RU2564540C2 - Микробиологическое регулирование в процессе эксплуатации нефтяных и газовых скважин - Google Patents

Info

Publication number

RU2564540C2

RU2564540C2 RU2012153916/03A RU2012153916A RU2564540C2 RU 2564540 C2 RU2564540 C2 RU 2564540C2 RU 2012153916/03 A RU2012153916/03 A RU 2012153916/03A RU 2012153916 A RU2012153916 A RU 2012153916A RU 2564540 C2 RU2564540 C2 RU 2564540C2

Authority

RU

Russia

Prior art keywords

water

peracetic acid

growth

oxygen

ballast

Prior art date

2010-06-16

Links

• Espacenet
• Global Dossier
• Discuss

• 230000033228 biological regulation Effects 0.000 title description 4
• 230000002906 microbiologic effect Effects 0.000 title description 4
• KFSLWBXXFJQRDL-UHFFFAOYSA-N Peracetic acid Chemical compound CC(=O)OO KFSLWBXXFJQRDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 78
• XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 65
• 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 19
• 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims abstract description 18
• 241000894006 Bacteria Species 0.000 claims abstract description 14
• 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 10
• 229940123973 Oxygen scavenger Drugs 0.000 claims abstract description 9
• 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 claims abstract description 8
• QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 39
• 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 37
• MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 30
• 238000005553 drilling Methods 0.000 claims description 29
• 230000003115 biocidal effect Effects 0.000 claims description 25
• QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
• 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 24
• 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 24
• 239000002562 thickening agent Substances 0.000 claims description 10
• -1 carboxyalkyl ethers Chemical class 0.000 claims description 6
• 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 5
• 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 4
• 238000005086 pumping Methods 0.000 claims description 3
• 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 claims description 3
• 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 2
• 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 2
• 150000004676 glycans Chemical class 0.000 claims description 2
• 229920002401 polyacrylamide Polymers 0.000 claims description 2
• 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 claims description 2
• 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 claims description 2
• 208000035143 Bacterial infection Diseases 0.000 claims 2
• 208000022362 bacterial infectious disease Diseases 0.000 claims 2
• 239000003139 biocide Substances 0.000 abstract description 18
• 239000007789 gas Substances 0.000 abstract description 12
• 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 7
• 239000007788 liquid Substances 0.000 abstract description 6
• 238000011109 contamination Methods 0.000 abstract description 4
• 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 4
• 230000001629 suppression Effects 0.000 abstract 2
• 238000002347 injection Methods 0.000 abstract 1
• 239000007924 injection Substances 0.000 abstract 1
• 244000005700 microbiome Species 0.000 description 18
• 239000003921 oil Substances 0.000 description 12
• 238000011282 treatment Methods 0.000 description 10
• 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 6
• 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 4
• 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 4
• 238000009434 installation Methods 0.000 description 4
• 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 3
• 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 3
• 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 3
• 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 3
• 230000006378 damage Effects 0.000 description 3
• 230000009931 harmful effect Effects 0.000 description 3
• 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
• 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
• 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
• CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N Ascorbic acid Chemical compound OC[C@H](O)[C@H]1OC(=O)C(O)=C1O CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N 0.000 description 2
• 241000195493 Cryptophyta Species 0.000 description 2
• 241000238557 Decapoda Species 0.000 description 2
• 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 2
• 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 2
• OAKJQQAXSVQMHS-UHFFFAOYSA-N Hydrazine Chemical compound NN OAKJQQAXSVQMHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
• QIGBRXMKCJKVMJ-UHFFFAOYSA-N Hydroquinone Chemical compound OC1=CC=C(O)C=C1 QIGBRXMKCJKVMJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
• 241000237852 Mollusca Species 0.000 description 2
• 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 2
• 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
• WJJMNDUMQPNECX-UHFFFAOYSA-N dipicolinic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=CC(C(O)=O)=N1 WJJMNDUMQPNECX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
• 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
• 239000000499 gel Substances 0.000 description 2
• NAQMVNRVTILPCV-UHFFFAOYSA-N hexane-1,6-diamine Chemical compound NCCCCCCN NAQMVNRVTILPCV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
• 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 2
• 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 2
• WQYVRQLZKVEZGA-UHFFFAOYSA-N hypochlorite Chemical compound Cl[O-] WQYVRQLZKVEZGA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
• 238000007654 immersion Methods 0.000 description 2
• 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 2
• 239000000463 material Substances 0.000 description 2
• 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 2
• 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 2
• 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
• 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
• 150000002978 peroxides Chemical class 0.000 description 2
• 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
• 230000008569 process Effects 0.000 description 2
• 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
• 229940005657 pyrophosphoric acid Drugs 0.000 description 2
• 239000011435 rock Substances 0.000 description 2
• 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
