти.[0030] Formation water is water naturally occurring in an underground formation and extracted to the surface as part of a fracturing or oil recovery operation.

[0031] Вода обратного притока - утилизируемая текучая среда для гидроразрыва, которая течет назад на поверхность после закачки в подземную формацию в качестве части операции гидравлического разрыва или добычи нефти.[0031] Backflow water is a recyclable fracturing fluid that flows back to the surface after being pumped into an underground formation as part of a fracturing or oil recovery operation.

[0032] Промысловая вода - в контексте изобретения эта вода включает в себя пластовую воду, воду обратного притока и другие текучие среды, являющиеся побочными продуктами добычи нефти, гидроразрыва или других процессов нефтедобычи.[0032] Well water - in the context of the invention, this water includes produced water, backflow water and other fluids that are by-products of oil production, fracturing or other oil production processes.

[0033] Кроме того, в контексте изобретения слова "содержит", "имеет" и "включает в себя", а также все соответствующие грамматические вариации в каждом случае имеют открытое, неограничивающее значение, которое не исключает дополнительные элементы или части узла или конструктивного элемента.[0033] Furthermore, in the context of the invention, the words “comprises,” “has,” and “includes,” as well as all relevant grammatical variations in each case, have an open, non-limiting meaning that does not exclude additional elements or parts of a node or structural element .

[0034] Специалисту в данной области техники без труда будут понятны отличительные признаки данного изобретения при прочтении нижеследующего описания вариантов его осуществления.[0034] A person skilled in the art will readily appreciate the distinguishing features of this invention when reading the following description of its embodiments.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

[0035] Изобретение в частности показано и ясным образом определено в формуле изобретения, следующей после описания. Вышеупомянутые и прочие признаки и преимущества данного изобретения могут быть бет труда поняты из нижеследующего более подробного описания предпочтительных вариантов его осуществления со ссылками с прилагаемые чертежи, на которых изображено следующее.[0035] The invention is particularly shown and clearly defined in the claims following the description. The above and other features and advantages of the present invention can be understood from the following more detailed description of preferred embodiments with reference to the accompanying drawings, in which the following is shown.

[0036] Фиг. 1 представляет собой схематический вид типичной водоочистной системы в соответствии с примерным вариантом осуществления изобретения.[0036] FIG. 1 is a schematic view of a typical water treatment system in accordance with an exemplary embodiment of the invention.

[0037] Фиг. 2. представляет собой схематический вид другого варианта осуществления изобретения.[0037] FIG. 2. is a schematic view of another embodiment of the invention.

[0038] Фиг. 3. представляет собой схематический вид еще одного варианта осуществления изобретения.[0038] FIG. 3. is a schematic view of another embodiment of the invention.

[0039] Фиг. 4. представляет собой схематический вид еще одного варианта осуществления изобретения.[0039] FIG. 4. is a schematic view of another embodiment of the invention.

[0040] Фиг. 5. представляет собой схематический вид еще одного варианта осуществления изобретения.[0040] FIG. 5. is a schematic view of another embodiment of the invention.

[0041] Фиг. 6. представляет собой схематический вид еще одного варианта осуществления изобретения.[0041] FIG. 6. is a schematic view of another embodiment of the invention.

[0042] Фиг. 7. представляет собой схематический вид еще одного варианта осуществления изобретения.[0042] FIG. 7. is a schematic view of another embodiment of the invention.

[0043] Фиг. 8. представляет собой схематический вид еще одного варианта осуществления изобретения.[0043] FIG. 8. is a schematic view of another embodiment of the invention.

[0044] Фиг. 9 иллюстрирует один из вариантов осуществления изобретения.[0044] FIG. 9 illustrates one embodiment of the invention.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

[0045] Для облегчения понимания принципов данного изобретения даны ссылки на варианты его осуществления, изображенные на чертежах, при этом при его описании используются специфические формулировки. Очевидно, что никаких ограничений объема изобретения это не означает, при этом предполагается, что специалист в области техники, к которой относится изобретение, может выполнить любые изменения и дополнительные модификации описанных вариантов осуществления изобретения, как и любые дополнительные применения описанных здесь принципов.[0045] To facilitate an understanding of the principles of the present invention, references are made to its embodiments depicted in the drawings, and specific language is used in its description. Obviously, this does not mean any limitation on the scope of the invention, it being understood that one skilled in the art to which the invention relates can make any changes and further modifications to the described embodiments of the invention, as well as any additional applications of the principles described herein.

[0046] Используемая при этом терминология служит лишь для описания отдельных вариантов осуществления изобретения и не предназначена для его ограничения. Используемые формы единственного числа предполагают также включение форм множественного числа, если в контексте недвусмысленным образом не выражено обратного. Кроме того, ясно, что выражения "заключать в себе" (и любые его формы, например, "заключает в себе" и "заключающий в себе"), "иметь" (и любые его формы, например, "имеет" и "имеющий"), "включать в себя" (и любые его формы, например, "включает в себя" и "включающий в себя", и "содержать" (и любые его формы, например, "содержит" и "содержащий") представляют собой свободные глаголы-связки. Следовательно, способ или устройство, которое "заключает в себе", "имеет", "включает в себя" или "содержит" один или несколько этапов или элементов, содержит один или несколько этих этапов или элементов, но не ограничено содержанием только этого одного или этих нескольких этапов или элементов. Аналогично этап способа или элемент устройства, который "заключает в себе", "имеет", "включает в себя" или "содержит" один или несколько отличительных признаков, обладают одним или несколькими этими отличительными признаками, но не ограничены обладанием только этим одним или этими несколькими отличительными признаками. Кроме того, устройство или конструкция, конфигурированная определенным образом, конфигурирована по меньшей мере этим образом, но она может быть конфигурирована таким образом, который не перечислен.[0046] The terminology used here is only to describe individual embodiments of the invention and is not intended to limit it. The singular forms used also include the inclusion of the plural forms, unless the context expressly expresses the opposite. In addition, it is clear that the expressions “enclose” (and any of its forms, for example, “encloses” and “enclosing”), “have” (and any forms of it, for example, “has” and “having ")," include "(and any form thereof, for example," includes "and" including ", and" contain "(and any form thereof, for example," contains "and" comprising ") are free verbs-connectives. Therefore, a method or device that "comprises", "has", "includes" or "contains" one or more steps or elements, contains one or more of these stages or elements, but not limited to the content of only this one or these several stages or elements.Likewise, a method step or element of a device that "comprises", "has", "includes" or "contains" one or more distinctive features possess one or more of these distinctive features, but are not limited to possessing only this one or these several distinctive features. In addition, a device or structure configured in a certain way is configured at least in this way, but it can be configured in a way that is not listed.

[0047] Гидравлический разрыв и другие процессы, связанные с бурением на нефтяных месторождениях и с добычей нефти, требуют больших количеств воды и, в свою очередь, создают большие количества сточных вод. К тому же многие другие виды промышленной эксплуатации основаны на применении больших количеств воды и приводят к образованию больших количеств сточных вод, причем все эти воды требуют обработки. Эти отрасли, в частности, включают в себя сельское хозяйство, химическую, фармацевтическую, горную промышленность, покрытие металлом, текстильную, пивоваренную, пищевую промышленность, производство напитков и полупроводниковую промышленность. Наличие биологического загрязнения и других органических загрязняющих веществ приводит к уменьшению эффективности и может вызвать ущерб (т.е. коррозию, засорение, рост вредных бактерий). Аналогично воды, имеющие высокий уровень остаточного органического или биологического загрязнения, не подходят для использования в работах на нефтяных месторождениях и нуждаются в обработке, прежде чем их закачают под землю и введут в подземную формации.[0047] Hydraulic fracturing and other processes associated with drilling in oil fields and with oil production require large amounts of water and, in turn, create large amounts of wastewater. In addition, many other types of industrial exploitation are based on the use of large quantities of water and lead to the formation of large quantities of wastewater, all of which require treatment. These industries, in particular, include agriculture, the chemical, pharmaceutical, mining, metal plating, textile, brewing, food processing, beverage and semiconductor industries. The presence of biological pollution and other organic pollutants leads to a decrease in efficiency and can cause damage (i.e. corrosion, clogging, growth of harmful bacteria). Similarly, waters having a high level of residual organic or biological pollution are not suitable for use in oilfield operations and need to be treated before they are pumped underground and injected into the underground formation.

[0048] В соответствии с вариантами осуществления данного изобретения с целью обработки промысловой воды (в том числе пластовой воды, воды обратного притока и поверхностной воды) можно использовать диоксид хлора, чтобы как снизить биологическую нагрузку, так и способствовать распаду в воде остаточного органического загрязнения. Например, но без ограничения этим, один или несколько вариантов осуществления изобретения могут использоваться для обработки пластовой воды или воды обратного притока, прежде чем ее отводить или повторно использовать. Как пластовая вода, так и вода обратного притока проявляют тенденцию к тому, чтобы иметь существенное содержание органических загрязняющих веществ (например, углеводороды нефти, масло и смазки, органические вещества, связанные с дизельным топливом, бензол, толуол, этилен, ксилол), полимеров (например, полиакриламиды), железа (Fe), VOC, неорганических переходных металлов или ионов металлов, взвешенных твердых частиц и других загрязнений.[0048] In accordance with embodiments of the present invention, chlorine dioxide can be used to treat produced water (including produced water, return water, and surface water) to both reduce the biological load and promote decomposition of residual organic pollution in the water. For example, but without limitation, one or more embodiments of the invention can be used to treat produced or return water before it is diverted or reused. Both produced water and backflow water tend to have a significant content of organic pollutants (e.g., hydrocarbons, oil, oil and grease, organic matter associated with diesel fuel, benzene, toluene, ethylene, xylene), polymers ( for example, polyacrylamides), iron (Fe), VOC, inorganic transition metals or metal ions, suspended solids and other contaminants.

[0049] В примерном варианте осуществления изобретения предлагаемый способ может использоваться в замкнутой системе непрерывного действия для обработки пластовой воды или воды обратного притока, прежде чем повторно использовать эту воду при последующей операции гидравлического разрыва. Однако, и все еще в соответствии с изобретением, эти способы также могут использоваться в качестве предварительной обработки воды для гидроразрыва, в частности, для предварительной обработки "на лету", прежде чем поместить воду в промежуточные отстойники, резервуары или отстойные бассейны, или в качестве части большого количества других различных систем на нефтяных месторождениях.[0049] In an exemplary embodiment of the invention, the proposed method can be used in a closed-loop continuous system for treating produced or return water before reusing this water in a subsequent hydraulic fracturing operation. However, and still in accordance with the invention, these methods can also be used as pretreatment of water for fracturing, in particular for pretreatment on the fly before placing water in intermediate sumps, tanks or sump pools, or as parts of a large number of other various systems in oil fields.

[0050] Например, один из вариантов осуществления представляет собой процесс обработки пластовой воды, обеспечивающий значительное уменьшение бактериального загрязнения, углеводородсодержащих металлов, неорганических загрязнений или ионов металлов, фосфатов, VOC, TDS и других загрязнений в сточных водах, возникающих при добыче нефти и газа, по сравнению с обычными способами обработки. Благодаря этому процессу окончательное содержание диоксида хлора в обработанной пластовой воде может составлять приблизительно от 0,1 до 50 мг/л, в результате обработанную пластовую воду можно повторно использовать, например, в качестве текучей среды для гидроразрыва, без необходимости применения дополнительных технологий обработки (например, систем обратного осмоса). В частности, предлагаемая система и способ привели к неожиданному и недостижимому в промышленных масштабах уменьшению содержания ионов металлов, в том числе железа, кальция, марганца, магния и бария.[0050] For example, one embodiment is a formation water treatment process that significantly reduces bacterial contamination, hydrocarbon-containing metals, inorganic contaminants or metal ions, phosphates, VOC, TDS, and other contaminants in wastewater arising from the extraction of oil and gas, compared to conventional processing methods. Thanks to this process, the final chlorine dioxide content in the treated formation water can be from about 0.1 to 50 mg / l; as a result, the treated formation water can be reused, for example, as a fracturing fluid, without the need for additional processing technologies (e.g. reverse osmosis systems). In particular, the proposed system and method led to an unexpected and unattainable on an industrial scale reduction in the content of metal ions, including iron, calcium, manganese, magnesium and barium.

[0051] В некоторых вариантах осуществления количество диоксида хлора, необходимое для обработки пластовой воды, значительно меньше того количества, которое мог бы ожидать специалист в данной области, и значительно меньше того количества, которое потребовалось бы, если диоксид хлора использовался отдельно, что также обеспечивает существенные финансовые и экономические выгоды при промышленном применении в широких масштабах.[0051] In some embodiments, the amount of chlorine dioxide needed to treat the produced water is significantly less than what would be expected by a person skilled in the art and significantly less than what would be required if chlorine dioxide was used separately, which also provides significant financial and economic benefits for industrial applications on a large scale.

[0052] На фиг. 1 показан один из вариантов осуществления замкнутой системы 150 обработки сточных вод в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения. Во время работы, и как показано в качестве примера на фиг. 1, неочищенная пластовая текучая среда 2 при помощи насоса 18 подается или поступает через входное отверстие 17 системы обработки в первую емкость 101 обработки. В частности, но без ограничения этим, как показано на фиг. 1, первая емкость 101 обработки представляет собой цистерну для гидроразрыва, установленную в местоположении добычи нефти и газа. Перед подачей в первую емкость 101 текучую среду 2 можно хранить в одной или нескольких цистернах 500 хранения для гидроразрыва (как показано на фиг. 1). В альтернативных вариантах осуществления текучую среду 2 можно подавать в первую емкость 101, например, непосредственно с грузовой машины, из насоса, ямы или колодца с использованием различных способов подачи и устройств, известных в данной области.[0052] FIG. 1 shows one embodiment of a closed wastewater treatment system 150 in accordance with some embodiments of the invention. During operation, and as shown by way of example in FIG. 1, untreated reservoir fluid 2 is pumped or delivered through a treatment system inlet 17 to a first treatment tank 101 through a pump 18. In particular, but not limited to, as shown in FIG. 1, the first processing tank 101 is a fracturing tank installed at an oil and gas production location. Before being supplied to the first container 101, the fluid 2 can be stored in one or more fracturing storage tanks 500 (as shown in FIG. 1). In alternative embodiments, the fluid 2 can be supplied to the first container 101, for example, directly from a truck, from a pump, pit or well using various delivery methods and devices known in the art.

[0053] В примерных вариантах осуществления, хотя это не требуется, неочищенная пластовая текучая среда 2 представляет собой поток сильно загрязненных сточных вод, получаемых при добыче нефти и газа и имеющих большое содержание загрязнений, выбранных из группы, включающей в себя бактериальное загрязнение, Са, Mg, Na, Fe, Cl, Mn, TDS, CaClO3, SO4, Ва, масло, смазку и их комбинации. В некоторых вариантах осуществления, прежде подачи в первую емкость 101 обработки текучая среда 2 подвергается известным в данной области способам начального отделения углеводородов. Перед поступлением в емкость 101 текучая среда 2 (например, неочищенная необработанная пластовая вода) имеет первое начальное потребление 200, которое можно определить с использованием известных в данной области способов измерения.[0053] In exemplary embodiments, although not required, the untreated reservoir fluid 2 is a stream of highly contaminated wastewater from oil and gas production and having a high content of contaminants selected from the group consisting of bacterial contamination, Ca, Mg, Na, Fe, Cl, Mn, TDS, CaClO 3 , SO 4 , Ва, oil, lubricant, and combinations thereof. In some embodiments, prior to being supplied to the first treatment tank 101, the fluid 2 is subjected to methods known in the art for initial hydrocarbon separation. Before entering reservoir 101, fluid 2 (for example, untreated untreated formation water) has a first initial consumption of 200, which can be determined using measurement methods known in the art.

[0054] В контексте данного описания и со ссылкой на фиг. 1 обрабатываемые сточные воды, например, пластовая вода, содержащаяся в емкости 101, носят название "текучая среда 2а". Первая емкость 101 обработки обеспечивает время пребывания текучей среды 2а, составляющее приблизительно от 15 до 60 минут. Общее время пребывания, необходимое для текучей среды 2а, может варьироваться и зависеть от свойств текучей среды и других факторов окружающей среды. Например, в некоторых вариантах осуществления время пребывания составляет 15, 18, 20, 22, 25, 27, 30, 35, 40, 45, 50, 55 или 60 минут, включая любые и все соответствующие диапазоны и поддиапазоны (например, от 15 до 60 минут, от 18 до 55 минут, от 15 до 30 минут, от 20 до 30 минут, от 15 до 20 минут, от 20 до 25 минут, от 18 до 25 минут, от 25 до 50 минут и т.д.)[0054] In the context of this description and with reference to FIG. 1, treated wastewater, for example, produced water contained in the tank 101, is called "fluid 2A". The first processing tank 101 provides a residence time of fluid 2a of about 15 to 60 minutes. The total residence time required for the fluid 2a may vary and depend on the properties of the fluid and other environmental factors. For example, in some embodiments, the residence time is 15, 18, 20, 22, 25, 27, 30, 35, 40, 45, 50, 55, or 60 minutes, including any and all relevant ranges and subranges (e.g., 15 to 60 minutes, from 18 to 55 minutes, from 15 to 30 minutes, from 20 to 30 minutes, from 15 to 20 minutes, from 20 to 25 minutes, from 18 to 25 minutes, from 25 to 50 minutes, etc.)

[0055] Как только текучая среда 2а подается в емкость 101, ее извлекают из первой емкости 101 при помощи циркуляционного насоса 3, проводят через трубку 4 Вентури, а затем возвращают в первую емкость 101 обработки. Питающий поток текучей среды 2а отбирают на уровне приблизительно 20% от дна первой емкости 101 обработки весь по трубопроводу перекачки или распределительному трубопроводу 5. Когда текучая среда 2а проходит через трубку 4 Вентури, в трубку 4 Вентури вводят окислитель 40, который в данном показанном варианте осуществления представляет собой воздух, чтобы обеспечить тонко разделенный или диспергированный поток воздуха в возвратной текучей среде 2а, когда она возвращается в первую емкость 101. Воздух (или окислитель 40) вводят с таким расходом, чтобы предотвратить извлечение посредством аэрации, так что удаление летучих восстановителей (т.е. сероводорода) происходит скорее не в результате физической обработки или физического удаления, а путем окисления. Посредством выбора расхода воздуха, который предотвращает или не допускает выделение в виде газа сероводорода или других летучих компонентов, имеющихся в текучей среде 2а, эти восстановители скорее не очищают, а окисляют на месте посредством обеспечения возможности контакта окислителя с сульфидами и возможности окисления. В варианте осуществления, показанном на фиг. 1, окислитель 40 представляет собой воздух. Однако в альтернативных вариантах осуществления окислитель 40 может представлять собой кислород, обогащенный кислородом воздух или любой химический источник кислорода или комбинацию, стабильную с хлоритом. Если, хотя это не предпочтительно, применяют озон, то на первом этапе его не следует использовать в комбинации с диоксидом хлора, так как озон расходует диоксид хлора. Кроме того, в альтернативных вариантах осуществления окислитель 40 можно вводить в текучую среду 2а не при помощи трубки 4 Вентури, а посредством других средств, например, распылительной штанги, находящегося под давлением источника, аэратора, механического перемешивания, распределителя воздуха, диффузора, распылителя или других средств распыления воздуха, известных в данной области.[0055] As soon as the fluid 2a is supplied to the tank 101, it is removed from the first tank 101 by means of a circulation pump 3, passed through a venturi 4, and then returned to the first processing tank 101. The fluid feed stream 2a is withdrawn at a level of about 20% from the bottom of the first processing vessel 101, all through the transfer or distribution pipe 5. When the fluid 2a passes through the venturi 4, an oxidizer 40 is introduced into the venturi 4, which in this shown embodiment represents air to provide a finely divided or dispersed air stream in the return fluid 2a when it returns to the first container 101. Air (or oxidizing agent 40) is introduced at such a rate that s to prevent removal by aeration, so that removal of the volatile reducing agent (i.e. hydrogen sulfide) occurs rather than as a result of physical handling or physical removal, as by oxidation. By selecting an air flow rate that prevents or prevents the release of hydrogen sulfide or other volatile components present in the fluid 2a as a gas, these reducing agents are not likely to be cleaned, but oxidized in place by allowing the oxidizing agent to contact sulfides and the possibility of oxidation. In the embodiment shown in FIG. 1, oxidizing agent 40 is air. However, in alternative embodiments, oxidizing agent 40 may be oxygen, oxygen enriched air, or any chemical oxygen source or combination stable with chlorite. If, although this is not preferable, ozone is used, then at the first stage it should not be used in combination with chlorine dioxide, since ozone consumes chlorine dioxide. In addition, in alternative embodiments, the oxidizing agent 40 can be introduced into the fluid 2a not by means of a venturi 4, but by other means, for example, a spray rod, a pressurized source, an aerator, mechanical stirring, an air distributor, a diffuser, a spray or other air spraying agents known in the art.

[0056] Величина требуемой дозировки окислителя 40 зависит от свойств текучей среды 2 (например, от начального потребления 200), системы обработки и предполагаемого использования или применения, а также от других свойств, известных специалистам в данной области. В примерных вариантах осуществления окислитель 40 добавляют в общий объем обрабатываемой текучей среды 2а в соответствующей дозировке и в течение соответствующего времени, чтобы получить общую дозировку в диапазоне приблизительно от 20 мг/кг до 2000 мг/кг окислителя 40, причем предпочтительной является дозировка приблизительно от 20 до 1000 мг/кг окислителя 40 на весь объем обрабатываемой текучей среды 2а.[0056] The amount of the required dosage of the oxidizing agent 40 depends on the properties of the fluid 2 (for example, on the initial consumption 200), the processing system and the intended use or application, as well as other properties known to those skilled in the art. In exemplary embodiments, oxidizing agent 40 is added to the total volume of fluid to be treated 2a at an appropriate dosage and for an appropriate time to obtain a total dosage in the range of about 20 mg / kg to 2000 mg / kg of oxidizing agent 40, with a dosage of about 20 being preferred up to 1000 mg / kg of oxidizing agent 40 for the entire volume of the processed fluid 2a.

[0057] Например, в некоторых вариантах осуществления дозировка включает в себя 20, 30, 50, 100, 250, 300, 500, 750, 800, 900, 1000, 1250, 1500, 1800, 2000 мг/кг окислителя на весь объем обрабатываемой текучей среды, включая любые и все соответствующие диапазоны и поддиапазоны (например, от 20 до 2000 мг/кг, от 100 до 2000 мг/кг, от 300 до 2000 мг/кг, от 500 до 2000 мг/кг, от 1000 до 2000 мг/кг, от 20 до 1000 мг/кг, от 50 до 1000 мг/кг, от 100 до 1000 мг/кг, от 500 до 1000 мг/кг, от 20 до 500 мг/кг и т.д.).[0057] For example, in some embodiments, the dosage includes 20, 30, 50, 100, 250, 300, 500, 750, 800, 900, 1000, 1250, 1500, 1800, 2000 mg / kg of oxidizing agent for the entire volume of the treated fluid, including any and all relevant ranges and sub-ranges (e.g., from 20 to 2000 mg / kg, from 100 to 2000 mg / kg, from 300 to 2000 mg / kg, from 500 to 2000 mg / kg, from 1000 to 2000 mg / kg, from 20 to 1000 mg / kg, from 50 to 1000 mg / kg, from 100 to 1000 mg / kg, from 500 to 1000 mg / kg, from 20 to 500 mg / kg, etc.).

[0058] Когда текучую среду 2а извлекают из первой емкости 101 при помощи циркуляционного насоса 3 и пропускают через трубку 4 Вентури, прежде чем она вернется в первую емкость 101 обработки, либо одновременно с окислителем 40, либо по существу одновременно с ним вводят раствор хлорита натрия (хлорит 30b). Альтернативно одновременно с воздухом или по существу одновременно с ним вводят комбинацию хлорита натрия (хлорит 30b) и гидроокиси натрия (каустической соды 90) в качестве одной порции, или альтернативно хлорит натрия (хлорит 30b) и гидроокись натрия (каустическую соду 90) в качестве двух отдельных порций (на чертеже не показано). В предпочтительном варианте осуществления в качестве хлорита 30b применяют 25-процентный раствор хлорита натрия, поставляемый фирмой Sabre Oxidation Technologies, Inc под названием DiKlor®. Впрочем, специалисту доступны и известны и другие источники хлорита 30b. В примерных вариантах осуществления хлорит 30b добавляют в соответствующей дозировке и в течение соответствующего времени, чтобы получить в обрабатываемой текучей среде 2а дозировку в пределах приблизительно от 10 мг/кг до 500 мг/кг. Например, в некоторых вариантах осуществления дозировка хлорита 30b включает в себя 10, 20, 23, 27, 30, 50, 100, 120, 180, 230, 250, 300, 420, 500 мг/кг, включая любые и все соответствующие диапазоны и поддиапазоны (например, от 10 до 500 мг/кг, от 25 до 500 мг/кг, от 25 до 300 мг/кг, от 10 до 300 мг/кг, от 10 до 100 мг/кг, от 25 до 200 мг/кг, от 50 до 500 мг/кг, от 50 до 420 мг/кг, от 23 до 420 мг/кг, от 27 до 420 мг/кг, от 23 до 300 мг/кг, от 27 до 300 мг/кг, от 23 до 230 мг/кг и т.д.).[0058] When the fluid 2a is removed from the first tank 101 by means of a circulation pump 3 and passed through a venturi 4 before it returns to the first treatment tank 101, either simultaneously with oxidizing agent 40, or substantially simultaneously with sodium chlorite solution (chlorite 30b). Alternatively, a combination of sodium chlorite (chlorite 30b) and sodium hydroxide (caustic soda 90) as a single portion is administered simultaneously with air or essentially simultaneously with air, or alternatively sodium chlorite (chlorite 30b) and sodium hydroxide (caustic soda 90) as two individual servings (not shown in the drawing). In a preferred embodiment, a 25% sodium chlorite solution supplied by DiKlor® by Saber Oxidation Technologies, Inc is used as chlorite 30b. However, other sources of chlorite 30b are available and known to the skilled person. In exemplary embodiments, chlorite 30b is added at the appropriate dosage and over the appropriate time to obtain a dosage in the range of treated fluid 2a ranging from about 10 mg / kg to 500 mg / kg. For example, in some embodiments, the dosage of chlorite 30b includes 10, 20, 23, 27, 30, 50, 100, 120, 180, 230, 250, 300, 420, 500 mg / kg, including any and all appropriate ranges and subranges (e.g., from 10 to 500 mg / kg, from 25 to 500 mg / kg, from 25 to 300 mg / kg, from 10 to 300 mg / kg, from 10 to 100 mg / kg, from 25 to 200 mg / kg, from 50 to 500 mg / kg, from 50 to 420 mg / kg, from 23 to 420 mg / kg, from 27 to 420 mg / kg, from 23 to 300 mg / kg, from 27 to 300 mg / kg, from 23 to 230 mg / kg, etc.).

