專利名稱：紫外光處理方法和系統(tǒng)的制作方法
紫外光處理方法和系統(tǒng)相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用本發(fā)明涉及要求美國(guó)申請(qǐng)序列號(hào)12/683，337的優(yōu)先權(quán)的PCT申請(qǐng)，該美國(guó)申請(qǐng)的全部公開(kāi)內(nèi)容通過(guò)引用并入本文。背景本發(fā)明涉及消滅在用于地下井處理的 流體中發(fā)現(xiàn)的微生物的方法，更具體而言，本發(fā)明涉及紫外(UV)光與衰減劑(attenuating agent)結(jié)合使用以對(duì)抗用于這種井處理的流體中的生物污染。在井液中存在包括細(xì)菌、藻類等的微生物，可導(dǎo)致生產(chǎn)層的污染，這是不期望的。除非另作說(shuō)明，本文所用的術(shù)語(yǔ)微生物指的是活體微生物。例如，在油和/或氣生產(chǎn)層中存在厭氧細(xì)菌(例如，硫酸鹽還原菌(SRB))可引起各種問(wèn)題，包括產(chǎn)生污泥或粘泥，其可降低地層的孔隙率。另外，SRB產(chǎn)生硫化氫，其即便少量也可能有問(wèn)題。例如，在生產(chǎn)的油或氣中存在硫化氫可引起對(duì)金屬管材和地面設(shè)備的過(guò)度腐蝕，需要在銷售前將硫化氫從氣體中去除。此外，在稠化的處理液中存在微生物可通過(guò)降解稠化聚合物改變流體的物理性質(zhì)，導(dǎo)致粘性下降、流體產(chǎn)率可能顯著減少以及負(fù)經(jīng)濟(jì)回報(bào)。由于在用于流體的基液中初始存在污染物，或由于回收/再利用井液用作處理液的基液或作為處理液本身，微生物可能存在于井液中。在任一情況下，水可被過(guò)多的微生物污染。在回收類型的情況中，微生物可能更難消滅。殺生物劑常用于抵抗生物污染。如本文所用的術(shù)語(yǔ)“生物污染(biologicalcontamination) ”可以指任何在用于井處理的流體中發(fā)現(xiàn)的活體微生物和/或活體微生物的副產(chǎn)物。對(duì)于井筒使用，常用的殺生物劑是任意的各種商業(yè)可得的殺生物劑，其經(jīng)接觸消滅微生物，并且其與使用的流體和地層的組分相容。為了使殺生物劑相容并有效，其應(yīng)當(dāng)穩(wěn)定，并且優(yōu)選地，其不應(yīng)與流體或地層的組分反應(yīng)或產(chǎn)生不利的影響。井筒處理液中殺生物劑的不相容性可能是個(gè)問(wèn)題，導(dǎo)致流體不穩(wěn)定和潛在失效。殺生物劑可以包括季銨化合物、氯、次氯酸鹽溶液，以及如二氯-S-三嗪三酮的化合物。一個(gè)可以用于地下應(yīng)用的殺生物劑實(shí)例是戊二醛。因?yàn)闅⑸飫┮庥麥缁畹挠袡C(jī)體，所以許多殺生物產(chǎn)品對(duì)人類健康和福利造成重大風(fēng)險(xiǎn)。在一些情況下，這是由于殺生物劑的高反應(yīng)性。因此，它們的使用是嚴(yán)格管制的。另外，當(dāng)操作殺生物劑時(shí)建議非常謹(jǐn)慎，并且應(yīng)當(dāng)使用合適的防護(hù)服和設(shè)備。殺生物劑的存儲(chǔ)也可能是一個(gè)重要的考慮因素。高強(qiáng)度紫外(UV)光已經(jīng)用于消滅水性液體中的細(xì)菌。UV光消滅流體中微生物的速度是各種因素的函數(shù)，包括但不限于微生物經(jīng)受的曝光時(shí)間和通量(即強(qiáng)度)。例如，在流動(dòng)通過(guò)細(xì)胞類型的實(shí)施方式中，與常規(guī)的UV光處理系統(tǒng)有關(guān)的問(wèn)題是UV光不充分穿透不透明的流體可能導(dǎo)致不充分的消滅。此外，在這種情況下，為了實(shí)現(xiàn)最佳的結(jié)果，期望保持以足夠的通量盡可能長(zhǎng)時(shí)間曝露于UV光以最大化穿透的程度，以便可以增加通過(guò)UV光處理產(chǎn)生的殺生物效果。