• 239000013535 sea water Substances 0.000 description 2
• 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 2
• 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 2
• 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
• 235000000346 sugar Nutrition 0.000 description 2
• 229920001059 synthetic polymer Polymers 0.000 description 2
• 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 2
• 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 2
• KMDMOMDSEVTJTI-UHFFFAOYSA-N 2-phosphonobutanedioic acid Chemical compound OC(=O)CC(C(O)=O)P(O)(O)=O KMDMOMDSEVTJTI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
• 241000251468 Actinopterygii Species 0.000 description 1
• 241000206761 Bacillariophyta Species 0.000 description 1
• 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 1
• 241000239250 Copepoda Species 0.000 description 1
• RPNUMPOLZDHAAY-UHFFFAOYSA-N Diethylenetriamine Chemical compound NCCNCCN RPNUMPOLZDHAAY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
• RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen sulfide Chemical compound S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
• MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
• QUSNBJAOOMFDIB-UHFFFAOYSA-N Ethylamine Chemical compound CCN QUSNBJAOOMFDIB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
• 241000233866 Fungi Species 0.000 description 1
• 241000208202 Linaceae Species 0.000 description 1
• 235000004431 Linum usitatissimum Nutrition 0.000 description 1
• ABLZXFCXXLZCGV-UHFFFAOYSA-N Phosphorous acid Chemical compound OP(O)=O ABLZXFCXXLZCGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
• 241000242583 Scyphozoa Species 0.000 description 1
• DWAQJAXMDSEUJJ-UHFFFAOYSA-M Sodium bisulfite Chemical compound [Na+].OS([O-])=O DWAQJAXMDSEUJJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
• LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-N Sulfurous acid Chemical class OS(O)=O LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
• YSMRWXYRXBRSND-UHFFFAOYSA-N TOTP Chemical compound CC1=CC=CC=C1OP(=O)(OC=1C(=CC=CC=1)C)OC1=CC=CC=C1C YSMRWXYRXBRSND-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
• 241000251539 Vertebrata <Metazoa> Species 0.000 description 1
• YDONNITUKPKTIG-UHFFFAOYSA-N [Nitrilotris(methylene)]trisphosphonic acid Chemical compound OP(O)(=O)CN(CP(O)(O)=O)CP(O)(O)=O YDONNITUKPKTIG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
• 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
• 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
• 241001148470 aerobic bacillus Species 0.000 description 1
• 235000010323 ascorbic acid Nutrition 0.000 description 1
• 229960005070 ascorbic acid Drugs 0.000 description 1
• 239000011668 ascorbic acid Substances 0.000 description 1
• 244000052616 bacterial pathogen Species 0.000 description 1
• 210000000170 cell membrane Anatomy 0.000 description 1
• 210000002421 cell wall Anatomy 0.000 description 1
• 230000008859 change Effects 0.000 description 1
• 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
• 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 1
• 208000031513 cyst Diseases 0.000 description 1
• 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
• 238000011161 development Methods 0.000 description 1
• 125000000118 dimethyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 1
• 230000003467 diminishing effect Effects 0.000 description 1
• 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 description 1
• DUYCTCQXNHFCSJ-UHFFFAOYSA-N dtpmp Chemical compound OP(=O)(O)CN(CP(O)(O)=O)CCN(CP(O)(=O)O)CCN(CP(O)(O)=O)CP(O)(O)=O DUYCTCQXNHFCSJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
• NFDRPXJGHKJRLJ-UHFFFAOYSA-N edtmp Chemical compound OP(O)(=O)CN(CP(O)(O)=O)CCN(CP(O)(O)=O)CP(O)(O)=O NFDRPXJGHKJRLJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
• 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
• 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
• 239000008398 formation water Substances 0.000 description 1
• 231100001261 hazardous Toxicity 0.000 description 1
• 230000036541 health Effects 0.000 description 1
• 229910000037 hydrogen sulfide Inorganic materials 0.000 description 1
• TUJKJAMUKRIRHC-UHFFFAOYSA-N hydroxyl Chemical compound [OH] TUJKJAMUKRIRHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
• 238000011534 incubation Methods 0.000 description 1
• 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
• 239000003112 inhibitor Substances 0.000 description 1
• 150000002484 inorganic compounds Chemical class 0.000 description 1
• 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
• 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
• 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
• 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
• 230000001418 larval effect Effects 0.000 description 1
• 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
• 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 1
• 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
• MBKDYNNUVRNNRF-UHFFFAOYSA-N medronic acid Chemical compound OP(O)(=O)CP(O)(O)=O MBKDYNNUVRNNRF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
• 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
• 230000000813 microbial effect Effects 0.000 description 1
• 229920005615 natural polymer Polymers 0.000 description 1
• 150000004045 organic chlorine compounds Chemical class 0.000 description 1
• 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
• 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
• 125000002081 peroxide group Chemical group 0.000 description 1
• 230000000243 photosynthetic effect Effects 0.000 description 1
• 239000004848 polyfunctional curative Substances 0.000 description 1
• 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
• 239000013049 sediment Substances 0.000 description 1
• 239000010802 sludge Substances 0.000 description 1
• 235000010267 sodium hydrogen sulphite Nutrition 0.000 description 1
• 241000894007 species Species 0.000 description 1
• 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
• 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
• 150000008163 sugars Chemical class 0.000 description 1
• 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
• 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
• 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 1
• 241001148471 unidentified anaerobic bacterium Species 0.000 description 1
• 230000035899 viability Effects 0.000 description 1