[0059] В соответствии с фиг. 1 после дозировки при помощи комбинации воздуха, хлорита натрия и каустической соды (опционально), возвратную текучую среду 2а подают назад в емкость 101 через распределительный трубопровод 5 и/или другое распределительное средство, известное в данной области техники и предназначенное для равномерного распределения текучей среды 2а в первой емкости 101. В данном конкретном варианте осуществления возвратную текучую среду 2а подают назад в емкость 101 по осевой или средней линии 8а (на половине высоты по вертикали объема текучей среды, содержащейся в емкости), или по существу по средней линией первой емкости 101. Чтобы распределить текучую среду 2а во время этого этапа, можно использовать ряд различных средств, включая, но без ограничения этим, погружную штангу 19 (стационарную или подвижную) с отверстиями для выпуска текучей среды 2а, как показано на фиг. 1, или механизм аналогичного типа, предназначенный для разбрызгивания или равномерного распределения и известный в области техники, связанной с обработкой сточных вод.[0059] In accordance with FIG. 1 after dosing with a combination of air, sodium chlorite and caustic soda (optional), the return fluid 2a is fed back to the container 101 through a distribution pipe 5 and / or other distribution means known in the art and designed to evenly distribute the fluid 2a in the first container 101. In this particular embodiment, the return fluid 2a is fed back to the container 101 along an axial or midline 8a (at half the vertical height of the fluid volume containing in the container), or essentially along the middle line of the first container 101. In order to distribute the fluid 2a during this step, a number of different means can be used, including, but not limited to, an immersion rod 19 (stationary or movable) with outlet openings fluid 2a as shown in FIG. 1, or a mechanism of a similar type, designed to be sprayed or evenly distributed and known in the art for wastewater treatment.

[0060] Благодаря непрерывной циркуляции или рециркуляции текучей среды 2а из емкости 101, через трубку 4 Вентури и затем по распределительному трубопроводу 5 назад, в емкость 101, текучая среда 2а может в достаточной мере диффундировать с окислителем 40 и хлоритом 30b. В конечном итоге это обеспечивает, что текучая среда 2а в первой емкости 101 обработки может быть полностью насыщена и подвергнута воздействию окислителя 40 и хлорита 30b, по существу равномерно распределенных по емкости 101. Следует отметить, что неожиданно оказалось, что результатом этого первого этапа или фазы, на которых объединяют окислитель 40 и хлорит 30b (и опционально - каустическую соду), является сильное уменьшение начального потребления 200 или высокий процент уменьшения загрязнений по сравнению с окислением или аэрацией, осуществляемых только при помощи воздуха/кислорода. Например, в течение фазы 1 описываемого процесса уменьшение начального потребления 200 в емкости 101 обработки практически может составлять 70-80%. В некоторых вариантах осуществления, и как показано на фиг. 1, систему 150 обработки можно настроить так, что в течение фазы 1 диоксид хлора (30а) можно вводить в текучую среду 2а вместо хлорита 30b или в сочетании с ним.[0060] Due to the continuous circulation or recirculation of the fluid 2a from the tank 101, through the venturi 4 and then through the distribution pipe 5 back to the tank 101, the fluid 2a can sufficiently diffuse with the oxidizing agent 40 and chlorite 30b. Ultimately, this ensures that the fluid 2a in the first treatment tank 101 can be completely saturated and exposed to an oxidizing agent 40 and chlorite 30b that are substantially uniformly distributed throughout the tank 101. It should be noted that it unexpectedly turned out that the result of this first stage or phase which combine oxidizing agent 40 and chlorite 30b (and optionally caustic soda), there is a strong reduction in initial consumption of 200 or a high percentage of reduction in pollution compared with oxidation or aeration. x only with air / oxygen. For example, during phase 1 of the described process, the reduction in the initial consumption 200 in the processing tank 101 may practically be 70-80%. In some embodiments, and as shown in FIG. 1, the treatment system 150 can be set up so that during phase 1, chlorine dioxide (30a) can be introduced into the fluid 2a instead of or in combination with chlorite 30b.

[0061] В одном или более вариантов осуществления в первой емкости 101 обработки имеется средства 6 снятия для удаления плавающих загрязнений, предназначенное для удаления углеводородов или другого материала, имеющего низкий удельный вес и всплывшего на поверхность текучей среды 2а. Средства 6 снятия хорошо известны в области техники, связанной с обработкой сточных вод. Они включают в себя скиммеры (например, лопаточного типа), конвейерную ленту, пневматическую флотацию или другое оборудование, известное в области удаления более легкой твердой фазы, углеводородов или флокулянта с поверхности реактора. В некоторых вариантах осуществления количество углеводородов, удаляемых в этой фазе, может составить приблизительно 1-2% текучей среды 2а.[0061] In one or more embodiments, the first processing vessel 101 has floating removal means 6 for removing hydrocarbons or other material having a low specific gravity and floating to the surface of the fluid 2a. Removal means 6 are well known in the art of wastewater treatment. These include skimmers (e.g., blade type), conveyor belts, pneumatic flotation, or other equipment known in the art for removing lighter solids, hydrocarbons, or flocculants from the surface of a reactor. In some embodiments, the amount of hydrocarbons removed in this phase may be about 1-2% of the fluid 2a.

[0062] В одном или более вариантов осуществления в первой емкости 101 обработки также имеется разделительная система 7 (или средства удаления) для удаления со дна емкости 101 обработки выпавших в осадок или осажденных твердых частиц, имеющих высокий удельный вес. Разделительная система или средства 7 удаления содержат механическое оборудование, известное в области техники, связанной с обработкой сточных вод, которое может удалять осажденные твердые частицы со дна реактора и может содержать, например, шнековый или скребковый механизм. В примерном варианте осуществления шнековый или скребковый механизм, установленный на дне емкости 101, сгребает осажденные твердые частицы к центру емкости, где имеется выемка, затем твердые вещества откачивают через эту выемку из емкости 101.[0062] In one or more embodiments, the first processing vessel 101 also has a separation system 7 (or removal means) for removing high-specific precipitated or deposited solid particles from the bottom of the processing vessel 101. The separation system or removal means 7 comprise mechanical equipment known in the art for wastewater treatment, which can remove deposited solids from the bottom of the reactor and may comprise, for example, a screw or scraper mechanism. In an exemplary embodiment, a screw or scraper mechanism mounted on the bottom of the tank 101 rakes the deposited solid particles to the center of the tank where there is a recess, then the solids are pumped through this recess from the tank 101.

[0063] На второй фазе вариантов осуществления предлагаемого изобретения, и как показано на фиг. 1, обработанную текучую среду 2а при помощи насоса 27 и трубопровода 9 перекачки извлекают или подают из первой емкости 101 обработки к осевой линии 8b второй емкости 102 обработки. Газ диоксида хлора вводят в текучую среду 2а в области инжекторного отверстия 29 при помощи трубопровода 9 перекачки, перед распределением во вторую емкость 102 в качестве текучей среды 2b. Доза диоксида хлора, вводимая в текучую среду 2а, является достаточной для получения остаточного содержания диоксида хлора в текучей среде 2b во второй емкости 102 обработки и зависит от количества биологического загрязнения в текучей среде. В некоторых вариантах осуществления дозировка диоксида 30 хлораа составляет приблизительно от 10 до приблизительно 500 мг/л, например, 10, 20, 25, 47, 50, 100, 120, 150, 210, 230, 250, 300, 335, 350, 400, 500 мг/л, включая любые и все соответствующие диапазоны и поддиапазоны (например, от 10 до 500 мл/л, от 10 до 335 мл/л, от 25 до 500 мл/л, от 25 до 335 мл/л, от 25 до 230 мл/л, от 45 до 335 мл/л, от 45 до 500 мл/л, от 47 до 335 мл/л, от 50 до 400 мл/л, от 20 до 230 мл/л, от 20 до 47 мл/л, от 10 до 50 мл/л и т.д.).[0063] In a second phase of embodiments of the invention, and as shown in FIG. 1, treated fluid 2a is removed from the first processing tank 101 to an axial line 8b of the second processing tank 102 via a pump 27 and a transfer pipe 9. Chlorine dioxide gas is introduced into the fluid 2a in the region of the injector orifice 29 via a transfer pipe 9, before being distributed to the second container 102 as the fluid 2b. The dose of chlorine dioxide introduced into the fluid 2a is sufficient to obtain a residual chlorine dioxide content in the fluid 2b in the second treatment tank 102 and depends on the amount of biological contamination in the fluid. In some embodiments, the dosage of chlorine dioxide 30 is from about 10 to about 500 mg / L, for example, 10, 20, 25, 47, 50, 100, 120, 150, 210, 230, 250, 300, 335, 350, 400 500 mg / L, including any and all appropriate ranges and sub-ranges (e.g., from 10 to 500 ml / L, from 10 to 335 ml / L, from 25 to 500 ml / L, from 25 to 335 ml / L, from 25 to 230 ml / l, 45 to 335 ml / l, 45 to 500 ml / l, 47 to 335 ml / l, 50 to 400 ml / l, 20 to 230 ml / l, 20 to 47 ml / l, from 10 to 50 ml / l, etc.).

[0064] В некоторых вариантах осуществления величину биологического загрязнения можно определять или контролировать перед вводом неочищенной текучей среды 2 в емкость 101 обработки, сразу же после извлечения текучей среды 2а из емкости 101 обработки, или в обоих этих случаях. Например, из цистерн 500 хранения для гидроразрыва, входного отверстия 17, емкости 101, распределительного трубопровода 5 или некоторую их комбинацию можно взять одну или несколько проб и опробовать их на бактериальное загрязнение. В альтернативных вариантах осуществления для обеспечения возможности непрерывного контроля биологического загрязнения в нескольких точках вдоль системы обработки можно присоединить оборудование поточного контроля. Опробование можно выполнять посредством пробы, известной специалистам в данной области техники и предназначенной для определения биологической потребности и/или уничтожения микробов.[0064] In some embodiments, the amount of biological contamination can be determined or monitored before introducing the crude fluid 2 into the treatment tank 101, immediately after removing the fluid 2a from the treatment tank 101, or in both of these cases. For example, from fracturing storage tanks 500, inlet 17, vessel 101, distribution pipe 5, or some combination thereof, one or more samples can be taken and tested for bacterial contamination. In alternative embodiments, flow control equipment may be coupled to enable continuous monitoring of biological contamination at several points along the treatment system. Testing can be carried out by means of a sample known to specialists in this field of technology and designed to determine the biological need and / or destruction of microbes.

[0065] Целевая остаточная концентрация диоксида хлора в обработанной воде 2b зависит от предполагаемой продолжительности хранения перед повторным использованием, например, в качестве рабочей текучей среды. Например, в случае непосредственного применения в качестве воды для гидроразрыва в системе гидравлического разрыва необходимое остаточное содержание диоксида хлора в текучей среде 2b составляет приблизительно от 0,1 до 20 мл/л, предпочтительно приблизительно от 0,5 до 5 мл/л. С другой стороны, если текучую среду 2b предполагают хранить в течение нескольких дней или дольше, целевая остаточная концентрация диоксида хлора перед повторным использованием текучей среды 2b в качестве рабочей текучей среды должна составлять приблизительно от 5 до 50 мл/л, предпочтительно приблизительно от 20 до 50 мл/л. Специалист в данной области техники может рассчитать и определить требуемое целевое остаточное содержание и, следовательно, требуемую дозировку, в зависимости от свойств текучей среды 2b, предполагаемой продолжительности хранения, предполагаемого применения и других факторов.[0065] The target residual concentration of chlorine dioxide in the treated water 2b depends on the expected duration of storage before reuse, for example, as a working fluid. For example, in the case of direct use as hydraulic fracturing water in a hydraulic fracturing system, the required residual chlorine dioxide content in the fluid 2b is from about 0.1 to 20 ml / L, preferably from about 0.5 to 5 ml / L. On the other hand, if the fluid 2b is intended to be stored for several days or longer, the target residual concentration of chlorine dioxide before reusing the fluid 2b as the working fluid should be from about 5 to 50 ml / l, preferably from about 20 to 50 ml / l One of skill in the art can calculate and determine the desired target residual content and, therefore, the required dosage, depending on the properties of the fluid 2b, the expected storage duration, intended use and other factors.

[0066] Например, в некоторых вариантах осуществления целевое остаточное содержание включает в себя 0,1 мг/л, 0,2 мг/л, 0,3 мг/л, 0,5 мг/л, 1,0 мг/л, 1,5 мг/л, 3 мг/л, 5 мг/л, 10 мг/л, 15 мг/л, 20 мг/л, 25 мг/л, 40 мг/л или 50 мг/л, включая любые и все соответствующие диапазоны и поддиапазоны (например, от 0,1 до 50 мг/л, от 0,1 до 20 мг/л, от 0,1 до 10 мг/л, от 0,1 до 5 мг/л, от 0,1 до 2 мг/л, от 0,5 до 20 мг/л, от 0,5 до 10 мг/л, от 0,5 до 5 мг/л, от 1,0 до 20 мг/л, от 1,0 до 10 мг/л, от 5 до 10 мг/л, от 5 до 40 мг/л, от 5 до 50 мг/л, от 10 до 50 мг/л, от 20 до 50 мг/л и т.д.).[0066] For example, in some embodiments, the target residual content includes 0.1 mg / L, 0.2 mg / L, 0.3 mg / L, 0.5 mg / L, 1.0 mg / L, 1.5 mg / L, 3 mg / L, 5 mg / L, 10 mg / L, 15 mg / L, 20 mg / L, 25 mg / L, 40 mg / L or 50 mg / L, including any all relevant ranges and subranges (e.g., from 0.1 to 50 mg / L, from 0.1 to 20 mg / L, from 0.1 to 10 mg / L, from 0.1 to 5 mg / L, from 0 , 1 to 2 mg / L, 0.5 to 20 mg / L, 0.5 to 10 mg / L, 0.5 to 5 mg / L, 1.0 to 20 mg / L, 1 , 0 to 10 mg / L, from 5 to 10 mg / L, from 5 to 40 mg / L, from 5 to 50 mg / L, from 10 to 50 mg / L, from 20 to 50 mg / L, etc. d.).

[0067] Чтобы приготовить диоксид хлора, подходящий для использования в данном изобретении, можно использовать любой подходящий способ приготовления диоксида хлора, известный в данной области техники. В общем случае растворы диоксиды хлора можно изготовить путем обработки солевых растворов хлорита (например, NaClO2), при помощи кислотного раствора, чтобы приготовить кислотные растворы, содержащие ClO2, которые после этого можно ввести в виде газа в воду, чтобы приготовить водный раствор ClO2. Также можно использовать другие предшественники, например, хлорат натрия. Например, в предпочтительном варианте осуществления данное изобретение обеспечивает процесс, включающий в себя изготовление диоксида хлора путем применения, например, такого устройства, как генератор диоксида хлора, например, как описано и заявлено в патенте US 6,468,479, описание которого включено в данный документ путем ссылки. Диоксид хлора генерируют либо непосредственно в виде газа, либо предпочтительно в виде смеси диоксида хлора с водой (или другой подходящей текучей средой-носителем). Предпочтительно этот генератор работает с избытком хлорита натрия, чтобы уменьшить вероятность генерации газообразного хлора в качестве примеси.[0067] In order to prepare chlorine dioxide suitable for use in this invention, any suitable chlorine dioxide preparation method known in the art can be used. In general, chlorine dioxide solutions can be prepared by treating chlorite saline solutions (e.g. NaClO 2 ) with an acidic solution to prepare acidic solutions containing ClO 2 , which can then be introduced as gas into water to prepare an aqueous ClO solution 2 . Other precursors, for example sodium chlorate, may also be used. For example, in a preferred embodiment, the invention provides a process involving the manufacture of chlorine dioxide by using, for example, a device such as a chlorine dioxide generator, for example, as described and claimed in US Pat. No. 6,468,479, the disclosure of which is incorporated herein by reference. Chlorine dioxide is generated either directly in the form of gas, or preferably in the form of a mixture of chlorine dioxide with water (or other suitable carrier fluid). Preferably, this generator operates with excess sodium chlorite to reduce the likelihood of generating chlorine gas as an impurity.

[0068] В соответствии с фиг. 1 генератор 75 диоксида хлора расположен поточно с системой обработки, при этом предшественники диоксида хлора (соляная кислота, хлорит натрия и гипохлорит натрия) хранят соответственно в баках 76, 77 и 78. Трубка 28 Вентури имеет поток воды, текущей через него, при помощи которого создается вакуум, вытягивающий диоксид хлора из реакционной колонны генератора в поток воды для образования водного диоксида хлора.[0068] In accordance with FIG. 1, chlorine dioxide generator 75 is located in-line with a treatment system, while chlorine dioxide precursors (hydrochloric acid, sodium chlorite and sodium hypochlorite) are stored in tanks 76, 77 and 78, respectively. Venturi tube 28 has a stream of water flowing through it, through which a vacuum is created that draws chlorine dioxide from the reaction column of the generator into the water stream to form aqueous chlorine dioxide.

[0069] В примерном варианте осуществления время пребывания текучей среды 2b во второй емкости 102 обработки составляет приблизительно от 10 до 30 минут, хотя время реакции может варьироваться в зависимости от свойств текучей среды 2b. Например, в некоторых вариантах осуществления время пребывания составляет 10, 13, 15, 18, 20, 22, 25, 27 или 30 минут, включая любые и все соответствующие диапазоны и поддиапазоны (например, от 10 до 30 минут, от 12 до 30 минут, от 15 до 30 минут, от 20 до 30 минут, от 10 до 20 минут, от 10 до 25 минут, от 15 до 25 минут и т.д.). Вторая емкость 102 имеет средство 13 нижнего слива в третью емкость 103 обработки. Средство 13 нижнего слива может содержать канал, трубу, трубопровод перекачки или любое другое средство, благодаря которому текучая среда 2b, имеющаяся у дна емкости 102, может течь в емкость 103, и которое хорошо известно в области техники, связанной с системами обработки сточных вод. В примере осуществления вторая емкость 102 также содержит средства 14 снятия (на чертеже не показаны) для удаления легкого материала флокулянта или других материалов, имеющих низкий удельный вес, с поверхности или верхней части второй емкости 102 обработки. Примеры средств 14 снятия, применяемые в изобретении, хорошо известны в области техники, связанной с обработкой сточных вод. Они могут включать в себя скиммеры (например, лопаточного типа), конвейерную ленту, пневматическую флотацию или другое оборудование, известное в области техники, связанной с удалением более легких твердых веществ, углеводородов или флокулянтов с поверхности реактора.[0069] In an exemplary embodiment, the residence time of the fluid 2b in the second processing vessel 102 is from about 10 to 30 minutes, although the reaction time may vary depending on the properties of the fluid 2b. For example, in some embodiments, the residence time is 10, 13, 15, 18, 20, 22, 25, 27, or 30 minutes, including any and all relevant ranges and sub-ranges (e.g., from 10 to 30 minutes, from 12 to 30 minutes , from 15 to 30 minutes, from 20 to 30 minutes, from 10 to 20 minutes, from 10 to 25 minutes, from 15 to 25 minutes, etc.). The second tank 102 has a bottom discharge means 13 in a third processing tank 103. The bottom discharge means 13 may comprise a channel, pipe, pumping line, or any other means by which fluid 2b at the bottom of the vessel 102 can flow into the vessel 103 and which is well known in the art for wastewater treatment systems. In an exemplary embodiment, the second container 102 also comprises stripping means 14 (not shown) for removing lightweight flocculant material or other materials having a low specific gravity from the surface or top of the second processing tank 102. Examples of stripping means 14 used in the invention are well known in the art of wastewater treatment. These may include skimmers (e.g., blade type), conveyor belt, pneumatic flotation, or other equipment known in the art for removing lighter solids, hydrocarbons, or flocculants from the surface of the reactor.

[0070] Третья емкость 103 обработки содержит текучую среду 2с. Время пребывания в емкости 103 составляет приблизительно от 10 до 30 минут, хотя время реакции может варьироваться в зависимости от свойств текучей среды 2с. Например, в некоторых вариантах осуществления время пребывания составляет 10, 13, 15, 18, 20, 22, 25, 27 или 30 минут, включая любые и все соответствующие диапазоны и поддиапазоны (например, от 10 до 30 минут, от 12 до 30 минут, от 15 до 30 минут, от 20 до 30 минут, от 10 до 20 минут, от 10 до 25 минут, от 15 до 25 минут и т.д.).[0070] The third processing vessel 103 comprises a fluid 2c. The residence time in the container 103 is approximately 10 to 30 minutes, although the reaction time may vary depending on the properties of the fluid 2c. For example, in some embodiments, the residence time is 10, 13, 15, 18, 20, 22, 25, 27, or 30 minutes, including any and all relevant ranges and sub-ranges (e.g., from 10 to 30 minutes, from 12 to 30 minutes , from 15 to 30 minutes, from 20 to 30 minutes, from 10 to 20 minutes, from 10 to 25 minutes, from 15 to 25 minutes, etc.).

[0071] Третья емкость 103 имеет средства 15 верхнего слива (на чертеже не показаны) в четвертую емкость 104 или чистый резервуар. Средства 15 верхнего слива, применяемые в данном изобретении, хорошо известны и, например, могут содержать канал, трубу, трубопровод перекачки или любое другое средство, благодаря которому текучая среда 2 с, имеющаяся в верхней части емкости 103, может течь в емкость 104, и которое хорошо известно в области техники, связанной с системами обработки сточных вод. Третья емкость 103 также имеет средства для удаления из обрабатываемой текучей среды 2d у дна емкости 103 твердых веществ, имеющих высокую плотность, примеры которых хорошо известны в данной области техники и которые, например, могут включать в себя скребки или шнеки, расположенные у дна бака.[0071] The third container 103 has upper discharge means 15 (not shown) in the fourth container 104 or a clean tank. The overflow means 15 used in the present invention are well known and, for example, may comprise a channel, pipe, pumping pipe, or any other means by which the 2 s fluid present in the upper part of the container 103 can flow into the container 104, and which is well known in the field of technology related to wastewater treatment systems. The third tank 103 also has means for removing high density solids from the fluid 2d at the bottom of the tank 103, examples of which are well known in the art and which, for example, may include scrapers or screws located at the bottom of the tank.

[0072] В варианте осуществления, показанном на фиг. 1, емкости 101-104 обработки представляют собой емкости для гидроразрыва, расположенные в месте добычи нефти и газа, при этом описываемая система обработки пластовой воды согласно изобретению интегрирована в замкнутую систему, уже имеющуюся в этом месте. В альтернативных вариантах осуществления вышеописанные способ и систему можно модифицировать, тем не менее, они по-прежнему будут находиться в объеме раскрытого в данном документе изобретения и соответствовать ему. Например, в более общем случае, в альтернативных вариантах осуществления, изображенных в качестве примера на фиг. 2, показана замкнутая система 150 обработки, соответствующая формуле данного изобретения. На фиг. 2 замкнутая система 150 обработки содержит трубку 20 Вентури, поток 100 обрабатываемой текучей среды (например, сточных вод 15), емкость или систему 50 и обработки/хранения, окись 30 хлора и окислитель 40.[0072] In the embodiment shown in FIG. 1, treatment tanks 101-104 are fracturing tanks located at an oil and gas production site, and the disclosed formation water treatment system according to the invention is integrated into a closed system already existing at that location. In alternative embodiments, the method and system described above can be modified, however, they will still be within the scope of the invention disclosed herein and correspond to it. For example, in a more general case, in the alternative embodiments shown by way of example in FIG. 2, a closed processing system 150 according to the claims of the present invention is shown. In FIG. 2, a closed processing system 150 comprises a venturi 20, a flow of 100 fluid to be treated (e.g., sewage 15), a container or treatment / storage system 50, chlorine oxide 30, and oxidizing agent 40.

[0073] Поток 100 текучей среды содержит сточные воды 15, например, поток текучей среды из сточных вод, поступающий из месторождения нефти или газа. Например, на фиг. 1 сточные воды 15 представляют собой неочищенную пластовую воду 2. В поток 100 вводят комбинацию, состоящую из окиси 30 хлора и окислителя 40. Окись 30 хлора предпочтительно включает в себя хлорит 30b, но она также может содержать диоксид 30а хлора или комбинацию, состоящую из хлорита 30b и диоксида 30а хлора, которые вводят в поток 100. Например, как было рассмотрено в связи с фиг. 1, хлорит натрия (т.е. хлорит 30b) можно ввести путем выпуска с использованием трубки 20 Вентури (или трубки 4 Вентури, как показано на фиг. 1), причем трубка 20 Вентури является частью обрабатываемого потока 100 текучей среды, или с использованием других средств, хорошо известных в данной области техники. В альтернативных вариантах осуществления специалист может применить технологию, известную в данной области техники и предназначенную для ввода, смешения и/или диффузии химикатов в системе обработки, - либо прямо в бак, либо в трубопровод для текучей среды, включая, кроме прочего, инжекторные насосы, инжекторы высокого давления, насосы, сточные трубопроводы, каналы, смесители, разбрызгиватели или их комбинацию.[0073] The fluid stream 100 contains wastewater 15, for example, a fluid stream from wastewater coming from an oil or gas field. For example, in FIG. 1, sewage 15 is untreated produced water 2. A combination of chlorine oxide 30 and an oxidizing agent 40 are introduced into stream 100. Chlorine oxide 30 preferably includes chlorite 30b, but it may also contain chlorine dioxide 30a or a combination of chlorite 30b and chlorine dioxide 30a, which are introduced into stream 100. For example, as discussed in connection with FIG. 1, sodium chlorite (i.e., chlorite 30b) can be introduced by venting using a venturi 20 (or venturi 4, as shown in FIG. 1), the venturi 20 being part of the fluid stream 100 being processed, or using other agents well known in the art. In alternative embodiments, a person skilled in the art may apply technology known in the art for introducing, mixing and / or diffusing chemicals in a processing system, either directly into a tank or into a fluid pipe, including but not limited to injection pumps, high pressure injectors, pumps, sewers, ducts, mixers, sprinklers, or a combination thereof.

