Frac-veden turvaaminen TETRA-vesivaraston hallinnan avulla
Matt Cappers | Vedenkäsittelyn operatiivinen johtaja | 17. toukokuuta 2021
Vedenkäsittely: (Hyvin) varhaiset vuodet
Hydraulisen murtamisen myötä suurten vesimäärien varastoinnista, käsittelystä ja ylläpidosta on tullut jatkuvasti merkittävä osa työmaan toimintaa. Frac-vesi varastoidaan tyypillisesti joko maanpäällisissä säiliöissä tai yleisemmin maanpäällisissä altaissa (tai vesikaivoissa), jotka on varustettu vuorauksella. Suurten vesimäärien varastointiin liittyy kuitenkin haaste.
Muinaiset sivilisaatiot ymmärsivät jo vuosisatoja sitten, että pitkäksi aikaa varastoitu vesi muuttuu käyttökelvottomaksi, vaikka ne eivät tienneet mitään veden välityksellä leviäviä taudinaiheuttajia koskevasta tieteestä. Itse asiassa viini on todennäköisesti ensimmäinen ihmisen keksimä vedenkäsittelymenetelmä. Välimeren alueen muinaisissa sivilisaatioissa juomavesi leikattiin yleensä viinillä, koska sen alkoholipitoisuus (hieman yli nykyisten viinien 10-14 prosentin) oli lähes täsmälleen siinä pisteessä, joka tappaa bakteerit ja tekee vedestä siten turvallista.
Bakteerit: Bakteerit: Ei vain juomaveden ongelma
Kuten juomavesi, myös murtovesi on käsiteltävä asianmukaisesti bakteerien kasvun estämiseksi. Koska bakteerit pystyvät lisääntymään nopeasti, ne vähentävät vedessä olevia sulfaatteja, jolloin syntyy vaarallista rikkivetykaasua (H2S) ja rautasulfidia. Jälkimmäiset voivat vahingoittaa vakavasti säiliön huokoisuutta ja siten vähentää tuotantoa, jos ne pumpataan kaivoon.
Veden varastoinnin hallinnan välttämättömyys
Bakteerikasvun mahdollisuudesta huolimatta murtoveden varastointialtaiden asianmukainen hoito on usein aliarvostettu osa toimintaa. Todellisuudessa altaan asianmukainen hoito on järkevä ennaltaehkäisevä toimenpide, joka vaatii vain vähän investointeja ja johon kuuluu yleensä veden käsittely biosidilla, ilmastus ja kemikaali kiintoaineen erottumisen edistämiseksi. Altaan hoidon laiminlyönti johtaa väistämättä kalliimpaan kunnostukseen myöhemmin.
TETRAn vesivarastojen hallintaa koskevat ohjeet
Vedenkäsittely
Ensimmäinen vaihe altaan hoidossa on veden käsittely, joka alkaa liuenneen hapen (DO), hapettumis-pelkistyspotentiaalin (ORP) ja adenosiinitrifosfaatin (ATP), orgaanisen yhdisteen, joka ruokkii elävien solujen, kuten bakteerien, kasvua, määrittämisellä. Tämän jälkeen käytetään natriumhypokloriittia (valkaisuaine), jonka määrä on tyypillisesti 12,5 tilavuusprosenttia, mutta joka vaihtelee ATP:n tason mukaan. Seuraavaksi pitkäaikainen käsittely dimetyylidialkyyliammoniumkloridilla (DDAC) lisää desinfiointia ja kiintoaineen erottelua. Jokaiseen käsittelyyn olisi myös liitettävä ilmastus, jotta vesi ja kemialliset lisäaineet sekoittuvat perusteellisesti. Jos altaassa ei ole ilmastusjärjestelmää, vettä voidaan "pyörittää" siirtopumpun avulla.
Viikoittainen huolto
Teknikon on kirjattava joka viikko altaan vedenpinnan taso, lämpötila ja ulkonäkö sekä otettava näytteitä neljästä yhtä kaukana olevasta pisteestä altaan ympärysmitalla. Yleisiä ulkonäön kuvaajia ovat kirkas, maitomaisen valkoinen, läpinäkymättömän valkoinen, sävytetty vihreä, sävytetty ruskea ja musta. Viikoittaiseen päiväkirjaan olisi myös merkittävä, onko allas ilmastettu (tai "pyöritetty") näytteenottohetkellä tai sen läheisyydessä.
Vesinäytteiden analysointi
Vesinäytteet on analysoitava viikoittain DO- ja ORP-tasojen määrittämiseksi. Jos ORP laskee alle 50 millivoltin, näyte on analysoitava tarkemmin ATP-tason määrittämiseksi. Muussa tapauksessa näytteet ATP-analyysiä varten voidaan ottaa joka toinen viikko eikä joka viikko. Jos ATP-taso ylittää 10 000 pikogrammaa millilitrassa, veden laadun ylläpitämiseksi olisi käytettävä 30 ppm-annosta (30 ppm) 80-prosenttisesti aktiivista DDAC:ta.
Altaan ilmastus
Tehokkain tapa ilmastaa suuri allas on käyttää maanalaista ilmastusjärjestelmää, jossa hajakuormitettua ilmaa johdetaan suoraan veteen. Toisin kuin pintailmastimet ja suihkulähteet, pinnanalainen ilmastointi luo eniten ilmakosketusta, kiertoa ja sekoittumista ja aiheuttaa vähiten haihtumista. Kuten edellä todettiin, jos altaassa ei ole ilmastusjärjestelmää, altaan "pyörittämiseen" voidaan käyttää siirtopumppua, mutta tämä ei ole ihanteellista.
Ilmastus suoritetaan yleensä kerran tai kahdesti 24 tunnin välein veden lämpötilan ja paikallisten sääolosuhteiden mukaan. Lämpimässä ilmastossa ilmastusjärjestelmä voi olla tarpeen käyttää jatkuvasti, mutta tällöin on noudatettava varovaisuutta, koska liiallinen ilmamäärä voi aiheuttaa altaan samentumista. TETRA suosittelee, että bakteerikasvun estämiseksi DO-taso on vähintään 2-4 ppm; korkeampi taso on parempi, jos se voidaan säilyttää.