Description

Область технического применения изобретения

Варианты осуществления изобретения, раскрытые в данном документе, относятся в основном к использованию биоцидов (химреагентов для разрушения водных бактерий) в процессе эксплуатации нефтяных и газовых скважин. В частности, варианты осуществления изобретения, раскрытые в данном документе, относятся в основном к использованию биоцидов для микробиологического регулирования в балластных цистернах в морских буровых установках и\или в жидкостях для гидроразрыва пласта.

Предпосылки создания изобретения

Размножение микроорганизмов и получающийся в результате ил или биопленка представляют собой проблему, которая часто возникает в водных системах, включая системы эксплуатации нефтяных и газовых скважин. Представляющие проблему микробы могут включать бактерии, грибы и водоросли. Однако вследствие частого использования морской воды в нефтяных и газовых установках различные типы микроорганизмов, такие как планктон и бактерии, а также живущие в воде организмы, такие как мелкие моллюски, могут также присутствовать в воде.

По мере того, как многие нефтяные и газовые установки используют воду, качество воды, находящейся в балластных цистернах морских буровых установок, а также воды как основной жидкости в жидкостях для гидроразрыва пласта, может значительно ухудшаться из-за роста микроорганизмов. Например, в морских буровых установках, таких как погружная буровая установка и полупогружная буровая установка, вода хранится в балластных цистернах (называемых также балластные танки или понтоны) для обеспечения регулировки положения и устойчивости буровой вышки. Однако вода, хранящаяся в балластных цистернах, может содержать широкий спектр организмов и отложений, и в процессе такого хранения микроорганизмы могут размножаться, и может образовываться биопленка, на которой скапливаются крупные популяции большой микробиологической комплексности. Время от времени балластные цистерны должны опорожняться перед началом движения буровой вышки. Опорожнение балластных цистерн может вызывать обеспокоенность относительно отрицательного воздействия такого опорожнения на окружающую среду.

Особо следует упомянуть, что из-за того, что балластная вода хранится долгое время в закрытом состоянии без доступа света, количество растворенного в воде кислорода уменьшается. Опорожнение балластных цистерн, содержащих такую воду с низким содержанием кислорода, может вызывать серьезное беспокойство относительно воздействия такого опорожнения на организмы в прилегающей зоне океана. Кроме того, так как балластная вода хранится долгое время в условиях темноты и количество кислорода в ней со временем уменьшается, планктон и аэробные бактерии, которым требуется свет и растворенный в воде кислород, имеют низкую жизнеспособность в балластной воде, в то время как цисты (в которых планктон находится в состоянии покоя) и анаэробные бактерии имеют тенденцию к росту.