[0074] В вариантах осуществления изобретения окислитель 40 может представлять собой воздух, кислород, обогащенный кислородом воздух или любой химический источник кислорода или комбинацию, стабильную с диоксидом хлора (30а) и/или хлоритом (30b), или некоторую комбинацию этих веществ. Кроме того, в одном или более вариантов осуществления изобретения окислитель 40 вводят посредством прямой инжекции в сточные воды в виде небольших пузырьков (т.е. при помощи воздушного барботажа, находящегося под давлением источника, аэратора, механического перемешивания, диффузора, распыления или вывода через трубку 20 (4, 28) Вентури (см. например, фиг. 1-9). Если в качестве окислителя применяют озон 40, то на первом этапе его не следует применять в комбинации с диоксидом хлора, так как озон расходует диоксид хлора. Диоксид хлора скорее следует применять на второй фазе или на втором этапе и только после того, как остаточное содержание озона в сточных водах или в водном объеме исчерпается или почти исчерпается.[0074] In embodiments of the invention, the oxidizing agent 40 may be air, oxygen, oxygen enriched air, or any chemical oxygen source or a combination stable with chlorine dioxide (30a) and / or chlorite (30b), or some combination of these substances. In addition, in one or more embodiments, the oxidizing agent 40 is introduced by direct injection into the wastewater in the form of small bubbles (i.e., by means of air sparging, a pressurized source, aerator, mechanical stirring, diffuser, spraying or outlet through a tube 20 (4, 28) Venturi (see, for example, Fig. 1-9). If ozone 40 is used as an oxidizing agent, then at the first stage it should not be used in combination with chlorine dioxide, since ozone consumes chlorine dioxide. rather should change in the second phase or the second phase and only after the residual ozone concentration in the waste water or in an aqueous volume is exhausted or nearly exhausted.

[0075] В соответствии с примерами осуществления изобретения на нефтяных промыслах и с целью гидравлического разрыва формации емкость 50 хранения или обработки (или система 50) содержит сточные воды 15, поступающие от источника 10. Источник 10 содержит источник пластовой воды. В альтернативных вариантах осуществления источник 10 содержит воду обратного притока, наземную воду, муниципальную воду, воду для гидроразрыва, сточные воды или любую их комбинацию. Специалист в данной области техники также поймет, что сточные воды 15 могут представлять собой любую воду или целевую водную текучую среду, которая загрязнена (например, органическими веществами и/или микроорганизмами), и которую утилизируют или обрабатывают с целью повторного использования, хранения и/или сброса назад в окружающую среду независимо от отрасли промышленности. В одном или более вариантов осуществления перед обработкой потребление окислителя загрязняющих веществ в сточной воде 15 составляет приблизительно от 30 до 5000 мг/л, предпочтительно приблизительно от 50 до 500 мг/л. Это потребление окислителя включает в себя реагенты-восстановители, включающие в себя, без ограничения этим, восстановленные сернистые соединения, биомассу и другие биологические побочные продукты, и восстановленные металлы, включая, кроме прочего, железо (Fe) II.[0075] In accordance with embodiments of the invention in the oil fields and for the purpose of hydraulically fracturing the formation, the storage or processing tank 50 (or system 50) contains wastewater 15 coming from source 10. Source 10 contains a source of produced water. In alternative embodiments, source 10 comprises return water, ground water, municipal water, fracturing water, wastewater, or any combination thereof. One of ordinary skill in the art will also understand that wastewater 15 can be any water or target aqueous fluid that is contaminated (e.g., with organic substances and / or microorganisms) and that is recycled or treated for reuse, storage and / or discharge back into the environment regardless of industry. In one or more embodiments, prior to treatment, the consumption of an oxidizing agent of pollutants in waste water 15 is from about 30 to 5000 mg / L, preferably from about 50 to 500 mg / L. This oxidizing agent consumption includes reducing agents including, but not limited to, reduced sulfur compounds, biomass and other biological by-products, and reduced metals, including but not limited to iron (Fe) II.

[0076] Например, в некоторых вариантах осуществления потребление окислителя составляет 30, 50, 100, 250, 300, 500, 750, 800, 900, 1000, 1250, 1500, 2000, 3000, 4000 и 5000 мг/л, включая любые и все соответствующие диапазоны и поддиапазоны (например, от 30 до 5000 мг/л, от 100 до 2000 мг/л, от 300 до 2000 мг/л, от 500 до 2000 мг/л, от 1000 до 2000 мг/л, от 30 до 1000 мг/л, от 50 до 1000 мг/л, от 100 до 1000 мг/л, от 500 до 5000 мг/л, от 50 до 500 мг/л и т.д.).[0076] For example, in some embodiments, the oxidizing agent is 30, 50, 100, 250, 300, 500, 750, 800, 900, 1000, 1250, 1500, 2000, 3000, 4000 and 5000 mg / L, including any and all relevant ranges and subranges (e.g., from 30 to 5000 mg / L, from 100 to 2000 mg / L, from 300 to 2000 mg / L, from 500 to 2000 mg / L, from 1000 to 2000 mg / L, from 30 up to 1000 mg / l, from 50 to 1000 mg / l, from 100 to 1000 mg / l, from 500 to 5000 mg / l, from 50 to 500 mg / l, etc.).

[0077] В некоторых вариантах осуществления трубку 20 Вентури применяют как для генерации, так и для ввода окиси 30 хлора (например, диоксида хлора (30а)) и/или комбинации диоксида хлора (30а) и хлорита (30b) в поток 100 текучей среды и, кроме того, для последующего ввода окислителя 40. В других вариантах осуществления применяют отдельные трубки Вентури (например, на фиг. 1 трубки 4 и 28 Вентури). В предпочтительном варианте осуществления текучая среда-носитель 33 для трубки 20 Вентури поступает прямо из емкости 50 хранения. Емкость 50 содержит сточные воды 15, т.е. обрабатываемые сточные воды, или комбинацию обработанных сточных вод (или другой целевой текучей среды) и обрабатываемых сточных вод. Специалист в данной области техники поймет, что, несмотря на это, текучая среда-носитель 33 может поступать от любого имеющегося в распоряжении источника воды, расположенного поточно с системой 150.[0077] In some embodiments, the venturi 20 is used to both generate and inject chlorine oxide 30 (eg, chlorine dioxide (30a)) and / or a combination of chlorine dioxide (30a) and chlorite (30b) into the fluid stream 100 and, in addition, for subsequent input of oxidizing agent 40. In other embodiments, separate venturi tubes are used (for example, in FIG. 1, venturi tubes 4 and 28). In a preferred embodiment, the carrier fluid 33 for the venturi 20 comes directly from the storage vessel 50. The tank 50 contains waste water 15, i.e. treated wastewater, or a combination of treated wastewater (or other target fluid) and treated wastewater. One skilled in the art will understand that, despite this, the carrier fluid 33 may come from any available water source located inline with the system 150.

[0078] Как показано на фиг. 2-8, система 50 хранения и обработки содержит один бак или емкость. Несмотря на это, в соответствии с изобретением система 50 емкостей содержит несколько баков, ям или водоемов, или любые другие средства хранения (например, резервуар, контейнер или отстойный бассейн), в которых хранят, держат, транспортируют или содержат сточные воды 15, полученные из источника 10. Система 50 емкостей может включать в себя один или несколько баков, емкостей, контейнеров или другие системы обработки сточных вод, подходящие для обработки сточных вод 15. Например, как описано в связи с фиг. 1, в действительности емкость 50 включает в себя четыре емкости 101-104 обработки и четыре цистерны 500 хранения.[0078] As shown in FIG. 2-8, the storage and processing system 50 comprises one tank or tank. Despite this, in accordance with the invention, the tank system 50 contains several tanks, pits or ponds, or any other means of storage (for example, a tank, container or sludge pool) in which waste water 15 obtained from source 10. Tank system 50 may include one or more tanks, containers, containers, or other wastewater treatment systems suitable for treating wastewater 15. For example, as described in connection with FIG. 1, in fact, the tank 50 includes four processing tanks 101-104 and four storage tanks 500.

[0079] В вариантах осуществления данного изобретения окись 30 хлора и окислитель 40 подают с таким расходом, что удаление летучих восстановителей (т.е. сероводорода) происходит скорее не в результате физической обработки или физического удаления, а путем окисления. Выбирая такой расход воздуха, который предотвращает выделение в виде газа сероводорода (или других летучих восстановителей), имеющихся в сточных водах 15, эти восстановители скорее не очищаются, а окисляются на месте. Цель заключается в том, чтобы добавить окислитель 40 в текучую среду с таким расходом, при котором текучая среда входит в контакт с сульфидами для обеспечения возможности окисления. Таким образом, следует избегать расхода, результатом которого является добавление сильного воздушного потока, удаляющего сульфиды прежде, чем они смогут окислиться. Объем текучей среды, обрабатываемой в системе 50 емкостей, непосредственно влияет на диапазон расхода, который может использоваться для того, чтобы избежать выделения газа и очистки. Таким образом, соответствующий диапазон является широким. Например, небольшой бак требует гораздо меньшего расхода воздуха, чем глубокий водоем. Однако специалист в данной области техники сможет определить расход, подходящий для того, чтобы предотвратить обработку или удаление летучих восстановителей, в зависимости от объема, глубины и/или размера системы 50 емкостей (или обрабатываемой текучей среды), системы обработки в целом и потребления окислителя.[0079] In embodiments of the present invention, chlorine oxide 30 and oxidizing agent 40 are supplied at such a rate that the removal of volatile reducing agents (ie, hydrogen sulfide) occurs rather than by physical treatment or physical removal, but by oxidation. Choosing an air flow rate that prevents the release of hydrogen sulfide (or other volatile reducing agents) present in wastewater 15 as a gas, these reducing agents are most likely not cleaned, but oxidized in place. The goal is to add oxidizing agent 40 to the fluid at a rate such that the fluid comes into contact with sulfides to allow oxidation. Thus, a flow rate that results in the addition of a strong air stream that removes sulfides before they can be oxidized should be avoided. The volume of fluid processed in the 50 tank system directly affects the flow range that can be used to avoid gas evolution and purification. Thus, the corresponding range is wide. For example, a small tank requires much less air consumption than a deep pond. However, one skilled in the art will be able to determine a flow rate suitable to prevent the treatment or removal of volatile reducing agents, depending on the volume, depth, and / or size of the tank system 50 (or the fluid being processed), the treatment system as a whole, and the oxidizer consumption.

[0080] На фиг. 3 для ввода окислителя 40 применяют диффузор 70. В одном или более вариантов осуществления, как показано на фиг. 4, окислитель 40 при помощи находящегося под давлением источника 80 добавляют прямо в сточные воды 15 возле дна емкости 50, причем, чтобы усилить перемешивание сточных вод 15 в емкости 50, можно использовать механическое действие. Если применяют способ ввода в одной точке, то является предпочтительным, чтобы инжектор мог перемещаться в горизонтальной плоскости емкости 50 (на чертеже это не показано).[0080] FIG. 3, a diffuser 70 is used to introduce oxidizing agent 40. In one or more embodiments, as shown in FIG. 4, the oxidizing agent 40 is added directly to the wastewater 15 near the bottom of the vessel 50 using a pressurized source 80, and mechanical action can be used to enhance mixing of the wastewater 15 in the vessel 50. If a single point input method is used, it is preferable that the injector can move in the horizontal plane of the container 50 (this is not shown in the drawing).

[0081] В одном или более вариантов осуществления данного изобретения окись 30 хлора и окислитель 40 вводят в сточные воды 15 следующим образом. Сначала окись 30 хлора вводят в течение достаточного времени и в дозе, достаточно для уменьшения потребления диоксида хлора при обработке сточных вод 15 в диапазоне приблизительно от 10 до 20 процентов, включая все соответствующие диапазоны и поддиапазоны (например, 12, 15 процентов и т.д.). Требуемое время и дозировка зависят от свойств сточных вод 15 (например, от потребления диоксида хлора), системы обработки и предполагаемого использования. В одном или более вариантов осуществления в течение начального (или первого) этапа обработки окись 30 хлора содержит только хлорит 30b. В тех вариантах осуществления, в которых окись 30 хлора содержит только хлорит 30b, этап ввода окислителя 40 можно выполнить (и во многих случаях это является предпочтительным) сразу после этого, синхронно, по существу синхронно или по существу одновременно (см. например, фиг. 1, описание фиг. 1 и приведенные в данном документе примеры). В примерных вариантах осуществления хлорит 30b добавляют в соответствующей дозировке и в течение соответствующего времени, чтобы получить в текучей среде 2а дозировку в диапазоне приблизительно от 10 до 500 мг/кг. Например, в некоторых вариантах осуществления дозировка хлорита 30b составляет 10, 20, 23, 27, 30, 50, 100, 120, 180, 230, 250, 300, 420, 500 мг/кг, включая любые и все соответствующие диапазоны и поддиапазоны (например, от 10 до 500 мг/кг, от 25 до 500 мг/кг, от 25 до 300 мг/кг, от 10 до 300 мг/кг, от 10 до 100 мг/кг, от 25 до 200 мг/кг, от 50 до 500 мг/кг, от 50 до 420 мг/кг, от 23 до 420 мг/кг, от 27 до 420 мг/кг, от 23 до 300 мг/кг, от 27 до 300 мг/кг, от 23 до 230 мг/кг и т.д.).[0081] In one or more embodiments of the present invention, chlorine oxide 30 and oxidizing agent 40 are introduced into waste water 15 as follows. First, chlorine oxide 30 is introduced for a sufficient time and in a dose sufficient to reduce the consumption of chlorine dioxide in wastewater treatment 15 in the range of about 10 to 20 percent, including all relevant ranges and sub-ranges (e.g. 12, 15 percent, etc. .). The required time and dosage depend on the properties of the wastewater 15 (for example, on the consumption of chlorine dioxide), the treatment system and the intended use. In one or more embodiments, during the initial (or first) processing step, chlorine oxide 30 contains only chlorite 30b. In those embodiments in which the chlorine oxide 30 contains only chlorite 30b, the step of introducing the oxidizing agent 40 can be performed (and in many cases this is preferred) immediately thereafter, synchronously, substantially synchronously or essentially simultaneously (see, for example, FIG. 1, a description of Fig. 1 and the examples provided herein). In exemplary embodiments, chlorite 30b is added at the appropriate dosage and over the appropriate time to obtain a dosage in the fluid 2a in the range of about 10 to 500 mg / kg. For example, in some embodiments, the dosage of chlorite 30b is 10, 20, 23, 27, 30, 50, 100, 120, 180, 230, 250, 300, 420, 500 mg / kg, including any and all relevant ranges and sub-ranges ( for example, from 10 to 500 mg / kg, from 25 to 500 mg / kg, from 25 to 300 mg / kg, from 10 to 300 mg / kg, from 10 to 100 mg / kg, from 25 to 200 mg / kg, 50 to 500 mg / kg, 50 to 420 mg / kg, 23 to 420 mg / kg, 27 to 420 mg / kg, 23 to 300 mg / kg, 27 to 300 mg / kg, 23 up to 230 mg / kg, etc.).

[0082] В альтернативных вариантах осуществления окись 30 хлора может представлять собой диоксид 30а хлора, хлорит 30b или их комбинацию. Так как диоксид хлора реагирует как свободный радикал и, следовательно, почти мгновенно, диоксид хлора нельзя добавлять с большим расходом или в большой концентрации одновременно с добавлением большого объема окислителя 40. Следовательно, если в течение первого этапа окись 30 хлора содержит диоксид 30а хлора (или комбинацию хлорита 30b и диоксида 30а хлора), то нельзя одновременно добавлять окислитель 40, пока весь диоксид 30а хлора не превратится в хлорит 30b или, если это осуществляют одновременно, окислитель 40 необходимо добавлять с расходом, достаточно низким для того, чтобы быть уверенным в том, что диоксид хлора не будет удален или очищен из сточных вод 15 прежде, чем он диспергирует через текучую среду.[0082] In alternative embodiments, the chlorine oxide 30 may be chlorine dioxide 30a, chlorite 30b, or a combination thereof. Since chlorine dioxide reacts as a free radical and, therefore, almost instantly, chlorine dioxide cannot be added at a high flow rate or in high concentration simultaneously with the addition of a large volume of oxidizing agent 40. Therefore, if during the first stage chlorine oxide 30 contains chlorine dioxide 30a (or combination of chlorite 30b and chlorine dioxide 30a), it is not possible to add oxidizer 40 at the same time until all chlorine dioxide 30a has been converted to chlorite 30b or, if this is done simultaneously, oxidant 40 must be added at a rate low enough to ensure that chlorine dioxide will not be removed or treated from wastewater 15 before it is dispersed through the fluid.

[0083] Кроме того, в некоторых вариантах осуществления либо перед обработкой при помощи диоксида 30 хлора, либо одновременно с этой обработкой можно добавлять каустическую соду (90) (на чертеже это не показано), чтобы увеличить рН сточных вод 15 приблизительно до значения от 7 до 10. Например, в варианте осуществления, описанном в связи с фиг. 1, чтобы получить значение рН, составляющее приблизительно 8,5, добавляют гидроокись натрия (каустическую соду 90). Благодаря применению для сточных вод 15 более высокого значения рН загрязняющие металлы (например, железо (Fe)) выпадают из раствора, при этом предотвращается образование некоторых комплексных соединений металлов, проявляющих тенденцию к образованию низкого рН. В других вариантах осуществления, предусмотренных в объеме изобретения, первый этап добавления окиси 30 хлора можно пропустить, в зависимости от потребления диоксида хлора, применения или имеющейся системы.[0083] In addition, in some embodiments, either caustic soda (90) (not shown) can be added prior to treatment with chlorine dioxide 30 or simultaneously with this treatment to increase the pH of wastewater 15 to approximately 7 to 10. For example, in the embodiment described in connection with FIG. 1, sodium hydroxide (caustic soda 90) is added to obtain a pH value of approximately 8.5. Due to the use of a higher pH value for wastewater 15, polluting metals (for example, iron (Fe)) precipitate out of solution, while the formation of certain metal complex compounds that tend to form low pH is prevented. In other embodiments contemplated within the scope of the invention, the first step of adding chlorine oxide 30 may be skipped, depending on the consumption of chlorine dioxide, application, or existing system.

[0084] Окислитель 40 вводят в сточные воды 15 либо перед обработкой при помощи окиси 30 хлора, либо параллельно с этой обработкой. Окислитель 40 добавляют в соответствующей дозировке и в течение соответствующего времени, чтобы получить общую дозировку приблизительно в пределах от 20 до 2000 мг/кг окислителя 40 на весь объем обрабатываемых сточных вод 15, включая все соответствующие диапазоны и поддиапазоны, причем предпочтительной является дозировка приблизительно от 20 до 1000 мг/кг окислителя 40 на весь объем обрабатываемой текучей среды. Требуемое время и дозировка опять-таки зависят от свойств сточных вод 15 (например, от потребления диоксида хлора), системы обработки и предполагаемого использования, наряду с другими соображениями относительно механического оборудования, которые известны специалисту в данной области техники. В одном или более вариантов осуществления в результате применения окислителя 40, в общей сложности, расходуют приблизительно от 10 до 90 процентов общего потребления диоксида хлора, предпочтительно приблизительно от 60 до 90 процентов потребления диоксида хлора. Например, в некоторых вариантах осуществления окислитель потребует расхода, составляющего 10, 20, 25, 40, 50, 60, 65, 70, 80 или 90 процентов потребления диоксида хлора, включая любые и все соответствующие диапазоны и поддиапазоны (например, от 10 до 25, от 10 до 70, от 15 до 90, от 20 до 80, от 50 до 85, от 60 до 80, от 60 до 90 процентов и т.д.).[0084] The oxidizing agent 40 is introduced into the wastewater 15 either before treatment with chlorine oxide 30, or in parallel with this treatment. Oxidizing agent 40 is added at the appropriate dosage and over the appropriate time to obtain a total dosage of approximately 20 to 2000 mg / kg of oxidizing agent 40 over the entire volume of wastewater treated 15, including all relevant ranges and subranges, with a dosage of approximately 20 being preferred up to 1000 mg / kg of oxidizing agent 40 for the entire volume of the processed fluid. The required time and dosage again depends on the properties of the wastewater 15 (for example, on the consumption of chlorine dioxide), the treatment system and the intended use, along with other considerations regarding mechanical equipment that are known to those skilled in the art. In one or more embodiments, as a result of using oxidizing agent 40, a total of about 10 to 90 percent of the total consumption of chlorine dioxide is consumed, preferably about 60 to 90 percent of the consumption of chlorine dioxide. For example, in some embodiments, the oxidizing agent will require a flow rate of 10, 20, 25, 40, 50, 60, 65, 70, 80, or 90 percent of the consumption of chlorine dioxide, including any and all relevant ranges and sub-ranges (e.g., 10 to 25 , from 10 to 70, from 15 to 90, from 20 to 80, from 50 to 85, from 60 to 80, from 60 to 90 percent, etc.).

[0085] Этап ввода окислителя 40 в течение первого этапа обработки можно выполнять по существу одновременно, синхронно или сразу же после первого этапа добавления окиси 30 хлора, в частности, если окись 30 хлора представляет собой только хлорит (30b). Как описано выше, синергическое действие окислителя и окиси хлора может снизить начальное потребление приблизительно на 70-80% или более.[0085] The step of introducing oxidizing agent 40 during the first processing step can be performed substantially simultaneously, synchronously or immediately after the first step of adding chlorine oxide 30, in particular if chlorine oxide 30 is only chlorite (30b). As described above, the synergistic effect of the oxidizing agent and chlorine oxide can reduce the initial intake by about 70-80% or more.

[0086] На следующем этапе (или этапе второй обработки) окись 30 хлора вводят в количестве, достаточном для получения в текучей среде целевого остаточного содержания ClO2, которое зависит от потребления окислителя в текучей среде. Например, в случае фиг. 1, после того как в течение определенного периода времени (т.е. приблизительно от 15 до 60 минут) на этапе 1 процесса обработки в емкость 101 обработки вводят хлорит натрия, воздух и каустическую соду, на втором этапе диоксид хлора вводят во вторую емкость 102 обработки до тех пор, пока не получат целевое остаточное содержание диоксида хлора. Несмотря на это, в альтернативных вариантах осуществления в течение этого второго этапа окись 30 хлора может содержать диоксид 30а хлора, хлорит 30b или их комбинацию. Она может представлять собой, но не обязательно, окись хлора, которую применяли на первом начальном этапе.[0086] In the next step (or the second processing step), chlorine oxide 30 is introduced in an amount sufficient to obtain the target residual ClO 2 content in the fluid, which depends on the consumption of the oxidizing agent in the fluid. For example, in the case of FIG. 1, after sodium chlorite, air and caustic soda are introduced into processing tank 101 in a processing step 1 during a certain period of time (i.e., from about 15 to 60 minutes), in a second step, chlorine dioxide is introduced into a second tank 102 processing until you get the target residual content of chlorine dioxide. Despite this, in alternative embodiments, during this second step, chlorine oxide 30 may contain chlorine dioxide 30a, chlorite 30b, or a combination thereof. It may be, but not necessarily, chlorine oxide, which was used in the first initial stage.

[0087] Целевая остаточная концентрация диоксида хлора в обработанной текучей среде или сточных водах зависит от предполагаемой продолжительности хранения перед повторным использованием, например, в качестве рабочей текучей среды. Например (и как показано на фиг. 7-9), в случае непосредственного применения в качестве воды для гидроразрыва в системе гидравлического разрыва необходимое остаточное содержание диоксида хлора в текучей среде 200, выходящей из системы, составляет приблизительно от 0,1 до 20 мл/л, предпочтительно приблизительно от 0,5 до 5 мл/л (см. абзац 64 и 65). В еще одном примере (см. например, фиг. 2-6), если обработанную текучую среду предполагают хранить в емкости 50 в течение нескольких дней или дольше, целевая остаточная концентрация диоксида хлора должна составлять приблизительно от 5 до 50 мл/л, предпочтительно приблизительно от 20 до 50 мл/л, включая любые и все соответствующие диапазоны и поддиапазоны (см. абзац 64 и 65). Как рассмотрено выше, в примерных вариантах осуществления изобретения в течение последнего этапа процесса обработки окись 30 хлора содержит только диоксид 30а хлора. Во время этого этапа обработки окись 30 хлора (в виде диоксида 30а хлора) и окислитель 40 нельзя одновременно добавлять в поток 100.[0087] The target residual concentration of chlorine dioxide in the treated fluid or wastewater depends on the expected storage duration before reuse, for example, as a working fluid. For example (and as shown in FIGS. 7-9), in the case of direct use as hydraulic fracturing water in a hydraulic fracturing system, the required residual chlorine dioxide content in the fluid 200 exiting the system is from about 0.1 to 20 ml / l, preferably from about 0.5 to 5 ml / l (see paragraph 64 and 65). In another example (see, for example, FIGS. 2-6), if the treated fluid is intended to be stored in a container 50 for several days or longer, the target residual concentration of chlorine dioxide should be from about 5 to 50 ml / l, preferably about from 20 to 50 ml / l, including any and all relevant ranges and sub-ranges (see paragraph 64 and 65). As discussed above, in exemplary embodiments of the invention, during the last step of the processing process, chlorine oxide 30 contains only chlorine dioxide 30a. During this processing step, chlorine oxide 30 (in the form of chlorine dioxide 30a) and oxidizing agent 40 cannot be simultaneously added to stream 100.

[0088] В одном или более вариантов осуществления изобретения, если система хранения и обработки или емкость 50 содержит бак, яму, водоем или отстойный бассейн, общее время обработки, необходимое для того, чтобы сточные воды 15 достигли окисления и/или дезинфекции, составляет менее 24 часов, предпочтительно менее 8 часов. В еще одном варианте осуществления общее время обработки, необходимое для того, чтобы сточные воды 15 достигли окисления и/или дезинфекции, составляет приблизительно менее 60 минут, предпочтительно приблизительно менее 15 минут, если система или емкость 50 представляют собой трубопровод или комбинацию трубопровода и бака, например, применяемые для операций, осуществляемых на месте "на лету" (см. например, фиг. 1, 6-8), если время пребывания ограничено, а обработанную текучую среду 200 необходимо использовать немедленно.[0088] In one or more embodiments of the invention, if the storage and processing system or tank 50 comprises a tank, pit, pond or settling basin, the total processing time required for the wastewater 15 to reach oxidation and / or disinfection is less than 24 hours, preferably less than 8 hours. In yet another embodiment, the total processing time necessary for the wastewater 15 to reach oxidation and / or disinfection is approximately less than 60 minutes, preferably approximately less than 15 minutes, if the system or vessel 50 is a pipe or a combination of pipe and tank, for example, used for on-the-fly operations (see, for example, FIGS. 1, 6-8) if the residence time is limited and the treated fluid 200 needs to be used immediately.