另一個(gè)挑戰(zhàn)是流體的濁度。如本文所用的術(shù)語(yǔ)“濁度”是由各個(gè)微粒(例如，懸浮固體)和其它一般肉眼可能看不到的影響因素造成的處理液的不透明性或渾濁性。濁度的測(cè)量是水質(zhì)的關(guān)鍵檢驗(yàn)。部分消滅細(xì)菌導(dǎo)致重新出現(xiàn)如上所述的在地層中高度不期望的污染。概述本發(fā)明涉及消滅在用于地下井處理的流體中發(fā)現(xiàn)的微生物的方法，更具體而言，本發(fā)明涉及紫外(UV)光與衰減劑結(jié)合使用以對(duì)抗用于這種井處理的流體中的生物污染。在一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種方法，包括提供處理液，該處理液由于在處理液中存在至少多個(gè)微生物而具有第一微生物數(shù)；將衰減劑加入處理液；將處理液放置在包含UV光源的UV光處理系統(tǒng)中以便衰減劑產(chǎn)生多個(gè)自由基；允許自由基與處理液中的微生物相互作用以便將處理液的微生物數(shù)減少到第二微生物數(shù)；以及將具有第二微生物數(shù)的處理 液放置到地層中。在一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種方法，包括提供處理液，該處理液由于在處理液中存在至少多個(gè)微生物而具有第一微生物數(shù)；將衰減劑加入處理液；將處理液放置在包含UV光源的UV光處理系統(tǒng)中以便衰減劑產(chǎn)生多個(gè)自由基；以及允許自由基與處理液中的微生物相互作用以便將處理液的微生物數(shù)減少到第二微生物數(shù)。在一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種方法，包括提供處理液，該處理液由于在處理液中存在至少多個(gè)微生物而具有第一微生物數(shù)；將衰減劑和化學(xué)殺生物劑加入處理液；將處理液放置在包含UV光源的UV光處理系統(tǒng)中以便衰減劑產(chǎn)生多個(gè)自由基；允許自由基和化學(xué)殺生物劑與處理液中的微生物相互作用以便將處理液的微生物數(shù)減少到第二微生物數(shù)；以及將具有第二微生物一納米級(jí)氧化猛一數(shù)的處理液放置到地層中。本發(fā)明的特征和優(yōu)勢(shì)對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見(jiàn)的。雖然本領(lǐng)域技術(shù)人員可以進(jìn)行眾多改變，但這種改變?cè)谠摪l(fā)明的范圍內(nèi)。附圖
簡(jiǎn)述這些附解說(shuō)明本發(fā)明一些實(shí)施方式的某些方面，并且不應(yīng)被用于限制或限定本發(fā)明。圖I圖解說(shuō)明可以與本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式結(jié)合使用的系統(tǒng)的示意圖。雖然對(duì)本發(fā)明可進(jìn)行各種修改和可選形式，但其特定的示范性實(shí)施方式已經(jīng)以實(shí)例的方式在圖中顯示并且在本文中進(jìn)行了詳細(xì)描述。然而應(yīng)當(dāng)明白，本文中特定實(shí)施方式的描述并非意欲將本發(fā)明限于公開(kāi)的具體形式，而是相反，本發(fā)明涵蓋落在由所附權(quán)利要求限定的發(fā)明范圍內(nèi)的所有修改、等價(jià)物和替代方案。優(yōu)選實(shí)施方式的描述本發(fā)明涉及消滅在用于地下井處理的流體中發(fā)現(xiàn)的微生物的方法，更具體而言，涉及紫外(UV)光與衰減劑結(jié)合使用以對(duì)抗用于這種井處理的流體中的生物污染。