Помимо балластных цистерн морских буровых установок, рост микроорганизмов также представляет проблему в жидкостях для гидроразрыва пласта. Так, жидкости для гидроразрыва пласта, как правило, содержат природные и\или синтетические полимеры, которые подвергаются действию окружающей среды, способствующей росту микроорганизмов. Одними из наиболее благоприятных для бактерий условий являются грязные цистерны с ингредиентами для приготовления жидкости для гидроразрыва пласта и вода для приготовления раствора. Микроорганизмы, например бактерии, питаются за счет полимеров (например, гелевых стабилизаторов, используемых в водных процессах в жидкостях для гидроразрыва пласта) путем высвобождения ферментов, которые расщепляют полимеры до сахара. Микроорганизмы поглощают эти сахара через клеточные оболочки, что ведет к дальнейшему росту микроорганизмов и разложению полимеров. Рост микроорганизмов (и разложение полимеров) в этих жидкостях может, таким образом, существенно изменить физические характеристики жидкостей, особенно с точки зрения потери вязкости жидкости, что делает данные жидкости непригодными для использования их по назначению. Ухудшение качества жидкости может также вести к образованию большой биомассы, которая может служить закупоривающей массой и сокращать водопроницаемость и тем самым снижать производственные возможности.

Широкое разнообразие биоцидов используется и в других отраслях промышленности (помимо нефтяной и газовой) для регулирования роста микроорганизмов. Добыча нефти и газа, в отличие от других отраслей промышленности, создает особо трудные проблемы по сравнению с другими отраслями. Так, вода, содержащаяся в балластных цистернах в морских буровых установках и\или в жидкостях для гидроразрыва пласта, сбрасывается в окружающую среду, а многие известные биоциды вредны для окружающей среды вследствие токсичных побочных продуктов или вызывают коррозию металлов, что может привести к сбою в работе оборудования, в котором хранится вода. Например, гипохлорит, один из известных биоцидов, образует опасные хлорорганические соединения, а также вызывает коррозию балластных цистерн в морских буровых установках.

Следовательно, существует постоянная потребность в разработке биоцидных соединений, имеющих высокую эффективность регулирования роста микроорганизмов в воде, используемой в нефтяных и газовых установках и безвредной для окружающей среды.

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Особенностью данного изобретения является то, что варианты осуществления изобретения, раскрытые в данном документе, относятся к жидкости для гидроразрыва пласта, которая включает воду, по крайней мере один полимерный загуститель, по крайней мере один расклинивающий агент, а также раствор перуксусной кислоты в количестве, достаточном для подавления роста бактерий.

Другой особенностью является то, что варианты осуществления изобретения, раскрытые в данном документе, относятся к способу подавления бактериального заражения в жидкости для гидроразрыва пласта, который заключается в добавлении определенного количества перуксусной кислоты, достаточного для подавления роста бактерий, в жидкость для гидроразрыва пласта, которая включает воду, по крайней мере один полимерный загуститель и по крайней мере один расклинивающий агент.

Еще одой особенностью является то, что варианты осуществления изобретения, раскрытые в данном документе, относятся к способу подавления бактериального заражения в балластной воде, который заключается в закачивании жидкости в балластную цистерну морской буровой установки и в добавлении в воду определенного количества перуксусной кислоты, достаточного для подавления роста бактерий.

Все вышесказанное наметило в общих чертах особенности и технические преимущества данного изобретения, чтобы лучше понять подробное описание изобретения, приведенное ниже. В дальнейшем будут описаны дополнительные особенности и технические преимущества, которые составляют суть формулы данного изобретения. Специалисты, сведущие в данной области техники, должны оценить тот факт, что изобретательский замысел и варианты осуществления изобретения, раскрытые в данном документе, могут легко использоваться в качестве основы для модифицирования или проектирования других вариантов осуществления изобретения с целью достижения тех же целей, что и данное изобретение. Специалисты, сведущие в данной области техники, должны также понимать, что такие эквивалентные варианты осуществления изобретения не выходят за пределы существа и объема изобретения в соответствии с прилагаемой формулой изобретения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На Фигуре 1 показана плавучая полупогружная буровая установка.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Особенностью данного изобретения является то, что варианты осуществления изобретения, раскрытые в данном документе, относятся к использованию биоцидов в процессе эксплуатации нефтяных и газовых скважин. В частности, варианты осуществления изобретения, раскрытые в данном документе, относятся к использованию биоцидов для микробиологического регулирования в балластных цистернах морских буровых установок и\или в жидкостях для гидроразрыва пласта.