[0089] На фиг. 2-5 показаны различные варианты осуществления системы 150 обработки. На фиг. 3 для ввода окислителя 40 в емкость 50 при помощи диффузора 70 и находящегося под давлением источника 71, применяют нагнетание воздуха. На фиг. 4 для ввода окислителя 40 применяют бак для химикалий и находящийся под давлением источник 80. На фиг. 5 для ввода окислителя 40 в поток 100 применяют поточно расположенные диффузор 70 и источник 71, находящийся под давлением. В некоторых вариантах осуществления применяют механическую мешалку 92. На фиг. 6-8 (а также на фиг. 1) показаны различные варианты осуществления системы 250 обработки. В частности, в этих вариантах осуществления система 150 обработки содержит "поточную" систему 250 обработки, например, систему обработки текучей среды для гидроразрыва "на лету" или любую другую промышленную систему обработки воды, устанавливаемую поточно для немедленного применения. На фиг. 6 окислитель 40 из источника 72 химикалий вводят поточно при помощи трубки 20 Вентури. На фиг. 7 для ввода окислителя 40 в поток 100 поточно применяют бак 80 для химикалий. На фиг. 8 для ввода окислителя 40 в поток 100 применяют нагнетание воздуха при помощи диффузора 70 и находящегося под давлением источника 71. Хотя на чертежах это не показано, система 150/250 обработки также может содержать источник, средство ввода каустической соды 90, а также другие способы обработки сточных вод, известные в данной области техники, например, механические мешалки, системы верхнего слива, пеноподавляющие агенты, электронные датчики и контрольные устройства.[0089] FIG. 2-5, various embodiments of a processing system 150 are shown. In FIG. 3, air injection is used to introduce the oxidizing agent 40 into the container 50 by means of a diffuser 70 and a pressurized source 71. In FIG. 4, a chemical tank and a pressurized source 80 are used to introduce oxidizing agent 40. FIG. 5, in-line diffuser 70 and pressure source 71 are used to introduce oxidizing agent 40 into stream 100. In some embodiments, a mechanical stirrer 92 is used. FIG. 6-8 (and also in FIG. 1), various embodiments of a processing system 250 are shown. In particular, in these embodiments, the treatment system 150 comprises an “in-line” treatment system 250, for example, an on-the-fly fracturing fluid treatment system or any other industrial water treatment system installed in-line for immediate use. In FIG. 6, oxidizing agent 40 from a source of chemicals 72 is introduced in-line using a venturi 20. In FIG. 7, a chemical tank 80 is used in-line to introduce oxidizing agent 40 to stream 100. In FIG. 8, air is introduced to the oxidizer 40 into the stream 100 by means of a diffuser 70 and a pressurized source 71. Although not shown in the drawings, the processing system 150/250 may also include a source, means for introducing caustic soda 90, and other processing methods waste water known in the art, for example, mechanical agitators, overflow systems, foam suppressants, electronic sensors and control devices.

[0090] Как указано выше, чтобы приготовить диоксид хлора, подходящий для использования в данном изобретении, можно применить любой подходящий способ приготовления диоксида хлора, известный в данной области техники. В общем случае растворы диоксида хлора можно изготовить путем обработки солевых растворов хлорита (например, NaClO2), при помощи кислотного раствора, чтобы приготовить кислотные растворы, содержащие ClO2, которые после этого можно ввести в виде газа в воду с целью приготовления водного раствора ClO2. Также могут использоваться другие предшественники, например, хлорат натрия.[0090] As indicated above, in order to prepare chlorine dioxide suitable for use in this invention, any suitable method for preparing chlorine dioxide known in the art can be applied. In general, chlorine dioxide solutions can be prepared by treating chlorite saline solutions (e.g. NaClO 2 ) with an acidic solution to prepare acidic solutions containing ClO 2 , which can then be introduced into the water as a gas to prepare an aqueous ClO solution 2 . Other precursors may also be used, for example sodium chlorate.

[0091] В данной области техники известны различные средства для образования диоксида хлора и соответствующих химикалий предшественников диоксида хлора, при этом специалист может выбирать подходящие средства и химикалии. Примеры химических средств для образования диоксида хлора раскрыты в патентах US 4,689,169 (Mason et al.), US 5,204,081 (Mason et al.), US 5,227,306 (Eltomi et al.), US 5,258,171 (Eltomi et al.), US 5,965,004 (Cowley et al.) и US 6,645,457 (Mason et al.), описания которых включены в данный документ посредством ссылки.[0091] Various means are known in the art for the formation of chlorine dioxide and the corresponding chemicals of chlorine dioxide precursors, and one skilled in the art can choose suitable means and chemicals. Examples of chemical agents for the formation of chlorine dioxide are disclosed in US Pat. et al.) and US 6,645,457 (Mason et al.), the descriptions of which are incorporated herein by reference.

[0092] В предпочтительных вариантах осуществления диоксид хлора должен быть как можно более чистым. В частности, газообразный хлор должен присутствовать во введенном газе диоксида хлора на уровне приблизительно менее 5%, предпочтительно приблизительно менее 0,5%. Например, в предпочтительном варианте осуществления данное изобретение обеспечивает процесс, включающий в себя обеспечение наличия диоксида хлора путем применения, например, такого устройства, как генератор диоксида хлора, например, как описано и заявлено в патенте US 6,468,479, описание которого включено в данный документ посредством ссылки. Диоксид хлора генерируют либо непосредственно в виде газа, либо предпочтительно в виде смеси диоксида хлора с водой (или другой подходящей текучей средой-носителем). Предпочтительно этот генератор работает с избытком хлорита натрия для уменьшения вероятности генерации газообразного хлора в качестве примеси. Другие обычно применяемые способы приготовления диоксида хлора, например, можно найти в патентном документе US 2006/0068029 (U.S. Pat. Арр. No. 11/131021), описание которого включено в данный документ путем ссылки. Кроме того, генератор предпочтительно использует сточные воды 15 в качестве текучей среды-носителя для генерирования диоксида хлора и вводит газ диоксида хлора в контакт со сточными водами 15 при вакуумном давлении, так что газ диоксида хлора втягивается в сточные воды 15 с образованием водного раствора диоксида хлора.[0092] In preferred embodiments, the chlorine dioxide should be as pure as possible. In particular, chlorine gas should be present in the introduced chlorine dioxide gas at a level of about less than 5%, preferably about less than 0.5%. For example, in a preferred embodiment, the present invention provides a process comprising providing chlorine dioxide by using, for example, a device such as a chlorine dioxide generator, for example, as described and claimed in US Pat. No. 6,468,479, the disclosure of which is incorporated herein by reference . Chlorine dioxide is generated either directly in the form of gas, or preferably in the form of a mixture of chlorine dioxide with water (or other suitable carrier fluid). Preferably, this generator operates with an excess of sodium chlorite to reduce the likelihood of generating chlorine gas as an impurity. Other commonly used methods for the preparation of chlorine dioxide, for example, can be found in patent document US 2006/0068029 (U.S. Pat. Arr. No. 11/131021), the description of which is incorporated herein by reference. In addition, the generator preferably uses the wastewater 15 as a carrier fluid to generate chlorine dioxide and brings the chlorine dioxide gas into contact with the wastewater 15 under vacuum pressure, so that the chlorine dioxide gas is drawn into the wastewater 15 to form an aqueous solution of chlorine dioxide .

[0093] В некоторых вариантах осуществления обрабатываемая вода циркулирует в замкнутой системе и повторно очищается на месте в соответствии с описанными в данном документе способами и системами до тех пор, пока загрязняющие вещества не будут окислены и не будет достигнуто соответствующее остаточное содержание диоксида хлора прежде выпуска из системы 150. В других вариантах осуществления после обработки при помощи окиси 30 хлора и второго окислителя 40 обработанные текучие среды остается в емкости 50 в течение соответствующего периода времени, чтобы твердые частицы могли осесть, а свободную нефть можно было удалить прежде повторного использования или выпуска с применением способов обработки сточных вод, известных в данной области техники. В других вариантах осуществления обрабатываемую текучую среду применяют (или повторно используют) сразу же после обработки при добыче нефти, гидравлическом разрыве или других промышленных применениях. Фиг. 9 схематично иллюстрирует другой вариант осуществления изобретения.[0093] In some embodiments, the treated water is circulated in a closed system and re-purified on site in accordance with the methods and systems described herein until the contaminants are oxidized and the corresponding residual chlorine dioxide content is reached before being discharged systems 150. In other embodiments, after treatment with chlorine oxide 30 and a second oxidizing agent 40, the treated fluids remain in tank 50 for an appropriate period of time and so that solid particles can settle and free oil can be removed before reuse or release using wastewater treatment methods known in the art. In other embodiments, the process fluid is applied (or reused) immediately after treatment in oil production, fracturing, or other industrial applications. FIG. 9 schematically illustrates another embodiment of the invention.

[0094] Разумеется, описываемую здесь систему и способ можно соединить выше или ниже по потоку с уже установленными устройствами или системами для обработки или перемещения пластовой воды. Например, предлагаемую систему обработки можно включить в систему, уже установленную в месте добычи нефти и газа. Кроме того, в примерных вариантах осуществления и в соответствии с фиг. 1 в качестве одного из примеров, когда обработанная текучая среда 2d выходит из емкости 104 и/или системы обработки, можно контролировать концентрацию биологических загрязнений, размер твердых частиц, летучие соединения, TDS и химикаты. Этот контроль может быть непрерывным или периодическим. Если параметры текучей среды, выходящей из системы обработки, не находятся в определенном допустимом диапазоне, то ее можно снова подавать в систему обработки, и/или можно изменить количество окислителя и/или диоксида хлора, вводимого в систему обработки. Аналогично в некоторых вариантах осуществления весь поток или часть потока, текущего из системы обработки, можно повторно пропустить через систему обработки при помощи одного или более рециркуляционных трубопроводов (на чертежах не показаны). Неоднократное пропускание потока текучей среды через систему может обеспечивать значительное уменьшение концентрации загрязнений. Как показано, в качестве одного из примеров, на фиг. 1, в некоторых вариантах осуществления часть потока, выходящего из системы, можно смешивать с частью потока, поступающего во входное отверстие 17 системы обработки.[0094] Of course, the system and method described herein can be connected upstream or downstream with already installed devices or systems for treating or moving formation water. For example, the proposed processing system can be included in a system already installed at the site of oil and gas production. In addition, in exemplary embodiments and in accordance with FIG. 1, as one example, when the treated fluid 2d exits the vessel 104 and / or the treatment system, the concentration of biological contaminants, particle size, volatile compounds, TDS, and chemicals can be controlled. This control may be continuous or periodic. If the parameters of the fluid exiting the treatment system are not within a certain acceptable range, then it can again be supplied to the treatment system, and / or the amount of oxidizing agent and / or chlorine dioxide introduced into the treatment system can be changed. Similarly, in some embodiments, all or part of the stream flowing from the treatment system can be re-passed through the treatment system using one or more recirculation piping (not shown). Repeatedly passing a fluid stream through the system can provide a significant reduction in the concentration of contaminants. As shown, as one example, in FIG. 1, in some embodiments, a portion of the stream exiting the system can be mixed with a portion of the stream entering the inlet 17 of the processing system.

[0095] Хотя в вышеприведенных примерах и в описании рассмотрена, по существу, замкнутая система обработки, системы и способы, раскрываемые и заявляемые в данном документе, могут использоваться также в случае систем и способов гидроразрыва "на лету", когда обработанную воду используют сразу же и/или через короткое времени после обработки и гидроразрыва (см. фиг. 6-8). Например, в одном из вариантов осуществлении воду для гидроразрыва, закачиваемую в подземную формацию, можно обрабатывать, применяя раскрываемые здесь способы, за пределами месторождения нефти, перед устьем скважины. В случае такой системы емкость 50 (например, емкости для гидроразрыва, установленные в месте осуществления гидроразрыва или на месторождении нефти) можно непрерывно наполнять исходной водой, которую необходимо обработать прежде ввода в скважину. Эта вода может содержать поверхностные воды, муниципальную воду, пластовую воду, воду обратного притока, или любую их комбинацию ("смешанная вода").[0095] Although the above examples and description describe a substantially closed processing system, the systems and methods disclosed and claimed herein can also be used in the case of on-the-fly fracturing systems and methods when the treated water is used immediately and / or shortly after processing and fracturing (see FIGS. 6-8). For example, in one embodiment, the fracturing water injected into the subterranean formation can be treated using the methods disclosed herein, outside the oilfield, in front of the wellhead. In the case of such a system, the reservoir 50 (for example, fracturing reservoirs installed at the fracturing site or in the oil field) can be continuously filled with feed water, which must be treated before entering the well. This water may contain surface water, municipal water, produced water, return water, or any combination thereof (“mixed water”).

[0096] Кроме того, в альтернативных вариантах осуществления изобретения описанная в данном документе система или способ могут быть скомбинированы с одним или несколькими традиционными или нетрадиционными биоцидами - окисляющимися или неокисляющимися, с целью получения синергического биологического эффекта. Кроме того, в случае альтернативных вариантов осуществления специалист без труда поймет, что в систему в периодическом или непрерывном режиме могут быть включены дополнительные процессы обработки, известные в данной области техники, поточно или другим способом (либо перед обработкой в соответствии с данным изобретением, либо после нее). Только в качестве примера и без ограничения этим, в систему могут быть включены процессы обработки с целью удаления нефти и/или твердых частиц или, поскольку происходит пенообразование, могут быть включены противовспениватель, совместимый с диоксидом хлора. Аналогично в некоторых вариантах осуществления способ и систему, раскрытые в данном документе, можно присоединить к существующей регенерационной системе или системе обработки или модернизировать эту систему, при этом они могут работать в линии непрерывно или в периодическом режиме в выбранных количествах. Кроме того, специалист без труда поймет, что в одном или более вариантов осуществления в описанные здесь способ и систему могут быть включены соответствующее устройство и/или оборудование для измерения и контроля.[0096] Furthermore, in alternative embodiments of the invention, the system or method described herein can be combined with one or more conventional or non-traditional biocides — oxidizable or non-oxidizable, to produce a synergistic biological effect. In addition, in the case of alternative embodiments, one skilled in the art will readily understand that additional processing processes known in the art may be included in the system in a batch or continuous mode, in-line or in another way (either before processing in accordance with this invention or after her). By way of example only and without being limited thereto, treatment processes may be included in the system to remove oil and / or particulate matter or, since foaming occurs, an antifoam agent compatible with chlorine dioxide may be included. Similarly, in some embodiments, the method and system disclosed herein can be attached to, or upgraded to, an existing regeneration system or treatment system, while they can operate in line continuously or in batch mode in selected quantities. In addition, one skilled in the art will readily understand that in one or more embodiments, an appropriate device and / or equipment for measuring and monitoring can be included in the method and system described herein.

[0097] В случае раскрытых здесь вариантов осуществления специалист в данной области техники поймет, что остаточное содержание диоксида хлора можно определить и/или рассчитать, применяя амперометрический способе II 4500 ClO2 Е, описанный в документе "Standard Methods the Analysis of Water and Wastewater" или его модифицированные варианты, причем в стандартном амперометрическом способе II 4500 ClO2 Е используют следующие расчеты:[0097] In the case of embodiments disclosed herein, one of skill in the art will recognize that the residual chlorine dioxide content can be determined and / or calculated using the amperometric method II 4500 ClO2 E described in Standard Methods the Analysis of Water and Wastewater or its modified variants, and in the standard amperometric method II 4500 ClO2 E, the following calculations are used:

Figure 00000001
Figure 00000001

Figure 00000002
Figure 00000002

Figure 00000003
,
Figure 00000003
,

где титрование А титрует хлор и одну пятую имеющегося диоксида хлора, титрование В титрует четыре пятых диоксида хлора и хлорита, титрование С титрует не улетучившийся хлор (газообразный азот очищает пробу диоксида хлора), но при расчетах не применяется, а титрование D титрует хлор. В других вариантах осуществления остаточное содержание диоксида хлора можно определять способами спектрометрии или измерения окислительно-восстановительного потенциала (ORP), включенными в данный документ, или при помощи их модифицированных вариантов.where titration A titrates chlorine and one fifth of the available chlorine dioxide, titration B titers four fifths of chlorine dioxide and chlorite, titration C titrates non-volatile chlorine (nitrogen gas cleans the chlorine dioxide sample), but is not used in the calculations, and titration D titrates chlorine. In other embodiments, the residual chlorine dioxide content can be determined by spectrometry or redox potential measurement (ORP) methods included herein, or by using modified versions thereof.

Часть формулы изобретенияPart of the claims

[0098] Варианты осуществления данного изобретения в частности включают в себя следующее.[0098] Embodiments of the present invention in particular include the following.

1. Способ обработки водной системы, включающий в себя:1. A method of processing a water system, including:

обеспечение наличия объема водной текучей среды, имеющего начальное потребление окислителя;ensuring the availability of an aqueous fluid volume having an initial oxidizing agent consumption;

ввод окислителя в водный объем с расходом, предотвращающим выделение в виде газа летучих восстановителей из водного объема, причем окислитель выбирают из группы, включающей в себя кислород, воздух, обогащенный кислородом воздух и их комбинацию;introducing the oxidizing agent into the water volume at a flow rate preventing the release of volatile reducing agents in the form of gas from the water volume, the oxidizing agent being selected from the group consisting of oxygen, air, oxygen-enriched air, and a combination thereof;

объединение водного объема и окислителя в течение минимального времени пребывания, достаточного для уменьшения начального потребления окислителя до пониженного потребления окислителя;combining the water volume and the oxidizing agent for a minimum residence time sufficient to reduce the initial consumption of the oxidizing agent to a reduced consumption of the oxidizing agent;

обеспечение наличия по меньшей мере одной окиси хлора; иensuring the presence of at least one chlorine oxide; and

объединение водного объема и некоторого количества по меньшей мере одной окиси хлора в количестве, достаточном для устранения пониженного потребления окислителя, причем указанная по меньшей мере одна окись хлора представляет собой диоксид хлора, хлорит и их комбинацию.combining the water volume and a certain amount of at least one chlorine oxide in an amount sufficient to eliminate the reduced consumption of an oxidizing agent, said at least one chlorine oxide being chlorine dioxide, chlorite, and a combination thereof.

2. Способ по п. 1, в котором этап объединения объема водной текучей среды и некоторого количества указанной по меньшей мере одной окиси хлора включает в себя следующие этапы:2. The method according to claim 1, wherein the step of combining the volume of the aqueous fluid and a certain amount of at least one chlorine oxide includes the following steps:

a) ввод первой окиси хлора в водный объем либо перед, либо по существу одновременно с этапом ввода окислителя, причем первая окись хлора содержит хлорит натрия; иa) introducing the first chlorine oxide into the water volume either before or essentially simultaneously with the step of introducing the oxidizing agent, wherein the first chlorine oxide contains sodium chlorite; and

b) ввод второй окиси хлора в водный объем после этапа объединения водного объема и окислителя в течение указанного минимального времени пребывания, причем вторая окись хлора содержит диоксид хлора, хлорит или их комбинацию.b) introducing a second chlorine oxide into the water volume after the step of combining the water volume and the oxidizing agent during the indicated minimum residence time, wherein the second chlorine oxide contains chlorine dioxide, chlorite, or a combination thereof.

3. Способ по п. 2, в котором гидроокись натрия вводят перед этапом ввода окислителя в водный объем либо в комбинации с хлоритом натрия, либо, в качестве отдельной подачи, по существу одновременно с ним.3. The method according to p. 2, in which sodium hydroxide is introduced before the step of introducing the oxidizing agent into the water volume, either in combination with sodium chlorite, or, as a separate feed, essentially simultaneously with it.

4. Способ по любому из п.п. 1-3, включающий в себя дополнительный этап измерения и поддержания после обработки остаточного содержания диоксида хлора в водном объеме по меньшей мере приблизительно 0,1 мг/л.4. The method according to any one of paragraphs. 1-3, including the additional step of measuring and maintaining after processing the residual content of chlorine dioxide in the water volume of at least about 0.1 mg / L.

5. Способ по п. 4, в котором остаточное содержание диоксида хлора в водном объеме находится в диапазоне приблизительно от 0,1 до приблизительно 50 мг/л.5. The method according to p. 4, in which the residual content of chlorine dioxide in the water volume is in the range from about 0.1 to about 50 mg / L.

6. Способ по любому из п.п. 2-5, включающий в себя дополнительный этап, на котором обеспечивают осаждение или подъем твердых частиц, образовавшихся в водном объеме, и отделяют твердые частицы от содержащихся в нем сточных вод перед этапом ввода в водный объем второй окиси хлора.6. The method according to any one of paragraphs. 2-5, which includes an additional step in which the solids formed in the water volume are precipitated or raised, and the solid particles are separated from the wastewater contained therein before the step of introducing the second chlorine oxide into the water volume.

7. Способ по любому из п.п. 1-6, в котором источник водного объема выбирают из группы, включающей в себя поток водной текучей среды, емкость, бак, яму, отстойный бассейн или водоем для хранения водосточных вод, водоочистную установку, цистерну для гидроразрыва или часть оборудования, трубопровода или емкости, используемых для гидроразрыва или добычи нефти.7. The method according to any one of paragraphs. 1-6, in which the source of the water volume is selected from the group comprising a stream of aqueous fluid, a tank, a tank, a pit, a sludge basin or a reservoir for storing drainage water, a water treatment plant, a fracturing tank, or part of an equipment, pipeline, or tank, used for fracking or oil production.

8. Способ по любому из п.п. 1-6, в котором водную система выбирают из группы, включающей в себя гидравлический разрыв, добычу нефти, водораспределительные системы, трубопроводы для перемещения текучих сред, сооружения для обработки сточных вод, резервуары для хранения, технологические линии по производству пищевых продуктов и напитков, системы смазочно-охлаждающих текучих сред для механообработки или для обработки металлов (MWF), угольный и минеральный шлам, текучие среды для выщелачивания металлов, дренаж кислотных шахтных вод или любую водную систему, загрязненную биологическими веществами или сернистыми соединениями.8. The method according to any one of paragraphs. 1-6, in which the water system is selected from the group including hydraulic fracturing, oil production, water distribution systems, pipelines for moving fluids, wastewater treatment plants, storage tanks, food and beverage production lines, systems cutting fluids for machining or metal processing (MWF), coal and mineral sludge, metal leaching fluids, acid mine drainage or any water system contaminated biological substances or sulfur compounds.

9. Способ по любому из п.п. 1-8, включающий в себя этап генерации водного раствора диоксида хлора с использованием генератора диоксида хлора, который вводит газ диоксида хлора в контакт с частью обрабатываемого водного объема при вакуумном давлении, так что газ диоксида хлора втягивается в часть обрабатываемого водного объема с образованием водного раствора диоксида хлора.9. The method according to any one of paragraphs. 1-8, which includes the step of generating an aqueous solution of chlorine dioxide using a chlorine dioxide generator that brings chlorine dioxide gas into contact with a portion of the treated water volume under vacuum pressure, so that the chlorine dioxide gas is drawn into the portion of the treated water volume to form an aqueous solution chlorine dioxide.

10. Способ по любому из п.п. 1-9, в котором водная система содержит один или несколько сепараторов для удаления из водного объема выпавших в осадок загрязнений в течение обработки или после обработки, или перед обработкой.10. The method according to any one of paragraphs. 1-9, in which the water system contains one or more separators for removing from the water volume precipitated contaminants during treatment or after treatment, or before treatment.

11. Способ по любому из п.п. 1-10, в котором в водном объеме уменьшают, инактивируют, разрушают, устраняют или удаляют загрязнения, выбранные из группы, включающей в себя Са, Mg, Na, Fe, Cl, Mn, CaClO3, SO4, Ва, углеводороды, общее количество растворенных твердых веществ, биологическое загрязнение и их комбинации.11. The method according to any one of paragraphs. 1-10, in which the water volume is reduced, inactivated, destroyed, eliminated or removed pollution selected from the group including Ca, Mg, Na, Fe, Cl, Mn, CaClO 3 , SO 4 , Ba, hydrocarbons, total amount of dissolved solids, biological pollution, and combinations thereof.

12. Способ уменьшения, инактивирования, разрушения, удаления или устранения из водной текучей среды загрязнений, выбранных из группы, включающей в себя Са, Mg, Na, Fe, Cl, Mn, CaClO3, SO4, Ва, углеводороды, общее количество растворенных твердых веществ, биологическое загрязнение и их комбинации, включающий в себя этапы ввода окислителя и ввода по меньшей мере одной окиси хлора, при этом указанный окислитель выбирают из группы, включающей в себя кислород, воздух, обогащенный кислородом воздух и их комбинацию, и указанную по меньшей мере одну окись хлора выбирают из группы, включающей в себя диоксид хлора, хлорит или их комбинации.12. A method of reducing, inactivating, destroying, removing or eliminating contaminants from an aqueous fluid selected from the group consisting of Ca, Mg, Na, Fe, Cl, Mn, CaClO 3 , SO 4 , Ba, hydrocarbons, total dissolved solids, biological pollution, and combinations thereof, comprising the steps of introducing an oxidizing agent and introducing at least one chlorine oxide, wherein said oxidizing agent is selected from the group consisting of oxygen, air, oxygen-enriched air and a combination thereof, and at least at least one chlorine oxide ybirayut from the group comprising chlorine dioxide, chlorite or combinations thereof.

13. Способ по п. 12, в котором этап ввода указанной по меньшей мере одной окиси хлора включает в себя следующие этапы:13. The method according to p. 12, in which the step of introducing the specified at least one chlorine oxide includes the following steps:

a) ввод первой окиси хлора в водную текучую среду либо перед, либо по существу одновременно с этапом ввода окислителя, причем первая окись хлора содержит хлорит натрия; иa) introducing the first chlorine oxide into the aqueous fluid, either before or essentially simultaneously with the step of introducing the oxidizing agent, the first chlorine oxide containing sodium chlorite; and

b) ввод второй окиси хлора в водную текучую среду после этапа объединения водной текучей среды и окислителя, причем вторая окись хлора содержит диоксид хлора, хлорит или их комбинацию.b) introducing a second chlorine oxide into the aqueous fluid after the step of combining the aqueous fluid and the oxidizing agent, wherein the second chlorine oxide comprises chlorine dioxide, chlorite, or a combination thereof.

14. Способ по п. 13, в котором перед этапом ввода окислителя в водную текучую среду вводят гидроокись натрия либо в комбинации с хлоритом натрия, либо в качестве отдельной подачи, по существу, одновременно с ним.14. The method according to p. 13, in which, before the step of introducing the oxidizing agent into the aqueous fluid, sodium hydroxide is introduced either in combination with sodium chlorite or as a separate feed substantially simultaneously with it.

15. Способ по любому из п.п. 13-14, в котором вторая окись хлора представляет собой водный раствор диоксида хлора.15. The method according to any one of paragraphs. 13-14, in which the second chlorine oxide is an aqueous solution of chlorine dioxide.

16. Способ по п. 15, дополнительно включающий в себя этап генерации водного раствора диоксида хлора путем использования части обрабатываемой водной текучей среды.16. The method according to p. 15, further comprising the step of generating an aqueous solution of chlorine dioxide by using part of the treated aqueous fluid.

17. Способ по любому из п.п. 12-16, в котором окислитель вводят с расходом, предотвращающим выделение в виде газа летучих восстановителей из водной текучей среды.17. The method according to any one of paragraphs. 12-16, in which the oxidizing agent is introduced at a rate that prevents the release of volatile reducing agents in the form of gas from the aqueous fluid.