如本文所用的術(shù)語(yǔ)“衰減劑(attenuating agent) ”指的是UV感光光引發(fā)劑(UV sensitvephotoinitiator)化合物,其不穩(wěn)定并且在暴露于UV光時(shí)分解以形成可消滅微生物的自由基。在本發(fā)明的眾多潛在優(yōu)勢(shì)之中，是在不依賴于殺生物劑一其自身可產(chǎn)生一系列復(fù)雜化情況——的情況下對(duì)抗井液中生物污染的能力。較重要益處之一可以是，在某些實(shí)施方式中，可以實(shí)現(xiàn)近乎完全消滅井處理液中的細(xì)菌和微生物。本發(fā)明的UV光流體處理系統(tǒng)可以具有比常規(guī)系統(tǒng)高得多的殺生物效果，并且可實(shí)現(xiàn)更深的穿透流體以及更徹底的消滅在其中發(fā)現(xiàn)的生物污染。這可允許在油田操作中回收和再利用流體。另外，根據(jù)目前的(在提交時(shí))環(huán)境法律和法規(guī)，該系統(tǒng)很少或不存在化學(xué)問(wèn)題。在一些實(shí)施方式中，特別是與典型的UV光流體處理系統(tǒng)相比，這些系統(tǒng)可以允許對(duì)高通量UV光源或增加曝光的需求降低。本發(fā)明益處之一是可以仔細(xì)地選擇處理的時(shí)機(jī)以最佳地適合期望用途。為了引發(fā)處理，衰減劑應(yīng)當(dāng)暴露于UV光源以利于自由基的釋放。另一個(gè)益處可以是自由基引發(fā)劑在被UV光源激發(fā)之前可以是不殺生物的，因此其可以在流體中保持直至出現(xiàn)污染，繼而被激活以控制細(xì)菌增長(zhǎng)。這種通過(guò)UV光與自由基形成材料的反應(yīng)延遲殺生物劑的產(chǎn)生允許受控制地放置流體，并且減輕了通常與使用常規(guī)化學(xué)殺生物劑有關(guān)的操作和曝光問(wèn)題。本發(fā)明的衰減劑可以與UV光源 結(jié)合使用以降低對(duì)高功率UV光的長(zhǎng)時(shí)間和重復(fù)曝光的需要。衰減劑被認(rèn)為有效地延長(zhǎng)了 UV光的作用及其與微生物的反應(yīng)。很好理解，當(dāng)光引發(fā)劑暴露于UV光源時(shí)，即便在低水平，其光異構(gòu)化釋放自由基。自由基可隨后起作用以分解流體內(nèi)的微生物(例如，細(xì)菌膜)。另外，應(yīng)當(dāng)至少在很多實(shí)施方式中通過(guò)基于溶解性、反應(yīng)性和自由基半衰期選擇合適的自由基形成材料來(lái)實(shí)現(xiàn)較久的殺生物活動(dòng)。此外，本發(fā)明的UV光流體處理系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)有效地產(chǎn)生長(zhǎng)效的自由基以便即使在處理之后，也可在用于井處理的流體中刺激殺生物活動(dòng)，因此持續(xù)消滅細(xì)菌和去除污染，以恢復(fù)地層中的生產(chǎn)。在一個(gè)實(shí)施方式中，本發(fā)明包括一種方法，包括提供處理液，該處理液由于在處理液中存在至少多個(gè)微生物而具有第一微生物數(shù)；將衰減劑加入處理液；將處理液放置在包含UV光源的UV光處理系統(tǒng)中；允許從衰減劑產(chǎn)生多個(gè)自由基；允許自由基與處理液中的微生物相互作用以便將處理液的微生物數(shù)減少到第二微生物數(shù)；以及將具有第二微生物數(shù)的處理液放置到地層中。在一些實(shí)施方式中，第一微生物數(shù)是IOltl個(gè)細(xì)菌/mL，第二微生物數(shù)可以是第一微生物數(shù)的log5減小?？梢詫⒈景l(fā)明的衰減劑引入任何適合于選擇操作的合適的處理液中。本發(fā)明的組合物和方法可以用于任何地下處理液。合適的處理液的實(shí)例包括任何已知的地下處理液，包括大體積的那些(例如，鉆孔液和壓裂液)，以及較小體積的那些(例如，丸劑(pills))。