Биоцидная обработка, раскрываемая в данном описании изобретения, имеет в своей основе использование перуксусной кислоты (которую иногда называют пероксиуксусной кислотой) для предотвращения роста и\или уничтожения микроорганизмов, находящихся в пластовой воде, например, в балластной воде в морских буровых установках и\или в жидкостях для гидроразрыва пласта. Перуксусная кислота, формула которой (1) дана ниже, может быть классифицирована как пероксид:

Как правило, термин «пероксид» относится к любым органическим и неорганическим соединениям, в структуру которых входит пероксидная группа, -O-O-. Использование этих соединений в качестве биоцидов основано на неустойчивости пероксидной связи. Характерной особенностью пероксидных соединений является высвобождение кислорода в результате термического разложения и дальнейшее разложение на кислород и воду. Таким образом, перуксусная кислота сначала разлагается на уксусную кислоту и пероксид водорода, а затем пероксид водорода разлагается на кислород и воду, как показано в реакции (2):

Перуксусная кислота может уничтожать микроорганизмы и предотвращать их дальнейший рост путем окисления и последующего разрушения их клеточных мембран посредством гидроксильного радикала (НО-), который образуется в результате распада пероксида водорода. Кроме того, так как побочными продуктами перуксусной кислоты являются уксусная кислота и пероксид водорода (который затем разлагается на кислород и воду), перуксусная кислота нетоксична по отношению к окружающей среде при последующем выпускании использованной воды в среду. Далее, в силу того, что перуксусная кислота образована в результате реакции равновесия между уксусной кислотой и пероксидом водорода, перуксусная кислота можем подаваться в растворе с уксусной кислотой и пероксидом водорода (либо подаваться в избыточном количестве при образовании перуксусной кислоты, либо добавляться для стабилизации перуксусной кислоты). При добавлении перуксусной кислоты к большому количеству воды равновесие сдвигается в сторону разложения перуксусной кислоты на уксусную кислоту и пероксид водорода. После этого пероксид водорода может разлагаться (с образованием двух гидроксильных радикалов) на воду и кислород.

В отдельных вариантах осуществления изобретения перуксусная кислота может содержаться в биоцидном растворе в количестве, изменяющемся приблизительно от 1% до 30% по весу (более предпочтительно приблизительно от 5% до 25% или приблизительно от 10% до 20% по весу), количество пероксида водорода в биоцидном растворе может изменяться вплоть до приблизительно 30% по весу (предпочтительно приблизительно от 10% до 20% по весу), количество уксусной кислоты в биоцидном растворе может изменяться вплоть до приблизительно 30% по весу (предпочтительно приблизительно от 5% до 25% по весу), а также добавляется вода до 100% объема. В других вариантах осуществления изобретения раствор может содержать большее или меньшее количество перуксусной кислоты, пероксида водорода и\или уксусной кислоты, в зависимости от желаемой концентрации, уровня роста бактерий, и.т.д. Кроме того, в рамках данного описания изобретения допускается, что могут вводиться другие стабилизаторы (такие как фосфоновая кислота и ее соли, дипиколиновая кислота и ее соли, или их любая смесь, включая 1-гидроксиэтилиден-1, 1-пирофосфорная кислота, 1-аминоэтан-1, 1-пирофосфорная кислота, аминотри-(метилен фосфоновая кислота), этилендиамин-тетра(метилен фосфоновая кислота), гексаметилендиамин-тетра(метилен фосфоновая кислота), диэтилентриамин-пента(метилен фосфоновая кислота), диэтилентриамин-гекса(метилен фосфоновая кислота), диметиламино метандифосфоновая кислота, аминоуксусная кислота-N, N-диметилен фосфоновая кислота, 3-аминопропан-1 гидрокси-1, 1-дифосфоновая кислота, 2-фосфонобутан-1,2,4-трикарбоновая кислота, фосфонянтарная кислота, 1-фосфоно-1-метилянтарная кислота и 1-аминофенилметан дифосфорная кислота), и что пероксид водорода и уксусная кислота могут находиться в растворе либо в виде избытка, получившегося при образовании перуксусной кислоты, либо дополнительное количество пероксида водорода и\или уксусной кислоты может быть добавлено к раствору после образования перуксусной кислоты.