18. Способ по любому из п.п. 12-17, включающий в себя дополнительный этап измерения и поддержания после обработки остаточного содержания диоксида хлора в водной текучей среде в диапазоне приблизительно от 0,1 до 50 мг/л.18. The method according to any one of paragraphs. 12-17, which includes an additional step of measuring and maintaining after processing the residual chlorine dioxide content in the aqueous fluid in the range of about 0.1 to 50 mg / L.

19. Способ по любому из п.п. 12-18, в котором источник потока водной текучей среды или водный объем выбирают из группы, включающей в себя емкость, бак, яму, отстойный бассейн или водоем для хранения водосточных вод, водоочистную установку, цистерну для гидроразрыва или часть оборудования, трубопровода или емкости, используемых для гидроразрыва или добычи нефти.19. The method according to any one of paragraphs. 12-18, in which the source of the aqueous fluid stream or the water volume is selected from the group including a tank, tank, pit, sludge basin or reservoir for storing drainage water, a water treatment plant, a fracturing tank, or part of an equipment, pipeline, or tank, used for fracking or oil production.

20. Способ обработки водной системы, включающий в себя:20. A method of processing an aqueous system, including:

ввод окислителя в водный объем с расходом, предотвращающим выделение в виде газа летучих восстановителей из водного объема, перед вводом в этот объем диоксида хлора, причем окислитель выбирают из группы, включающей в себя кислород, воздух, обогащенный кислородом воздух и их комбинации, при этом окислитель обеспечивает синергическое окислительное действие в присутствии диоксида хлора, так что диоксид хлора вводят в существенно уменьшенных количествах по сравнению с предварительно заданным потреблением диоксида хлора.introducing the oxidizing agent into the water volume with a flow rate preventing the release of volatile reducing agents from the water volume in the form of gas, before introducing chlorine dioxide into the volume, the oxidizing agent being selected from the group consisting of oxygen, air, oxygen-enriched air, and combinations thereof, wherein the oxidizing agent provides a synergistic oxidative effect in the presence of chlorine dioxide, so that chlorine dioxide is introduced in significantly reduced amounts compared to a predetermined consumption of chlorine dioxide.

21. Способ по п. 20, включающий в себя дополнительный этап ввода хлорита натрия в указанный объем перед этапом ввода окислителя.21. The method according to p. 20, comprising the additional step of introducing sodium chlorite into the specified volume before the step of introducing the oxidizing agent.

22. Способ обработки водной системы, включающий в себя:22. A method of processing an aqueous system, including:

обеспечение наличия водного объема, имеющего начальное потребление окислителя;ensuring the availability of a water volume having an initial consumption of an oxidizing agent;

ввод окислителя, содержащего кислород, воздух, обогащенный кислородом воздух или их комбинацию, в водный объем с расходом, предотвращающим выделение в виде газа летучих восстановителей из водного объема;introducing an oxidizing agent containing oxygen, air, oxygen-enriched air, or a combination thereof, into the water volume with a flow rate preventing the release of volatile reducing agents in the form of gas from the water volume;

ввод в водный объем хлорита натрия;introducing sodium chlorite into the water;

объединение водного объема, окислителя и хлорита натрия с уменьшением, таким образом, начального потребления окислителя до пониженного потребления окислителя;the combination of the water volume, the oxidizing agent and sodium chlorite, thus reducing the initial consumption of the oxidizing agent to a reduced consumption of the oxidizing agent;

ввод отдельной порции диоксида хлора в водный объем в количестве, достаточном для устранения пониженного потребления окислителя и обеспечения в водном объеме остаточного содержания диоксида хлора, составляющего по меньшей мере приблизительно 0,1 мг/л.introducing a separate portion of chlorine dioxide into the water volume in an amount sufficient to eliminate the reduced consumption of oxidizing agent and to ensure that the residual chlorine dioxide content in the water volume is at least about 0.1 mg / L.

23. Способ обработки водной системы, включающий в себя:23. A method of processing an aqueous system, including:

обеспечение наличия водного объема, имеющего начальное потребление окислителя;ensuring the availability of a water volume having an initial consumption of an oxidizing agent;

ввод окислителя, содержащего кислород, воздух, обогащенный кислородом воздух, озон или их комбинацию, в водный объем с расходом, предотвращающим выделение в виде газа летучих восстановителей из водного объема;introducing an oxidizing agent containing oxygen, air, oxygen-enriched air, ozone, or a combination thereof, into the water volume at a rate that prevents the release of volatile reducing agents in the form of gas from the water volume;

объединение водного объема и окислителя в течение минимального времени пребывания, достаточного для уменьшения начального потребления окислителя до пониженного потребления окислителя;combining the water volume and the oxidizing agent for a minimum residence time sufficient to reduce the initial consumption of the oxidizing agent to a reduced consumption of the oxidizing agent;

обеспечение наличия по меньшей мере одной окиси хлора; иensuring the presence of at least one chlorine oxide; and

объединение водного объема и некоторого количества по меньшей мере одной окиси хлора в количестве, достаточном для устранения пониженного потребления окислителя, причем указанная по меньшей мере одна окись хлора содержит диоксид хлора, хлорит или их комбинацию, при условии, что если по меньшей мере одна окись хлора содержит диоксид хлора, то водный объем не содержит остаточного озона.combining the water volume and a quantity of at least one chlorine oxide in an amount sufficient to eliminate the reduced consumption of an oxidizing agent, wherein said at least one chlorine oxide contains chlorine dioxide, chlorite or a combination thereof, provided that if at least one chlorine oxide contains chlorine dioxide, the water volume does not contain residual ozone.

24. Способ обработки сточных вод, включающий в себя следующие этапы:24. A method of treating wastewater, comprising the following steps:

ввод потока сточных вод в систему обработки текучей среды, содержащую по меньшей мере одну первую секцию обработки, по меньшей мере одну вторую секцию обработки и по меньшей мере одну третью секцию обработки;introducing a wastewater stream into a fluid treatment system comprising at least one first treatment section, at least one second treatment section, and at least one third treatment section;

обеспечение течения потока сточных вод по меньшей мере одному первому трубопроводу для текучей среды к указанной по меньшей мере одной первой секции обработки; извлечение по меньшей мере части сточных вод из указанной по меньшей мере одной первой секции обработки при помощи по меньшей мере одного второго трубопровода для текучей среды;providing a flow of wastewater to at least one first fluid conduit to said at least one first treatment section; recovering at least a portion of the wastewater from said at least one first treatment section using at least one second fluid conduit;

ввод воздуха в извлеченную часть сточных вод через по меньшей мере одну точку поточной обработки при помощи воздуха в указанном по меньшей мере одном втором трубопроводе для текучей среды в условиях, достаточных для производства полного смешения воздуха в сточных водах, и ввод хлорита натрия в извлеченную часть сточных вод через указанную по меньшей мере одну точку поточной обработки при помощи хлорита натрия в указанном по меньшей мере одном втором трубопроводе для текучей среды, чтобы приготовить обработанные сточные воды;introducing air into the extracted part of the wastewater through at least one point of in-line treatment with air in said at least one second fluid conduit under conditions sufficient to completely mix the air in the wastewater, and introducing sodium chlorite into the extracted part of the wastewater water through said at least one point in-line treatment with sodium chlorite in said at least one second fluid conduit to prepare treated wastewater;

рециркуляция обработанных сточных вод назад к указанной по меньшей мере одной первой секции обработки;recycling the treated wastewater back to said at least one first treatment section;

обеспечение возможности осаждения или подъема твердых частиц, образовавшихся в обработанной воде, в указанной по меньшей мере одной первой секции обработки, и отделение твердых частиц от обработанных сточных вод, содержащихся в этой секции;allowing precipitation or lifting of solid particles formed in the treated water in said at least one first treatment section, and separating the solid particles from the treated wastewater contained in this section;

слив обработанных сточных вод из указанной по меньшей мере одной первой секции обработки в указанную по меньшей мере одну вторую секцию обработки при помощи по меньшей мере одного третьего трубопровода для текучей среды, причем, прежде чем сливать сточные воды в указанную по меньшей мере одну вторую секцию обработки, через по меньшей мере одну точку поточной обработки в указанном по меньшей мере одном третьем трубопроводе для текучей среды вводят газ диоксида хлора с определенным расходом, достаточным для обеспечения остаточного содержания диоксида хлора в обработанных сточных водах;discharging treated wastewater from said at least one first treatment section to said at least one second treatment section using at least one third fluid conduit, wherein before draining wastewater to said at least one second processing section chlorine dioxide gas is introduced through at least one in-line treatment point in said at least one third fluid conduit at a certain flow rate sufficient to provide a residual content the introduction of chlorine dioxide in treated wastewater;

обеспечение возможности осаждения или подъема твердых частиц, образовавшихся в обработанных сточных водах, в указанной по меньшей мере одной второй секции обработки, и отделение твердых частиц от сточных вод, содержащихся в этой секции;providing the possibility of deposition or lifting of solid particles formed in the treated wastewater in said at least one second treatment section, and separating solid particles from the wastewater contained in this section;

обеспечение течения потока сточных вод из указанной по меньшей мере одной второй секции обработки к по меньшей мере одному первому выходному отверстию нижнего слива, обеспечивающему выпуск в указанную по меньшей мере одну третью секцию обработки;providing a flow of wastewater from the at least one second treatment section to the at least one first outlet of the lower discharge, allowing the outlet to the specified at least one third processing section;

обеспечение возможности осаждения или подъема твердых частиц, образовавшихся в сточных водах, в указанной по меньшей мере одной второй секции обработки, и отделение твердых частиц от сточных вод, содержащихся в этой секции;providing the possibility of sedimentation or lifting of solid particles formed in wastewater in said at least one second treatment section, and separating solid particles from wastewater contained in this section;

и обеспечение течения потока сточных вод из указанной по меньшей мере одной третьей секции обработки к по меньшей мере одному первому выходному отверстию верхнего слива, находящемуся в сообщении с возможностью переноса текучей среды с четвертой секцией обработки, емкостью или чистым резервуаром.and providing a flow of wastewater from said at least one third treatment section to at least one first outlet of the upper discharge in fluid communication with the fourth treatment section, tank, or clean reservoir.

25. Способ по п. 24, в котором в сточные воды через указанный по меньшей мере один второй трубопровод для текучей среды вводят гидроокись натрия либо в комбинации с хлоритом натрия, либо в качестве отдельной подачи по существу одновременно с ним.25. The method according to p. 24, in which sodium hydroxide is introduced into the wastewater through at least one second fluid conduit, either in combination with sodium chlorite, or as a separate feed substantially simultaneously with it.

26. Способ по любому из п.п. 24-25, в котором указанная по меньшей мере одна первая секция обработки обеспечивает первое время пребывания приблизительно от 15 до 60 минут.26. The method according to any one of paragraphs. 24-25, wherein said at least one first processing section provides a first residence time of about 15 to 60 minutes.

27. Способ по любому из п.п. 24-26, в котором окислитель вводят с расходом, предотвращающим выделение в виде газа летучих восстановителей из сточных вод.27. The method according to any one of paragraphs. 24-26, in which the oxidizing agent is introduced at a rate that prevents the release of volatile reducing agents in the form of gas from wastewater.

28. Способ по любому из п.п. 24-27, в котором указанная по меньшей мере одна первая секция обработки содержит один или более сепараторов для удаления из указанной по меньшей мере одной первой секции обработки выпавших в осадок загрязнений.28. The method according to any one of paragraphs. 24-27, in which the specified at least one first processing section contains one or more separators for removing from the specified at least one first processing section of precipitated contaminants.

29. Способ по любому из п.п. 24-27, в котором указанная по меньшей мере одна первая секция обработки содержит одно или более устройств снятия для удаления загрязнений с поверхности сточных вод, содержащихся в указанной по меньшей мере одной первой секции обработки.29. The method according to any one of paragraphs. 24-27, wherein said at least one first treatment section comprises one or more removal devices for removing contaminants from the surface of the wastewater contained in said at least one first treatment section.

30. Способ по любому из п.п. 24-29, в котором указанная по меньшей мере одна вторая секция обработки содержит одно или более устройств снятия плавающих загрязнений с поверхности сточных вод, содержащихся в указанной по меньшей мере одной второй секции обработки.30. The method according to any one of paragraphs. 24-29, in which the specified at least one second processing section contains one or more devices for removing floating contaminants from the surface of the wastewater contained in the specified at least one second processing section.

31. Способ по любому из п.п. 24-30, в котором указанная по меньшей мере одна вторая секция обработки обеспечивает второе время пребывания приблизительно от 10 до 30 минут.31. The method according to any one of paragraphs. 24-30, wherein said at least one second processing section provides a second residence time of from about 10 to 30 minutes.

32. Способ по любому из п.п. 24-31, в котором указанная по меньшей мере одна третья секция обработки обеспечивает третье время пребывания приблизительно от 10 до 30 минут.32. The method according to any one of paragraphs. 24-31, wherein said at least one third processing section provides a third residence time of about 10 to 30 minutes.

33. Способ по любому из п.п. 24-32, в котором указанная по меньшей мере одна третья секция обработки содержит сепаратор для удаления из указанной по меньшей мере одной третьей секции обработки выпавших в осадок загрязнений.33. The method according to any one of paragraphs. 24-32, wherein said at least one third treatment section comprises a separator for removing precipitated contaminants from said at least one third processing section.

34. Способ по любому из п.п. 24-33, в котором сточные воды извлекают при помощи насоса из первой секции обработки посредством указанного по меньшей мере одного второго трубопровода для текучей среды, пропускают через по меньшей мере одну трубку Вентури и возвращают в первую секцию обработки.34. The method according to any one of paragraphs. 24-33, wherein the wastewater is removed by pump from the first treatment section through the at least one second fluid pipe, passed through at least one venturi and returned to the first treatment section.

35. Способ по любому из п.п. 24-34, в котором во второй трубопровод для текучей среды через трубку Вентури вводят воздух.35. The method according to any one of paragraphs. 24-34, in which air is introduced into a second fluid conduit through a venturi.

36. Способ по п. 35, в котором во второй трубопровод для текучей среды через указанную по меньшей мере одну трубку Вентури вводят раствор хлорита натрия, комбинацию хлорита натрия и гидроокиси натрия или оба этих химиката в качестве отдельных порций.36. The method according to p. 35, in which a solution of sodium chlorite, a combination of sodium chlorite and sodium hydroxide, or both of these chemicals as separate portions, are introduced into the second fluid conduit through the at least one Venturi tube.

37. Способ по любому из п.п. 24-36, в котором поток сточных вод, поступающий в систему обработки текучей среды, имеет первое потребление окислителя, а указанные обработанные сточные воды, поступающие в указанную по меньшей мере одну вторую секцию обработки, имеют второе потребление окислителя.37. The method according to any one of paragraphs. 24-36, wherein the wastewater stream entering the fluid treatment system has a first oxidizer consumption, and said treated wastewater entering the at least one second treatment section has a second oxidizer consumption.

38. Способ по любому из п.п. 24-37, в котором часть сточных вод, извлекаемую из первой секции обработки при помощи указанного по меньшей мере одного второго трубопровода для текучей среды, извлекают с уровня приблизительно 20% от дна указанной по меньшей мере одной первой секции обработки.38. The method according to any one of paragraphs. 24-37, in which part of the wastewater recovered from the first treatment section using the at least one second fluid conduit is recovered from a level of about 20% of the bottom of said at least one first treatment section.

39. Способ по любому из п.п. 24-38, в котором обработанные сточные воды сливают из указанного по меньшей мере одного второго трубопровода для текучей среды по существу на средней линии указанной по меньшей мере одной первой секции для обработки.39. The method according to any one of paragraphs. 24-38, wherein the treated wastewater is discharged from said at least one second fluid conduit substantially along a midline of said at least one first treatment section.

40. Способ по любому из п.п. 24-39, в котором удаляют загрязнения, выбранные из группы, включающей в себя Са, Mg, Na, Fe, Cl, Mn, CaClO3, SO4, Ва, углеводороды, общее количество растворенных твердых веществ или биологическое загрязнение.40. The method according to any one of paragraphs. 24-39, which removes contaminants selected from the group consisting of Ca, Mg, Na, Fe, Cl, Mn, CaClO 3 , SO 4 , Ba, hydrocarbons, total dissolved solids or biological pollution.

41. Способ по п. 40, в котором содержание кальция и магния в обработанной текучей среды, установленное как СаСо3, уменьшают до величины, составляющей меньше приблизительно 2200 мг/л.41. The method according to p. 40, in which the content of calcium and magnesium in the treated fluid, set as CaCO 3 , is reduced to a value of less than approximately 2200 mg / L.

42. Способ по п. 40, в котором содержание кальция и магния в обработанной текучей среды, установленное как СаСо3, уменьшают до 93%.42. The method according to p. 40, in which the content of calcium and magnesium in the treated fluid, set as CaCO 3 , is reduced to 93%.

43. Способ по любому из п.п. 24-39, в котором в водном объеме уменьшают, инактивируют, разрушают или устраняют сернистые соединения, бактерии или их комбинации.43. The method according to any one of paragraphs. 24-39, in which sulfur compounds, bacteria or combinations thereof are reduced, inactivated, destroyed or eliminated in an aqueous volume.

44. Способ по любому из п.п. 24-43, в котором поток сточных вод представляет собой пластовую воду, получаемую в месте добычи нефти и газа.44. The method according to any one of paragraphs. 24-43, in which the wastewater stream is produced water obtained at the site of oil and gas production.

45. Способ по любому из п.п. 24-44, в котором остаточное содержание диоксида хлора в обработанных сточных водах во второй секции обработки находится в диапазоне приблизительно от 0,1 до приблизительно 50 мг/л.45. The method according to any one of paragraphs. 24-44, in which the residual chlorine dioxide content in the treated wastewater in the second treatment section is in the range of from about 0.1 to about 50 mg / L.

46. Способ по любому из п.п. 24-45, в котором источник потока сточных вод выбирают из группы, включающей в себя поток водной текучей среды, емкость, бак, яму, отстойный бассейн или водоем для хранения водосточных вод, водоочистную установку, цистерну для гидроразрыва или часть оборудования, трубопровода или емкости, используемых для гидроразрыва или добычи нефти.46. The method according to any one of paragraphs. 24-45, in which the source of the wastewater stream is selected from the group comprising a stream of aqueous fluid, a tank, a tank, a pit, a settling basin or a reservoir for storing drainage waters, a water treatment plant, a fracturing tank, or part of an equipment, pipeline, or tank used for fracturing or oil production.

47. Способ по любому из п.п. 24-46, в котором первая секция обработки представляет собой емкость, выбранную из группы, включающей в себя резервуар для хранения, цистерну для гидроразрыва или другую расположенную на месте емкость, применяемую для гидроразрыва или добычи нефти.47. The method according to any one of paragraphs. 24-46, in which the first processing section is a tank selected from the group including a storage tank, a fracturing tank, or another in-situ tank used for fracturing or oil recovery.

48. Способ по любому из п.п. 24-47, в котором вторая и третья секция обработки установлены в одной емкости, выбранной из группы, включающей в себя резервуар для хранения, цистерну для гидроразрыва или другую расположенную на месте емкость, применяемую для гидроразрыва или добычи нефти.48. The method according to any one of paragraphs. 24-47, in which the second and third processing section are installed in one tank selected from the group including a storage tank, a fracturing tank or another in-situ tank used for fracturing or oil production.

49. Способ по любому из п.п. 24-48, включающий в себя этап генерации водного раствора диоксида хлора с использованием генератора диоксида хлора, которой вводит газ диоксида хлора в контакт с частью потока обрабатываемых сточных вод при вакуумном давлении, так что газ диоксида хлора втягивается в часть потока сточных вод с образованием водного раствора диоксида хлора.49. The method according to any one of paragraphs. 24-48, which includes the step of generating an aqueous solution of chlorine dioxide using a chlorine dioxide generator, which brings chlorine dioxide gas into contact with a portion of the treated wastewater stream under vacuum pressure, so that the chlorine dioxide gas is drawn into part of the wastewater stream to form aqueous chlorine dioxide solution.

50. Система обработки текучей среды, выполненная с возможностью выполнять способ по любому из п.п. 24-49.50. A fluid processing system configured to perform a method according to any one of paragraphs. 24-49.

51. Система обработки текучей среды для поточного использования в месте расположения скважины для добычи углеводородов, содержащая:51. A fluid processing system for continuous use at a location of a hydrocarbon production well, comprising:

по меньшей мере одну первую секцию обработки, по меньшей мере одну вторую секцию обработки и по меньшей мере одну третью секцию обработки;at least one first processing section, at least one second processing section and at least one third processing section;

по меньшей мере один первый трубопровод для текучей среды, предназначенный для течения потока сточных вод с начальным потреблением окислителя в по меньшей мере одну первую секцию обработки, имеющую по меньшей мере одно выходное отверстие, которое находится в сообщении с ним с возможностью переноса текучей среды;at least one first fluid conduit for flowing a wastewater stream with an initial consumption of an oxidizing agent into at least one first treatment section having at least one outlet that is in fluid communication with it;

по меньшей мере один второй трубопровод для текучей среды, предназначенный для циркуляции сточных вод из по меньшей мере одной первой секции обработки, имеющей по меньшей мере одно выходное отверстие и по меньшей мере одно входное отверстие, находящееся в сообщении с ним с возможностью переноса текучей среды;at least one second fluid conduit for circulating wastewater from the at least one first treatment section having at least one outlet and at least one inlet in communication therewith with the possibility of transferring the fluid;

по меньшей мере один первый эдуктор, находящийся в сообщении с возможностью переноса текучей среды с по меньшей мере одним вторым трубопроводом для текучей среды и по меньшей мере одним источником окислителя и предназначенный для ввода по меньшей мере одного окислителя в по меньшей мере один второй трубопровод для текучей среды в контролируемых количествах и с контролируемым расходом;at least one first eductor in fluid communication with at least one second fluid conduit and at least one oxidizer source and for introducing at least one oxidizer into at least one second fluid conduit media in controlled quantities and with controlled flow;

по меньшей мере один второй эдуктор, находящийся в сообщении с возможностью переноса текучей среды с по меньшей мере одним вторым трубопроводом для текучей среды и с по меньшей мере одним источником окиси хлора и предназначенный для ввода по меньшей мере одной первой окиси хлора в по меньшей мере один второй трубопровод для текучей среды в контролируемых количествах;at least one second eductor in fluid communication with at least one second fluid conduit and at least one chlorine oxide source and for introducing at least one first chlorine oxide into at least one second fluid conduit in controlled amounts;

по меньшей мере один третий трубопровод для текучей среды, предназначенный для перемещения сточных вод из по меньшей мере одной первой секции обработки к по меньшей мере одной второй секции обработки, причем этот по меньшей мере один третий трубопровод для текучей среды находится в сообщении с возможностью переноса текучей среды с по меньшей мере одним выходным отверстием по меньшей мере одной первой секции обработки и с по меньшей мере одним входным отверстием по меньшей мере одной второй секции обработки;at least one third fluid conduit for conveying wastewater from the at least one first treatment section to the at least one second treatment section, the at least one third fluid conduit being in fluid communication media with at least one outlet at least one first processing section and with at least one inlet at least one second processing section;

по меньшей мере один третий эдуктор, находящийся в сообщении с возможностью переноса текучей среды с по меньшей мере одним третьим трубопроводом для текучей среды и с по меньшей мере одним источником диоксида хлора и предназначенный для ввода диоксида хлора в по меньшей мере один третий трубопровод для текучей среды в контролируемых количествах и с контролируемым расходом;at least one third eductor in fluid communication with at least one third fluid conduit and at least one chlorine dioxide source and for introducing chlorine dioxide into the at least one third fluid conduit in controlled quantities and with controlled consumption;

при этом первая секция обработки содержит по меньшей мере одно устройство снятия, по меньшей мере один сепаратор, предназначенный для удаления выпавших в осадок загрязнений из по меньшей мере одной первой секции обработки, и имеет время пребывания от приблизительно 15 минут до приблизительно 60 минут;wherein the first treatment section comprises at least one removal device, at least one separator for removing contaminated sediments from the at least one first treatment section, and has a residence time of from about 15 minutes to about 60 minutes;

вторая секция обработки содержит по меньшей мере одно устройство снятия, по меньшей мере одно выходное отверстие нижнего слива, обеспечивающее выпуск в по меньшей мере одну третью секцию обработки, и имеет время пребывания от приблизительно 10 минут до приблизительно 30 минут;the second processing section contains at least one removal device, at least one outlet outlet of the lower drain, providing release into at least one third of the processing section, and has a residence time of from about 10 minutes to about 30 minutes;

и третья секция обработки содержит по меньшей один сепаратор, предназначенный для удаления выпавших в осадок загрязнений из по меньшей мере одной третьей секции обработки и по меньшей мере одно выходное отверстие верхнего слива и имеет время пребывания от приблизительно 10 минут до приблизительно 30 минут.and the third treatment section contains at least one separator designed to remove precipitated contaminants from the at least one third treatment section and at least one outlet outlet of the overflow and has a residence time of from about 10 minutes to about 30 minutes.

52. Система по п. 51, в которой первый эдуктор и второй эдуктор скомбинированы и выполнены с возможностью ввода по меньшей мере одного окислителя перед или одновременно с вводом по меньшей мере одной окиси хлора.52. The system of claim 51, wherein the first eductor and the second eductor are combined and configured to introduce at least one oxidizing agent before or at the same time as introducing at least one chlorine oxide.

53. Система по п. 52, в которой окислитель выбран из группы, включающей в себя кислород, воздух, обогащенный кислородом воздух и их комбинации.53. The system of claim 52, wherein the oxidizing agent is selected from the group consisting of oxygen, air, oxygen enriched air, and combinations thereof.

54. Система по любому из п.п. 52-53, в которой по меньшей мере одна первая окись хлора содержит водный раствор хлорита натрия.54. The system according to any one of paragraphs. 52-53, in which at least one first chlorine oxide contains an aqueous solution of sodium chlorite.

55. Система по любому из п.п. 52-54, в которой контролируемый расход окислителя предотвращает выделение в виде газа летучих восстановителей из сточных вод.55. System according to any one of paragraphs. 52-54, in which a controlled flow of oxidizing agent prevents the release of volatile reducing agents in the form of gas from wastewater.

56. Система по любому из п.п. 52-55, в которой первая секция обработки представляет собой емкость, бак или часть оборудования или емкость, применяемые для гидроразрыва или добычи нефти.56. System according to any one of paragraphs. 52-55, in which the first processing section is a tank, tank or piece of equipment or a tank used for fracturing or oil production.

57. Водная система по любому из п.п. 52-56, в которой остаточное содержание диоксида хлора в обработанных сточных водах во второй секции обработки находится в диапазоне приблизительно от 0,1 до приблизительно 50 мг/л.57. The water system according to any one of paragraphs. 52-56, in which the residual content of chlorine dioxide in the treated wastewater in the second treatment section is in the range from about 0.1 to about 50 mg / L.

58. Водная система по любому из п.п. 52-57, в которой первый, второй и третий эдукторы представляют собой трубку Вентури.58. The water system according to any one of paragraphs. 52-57, in which the first, second and third eductors are a venturi.

59. Способ обработки сточных вод, включающий в себя следующие этапы:59. A method for treating wastewater, comprising the following steps:

ввод потока сточных вод в систему обработки текучей среды, содержащую по меньшей мере одну первую секцию обработки, по меньшей мере одну вторую секцию обработки и по меньшей мере одну третью секцию обработки;introducing a wastewater stream into a fluid treatment system comprising at least one first treatment section, at least one second treatment section, and at least one third treatment section;

обеспечение течения потока сточных вод по по меньшей мере одному первому трубопроводу для текучей среды к по меньшей мере одной первой секции обработки; извлечение по меньшей мере части сточных вод из по меньшей мере одной первой секции обработки при помощи по меньшей мере одного второго трубопровода для текучей среды;providing a flow of wastewater to the at least one first fluid conduit to the at least one first treatment section; recovering at least a portion of the wastewater from the at least one first treatment section using at least one second fluid conduit;

ввод окислителя в извлеченную часть сточных вод через по меньшей мере одну точку поточной обработки при помощи окислителя в по меньшей мере одном первом трубопроводе для текучей среды в условиях, достаточных для производства полного смешения окислителя в сточных водах, и с контролируемым расходом, причем окислитель выбирают из группы, включающей в себя кислород, воздух, обогащенный кислородом воздух и их комбинации, и ввод по меньшей мере одной окиси хлора в извлеченную часть сточных вод через по меньшей мере одну точку поточной обработки при помощи окиси хлора в по меньшей мере одном первом трубопроводе для текучей среды, чтобы приготовить обработанные сточные воды;introducing the oxidizing agent into the extracted part of the wastewater through at least one point of the in-line treatment with the oxidizing agent in at least one first fluid conduit under conditions sufficient to completely mix the oxidizing agent in the wastewater and at a controlled flow rate, the oxidizing agent being selected from a group comprising oxygen, air, oxygen-enriched air, and combinations thereof, and introducing at least one chlorine oxide into the extracted portion of the wastewater through at least one in-line treatment point and using chlorine oxide in at least one first fluid conduit to prepare treated wastewater;

рециркуляция обработанных сточных вод обратно к по меньшей мере одной первой секции обработки с обеспечением возможности осаждения или подъема твердых частиц, образовавшихся в обработанной воде, в по меньшей мере одной первой секции обработки, и отделение твердых частиц от обработанных сточных вод, содержащихся в этой секции;recycling the treated wastewater back to the at least one first treatment section, allowing precipitation or lifting of solid particles formed in the treated water in at least one first treatment section, and separating the solid particles from the treated wastewater contained in this section;

слив обработанных сточных вод из по меньшей мере одной первой секции обработки в по меньшей мере одну вторую секцию обработки при помощи по меньшей мере одного третьего трубопровода для текучей среды,draining the treated wastewater from at least one first treatment section into at least one second treatment section using at least one third fluid conduit,

причем, перед сливом в по меньшей мере одну вторую секцию обработки, через по меньшей мере одну точку поточной обработки в по меньшей мере одном втором трубопроводе для текучей среды вводят газ диоксида хлора с определенным расходом, достаточным для обеспечения остаточного содержания диоксида хлора в обработанных сточных водах;moreover, before discharge into at least one second treatment section, chlorine dioxide gas is introduced through at least one in-line treatment point in at least one second fluid conduit at a certain flow rate to ensure a residual chlorine dioxide content in the treated wastewater ;

обеспечение возможности осаждения или подъема твердых частиц, образовавшихся в обработанных сточных водах, в по меньшей мере одной второй секции обработки, и отделение твердых частиц от сточных вод, содержащихся в ней;allowing sedimentation or recovery of solid particles formed in the treated wastewater in at least one second treatment section, and separating solid particles from the wastewater contained therein;

обеспечение течения потока сточных вод из по меньшей мере одной второй секции обработки к по меньшей мере одному первому выходному отверстию нижнего слива, обеспечивающему выпуск в по меньшей мере одну третью секцию обработки; обеспечение возможности осаждения или подъема твердых частиц, образовавшихся в сточных водах, в по меньшей мере одной второй секции обработки, и отделение твердых частиц от сточных вод, содержащихся в этой секции;providing a flow of wastewater from the at least one second treatment section to the at least one first outlet of the lower discharge, allowing the discharge into at least one third of the treatment section; allowing sedimentation or recovery of solid particles formed in the wastewater in at least one second treatment section, and separating solid particles from the wastewater contained in this section;

обеспечение течения потока сточных вод из по меньшей мере одной третьей секции обработки к по меньшей мере одному первому выходному отверстию верхнего слива в по меньшей мере одну четвертую секцию обработки, емкость или чистый резервуар.providing a flow of wastewater from at least one third treatment section to at least one first outlet of the upper drain to at least one fourth treatment section, tank or clean tank.

ПРИМЕРЫEXAMPLES

[0099] Для облегчения понимания данного изобретения приводятся нижеследующие примеры осуществления данного изобретения. При этом следует понимать, что это не приводит к какому-либо ограничению объема изобретения, при этом предполагается, что нижеследующие примеры не ограничивают или не определяют объем изобретения.[0099] To facilitate understanding of the present invention, the following embodiments of the present invention are provided. It should be understood that this does not lead to any limitation of the scope of the invention, it being understood that the following examples do not limit or determine the scope of the invention.

[00100] В нижеследующих примерах было изучено действие диоксида хлора на сточные воды, получаемые из месторождений нефти, с обработкой при помощи кислорода и без такой обработки.[00100] In the following examples, the effect of chlorine dioxide on wastewater obtained from oil fields was studied with and without oxygen treatment.

[00101] Пример 1. Нижеследующий эксперимент был проведен для того, чтобы определить, как сильно добавление воздуха или кислорода влияет на обработку пробы промысловых сточных вод при помощи диоксида хлора (и/или хлорита). Результаты этого эксперимента показывают, что комбинация воздуха или кислорода с диоксидом хлора или хлоритом дает неожиданный полезный результат, заключающийся в том, что значительно уменьшается доза окислителя, необходимая для окисления сульфидов, имеющихся в сточных водах из месторождений нефти. Кроме того, неожиданно выяснилось, что комбинация воздуха или кислорода с диоксидом хлора обеспечивает уничтожение бактерий при существенно уменьшенных дозировках. Напротив, добавление только воздуха или кислорода в течение допустимого периода времени не достаточно для того, чтобы удалить сульфиды из сточных вод или уничтожить содержащиеся в этих водах бактерии, а добавление альтернативных окислителей (т.е. азота) не дает такого же синергического эффекта.[00101] Example 1. The following experiment was conducted to determine how strongly the addition of air or oxygen affects the processing of a sample of field wastewater using chlorine dioxide (and / or chlorite). The results of this experiment show that the combination of air or oxygen with chlorine dioxide or chlorite gives an unexpected useful result, namely that the dose of oxidizing agent required to oxidize the sulfides present in wastewater from oil fields is significantly reduced. In addition, it was unexpectedly found that the combination of air or oxygen with chlorine dioxide provides the destruction of bacteria at significantly reduced dosages. In contrast, adding only air or oxygen over an acceptable period of time is not enough to remove sulfides from wastewater or destroy the bacteria in those waters, and adding alternative oxidizing agents (i.e. nitrogen) does not produce the same synergistic effect.

[00102] В каждом из нижеследующих экспериментов 1(A) - 1(G) использовалась проба воды, содержащая 10 процентов твердых частиц с количеством сульфидов в водной фазе, составляющим 110 мг/л, и имеющая значение рН, равное 8,2. Твердые частицы состоят из биомассы, неорганических материалов, углеводорода и нерастворимых сульфидов с концентрацией 82,5 мг/кг. Из пробы культивировали бактерии, уменьшающие содержание сульфида, и обычные аэробные бактерии, причем рост составил более 106 КОЕ/мл. Проба (раствор и твердые частицы) имеет темную окраску.[00102] In each of the following experiments 1 (A) to 1 (G), a water sample was used containing 10 percent solids with an amount of sulfide in the aqueous phase of 110 mg / L and having a pH value of 8.2. Particulate matter consists of biomass, inorganic materials, hydrocarbon and insoluble sulfides with a concentration of 82.5 mg / kg. Sulphide-reducing bacteria and common aerobic bacteria were cultured from the sample, with growth of more than 10 6 CFU / ml. The sample (solution and solid particles) has a dark color.

[00103] Во-первых, выполнили следующую серию для экспериментального контроля.[00103] First, the following series was performed for experimental control.

[00104] Контроль А. Часть пробы (200 мл) очищали при помощи диоксида хлора (335 мг/л) в течение более 15 минут с перемешиванием, чтобы получить в растворе остаточное содержание (менее 1,0 мг/л) диоксида хлора. Проба быстро изменяет окраску с темной на коричневую или оранжевую, при этом нерастворимые твердые частицы быстро оседают и образуются хлопья типа железа. Кроме того, на поверхности обработанной пробы наблюдали легкий блеск углеводорода. Никаких других изменений внешнего вида обработанной текучей среды в течение 5 минут не наблюдали. Твердые частицы (осадок) и текучую среду проанализировали на содержание сульфидов с использованием газоанализатора Гаррета. Поддающихся обнаружению сульфидов в твердых частицах и текучих средах не нашли. Из пробы культивировали бактерии, уменьшающие содержание серы, и обычные аэробные бактерии, при этом роста бактерий не наблюдали.[00104] Control A. A portion of the sample (200 ml) was purified with chlorine dioxide (335 mg / L) for more than 15 minutes with stirring to obtain a residual content (less than 1.0 mg / L) of chlorine dioxide. The sample quickly changes color from dark to brown or orange, while insoluble solids quickly settle and form flakes such as iron. In addition, a slight gloss of hydrocarbon was observed on the surface of the treated sample. No other changes in the appearance of the treated fluid were observed for 5 minutes. Solids (sediment) and fluid were analyzed for sulfide content using a Garrett gas analyzer. No detectable sulfides were found in solids and fluids. Sulfur-containing bacteria and ordinary aerobic bacteria were cultured from the sample, and no bacterial growth was observed.

[00105] Контроль В. Часть пробы (200 мл) очищали при помощи диоксида хлора (230 мг/л) в течение 5 минут с перемешиванием. Проба быстро изменяет окраску с темной на коричневую или оранжевую, при этом нерастворимые твердые частицы быстро оседают и образуются хлопья типа железа. Никаких других изменений внешнего вида обработанной текучей среды в течение 5 минут не наблюдали. Твердые частицы (осадок) и текучую среду проанализировали на содержание сульфидов с использованием газоанализатора Гаррета. В текучей среде и осадке нашли 31 мг/л и 51 мг/кг соответственно. Остаточного содержания диоксида хлора не было. Из пробы культивировали бактерии, уменьшающие содержание серы, и обычные аэробные бактерии, при этом рост бактерий составил более 106 КОЕ/мл.[00105] Control B. A portion of the sample (200 ml) was purified using chlorine dioxide (230 mg / L) for 5 minutes with stirring. The sample quickly changes color from dark to brown or orange, while insoluble solids quickly settle and form flakes such as iron. No other changes in the appearance of the treated fluid were observed for 5 minutes. Solids (sediment) and fluid were analyzed for sulfide content using a Garrett gas analyzer. In the fluid and sediment found 31 mg / l and 51 mg / kg, respectively. There was no residual chlorine dioxide. Sulfur-containing bacteria and ordinary aerobic bacteria were cultured from the sample, with bacterial growth of more than 10 6 CFU / ml.

[00106] Контроль С. Часть пробы (200 мл) очищали при помощи диоксида хлора (420 мг/л хлорита - 560 мг/л в виде хлорита натрия)с перемешиванием. Проба быстро изменяет окраску с темной на коричневую или оранжевую, нерастворимые твердые частицы быстро оседают, и в течение десяти минут образуются хлопья типа железа. Кроме того, на поверхности обработанной пробы наблюдали легкий блеск углеводорода. Никаких других изменений внешнего вида обработанной текучей среды по истечении 10 минут не наблюдали. Твердые частицы и текучую среду проанализировали на содержание сульфидов с использованием газоанализатора Гаррета. Поддающихся обнаружению сульфидов в текучих средах не нашли, однако содержание сульфида в твердых частицах составило приблизительно 15 мг/л. Из пробы культивировали бактерии, уменьшающие содержание серы, и обычные аэробные бактерии, при этом рост составил более 106 КОЕ/мл.[00106] Control C. A portion of the sample (200 ml) was purified using chlorine dioxide (420 mg / L chlorite — 560 mg / L as sodium chlorite) with stirring. The sample quickly changes color from dark to brown or orange, insoluble solids quickly settle, and flakes such as iron form within ten minutes. In addition, a slight gloss of hydrocarbon was observed on the surface of the treated sample. No other changes in the appearance of the treated fluid after 10 minutes were observed. Particulate matter and fluid were analyzed for sulfide content using a Garrett gas analyzer. No detectable sulphides were found in the fluids, but the sulphide content of the solids was approximately 15 mg / L. Sulfur-containing bacteria and ordinary aerobic bacteria were cultured from the sample, with growth of more than 10 6 CFU / ml.

[00107] Контроль D. Применяя тонкий диффузор, часть пробы (200 мл) барботировали при помощи воздуха в течение 30 минут с расходом 2 ст. л/мин. В течение 30 минут проба меняет окраску с темной на серую. Твердые частицы (осадок) и текучую среду проанализировали на содержание сульфидов с использованием газоанализатора Гаррета. Текучая среда содержит 60 мг/л сульфида, твердые частицы содержат 75 мг/л сульфида. Из пробы культивировали бактерии, уменьшающие содержание серы, и обычные аэробные бактерии, при этом рост составил более 106 КОЕ/мл.[00107] Control D. Using a thin diffuser, a portion of the sample (200 ml) was bubbled with air for 30 minutes at a rate of 2 tbsp. l / min Within 30 minutes, the sample changes color from dark to gray. Solids (sediment) and fluid were analyzed for sulfide content using a Garrett gas analyzer. The fluid contains 60 mg / L sulfide; the solids contain 75 mg / L sulfide. Sulfur-containing bacteria and ordinary aerobic bacteria were cultured from the sample, with growth of more than 10 6 CFU / ml.

[00108] Затем в трех системах (воздух - диоксид хлора, азот - диоксид хлора и воздух - хлорит) провели три следующих эксперимента с барботажем.[00108] Then, in the three systems (air — chlorine dioxide, nitrogen — chlorine dioxide, and air — chlorite), the following three bubbling experiments were performed.

[00109] Эксперимент Е. Применяя тонкий диффузор, часть пробы (200 мл) барботировали при помощи воздуха в течение 4 минут с расходом 2 ст. л/мин. Одновременно начали добавлять и на протяжении 5 минут добавляли дозу 230 мг/л диоксида хлора, причем в течение последней минуты дозирование осуществляли без воздушного барботажа. В этом примере ClO2 добавляют со сравнительно низкой скоростью с таким объем и расходом воздуха, что удаление диоксида хлора до того, как он вступит в реакцию, не происходит. Проба быстро изменяет окраску с темной на коричневую или оранжевую, при этом нерастворимые твердые частицы быстро оседают, а после прекращения барботажа образуются хлопья типа железа. Никаких других изменений внешнего вида обработанной текучей среды в течение 5 минут не наблюдали. Твердые частицы (осадок) и текучую среду проанализировали на содержание сульфидов с использованием газоанализатора Гаррета. Поддающихся обнаружению сульфидов в твердых частицах или текучей среде не было. Из пробы культивировали бактерии, уменьшающие содержание серы, и обычные аэробные бактерии, при этом роста бактерий не наблюдали.[00109] Experiment E. Using a thin diffuser, part of the sample (200 ml) was bubbled with air for 4 minutes at a rate of 2 tbsp. l / min At the same time, they began to add and over a period of 5 minutes a dose of 230 mg / L of chlorine dioxide was added, and during the last minute, dosing was carried out without air sparging. In this example, ClO 2 is added at a relatively low rate with such a volume and air flow rate that chlorine dioxide is not removed before it reacts. The sample quickly changes color from dark to brown or orange, while insoluble solids quickly settle, and after the bubbling stops, flakes such as iron are formed. No other changes in the appearance of the treated fluid were observed for 5 minutes. Solids (sediment) and fluid were analyzed for sulfide content using a Garrett gas analyzer. No detectable sulfides were present in particulate matter or fluid. Sulfur-containing bacteria and ordinary aerobic bacteria were cultured from the sample, and no bacterial growth was observed.

[00110] Эксперимент F. Применяя тонкий диффузор, часть пробы (200 мл) барботировали при помощи азота в течение 4 минут с расходом 2 ст. л/мин. Одновременно начали добавлять и на протяжении 5 минут добавляли дозу 230 мг/л диоксида хлора, причем в течение последней минуты дозирование осуществляли без азотного барботажа. Проба быстро изменяет окраску с темной на коричневую или оранжевую, при этом нерастворимые твердые частицы быстро оседают, а после прекращения барботажа образуются хлопья типа железа. Никаких других изменений внешнего вида обработанной текучей среды в течение 5 минут не наблюдали. Твердые частицы (осадок) и текучую среду проанализировали на содержание сульфидов с использованием газоанализатора Гаррета. Остаточное содержание сульфидов в текучей среде и твердых частицах составило соответственно 7 мг/л и 160 мг/л. Из пробы культивировали бактерии, уменьшающие содержание серы, и обычные аэробные бактерии, при этом рост бактерий составил более 106 КОЕ/мл.[00110] Experiment F. Using a thin diffuser, a portion of the sample (200 ml) was bubbled with nitrogen for 4 minutes at a rate of 2 tbsp. l / min At the same time, they began to add and over a period of 5 minutes a dose of 230 mg / L of chlorine dioxide was added, and during the last minute, dosing was carried out without nitrogen bubbling. The sample quickly changes color from dark to brown or orange, while insoluble solids quickly settle, and after the bubbling stops, flakes such as iron are formed. No other changes in the appearance of the treated fluid were observed for 5 minutes. Solids (sediment) and fluid were analyzed for sulfide content using a Garrett gas analyzer. The residual sulfide content in the fluid and solid particles was 7 mg / L and 160 mg / L, respectively. Sulfur-containing bacteria and ordinary aerobic bacteria were cultured from the sample, with bacterial growth of more than 10 6 CFU / ml.

[00111] Эксперимент G. Применяя тонкий диффузор, часть пробы (200 мл), барботировали при помощи воздуха в течение 15 минут с расходом 2 ст. л/мин. Одновременно начали добавлять и на протяжении 5 минут добавляли дозу 300 мг/л хлорита (402 мг/л в виде хлорита натрия). Проба изменяет окраску с темной на коричневую или оранжевую, при этом нерастворимые твердые частицы быстро оседают, а после прекращения барботажа образуются хлопья типа железа. Никаких других изменений внешнего вида обработанной текучей среды в течение 15 минут не наблюдали. Твердые частицы (осадок) и текучую среду проанализировали на содержание сульфидов с использованием газоанализатора Гаррета. Поддающихся обнаружению сульфидов в твердых частицах или текучей среде не было. Из пробы культивировали бактерии, уменьшающие содержание серы, и обычные аэробные бактерии, при этом рост бактерий составил более 106 КОЕ/мл.[00111] Experiment G. Using a thin diffuser, a portion of the sample (200 ml) was bubbled with air for 15 minutes at a rate of 2 tbsp. l / min At the same time, they began to add and over a period of 5 minutes a dose of 300 mg / L of chlorite was added (402 mg / L as sodium chlorite). The sample changes color from dark to brown or orange, while insoluble solids quickly settle, and after the bubbling stops, flakes such as iron are formed. No other changes in the appearance of the treated fluid were observed for 15 minutes. Solids (sediment) and fluid were analyzed for sulfide content using a Garrett gas analyzer. No detectable sulfides were present in particulate matter or fluid. Sulfur-containing bacteria and ordinary aerobic bacteria were cultured from the sample, with bacterial growth of more than 10 6 CFU / ml.

[00112] В следующих примерах был изучен неожиданный синергический эффект обработки в замкнутой системе резервуара для хранения, наполненного сточной водой из месторождения нефти, при помощи диоксида хлора и кислорода. На двух системах (только воздух - диоксид хлора и воздух - хлорит - диоксид хлора) были проведены следующие эксперименты с барботажем.[00112] In the following examples, the unexpected synergistic effect of processing in a closed system a storage tank filled with wastewater from an oil field using chlorine dioxide and oxygen was studied. On two systems (only air - chlorine dioxide and air - chlorite - chlorine dioxide) the following experiments were carried out with bubbling.

[00113] Пример 2. Было проанализировано содержимое цистерны, содержащей 30000 баррелей пластовой свежей воды и воды обратного притока. Цистерна содержала 16000 мг/л растворенных твердых веществ, 106 КОЕ/мл бактерий и 40 мг/л сульфидов в гомогенизированной текучей среде со значением рН 7,8. Было определено, что для этой обрабатываемой текучей среды потребление диоксида хлора составляет 180 мг/л. Было определено, что для сохранения рН требуется 630 галлонов 50-процентной гидроокиси натрия.[00113] Example 2. The contents of a tank containing 30,000 barrels of formation fresh water and return water were analyzed. The tank contained 16,000 mg / L dissolved solids, 10 6 CFU / ml bacteria and 40 mg / L sulfides in a homogenized fluid with a pH of 7.8. It has been determined that for this process fluid, the consumption of chlorine dioxide is 180 mg / L. It was determined that 630 gallons of 50 percent sodium hydroxide was required to maintain pH.

[00114] Цистерна была оснащена генератором диоксида хлора (см. например, патент US 6,468,479). Примером генератора, хотя и не имеющим ограничительного характера, может служить мобильная система генерирования Sabre ВВ series portable DiKlor®, имеющая производительность 24000 фунтов за сутки непрерывного производства. Эта автономная система имеет распределительную систему, которая позволяет ей обеспечивать циркуляцию текучих сред в цистерне. Точнее, из цистерны был извлечен поток текучей среды-носителя, который затем при помощи центробежного насоса с расходом 320 галлонов в минуту прокачивали через генератор диоксида хлора. Генератор установлен так, чтобы всасывание потока рабочей текучей среды происходило в нижней части цистерны. Сливаемый раствор, содержащий диоксид хлора и/или воздух, при помощи подвижной штанги с распылительными наконечниками возвращали в цистерну и выпускали на ее дно. (См. фиг. 5 и 8). Штангу с распылительными наконечниками непрерывно перемещали вокруг резервуара со скоростью 50 футов в минуту.[00114] The tank was equipped with a chlorine dioxide generator (see, for example, US Pat. No. 6,468,479). An example of a generator, although not restrictive, is the Saber BB series portable DiKlor® mobile generation system, which has a capacity of 24,000 pounds per day of continuous production. This autonomous system has a distribution system that allows it to circulate fluids in the tank. More precisely, a carrier fluid stream was extracted from the tank, which was then pumped through a chlorine dioxide generator using a centrifugal pump at a rate of 320 gallons per minute. The generator is installed so that the suction of the working fluid flow occurs in the lower part of the tank. The drained solution containing chlorine dioxide and / or air was returned to the tank with a movable rod with spray tips and released to its bottom. (See FIGS. 5 and 8). The spray tip bar was continuously moved around the tank at a speed of 50 feet per minute.

[00115] В цистерну добавили гидроокись натрия с количеством хлорита натрия, достаточным для абсорбирования приблизительно 10 процентов теоретического потребления диоксида хлора. В этом конкретном примере и в соответствии с расчетами, известными в данной области техники, количество хлорита натрия, необходимого для абсорбирования 10% теоретического потребления диоксида хлора, представляло собой дозу хлорита приблизительно 23 мг/л. Гидроокись натрия и хлорит с воздухом добавляли в течение шестидесяти минут с расходом 125 стандартных кубических футов в минуту. В этом варианте осуществления воздух вводили через трубку Вентури. В конце этого 60-минутного периода ввод воздуха прекратили, при этом потребление диоксида хлора проверили повторно. Оно составило 27 мг/л. Затем при помощи трубки Вентури с соответствующим расходом вводили диоксид хлора, чтобы в течение 30 минут получить дозу 47 мл/г. В течение этапа с диоксидом хлора воздух не вводился.[00115] Sodium hydroxide was added to the tank with an amount of sodium chlorite sufficient to absorb about 10 percent of the theoretical consumption of chlorine dioxide. In this specific example and in accordance with calculations known in the art, the amount of sodium chlorite required to absorb 10% of the theoretical consumption of chlorine dioxide was a dose of chlorite of approximately 23 mg / L. Sodium hydroxide and chlorite with air were added over sixty minutes at a rate of 125 standard cubic feet per minute. In this embodiment, air was introduced through a venturi. At the end of this 60-minute period, air intake was stopped and the consumption of chlorine dioxide was re-checked. It was 27 mg / l. Then, using a venturi, chlorine dioxide was added at an appropriate flow rate to obtain a dose of 47 ml / g over 30 minutes. During the chlorine dioxide phase, no air was introduced.

[00116] Полученная прозрачная текучая среда имела оранжевый (коричневый) осадок и расположенный сверху тонкий слой флокулянта, состав которого был определен, как содержащий 98% неорганического материала и 2% углеводородов. В текучей среде нашли остаточное содержание диоксида хлора в количестве 8 мг/л. Текучую среду, осадок и флокулянт проанализировали при помощи газоанализатора Гаррета. Оказалось, что сульфидов они не содержат. При анализе культуры роста бактерий не обнаружили. Текучую среду проанализировали, чтобы определить, подходит ли она для "гелеобразования" для применения при гидроразрыве. Текучая среда без труда образовывала гель и поперечные связи. Результатом данного способа явилось 75-процентное уменьшение количества диоксида хлора, необходимого для получения целевого остаточного содержания диоксида хлора и исключения роста бактерий.[00116] The obtained transparent fluid had an orange (brown) precipitate and a thin flocculant layer located on top, the composition of which was determined to contain 98% inorganic material and 2% hydrocarbons. A residual chlorine dioxide content of 8 mg / L was found in the fluid. Fluid, sediment and flocculant were analyzed using a Garrett gas analyzer. It turned out that they do not contain sulfides. In the analysis of culture cultures of bacteria were not found. The fluid was analyzed to determine whether it is suitable for "gelation" for use in fracturing. The fluid easily formed a gel and cross-links. The result of this method was a 75 percent reduction in the amount of chlorine dioxide needed to obtain the target residual chlorine dioxide content and to prevent bacterial growth.