Как было указано выше, в соответствии с вариантами осуществления изобретения, раскрытыми в данном документе, перуксусная кислота может использоваться для биоцидной обработки балластных цистерн морских буровых установок и\или в жидкостях для гидроразрыва пласта.

Существует два основных типа морских буровых установок: те, которые установлены на постоянной основе, такие как стационарные морские основания, и те, которые можно перемещать с места на место, что позволяет производить бурение в разных местах. Такие типы морских буровых установок могут включать стационарные платформы, самоподъемные платформы, платформы типа Spar, полупогружные буровые установки, погружные буровые установки, эксплуатационные морские платформы и.т.д. Среди этих разнообразных типов установок некоторые типы передвижных буровых установок имеют в своем составе балластные цистерны (или балластные танки), расположенные рядом с днищем корпуса плавучего бурового основания, причем эти балластные цистерны, будучи наполнены (обычно морской водой), служат балластом, чтобы поддерживать установки в вертикальном положении и в нужном месте (включая погружение установки на нужную глубину и\или ее подъем) или чтобы компенсировать состояние моря. Эксплуатационные морские платформы также имеют балластные цистерны, в которые вода подается после сооружения платформ, чтобы можно было переместить платформы на окончательно определенное для них место. Вода подается в балластные цистерны, чтобы достичь нужной глубины погружения платформ при их транспортировке до места назначения.

На Фигуре 1 показана плавучая полупогружная буровая установка. Как показано на Фигуре 1, полупогружная буровая установка 130 находится в режиме бурения. На платформе или верхнем корпусе 138 расположен буровой агрегат или буровая вышка 122, которая поддерживает буровую компоновку (не показана), которая простирается до морского дна 124. Большие стабилизирующие колонны или крестовины буровой вышки 136 простираются от верхнего корпуса 138 до нижнего корпуса 134. В то время как стабилизирующие колонны 136 поддерживают верхний корпус (и палубу) над поверхностью воды 132, нижний корпус 134 плавает ниже уровня поверхности воды 132. Балластные цистерны (не показаны отдельно) строятся в нижнем корпусе 134 и\или в стабилизирующих колоннах 136. Как указывалось выше, в этих балластных цистернах может храниться вода для стабилизации положения буровой вышки. Когда нужно переместить буровую вышку в другое место, вода из балластных цистерн выливается, чтобы поднять буровую вышку из воды до такого уровня, чтобы почти вся вышка была видна. Именно эта балластная вода, когда она находится в балластных цистернах, может подвергаться биоцидной обработке в соответствии с вариантами осуществления изобретения, раскрытыми в данном документе. Особо следует упомянуть, что из-за того, что балластная вода выливается в окружающую среду (открытое море), существует беспокойство относительно воздействия на окружающую среду различных типов применяемой биоцидной обработки. Однако в силу того, что биоцид, раскрываемый в данном документе, а именно перуксусная кислота, разлагается на уксусную кислоту, воду и кислород, такая обработка может считаться нетоксичной и безвредной для окружающей среды в результате распада первоначальных компонентов. В зависимости от продолжительности периода хранения воды в балластных цистернах и от возможного воздействия полученного кислорода на металлические цистерны, может потребоваться использование поглотителя растворенного в воде кислорода и\или ингибитора коррозии совместно с биоцидной обработкой. В качестве альтернативы внутренняя поверхность балластной цистерны может обрабатываться противокоррозионным покрытием, и\или поглотитель растворенного в воде кислорода может использоваться совместно с биоцидом, чтобы свести до минимума вредное воздействие кислорода на металлические поверхности балластных цистерн.