[00117] Пример 3. Было проанализировано содержимое цистерны, содержащей 30000 баррелей пластовой свежей воды и воды обратного притока. Цистерна содержала 16000 мг/л растворенных твердых веществ, 106 КОЕ/мл бактерий и 40 мг/л сульфидов в гомогенизированной текучей среде со значением рН 7,8. Было определено, что для этой текучей среды потребление диоксида хлора составляет 180 мг/л. Цистерну оснастили генератором диоксида хлора так, чтобы всасывание потока рабочей текучей среды происходило в нижней части цистерны. Сливаемый раствор, содержащий диоксид хлора и/или воздух, при помощи подвижной штанги с распылительными наконечниками возвращали в цистерну с выпуском на дно цистерны. Штангу с распылительными наконечниками непрерывно перемещали вокруг резервуара со скоростью 50 футов в минуту. Из цистерны извлекали текучую среду и прокачивали ее через генератор диоксида хлора при помощи центробежного насоса с расходом 320 галлонов в минуту.[00117] Example 3. The contents of a tank containing 30,000 barrels of formation fresh water and return water were analyzed. The tank contained 16,000 mg / L dissolved solids, 10 6 CFU / ml bacteria and 40 mg / L sulfides in a homogenized fluid with a pH of 7.8. It was determined that for this fluid, the consumption of chlorine dioxide is 180 mg / L. The tank was equipped with a chlorine dioxide generator so that the suction of the working fluid flow occurred in the lower part of the tank. The drained solution containing chlorine dioxide and / or air was returned to the tank with a discharge rod to the bottom of the tank using a movable rod with spray tips. The spray tip bar was continuously moved around the tank at a speed of 50 feet per minute. Fluid was removed from the tank and pumped through a chlorine dioxide generator using a centrifugal pump at a rate of 320 gallons per minute.

[00118] В этом примере хлорит в виде хлорита натрия непосредственно в систему не добавляли. Вместо этого вначале в цистерну добавляли диоксид хлора (который превратился в хлорит), затем воздух и, наконец, вторую дозу диоксида хлора, как указано ниже. Конкретнее, 1) с начала отсчета времени (0) в течение первых 10 минут добавляли диоксид хлора, чтобы обеспечить 20% общей дозы; 2) с 10-й минуты по 30-ю минуту раствор прокачивали по замкнутой системе; 3) с 10-й по 60-ю минуту добавляли воздух; и 3) с 60-й по 80-ю минуту в цистерну ввели остальные 80% диоксида хлора. В целом цистерну на протяжении общего (но не непрерывного) 50-минутного периода очищали при помощи диоксида хлора с концентрацией 110 мг/л. Что касается этапа 2, специалисту в данной области техники понятно, что, если применяют резервуар большой вместимости, то необходимо проявлять осторожность, чтобы не получить "горячие точки", и принять меры, чтобы диоксид хлора немного диспергировал.[00118] In this example, chlorite in the form of sodium chlorite was not added directly to the system. Instead, chlorine dioxide (which turned into chlorite) was added to the tank first, then air, and finally a second dose of chlorine dioxide, as described below. More specifically, 1) from the start of the time (0), chlorine dioxide was added over the first 10 minutes to provide 20% of the total dose; 2) from the 10th minute to the 30th minute, the solution was pumped through a closed system; 3) air was added from the 10th to the 60th minute; and 3) from the 60th to the 80th minute, the remaining 80% of chlorine dioxide was introduced into the tank. In general, the tank was cleaned with chlorine dioxide at a concentration of 110 mg / L over a total (but not continuous) 50-minute period. As for stage 2, the specialist in the art will understand that if you use a tank of large capacity, you must be careful not to get "hot spots", and take care that the chlorine dioxide is a little dispersed.

[00119] На этапе 3 отдельно в промежутке времени с 30 по 60 минуту через трубку Вентури в резервуар 250 добавляли воздух с расходом 100 стандартных кубических футов в минуту. В альтернативных вариантах осуществления можно было добавить уменьшенные дозы ClO2 с воздухом, в зависимости от размера и глубины емкости, а также расхода. Одновременно добавляли гидроокись натрия, чтобы сохранить стабильное значение рН. После обработки осуществили анализ текучей среды. Полученная прозрачная текучая среда имела оранжевый (коричневый) осадок и расположенный сверху тонкий слой флокулянта, состав которого был определен, как содержащий 98% неорганического материала и 2% углеводородов. В текучей среде нашли остаточное содержание диоксида хлора 12 мг/л. Текучую среду, осадок и флокулянт проанализировали при помощи газоанализатора Гаррета. Оказалось, что сульфидов они не содержат. При анализе культуры роста бактерий не обнаружили. Текучую среду проанализировали, чтобы определить, подходит ли она для "гелеобразования" для применения при гидроразрыве. Текучая среда без труда образовывала гель и поперечные связи. Результатом данного способа явилось приблизительно 40-процентное уменьшение количества диоксида хлора, необходимое для получения целевого остаточного содержания диоксида хлора и исключения роста бактерий.[00119] In step 3, air was added separately at a rate of 100 standard cubic feet per minute through a venturi to the tank 250 separately in a time interval of 30 to 60 minutes. In alternative embodiments, reduced doses of ClO 2 with air could be added, depending on the size and depth of the vessel, as well as the flow rate. Sodium hydroxide was added at the same time to maintain a stable pH value. After processing, a fluid analysis was performed. The obtained transparent fluid had an orange (brown) precipitate and a thin flocculant layer located on top, the composition of which was determined to contain 98% inorganic material and 2% hydrocarbons. A residual chlorine dioxide content of 12 mg / L was found in the fluid. Fluid, sediment and flocculant were analyzed using a Garrett gas analyzer. It turned out that they do not contain sulfides. In the analysis of culture cultures of bacteria were not found. The fluid was analyzed to determine whether it is suitable for "gelation" for use in fracturing. The fluid easily formed a gel and cross-links. The result of this method was an approximately 40 percent reduction in the amount of chlorine dioxide necessary to obtain the target residual chlorine dioxide content and to prevent bacterial growth.

[00120] Пример 4. Резервуар содержал 4200 галлонов пластовой воды. Гомогенизированную текучую среду проанализировали и определили, что общее содержание растворенных в ней твердых веществ составляет 23000 мг/л, содержание бактерий составляет 104 КОЕ/мл, сульфидов - 175 мг/л, значение рН составило 7,8. Было определено, что потребление диоксида хлора для этой текучей среды составляет 580 мг/л. Цистерну оснастили генератором диоксида хлора так, чтобы всасывание потока рабочей текучей среды происходило в нижней части цистерны. Сливаемый раствор, содержащий диоксид хлора и/или воздух, при помощи перфорированной трубы возвращали в цистерну по длине дна цистерны. Из цистерны извлекали текучую среду и обеспечивали ее циркуляцию через генератор диоксида хлора при помощи центробежного насоса с расходом 320 галлонов в минуту.[00120] Example 4. The reservoir contained 4200 gallons of produced water. The homogenized fluid was analyzed and determined that the total solids content in it was 23,000 mg / L, the bacteria content was 104 CFU / ml, the sulfide content was 175 mg / L, and the pH was 7.8. It was determined that the consumption of chlorine dioxide for this fluid is 580 mg / L. The tank was equipped with a chlorine dioxide generator so that the suction of the working fluid flow occurred in the lower part of the tank. The drained solution containing chlorine dioxide and / or air was returned to the tank along the bottom of the tank using a perforated pipe. Fluid was removed from the tank and circulated through a chlorine dioxide generator using a centrifugal pump at a rate of 320 gallons per minute.

[00121] Как в примере 3, вначале в цистерну через трубку Вентури 320 добавили диоксид хлора, затем воздух и, наконец, вторую дозу диоксида хлора, как указано ниже. Конкретнее, 1) с начала отсчета времени (0) в течение первой минуты добавляли диоксид хлора, чтобы обеспечить 20% общей дозы; 2) с 6-й минуты по 10-ю минуту в цистерну ввели остальные 80% диоксида хлора. В целом цистерну на протяжении общего (но не непрерывного) 5-минутного периода очищали при помощи диоксида хлора с концентрацией 310 мг/л. В промежутке времени с 1-ой по 6-ю минуту через трубку Вентури в цистерну добавляли воздух с расходом 50 стандартных кубических футов в минуту. Одновременно добавляли гидроокись натрия, чтобы сохранить стабильное значение рН. После обработки осуществили анализ текучей среды. Полученная прозрачная текучая среда имела оранжевый (коричневый) осадок и расположенный сверху тонкий слой флокулянта, состав которого был определен, как содержащий 96% неорганического материала и 4% углеводородов. В текучей среде нашли остаточное содержание диоксида хлора 7 мг/л. Текучую среду, осадок и флокулянт проанализировали при помощи газоанализатора Гаррета. Оказалось, что сульфидов они не содержат. При анализе культуры роста бактерий не обнаружили. Результатом данного способа явилось приблизительно 47-процентное уменьшение количества диоксида хлора, необходимое для получения целевого остаточного содержания диоксида хлора и исключения роста бактерий.[00121] As in Example 3, chlorine dioxide was added to the tank first through a venturi 320, then air, and finally a second dose of chlorine dioxide, as described below. More specifically, 1) from the beginning of the countdown (0), chlorine dioxide was added during the first minute to provide 20% of the total dose; 2) from the 6th minute to the 10th minute, the remaining 80% of chlorine dioxide was introduced into the tank. In general, the tank was cleaned with a concentration of 310 mg / l of chlorine dioxide over a total (but not continuous) 5-minute period. In the period from the 1st to the 6th minute, air was added through the venturi to the tank at a rate of 50 standard cubic feet per minute. Sodium hydroxide was added at the same time to maintain a stable pH value. After processing, a fluid analysis was performed. The obtained transparent fluid had an orange (brown) precipitate and a thin flocculant layer located on top, the composition of which was determined to contain 96% inorganic material and 4% hydrocarbons. A residual chlorine dioxide content of 7 mg / L was found in the fluid. Fluid, sediment and flocculant were analyzed using a Garrett gas analyzer. It turned out that they do not contain sulfides. In the analysis of culture cultures of bacteria were not found. The result of this method was an approximately 47 percent reduction in the amount of chlorine dioxide needed to obtain the desired residual chlorine dioxide content and to prevent bacterial growth.

[00122] Пример 5. Резервуар содержал 4200 галлонов пластовой воды. Гомогенизированную текучую среду проанализировали и определили, что общее содержание растворенных в ней твердых веществ составляет 23000 мг/л, содержание бактерий составляет 104 КОЕ/мл, сульфидов - 175 мг/л, при этом значение рН составило 7,8. Было определено, что потребление диоксида хлора для этой текучей среды составляет 580 мг/л. Цистерну оснастили генератором диоксида хлора так, чтобы всасывание потока рабочей текучей среды происходило от самого нижнего конца цистерны. Сливаемый раствор, содержащий диоксид хлора и/или воздух, при помощи перфорированной трубы возвращали в цистерну по длине дна цистерны. Из цистерны извлекали текучую среду и обеспечивали ее циркуляцию через генератор диоксида хлора при помощи центробежного насоса с расходом 320 галлонов в минуту.[00122] Example 5. The reservoir contained 4200 gallons of produced water. The homogenized fluid was analyzed and determined that the total solids dissolved in it was 23,000 mg / L, the bacteria content was 104 CFU / ml, the sulfide content was 175 mg / L, with a pH of 7.8. It was determined that the consumption of chlorine dioxide for this fluid is 580 mg / L. The tank was equipped with a chlorine dioxide generator so that the suction of the working fluid flow occurred from the lower end of the tank. The drained solution containing chlorine dioxide and / or air was returned to the tank along the bottom of the tank using a perforated pipe. Fluid was removed from the tank and circulated through a chlorine dioxide generator using a centrifugal pump at a rate of 320 gallons per minute.

[00123] В этом примере хлорит вводили непосредственно с таким расходом, чтобы в течение первой минуты достичь дозировки 120 мг/л. Диоксид хлора также вводили с таким расходом, чтобы в течение общего периода времени 5 минут получить дозу 210 мл/г. Конкретно, диоксид хлора добавляли с начала отсчета времени (0) до первой минуты (1), а затем снова с шестой минуты (6) до десятой минуты (10). В промежутке времени с начала отсчета времени по 9-ю минуту через трубку Вентури в цистерну добавляли воздух с расходом 50 стандартных кубических футов в минуту. Одновременно добавляли гидроокись натрия, чтобы сохранить стабильное значение рН. После обработки осуществили анализ текучей среды.[00123] In this example, chlorite was administered directly at a rate such that a dosage of 120 mg / L was reached within the first minute. Chlorine dioxide was also administered at a rate such that a dose of 210 ml / g was obtained over a total period of 5 minutes. Specifically, chlorine dioxide was added from the start of the countdown (0) to the first minute (1), and then again from the sixth minute (6) to the tenth minute (10). In the time interval from the beginning of the 9th minute countdown, air was added to the tank at a rate of 50 standard cubic feet per minute through a venturi. Sodium hydroxide was added at the same time to maintain a stable pH value. After processing, a fluid analysis was performed.

[00124] Обработанная прозрачная текучая среда имела оранжевый (коричневый) осадок и расположенный сверху тонкий слой флокулянта, состав которого был определен, как содержащий 96% неорганического материала и 4% углеводородов. В текучей среде нашли остаточное содержание диоксида хлора 7 мг/л. Текучую среду, осадок и флокулянт проанализировали при помощи газоанализатора Гаррета. Оказалось, что сульфидов они не содержат. При анализе культуры роста бактерий не обнаружили. Результатом данного способа явилось приблизительно 43-процентное уменьшение количества окисей хлора, необходимое для получения целевого остаточного содержания диоксида хлора и исключения роста бактерий.[00124] The treated clear fluid had an orange (brown) precipitate and a thin flocculant layer located on top, the composition of which was determined to contain 96% inorganic material and 4% hydrocarbons. A residual chlorine dioxide content of 7 mg / L was found in the fluid. Fluid, sediment and flocculant were analyzed using a Garrett gas analyzer. It turned out that they do not contain sulfides. In the analysis of culture cultures of bacteria were not found. The result of this method was an approximately 43 percent reduction in the amount of chlorine oxides needed to obtain the desired residual chlorine dioxide content and to prevent bacterial growth.

[00125] Нижеследующие экспериментальные результаты показывают, что объединение окислителя 40 (воздух или кислород) с хлоритом 30b, после которой следует ввод диоксида хлора 30а, дает неожиданный полезный результат, заключающийся в значительном уменьшении содержания нежелательных загрязнений в промысловых сточных водах (или в пластовой воде), в том числе Са, Mg, Na, Fe, Cl, Mn, TDS, CaClO3, SO4, Ва, масла, смазки, а также бактериального загрязнения, так что обработанные текучие среды подходят для повторного использования в качестве текучих сред для гидроразрыва.[00125] The following experimental results show that the combination of oxidizing agent 40 (air or oxygen) with chlorite 30b, followed by the introduction of chlorine dioxide 30a, provides an unexpected useful result, which is a significant reduction in the content of unwanted contaminants in commercial wastewater (or in produced water) ), including Ca, Mg, Na, Fe, Cl, Mn, TDS, CaClO 3 , SO 4 , Ba, oils, greases, and bacterial contamination, so that the treated fluids are suitable for reuse as fluids for hydraulic fractures wa.

[00126] Пример 6. Последовательность процессов обработки применяют для типичной пластовой текучей среды (2), получаемой в северном Техасе. При помощи циркуляционного насоса (3) текучую среду с постоянным расходом шесть баррелей в минуту перекачивают в емкость для гидроразрыва (первую емкость 101 для гидроразрыва) вместимостью 500 баррелей. Приблизительно четыре барреля в минуту текучей среды извлекают с уровня 2 фута над дном первой емкости 101 для гидроразрыва. Текучую среду 2а пропускают через трубку Вентури 4, в которой в поток текучей среды добавляют воздух 40, хлорит натрия 30b и гидроокись натрия 90. Поток 2а текучей среды, снова поступающий в первую емкость 101 для гидроразрыва и содержащий воздух 4, хлорит 30b и каустическую соду 90, вводят вдоль осевой линии 8а емкости 101 при помощи распределительной штанги 19, перемещающейся по длине емкости 101. В этом примере хлорит 30b вводят с получением дозировки 50 мг/л, а окислитель (40) добавляют с получением дозировки 400 мг/л. Чтобы извлечь плавающий материал, в верхней части первой емкости (101) для гидроразрыва устанавливают скиммер (6).[00126] Example 6. The sequence of processing processes is applied to a typical reservoir fluid (2) obtained in North Texas. Using a circulation pump (3), a fluid with a constant flow rate of six barrels per minute is pumped into a fracturing tank (first fracturing tank 101) with a capacity of 500 barrels. About four barrels per minute of fluid are recovered from a level of 2 feet above the bottom of the first fracturing tank 101. The fluid 2a is passed through a venturi 4, in which air 40, sodium chlorite 30b and sodium hydroxide 90 are added to the fluid stream. The fluid stream 2a, again entering the first fracturing tank 101 and containing air 4, chlorite 30b and caustic soda 90, is introduced along the axis line 8a of the container 101 by means of a distribution rod 19 moving along the length of the container 101. In this example, chlorite 30b is introduced to give a dosage of 50 mg / L, and an oxidizing agent (40) is added to obtain a dosage of 400 mg / L. To remove the floating material, a skimmer (6) is installed in the upper part of the first fracturing tank (101).

[00127] Текучую среду 2а извлекают во вторую емкость для гидроразрыва 102 через спускное отверстие, расположенное приблизительно на 2 фута выше, чем дно первой емкости 101 для гидроразрыва. Текучую среду 2а вводят во вторую емкость для гидроразрыва 102 на уровне приблизительно 2 фута. В поток текучей среды между первой емкостью 101 для гидроразрыва и второй емкостью для гидроразрыва 102 вводят диоксид хлора 30а. В этом примере диоксид хлора 30а вводят с получением дозировки 25 мг/л. Текучая среда 2b из нижней части второй емкости для гидроразрыва 102 сливается в третью емкость для гидроразрыва 103. Текучая среда 2с из третьей емкости для гидроразрыва 103 переливается в чистый резервуар 104.[00127] The fluid 2a is withdrawn to the second fracturing tank 102 through a drain hole located approximately 2 feet higher than the bottom of the first fracturing tank 101. Fluid 2a is introduced into a second fracturing tank 102 at a level of about 2 feet. Chlorine dioxide 30a is introduced into the fluid stream between the first fracturing tank 101 and the second fracturing tank 102. In this example, chlorine dioxide 30a is administered to give a dosage of 25 mg / L. The fluid 2b from the bottom of the second fracturing tank 102 is discharged into the third fracturing tank 103. The fluid 2c from the third fracturing tank 103 is poured into a clean reservoir 104.

[00128] В этом примере пластовая текучая среда 2, текущая в первую емкость 101 для гидроразрыва, вначале содержала приблизительно 1 объемный процент углеводорода нефти. Свободный углеводород в первой емкости 101 для гидроразрыва извлекали предпочтительно на поверхности. Во второй емкости для гидроразрыва 102 сернистое железо (FeS), окисленное при помощи диоксида хлора, вступает в реакцию, образуя тригидроксид железа. Твердые частицы низкой плотности, образовавшиеся в результате этой реакции, и дополнительные выделившиеся углеводороды удалили во второй емкости для гидроразрыва посредством снятия верхнего слоя. Твердые частицы высокой плотности, образовавшиеся в качестве части этого процесса, осаждались на дно второй и третьей емкости. Текучую среду из третьей емкости 103 переливали в чистый резервуар 104. Обработанную текучую среду 2d выкачали из чистого резервуара 104 для последующего хранения. Остаточное содержание диоксида хлора в обработанной текучей среде составило 20 мг/л. Таблицы 1А-1С показывают результаты, полученные при помощи вышеописанного способа и вышеописанной системы.[00128] In this example, the formation fluid 2 flowing into the first fracturing tank 101 initially contained approximately 1 volume percent oil hydrocarbon. The free hydrocarbon in the first fracturing vessel 101 is preferably recovered on the surface. In a second fracturing tank 102, iron sulfide (FeS), oxidized with chlorine dioxide, reacts to form iron trihydroxide. The low-density solids resulting from this reaction and the additional hydrocarbons released were removed in a second fracturing tank by removing the top layer. High density solid particles formed as part of this process were deposited on the bottom of the second and third tanks. The fluid from the third tank 103 was poured into a clean tank 104. The treated fluid 2d was pumped out of a clean tank 104 for subsequent storage. The residual chlorine dioxide content of the treated fluid was 20 mg / L. Tables 1A-1C show the results obtained using the above method and the above system.

Figure 00000004
Figure 00000004

Figure 00000005
Figure 00000005

Figure 00000006
Figure 00000006

[00129] Пример 7. Последовательность процессов обработки применяют для типичной пластовой текучей среды, получаемой в Пермском бассейне. При помощи насоса текучую среду с расходом приблизительно шесть баррелей в минуту перекачивают из группы, состоящей из шести цистерн 500 хранения, в емкость 101 для гидроразрыва вместимостью 500 баррелей. Шесть цистерн 500 хранения для гидроразрыва заполняют при помощи грузовика от месторождения. Приблизительно четыре барреля в минуту текучей среды извлекают с уровня 2 фута над дном первой емкости 101 для гидроразрыва. Текучую среду 2а пропускают через трубку Вентури 4, в которой в поток текучей среды добавляют воздух 40, хлорит натрия 30b и гидроокись натрия 90. Поток текучей среды, снова поступающий в первую емкость для гидроразрыва и содержащий воздух 40, хлорит 30b и каустическую соду 90, вводят по осевой линии первой емкости 101 для гидроразрыва при помощи распределительной штанги 19, перемещающейся по длине емкости 101. В этом примере хлорит 30b вводят с получением дозировки 50 мг/л, а окислитель 40 добавляют с получением дозировки 400 мг/л (например, 2200 мг/л воздуха). Чтобы извлечь плавающий материал, в верхней части емкости 101 устанавливают скиммер 6.[00129] Example 7. The sequence of processing processes used for a typical reservoir fluid obtained in the Perm basin. Using a pump, a fluid with a flow rate of about six barrels per minute is pumped from the group of six storage tanks 500 to a fracturing tank 101 with a capacity of 500 barrels. Six fracturing storage tanks 500 are filled by truck from the field. About four barrels per minute of fluid are recovered from a level of 2 feet above the bottom of the first fracturing tank 101. The fluid 2a is passed through a venturi 4, in which air 40, sodium chlorite 30b and sodium hydroxide 90 are added to the fluid stream. The fluid stream, again entering the first fracturing tank and containing air 40, chlorite 30b and caustic soda 90, injected along the center line of the first fracturing vessel 101 using a distribution rod 19 moving along the length of the vessel 101. In this example, chlorite 30b is introduced to give a dosage of 50 mg / L, and oxidizing agent 40 is added to give a dosage of 400 mg / L (for example, 2200 mg / l of air). To remove the floating material, a skimmer 6 is installed in the upper part of the tank 101.

[00130] Текучую среду извлекают во вторую емкость для гидроразрыва 102 через спускное отверстие, расположенное приблизительно на 2 фута выше, чем дно первой емкости 101 для гидроразрыва, при этом текучую среду вводят во вторую емкость для гидроразрыва 102 на уровне приблизительно 2 фута. В поток текучей среды между первой емкостью 101 для гидроразрыва и второй емкостью 102 вводят диоксид хлора 30а. В этом примере диоксид хлора 30а вводят с получением дозировки 25 мг/л. Текучая среда 2b из нижней части второй емкости 102 сливается в третью емкость 103. Текучая среда 2с из третьей емкости 103 переливается в чистый резервуар 104.[00130] The fluid is withdrawn into the second fracturing tank 102 through a drain hole located approximately 2 feet higher than the bottom of the first fracturing tank 101, while the fluid is introduced into the second fracturing tank 102 at a level of approximately 2 feet. Chlorine dioxide 30a is introduced into the fluid stream between the first fracturing tank 101 and the second tank 102. In this example, chlorine dioxide 30a is administered to give a dosage of 25 mg / L. The fluid 2b from the bottom of the second tank 102 is discharged into the third tank 103. The fluid 2c from the third tank 103 is poured into a clean tank 104.

[00131] Свободный углеводород в первой емкости 101 извлекали предпочтительно на поверхности. Во второй емкости 102 сернистое железо, окисленное при помощи диоксида хлора, вступает в реакцию, образуя тригидроксид железа. Твердые частицы низкой плотности, образовавшиеся в результате этой реакции, и выделившиеся углеводороды удалили посредством снятия верхнего слоя в этой емкости. Образовавшиеся твердые частицы высокой плотности осаждались на дно второй и третьей секции (емкости). Текучую среду из третьей секции/емкости 103 переливали в чистый резервуар 104. Текучую среду 2d выкачали из чистого резервуара 104 для последующего хранения. Остаточное содержание диоксида хлора в обработанной текучей среде составило 20 мг/л.[00131] The free hydrocarbon in the first container 101 is preferably recovered on the surface. In a second container 102, iron sulfide, oxidized with chlorine dioxide, reacts to form iron trihydroxide. Solid particles of low density formed as a result of this reaction, and the released hydrocarbons were removed by removing the upper layer in this tank. The resulting high-density solid particles were deposited on the bottom of the second and third sections (containers). The fluid from the third section / container 103 was poured into a clean reservoir 104. The fluid 2d was pumped out of the clean reservoir 104 for subsequent storage. The residual chlorine dioxide content of the treated fluid was 20 mg / L.

[00132] В этом примере доля нефтяного углеводорода в черпаковых пробах входящей текучей среды составила 60 миллионных долей по объему. Однако это измерение было неточным из-за свойств грузового автотранспорта. Некоторые прибывающие грузовики не имели заметного содержания углеводородов, в то время как другие содержали несколько процентов из-за скоплений углеводородов, попавших в систему. Из первой и второй емкости посредством снятия плавающих загрязнений было удалено большое количество углеводорода, соответствующее 1,72% суммарной подачи текучей среды. В третьей емкости для гидроразрыва заметного содержания углеводорода не было, и черпаковые пробы текучей среды в сливе из последней емкости в среднем показали общее содержание углеводородов 45 миллионных долей.[00132] In this example, the proportion of petroleum hydrocarbon in scoop samples of the incoming fluid was 60 ppmv. However, this measurement was inaccurate due to the properties of freight vehicles. Some arriving trucks did not have a significant hydrocarbon content, while others contained a few percent due to accumulations of hydrocarbons entering the system. A large amount of hydrocarbon, corresponding to 1.72% of the total fluid supply, was removed from the first and second tanks by removing floating contaminants. There was no noticeable hydrocarbon content in the third fracturing tank, and scoop fluid samples in the discharge from the last tank showed an average total hydrocarbon content of 45 ppm.

[00133] Таблицы 2А-2С показывают результаты, полученные при этой обработке.[00133] Tables 2A-2C show the results obtained from this treatment.