В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения биоцид, описанный в данном документе, может вводиться в жидкости для гидроразрыва пласта, используемые для воздействия на скважину. После того как ствол скважины пробурили, буровая скважина может подвергаться обработке с целью максимального увеличения выхода из нее углеводородов. Одно из таких воздействий на скважину заключается в накачивании жидкостей под высоким давлением и с высокой скоростью в буровую скважину таким образом, что сила давления превышает прочность слагающего пласта и создается разрыв, который может простираться на несколько сотен футов. Этот разрыв создает проход, через который углеводороды могут попадать в скважину и через нее на поверхность. Такие жидкости, как правило, называются жидкостями для гидроразрыва пласта и включают в себя по крайней мере воду и полимерный загуститель, а также часто содержат расклинивающий агент. Другие добавки, часто используемые в жидкостях для гидроразрыва пласта, включают вязкоупругие поверхностно-активные гели, загущенную нефть, отвердители и поглотители растворенного в воде кислорода. Часто используемые полимерные загустители включают полисахариды и\или синтетические полимеры, такие как полиакриламиды, полигликозаны, карбоксиалкильные эфиры и.т.д.

Такие полимерные загустители могут использоваться в любом сочетании в жидкостях для гидроразрыва пласта. Назначение полимерного загустителя - увеличить вязкость жидкости для гидроразрыва пласта и тем самым способствовать созданию разрыва и\или создавать возможность для консервации расклинивающих агентов, что также может способствовать созданию и поддержанию разрыва. Однако эти полимерные загустители подвержены разрушению бактериями, паразитирующими на полимерах. Когда бактерии поглощают эти полимеры, они выделяют ферменты, которые разрушают структуру полимера и блокируют места сшивания полимеров, что в свою очередь делает жидкость для гидроразрыва пласта менее способной к переносу расклинивающего агента в разрыв. Когда бактерии накачиваются в скважину, они могут образовывать сероводород, который подвергает коррозии подземное оборудование и\или перекрывает нефтеносный интервал.

Таким образом, включение перуксусной кислоты в состав жидкости для гидроразрыва пласта позволяет освободить эту жидкость от микроорганизмов и избежать образования побочных токсичных продуктов. Жидкость для гидроразрыва пласта, содержащая воду, полимерный загуститель, расклинивающие агенты и перуксусную кислоту, может вводиться непосредственно в скважину и в породу под давлением, достаточным для разрыва породы. При этом перуксусная кислота разлагается на уксусную кислоту и пероксид водорода (а потом на воду и кислород) и одновременно убивает микроорганизмы, присутствующие в жидкости для гидроразрыва пласта.

Поглотители кислорода являются восстановителями, так как они удаляют растворенный кислород из воды путем разложения молекулярного кислорода до соединений, в которых кислород имеет меньшую (например, -2) степень окисления. Восстановленный кислород затем соединяется с акцепторным атомом, молекулой или ионом для образования кислородосодержащего соединения. Чтобы отвечать требованиям поглотителя кислорода, восстановитель должен иметь экзотермический тип реакции с кислородом и достаточную химическую активность при низкой температуре. Примеры известных поглотителей кислорода включают гидразин, аскорбиновую кислоту, гидрохинон, бисульфитные соли, бисульфит натрия и.т.д. В отдельных вариантах осуществления изобретения для уменьшения или сведения до минимума возможного мешающего взаимодействия между биоцидом и поглотителем кислорода (в зависимости от выбранного химического состава), поглотитель кислорода может вводиться раньше, чем биоцид, чтобы реакция восстановления кислорода могла пройти раньше (и быстрее), чем биоцидная, с целью сокращения до минимума (или исключения) воздействия на биоцидную реакцию. Количество перуксусной кислоты, используемой в биоцидной обработке, описанной в данном документе, может варьироваться в зависимости от состояния воды, от полимеров, используемых в жидкостях для гидроразрыва пласта, от степени предшествующего роста бактерий, от периода времени роста бактерий, от общего состояния окружающей среды, в которой будет использоваться биоцид, от желаемой степени регулирования и т.п. Однако специалист, сведущий в данной области, сможет определить желаемое минимальное количество перуксусной кислоты, требуемое для обработки нужной системы в соответствии с установленным порядком экспериментальной работы. Кроме того, не существует максимального количества биоцида, хотя его избыток в большом количестве может быть нежелательным в целях экономии. В отдельных вариантах осуществления изобретения биоцидный раствор может вводиться в воду (балластную воду или жидкость для гидроразрыва пласта) в количествах, которые могут составлять до одного весового процента от обработанной жидкости, а в некоторых вариантах осуществления изобретения перуксусная кислота может использоваться в количествах в пределах приблизительно от 10 до 500 миллионных долей или (в других вариантах осуществления изобретения) приблизительно от 25 до 250 миллионных долей. Кроме того, период времени обработки может быть, например, приблизительно от 10 до 20 минут, а может быть дольше или короче в зависимости от количества желаемой обработки.