Figure 00000007
Figure 00000007

Figure 00000008
Figure 00000008

Figure 00000009
Figure 00000009

[00134] Технологический процесс согласно данному изобретению неожиданно оказался экономически эффективным при удалении загрязнений из сильно загрязненных потоков пластовой воды, содержащей углеводороды. Как видно из таблиц 1 и 2, уменьшение (указанное как Red в таблицах) содержания большей части загрязнений составило от 75 до 98%. В большинстве случаев обработанную воду, как таковую, можно использовать в качестве текучей среды для гидроразрыва без дополнительной обработки или ее можно использовать в качестве поступающего потока, который можно подвергнуть дополнительной обработке (если это необходимо) для удаления в окружающую среду. Удаление высокого уровня загрязнений, таких как Са, Mg, Na, Fe, Cl, Mn, TDS, CaClO3, SO4, Ва, углеводороды и биологическое загрязнение, которое достигается при помощи предлагаемого способа, весьма желательно при обработке большого количества пластовой воды, загрязненной потоками отходов, образуемых при применениях, связанных с нефтяными месторождениями. Кроме того, этот способ выгодно и значительно предотвращает выделение в виде газа вредных регламентируемых летучих соединений, например, сероводорода.[00134] The process of the present invention has surprisingly proven to be cost-effective in removing contaminants from highly contaminated hydrocarbon containing formation water streams. As can be seen from tables 1 and 2, the reduction (indicated as Red in the tables) of the content of most of the contaminants ranged from 75 to 98%. In most cases, the treated water, as such, can be used as a hydraulic fracturing fluid without additional treatment, or it can be used as an incoming stream, which can be subjected to additional processing (if necessary) for disposal into the environment. Removing high levels of contaminants, such as Ca, Mg, Na, Fe, Cl, Mn, TDS, CaClO 3 , SO 4 , Ва, hydrocarbons and biological pollution, which is achieved using the proposed method, it is highly desirable when treating large quantities of produced water, contaminated with waste streams generated during oilfield applications. In addition, this method advantageously and significantly prevents the release in the form of gas of harmful regulated volatile compounds, for example, hydrogen sulfide.

[00135] Хотя предпочтительное применение раскрытого здесь способа и системы относится к применениям, связанным с месторождениями нефти, например, к нефтяным скважинам, подземным формациям, а также к технической и промысловой воде, дополнительные промышленные применения, в частности, включают в себя системы охлаждающей воды, воду для обогащения промышленных ископаемых, геотермальные скважины, варочные котлы, моечные аппараты, отбельные установки, массные бассейны, системы белой воды, испарители черной щелочи в целлюлозной промышленности, процессы непрерывного литья в металлургической промышленности, системы кондиционирования и охлаждения воздуха, системы осветления и использования оборотной воды, системы обработки воды, системы мембранной фильтрации, технологические потоки при переработке пищевых продуктов (мяса, овощей, сахарного тростника, птицы, фруктов и соевых бобов); и системы обработки отходов, а также отстойники, обработку городских сточных вод, системы муниципального водоснабжения, системы снабжения питьевой водой, водоносные пласты и баки для воды. Кроме того, в контексте данного описания в качестве текучей среды, обрабатываемой при помощи описываемых здесь способа и системы, рассматривается водный объем, поток сточных вод, сточные воды, объем водной текучей среды и поток водной текучей среды.[00135] Although a preferred application of the method and system disclosed herein relates to applications associated with oil fields, for example, oil wells, subterranean formations, as well as technical and production water, additional industrial applications, in particular, include cooling water systems , water for enrichment of industrial minerals, geothermal wells, digesters, washers, bleaching plants, mass pools, white water systems, black alkali evaporators in the pulp industry, continuous casting processes in the metallurgical industry, air conditioning and cooling systems, clarification and recycled water systems, water treatment systems, membrane filtration systems, process flows in the processing of food products (meat, vegetables, sugar cane, poultry, fruits and soybeans); and waste treatment systems, as well as sumps, municipal wastewater treatment, municipal water supply systems, drinking water supply systems, aquifers and water tanks. In addition, in the context of this description, as a fluid processed by the method and system described herein, water volume, wastewater stream, wastewater, aqueous fluid volume and aqueous fluid stream are considered.

[00136] Выше описаны различные варианты осуществления и модификации данного изобретения. Такие варианты осуществления и модификации носят лишь иллюстративный характер, они ни в коей мере не ограничивают объем изобретения, определенный нижеследующей формулой изобретения. Кроме того, в объем изобретения также входят другие вариации того, что было описано в данном документе. Данное изобретение может быть модифицировано и осуществлено отличающимися, но эквивалентными способами, очевидными для специалиста в данной области техники, использующего принципы данного изобретения. Кроме того, в отношении описанных здесь деталей конструкции или устройства, не предполагается никаких ограничений, кроме ограничений, описанных в нижеследующей формуле изобретения. Все раскрытые выше числа и диапазоны могут немного варьироваться. Кроме того, термины, примененные в формуле изобретения, имеют свой обычный смысл, если только они недвусмысленно и ясно не определены их по-иному. Изобретение, включенное путем ссылки, не должно рассматриваться, как альтернатива любым ограничениям изобретения, если только недвусмысленно не указано иное.[00136] Various embodiments and modifications of the present invention have been described above. Such embodiments and modifications are merely illustrative; they do not in any way limit the scope of the invention as defined by the following claims. In addition, other variations of what has been described herein are also included within the scope of the invention. This invention can be modified and implemented in different, but equivalent ways, obvious to a person skilled in the art using the principles of this invention. In addition, with respect to the structural or device details described herein, no restrictions are intended other than the limitations described in the following claims. All numbers and ranges disclosed above may vary slightly. In addition, the terms used in the claims have their usual meaning, unless they are unambiguously and clearly defined differently. An invention incorporated by reference should not be construed as an alternative to any limitations of the invention, unless expressly stated otherwise.

Claims (41)

1. Способ уменьшения, инактивирования, разрушения, удаления или устранения из водной текучей среды загрязнения, выбранного из группы, включающей в себя кальций, магний, натрий, железо, хлорид, марганец, хлорат кальция, сульфат, барий, углеводороды, общее количество растворенных твердых веществ, биологическое загрязнение и их комбинации, причем способ включает в себя:1. A method of reducing, inactivating, destroying, removing or eliminating pollution from an aqueous fluid selected from the group consisting of calcium, magnesium, sodium, iron, chloride, manganese, calcium chlorate, sulfate, barium, hydrocarbons, total dissolved solids substances, biological pollution and their combinations, and the method includes: i) ввод в водную текучую среду окислителя, выбранного из группы, включающей в себя кислород, воздух, обогащенный кислородом воздух и их комбинации, и ввод в текучую среду первой окиси хлора, выбранной из группы, включающей в себя диоксид хлора, хлорит и их комбинации, иi) introducing into the aqueous fluid an oxidizing agent selected from the group consisting of oxygen, air, oxygen-enriched air and combinations thereof, and introducing into the fluid a first chlorine oxide selected from the group consisting of chlorine dioxide, chlorite and combinations thereof , and ii) ввод второй окиси хлора в водную текучую среду после ввода окислителя и первой окиси хлора, причем указанная вторая окись хлора содержит диоксид хлора, хлорит или их комбинацию.ii) introducing a second chlorine oxide into the aqueous fluid after introducing the oxidizing agent and the first chlorine oxide, said second chlorine oxide containing chlorine dioxide, chlorite, or a combination thereof. 2. Способ по п. 1, в котором окислитель вводят с расходом, предотвращающим выделение в виде газа сероводорода или других летучих восстановителей.2. The method according to p. 1, in which the oxidizing agent is introduced at a rate that prevents the release of hydrogen sulfide or other volatile reducing agents in the form of gas. 3. Способ по любому из пп. 1, 2, в котором окислитель вводят путем выпуска через трубку Вентури.3. The method according to any one of paragraphs. 1, 2, in which the oxidizing agent is introduced by venting through a venturi. 4. Способ по любому из пп. 1, 2, в котором первая окись хлора содержит хлорит и ее вводят в водную текучую среду перед или по существу одновременно с вводом окислителя.4. The method according to any one of paragraphs. 1, 2, in which the first chlorine oxide contains chlorite and is introduced into the aqueous fluid before or essentially simultaneously with the introduction of the oxidizing agent. 5. Способ по любому из пп. 1, 2, в котором окислитель добавляют для получения общей дозировки в диапазоне приблизительно от 20 мг/кг до приблизительно 2000 мг/кг в водной текучей среде.5. The method according to any one of paragraphs. 1, 2, in which an oxidizing agent is added to obtain a total dosage in the range of from about 20 mg / kg to about 2000 mg / kg in an aqueous fluid. 6. Способ по любому из пп. 1, 2, дополнительно содержащий ввод гидроокиси натрия перед или одновременно с первой окисью хлора для увеличения pH до приблизительно 7-10.6. The method according to any one of paragraphs. 1, 2, further comprising introducing sodium hydroxide before or simultaneously with the first chlorine oxide to increase the pH to about 7-10. 7. Способ по любому из пп. 1, 2, в котором первая окись хлора содержит хлорит.7. The method according to any one of paragraphs. 1, 2, in which the first chlorine oxide contains chlorite. 8. Способ по п. 7, в котором хлорит добавляют для получения дозировки в диапазоне от приблизительно 10 мг/л до приблизительно 500 мг/л в водной текучей среде.8. The method according to p. 7, in which chlorite is added to obtain a dosage in the range from about 10 mg / l to about 500 mg / l in an aqueous fluid. 9. Способ по п. 7, в котором хлорит представляет собой раствор хлорита натрия.9. The method of claim 7, wherein the chlorite is a sodium chlorite solution. 10. Способ по любому из пп. 1, 2, 8, 9, в котором вторая окись хлора содержит диоксид хлора.10. The method according to any one of paragraphs. 1, 2, 8, 9, in which the second chlorine oxide contains chlorine dioxide. 11. Способ по п. 10, в котором вторую окись хлора добавляют с дозировкой, достаточной для получения остаточного содержания диоксида хлора в водной текучей среде.11. The method according to p. 10, in which the second chlorine oxide is added with a dosage sufficient to obtain a residual content of chlorine dioxide in the aqueous fluid. 12. Способ по п. 11, дополнительно содержащий измерение и поддержание после обработки остаточного содержания диоксида хлора в водной текучей среде по меньшей мере приблизительно 0,1 мг/л.12. The method of claim 11, further comprising measuring and maintaining after processing the residual chlorine dioxide content in the aqueous fluid of at least about 0.1 mg / L. 13. Способ по п. 11, в котором диоксид хлора вводят для получения дозировки в водной текучей среде от приблизительно 10 мг/л до приблизительно 50 мг/л.13. The method according to p. 11, in which chlorine dioxide is administered to obtain a dosage in an aqueous fluid of from about 10 mg / L to about 50 mg / L. 14. Способ по любому из пп. 1, 2, 8, 9, 11-13, в котором перед обработкой согласно способу потребление окислителя загрязнений в водной текучей среде составляет от 30 мг/л до 5000 мг/л14. The method according to any one of paragraphs. 1, 2, 8, 9, 11-13, in which before processing according to the method, the consumption of an oxidizing agent of contaminants in an aqueous fluid is from 30 mg / l to 5000 mg / l 15. Способ по любому из пп. 1, 2, 8, 9, 11-13, в котором этап ввода окислителя и первой окиси хлора уменьшает потребление водной текучей среды по меньшей мере на 70-80% по сравнению с начальным потреблением водной текучей среды, относящимся к предварительной обработке.15. The method according to any one of paragraphs. 1, 2, 8, 9, 11-13, wherein the step of introducing the oxidizing agent and the first chlorine oxide reduces the consumption of the aqueous fluid by at least 70-80% compared to the initial consumption of the aqueous fluid related to the pretreatment. 16. Способ по любому из пп. 1, 2, 8, 9, 11-13, в котором источник водной текучей среды выбирают из группы, включающей в себя емкость, бак, яму, отстойный бассейн или водоем для хранения водосточных вод; водоочистную установку; цистерну для гидроразрыва; или часть оборудования, трубопровода или емкости, используемых для гидроразрыва или добычи нефти.16. The method according to any one of paragraphs. 1, 2, 8, 9, 11-13, in which the source of the aqueous fluid is selected from the group including a tank, tank, pit, settling basin or reservoir for storing drainage water; water treatment plant; fracturing tank; or part of the equipment, pipeline or tank used for fracturing or oil production. 17. Способ обработки водной системы, включающий в себя:17. A method of processing an aqueous system, including: обеспечение наличия водного объема, имеющего начальное потребление окислителя;ensuring the availability of a water volume having an initial consumption of an oxidizing agent; ввод окислителя, содержащего кислород, воздух, обогащенный кислородом воздух или их комбинацию, в водный объем с расходом, предотвращающим выделение в виде газа летучих восстановителей из водного объема;introducing an oxidizing agent containing oxygen, air, oxygen-enriched air, or a combination thereof, into the water volume with a flow rate preventing the release of volatile reducing agents in the form of gas from the water volume; ввод в водный объем хлорита натрия;introducing sodium chlorite into the water; объединение водного объема, окислителя и хлорита натрия с уменьшением, таким образом, начального потребления окислителя до уменьшенного потребления окислителя;combining the water volume, the oxidizing agent and sodium chlorite, thereby reducing the initial consumption of the oxidizing agent to a reduced consumption of the oxidizing agent; ввод отдельной порции диоксида хлора в водный объем в количестве, достаточном для устранения уменьшенного потребления окислителя и для обеспечения в водном объеме остаточного содержания диоксида хлора, составляющего по меньшей мере приблизительно 0,1 мг/л.introducing a separate portion of chlorine dioxide into the water volume in an amount sufficient to eliminate the reduced oxidizing agent consumption and to provide a residual chlorine dioxide content in the water volume of at least about 0.1 mg / L. 18. Система обработки текучей среды, выполненная с возможностью выполнять способ по любому из пп. 1-17.18. The fluid processing system, configured to perform the method according to any one of paragraphs. 1-17. 19. Система обработки текучей среды для поточного использования в месте расположения скважины для добычи углеводородов, содержащая:19. A fluid processing system for continuous use at a location of a hydrocarbon production well, comprising: по меньшей мере одну первую секцию обработки, по меньшей мере одну вторую секцию обработки и по меньшей мере одну третью секцию обработки;at least one first processing section, at least one second processing section and at least one third processing section; по меньшей мере один первый трубопровод для текучей среды, предназначенный для течения потока сточных вод с начальным потреблением окислителя в указанную по меньшей мере одну первую секцию обработки, имеющую по меньшей мере одно выходное отверстие, которое находится с ним в сообщении с возможностью переноса текучей среды;at least one first fluid conduit for flowing a wastewater stream with an initial consumption of an oxidizing agent into said at least one first treatment section having at least one outlet that is in fluid communication with it; по меньшей мере один второй трубопровод для текучей среды, предназначенный для циркуляции сточных вод из указанной по меньшей мере одной первой секции обработки, имеющей по меньшей мере одно выходное отверстие и по меньшей мере одно входное отверстие, находящееся с ним в сообщении с возможностью переноса текучей среды;at least one second fluid conduit for circulating wastewater from said at least one first treatment section having at least one outlet and at least one inlet in communication therewith with the possibility of fluid transfer ; по меньшей мере один первый эдуктор, находящийся в сообщении с возможностью переноса текучей среды с указанным по меньшей мере одним вторым трубопроводом для текучей среды и с по меньшей мере одним источником окислителя и предназначенный для ввода по меньшей мере одного окислителя в указанный по меньшей мере один второй трубопровод для текучей среды в контролируемых количествах и с контролируемым расходом;at least one first eductor in fluid communication with said at least one second fluid conduit and at least one oxidizing source and for introducing at least one oxidizing agent into said at least one second fluid piping in controlled quantities and with controlled flow; по меньшей мере один второй эдуктор, находящийся в сообщении с возможностью переноса текучей среды с указанным по меньшей мере одним вторым трубопроводом для текучей среды и с по меньшей мере одним источником окиси хлора и предназначенный для ввода по меньшей мере одной первой окиси хлора в указанный по меньшей мере один второй трубопровод для текучей среды в контролируемых количествах;at least one second eductor in fluid communication with said at least one second fluid conduit and at least one chlorine oxide source and for introducing at least one first chlorine oxide into said at least at least one second fluid conduit in controlled amounts; по меньшей мере один третий трубопровод для текучей среды, предназначенный для перемещения сточных вод из указанной по меньшей мере одной первой секции обработки к указанной по меньшей мере одной второй секции обработки, причем указанный по меньшей мере один третий трубопровод для текучей среды находится в сообщении с возможностью переноса текучей среды с по меньшей мере одним выходным отверстием указанной по меньшей мере одной первой секции обработки и с по меньшей мере одним входным отверстием указанной по меньшей мере одной второй секции обработки;at least one third fluid conduit for conveying wastewater from said at least one first treatment section to said at least one second treatment section, said at least one third fluid conduit being in communication with the possibility fluid transfer with at least one outlet of the at least one first processing section and with at least one inlet of the at least one second c processing section; по меньшей мере один третий эдуктор, находящийся в сообщении с возможностью переноса текучей среды с указанным по меньшей мере одним третьим трубопроводом для текучей среды и с по меньшей мере одним источником диоксида хлора и предназначенный для ввода диоксида хлора в указанный по меньшей мере один третий трубопровод для текучей среды в контролируемых количествах и с контролируемым расходом;at least one third eductor in fluid communication with said at least one third fluid conduit and at least one chlorine dioxide source and for introducing chlorine dioxide into said at least one third conduit for fluid in controlled quantities and with a controlled flow; при этом первая секция обработки содержит по меньшей мере одно устройство снятия, по меньшей мере один сепаратор, предназначенный для удаления выпавших в осадок загрязнений из указанной по меньшей мере одной первой секции обработки, и имеет время пребывания от приблизительно 15 минут до приблизительно 60 минут;wherein the first processing section comprises at least one removal device, at least one separator for removing contaminated sediments from said at least one first processing section, and has a residence time of from about 15 minutes to about 60 minutes; указанная вторая секция обработки содержит по меньшей мере одно устройство снятия, по меньшей мере одно выходное отверстие нижнего слива, обеспечивающее возможность выпуска в указанную по меньшей мере одну третью секцию обработки, и имеет время пребывания от приблизительно 10 минут до приблизительно 30 минут;the specified second processing section contains at least one removal device, at least one outlet outlet of the lower drain, allowing the release into the specified at least one third processing section, and has a residence time of from about 10 minutes to about 30 minutes; и указанная третья секция обработки содержит по меньшей один сепаратор, предназначенный для удаления выпавших в осадок загрязнений из указанной по меньшей мере одной третьей секции обработки, и по меньшей мере одно выходное отверстие верхнего слива и имеет время пребывания от приблизительно 10 минут до приблизительно 30 минут.and said third treatment section comprises at least one separator for removing precipitated contaminants from said at least one third treatment section and at least one outlet outlet of the upper discharge and has a residence time of from about 10 minutes to about 30 minutes. 20. Система по п. 19, в которой первый эдуктор и второй эдуктор скомбинированы и выполнены с возможностью ввода указанного по меньшей мере одного окислителя перед или одновременно с вводом указанной по меньшей мере одной окиси хлора.20. The system according to p. 19, in which the first eductor and the second eductor are combined and configured to enter the specified at least one oxidizing agent before or simultaneously with the introduction of the specified at least one chlorine oxide. 21. Система по п. 20, в которой указанный окислитель выбран из группы, включающей в себя кислород, воздух, обогащенный кислородом воздух и их комбинации.21. The system of claim 20, wherein said oxidizing agent is selected from the group consisting of oxygen, air, oxygen enriched air, and combinations thereof. 22. Система по любому из пп. 19-21, в которой указанная по меньшей мере одна первая окись хлора содержит водный раствор хлорита натрия.22. The system according to any one of paragraphs. 19-21, wherein said at least one first chlorine oxide comprises an aqueous solution of sodium chlorite. 23. Система по любому из пп. 19-21, в которой контролируемый расход окислителя предотвращает выделение в виде газа летучих восстановителей из сточных вод.23. The system according to any one of paragraphs. 19-21, in which a controlled flow of oxidizing agent prevents the release of volatile reducing agents in the form of gas from wastewater. 24. Система по любому из пп. 19-21, в которой первый, второй и третий эдукторы представляют собой трубку Вентури.24. The system according to any one of paragraphs. 19-21, in which the first, second and third eductors are a venturi.
RU2015143407A 2013-03-15 2014-03-17 Method and system for the treatment of produced water and fluids with chlorine dioxide for re-use RU2650168C2 (en)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/837,936 2013-03-15
US13/837,936 US9238587B2 (en) 2013-03-15 2013-03-15 Method and system for the treatment of water and fluids with chlorine dioxide
US201461930688P 2014-01-23 2014-01-23
US61/930,688 2014-01-23
PCT/US2014/030654 WO2014145825A1 (en) 2013-03-15 2014-03-17 Method and system for the treatment of produced water and fluids with chlorine dioxide for reuse

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2015143407A RU2015143407A (en) 2017-04-24
RU2650168C2 true RU2650168C2 (en) 2018-04-09

Family

ID=51538108

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015143407A RU2650168C2 (en) 2013-03-15 2014-03-17 Method and system for the treatment of produced water and fluids with chlorine dioxide for re-use

Country Status (6)

Country Link
AU (1) AU2014232430B2 (en)
CA (1) CA2906186A1 (en)
MX (1) MX2015012320A (en)
RU (1) RU2650168C2 (en)
SA (1) SA515361073B1 (en)
WO (1) WO2014145825A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10308533B2 (en) 2013-03-15 2019-06-04 Sabre Intellectual Property Holdings Llc Method and system for the treatment of water and fluids with chlorine dioxide

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10442711B2 (en) 2013-03-15 2019-10-15 Sabre Intellectual Property Holdings Llc Method and system for the treatment of produced water and fluids with chlorine dioxide for reuse
US8991500B2 (en) 2013-04-24 2015-03-31 Sabre Intellectual Property Holdings Llc Fracturing operations employing chlorine dioxide
US20190292436A1 (en) 2015-12-18 2019-09-26 Sabre Intellectual Property Holdings Llc Chlorine Dioxide Containing Mixtures And Chlorine Dioxide Bulk Treatments For Enhancing Oil And Gas Recovery
AR107088A1 (en) 2015-12-18 2018-03-21 Sabre Ip Holdings Llc METHODS OF EXTRACTION OF OILS AND FATS FROM SOLID MATERIAL USING CHLORINE DIOXIDE
CN106446587B (en) * 2016-11-02 2019-02-19 中国石油化工股份有限公司 A kind of gas well fracturing returns row and leads bearing calibration
CN107098436A (en) * 2017-05-10 2017-08-29 大唐鸡西热电有限责任公司 A kind of auxiliary balance tank for Na ion concentration detection in cation bed
ES2956322T3 (en) 2018-12-21 2023-12-19 Jeanologia Sl Wastewater treatment and method for the textile industry

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20010007314A1 (en) * 1999-06-03 2001-07-12 Sherman Jeffrey H. Treatment of contaminated liquids with oxidizing gases and liquids
US20020125196A1 (en) * 2001-03-08 2002-09-12 Cdg Technology, Inc. Methods of treating water using combinations of chlorine dioxide, chlorine and ammonia
US20040200779A1 (en) * 2003-04-14 2004-10-14 Newkirk Dale Darrow Use of chlorine dioxide and ozone for control of disinfection by-products in water supplies
RU2010129471A (en) * 2007-12-19 2012-01-27 Инфракор Гмбх (De) METHOD FOR WATER TREATMENT WITH CHLORINE DIOXIDE
US20130009092A1 (en) * 2009-12-23 2013-01-10 Resonant Biosciences, Llc Apparatus and method for treatment of volatile organic compounds in air emissions produced during fermentation processes

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20010007314A1 (en) * 1999-06-03 2001-07-12 Sherman Jeffrey H. Treatment of contaminated liquids with oxidizing gases and liquids
US20020125196A1 (en) * 2001-03-08 2002-09-12 Cdg Technology, Inc. Methods of treating water using combinations of chlorine dioxide, chlorine and ammonia
US20040200779A1 (en) * 2003-04-14 2004-10-14 Newkirk Dale Darrow Use of chlorine dioxide and ozone for control of disinfection by-products in water supplies
RU2010129471A (en) * 2007-12-19 2012-01-27 Инфракор Гмбх (De) METHOD FOR WATER TREATMENT WITH CHLORINE DIOXIDE
US20130009092A1 (en) * 2009-12-23 2013-01-10 Resonant Biosciences, Llc Apparatus and method for treatment of volatile organic compounds in air emissions produced during fermentation processes

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10308533B2 (en) 2013-03-15 2019-06-04 Sabre Intellectual Property Holdings Llc Method and system for the treatment of water and fluids with chlorine dioxide

Also Published As

Publication number Publication date
AU2014232430B2 (en) 2018-03-29
MX2015012320A (en) 2016-04-25
RU2015143407A (en) 2017-04-24
WO2014145825A1 (en) 2014-09-18
SA515361073B1 (en) 2017-07-24
CA2906186A1 (en) 2014-09-18
AU2014232430A1 (en) 2015-09-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2650168C2 (en) Method and system for the treatment of produced water and fluids with chlorine dioxide for re-use
US10308533B2 (en) Method and system for the treatment of water and fluids with chlorine dioxide
US20200198999A1 (en) Method and system for the treatment of produced water and fluids with chlorine dioxide for reuse
US10941063B2 (en) Method for down-hole treatment of a production well for sulfur based contaminants
US20190248689A1 (en) Method and apparatus for treating natural gas and oil well waste waters for removal of contaminants and dissolved solids
US20070102359A1 (en) Treating produced waters
US9624113B2 (en) Method for recycling oilfield and other wastewater
US10266424B2 (en) Method for recycling oilfield and other wastewater
CN107176672A (en) A kind of ammonia nitrogen removal agent and preparation method thereof
CN103787530A (en) Method and system for handling fracture flowback liquid
US20240034660A1 (en) Methods and apparatus for treatment and purification of wastewater
CN106242185A (en) Banana pulp production wastewater treatment method
US11827546B1 (en) Fluid remanufacturing
JP4183738B1 (en) Method and apparatus for treating wastewater containing organic matter
KR200357173Y1 (en) Acidic waste water treatment apparatus by means of sludge feedback
US20240182334A1 (en) Fluid remanufacturing
Zaman et al. Pharmaceutical waste water treatment and the efficiency of ETP in context of Bangladesh
CN207760146U (en) A kind of oxygen-enriched detention tank of synthesis
US20030222028A1 (en) Process and system for treating iron contamintated liquids
CN104310634B (en) A kind of retracting device producing waste liquid for processing shale gas well fracturing work
CN117209052A (en) High-salinity pharmaceutical wastewater treatment method and system
Giri et al. ASSESSMENT AND REMOVAL OF HEAVY METAL CONCENTRATION IN INDUSTRIAL EFFLUENCE BY ADSORPTION