Типы микроорганизмов, подвергаемых биоцидной обработке, раскрытой в данном документе, включают жизнеспособные и потенциально инвазивные водные виды организмов, такие как, например, планктон, фитопланктон, зоопланктон, микробы, нектон, бентосные организмы и т.д. Фитопланктон (например, преимущественно переносимые течением растительные формы жизни) включает фотосинтезирующие виды, такие как преобладающие группы морских водорослей, диатомовые водоросли и панцирно-жгутиковые, а также их цистовые и споровые стадии. Зоопланктон включает переносимые течением виды животных, в том числе все от веслоногих ракообразных, медуз и креветок до широкого спектра позвоночных и беспозвоночных животных в инкубационном периоде и на личиночной стадии. Еще в большем диапазоне представлены микробные формы, включающие патогенные бактерии, которые представляют большую опасность для здоровья людей. Нектон, или свободно плавающие организмы, в которых преобладают рыбы, также могут находиться в воде, наряду с бентосными организмами, живущими на морском дне (например, эпифауна и эпифитная флора) или в толще донных осадков (например, инфауна: крабы, моллюски и червеобразные животные).

Варианты осуществления изобретения, раскрытые в данном документе, могут давать по крайней мере одно из следующих технических преимуществ.

Биоцидная обработка, раскрытая в данном документе, может обеспечивать эффективность регулирования роста микроорганизмов в воде, используемой при эксплуатации нефтяных и газовых скважин. Кроме того, в то время как большинство биоцидов не могут использоваться (или не используются) при эксплуатации нефтяных и газовых скважин, потому что они вредны для окружающей среды (вода в балластных цистернах морских буровых установок и\или в жидкостях для гидроразрыва пласта, которую требуется обрабатывать, потом выливается в окружающую среду), биоцидная обработка, раскрытая в данном документе, приводит к образованию безвредных для окружающей среды побочных продуктов, которые могут оказывать минимальное отрицательное воздействие на окружающую среду или не оказывать никакого воздействия.

Все составы и способы, раскрытые и заявленные в данном документе, могут изготавливаться и использоваться без проведения большого количества опытов с учетом данного раскрытия. Несмотря на то, что данное изобретение может осуществляться во многих различных формах, в этом документе приводятся подробно описанные предпочтительные варианты осуществления изобретения. Данный документ - это пояснение на примере принципов изобретения, он не имеет целью ограничить изобретение конкретным продемонстрированным воплощением. Любые пределы значений, указанные либо в абсолютных, либо в приближенных величинах, должны охватывать оба типа величин, и любые определения, используемые в данном документе, должны быть поясняющими и не ограничивающими. Несмотря на то, что числовые пределы значений и параметры, используемые для описания данного изобретения, являются приблизительными, числовые значения, используемые в конкретных примерах, указаны с максимально возможной точностью. Любое числовое значение, однако, изначально содержит определенные погрешности, которые с необходимостью вытекают из стандартного отклонения при выполнении пробных измерений. Более того, подразумевается, что все диапазоны значений, указанные в этом документе, охватывают всевозможные поддиапазоны (включая дробные и целые числа), включенные в документ.

Кроме того, данное изобретение охватывает все возможные сочетания некоторых или всех разнообразных вариантов осуществления, раскрытых в данном документе. Всевозможные патенты, заявки на патенты, научные работы и другие материалы, использованные при экспертизе данной заявки, а также любые материалы, использованные в данном документе, включены в документ посредством ссылок полностью. Подразумевается также, что различные изменения и поправки к предпочтительным вариантам осуществления изобретения, описанным в этом документе, будут очевидны для специалистов, сведущих в данной области. Такие изменения и поправки могут быть сделаны, не отступая от сущности изобретения и не уменьшая предполагаемых технических преимуществ. Таким образом, предполагается, что такие изменения и поправки предусмотрены прилагаемой формулой изобретения.