適當(dāng)處理液的類型的非限制性實(shí)例包括但不限于水基流體、鹽水、泡沫、氣體及其組合物(比如乳狀液)。本發(fā)明合適的處理液可以包括原始液(例如，先前未在地下操作中使用過(guò)的那些)和/或回收液。原始液可以包含直接來(lái)自池塘或其它天然源頭的水。回收液可以包括已在先前的地下操作中使用過(guò)的那些，比如但不限于產(chǎn)出水和回流水。在某些實(shí)施方式中，原始液可被過(guò)多的微生物污染，具有大約IO3至大約103°個(gè)細(xì)菌/mL范圍內(nèi)的初始微生物數(shù)。在一些實(shí)施方式中，可能很普遍是101°個(gè)細(xì)菌/mL或更多。由于先前已經(jīng)在地層中使用過(guò)或現(xiàn)場(chǎng)儲(chǔ)存在受污染的槽(tank)或坑(pit)中，回收液可同樣被污染?；厥找嚎梢跃哂邢嗤秶牡谝晃⑸飻?shù)，但其可能具有不同的細(xì)菌污染，因?yàn)槠淇赡馨ū韧ǔ４嬖谟谠家褐械哪切└y被消滅的不同細(xì)菌。適用于本發(fā)明的流體和方法的衰減劑包括有機(jī)和無(wú)機(jī)衰減劑。當(dāng)決定是否使用特定類型的衰減劑時(shí)，衰減劑的溶解性和/或分散性(dispersability)可以是一個(gè)考慮因素。一些試劑可以被改進(jìn)以具有期望程度的溶解性和/或分散性。成本和環(huán)境考慮因素也對(duì)決定使用何種衰減劑起到作用。另外，用于本發(fā)明的方法的方法也可以是一個(gè)因素。例如，一些方法可能需要較不溶的試劑，而其它的可能更取決于試劑在處理液中的溶解性。用于任何具體實(shí)施方式
的具體衰減劑取決于期望的特定自由基及與該自由基有關(guān)的性質(zhì)。一些在決定使用何種衰減劑時(shí)可能考慮的因素包括但不限于，產(chǎn)生的自由基的穩(wěn)定性、持久性和反應(yīng)性。期望的穩(wěn)定性也取決于污染存在的量，以及自由基與流體組分的相容性。為了選擇正確的衰減劑用于處理，應(yīng)當(dāng)平衡穩(wěn)定性、反應(yīng)性和不相容性問(wèn)題。受益于本公開(kāi)內(nèi)容的本領(lǐng)域技術(shù)人員將能夠基于這些問(wèn)題選擇適當(dāng)?shù)乃p劑。適用于本發(fā)明的有機(jī)衰減劑包括但不限于一種或多種水溶性光引發(fā)劑，其響應(yīng)UV光經(jīng)受單分子鍵開(kāi)裂并釋放自由基。在合適的條件并適當(dāng)曝露于UV光下，本發(fā)明的衰減劑將產(chǎn)生自由基，比如在下面方案I的實(shí)例中。
權(quán)利要求
1.一種方法，包括提供處理液，所述處理液由于在所述處理液中存在至少多個(gè)微生物而具有第一微生物數(shù)；將衰減劑加入所述處理液；將所述處理液放置在包含UV光源的UV光處理系統(tǒng)中，以便所述衰減劑產(chǎn)生多個(gè)自由基；以及允許所述自由基與所述處理液中的微生物相互作用，以便將所述處理液的微生物數(shù)減少到第二微生物數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述處理液是鉆孔液、壓裂液、丸劑、水性基液、鹽水或泡沫液。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的方法，其中 所述處理液包括原始液或回收液。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的方法，其中所述第一微生物數(shù)在大約IO3至大約103°個(gè)細(xì)菌/mL的范圍內(nèi)。
5.根據(jù)任何上述權(quán)利要求所述的方法，其中所述第二微生物數(shù)是所述第一微生物數(shù)的Iog5減少。
6.根據(jù)任何上述權(quán)利要求所述的方法，其中所述衰減劑是選自以下的有機(jī)衰減劑苯乙酮、苯基·乙基酮、二苯酮、咕噸酮、噻噸酮、芴酮、苯甲醛、蒽醌、咔唑、硫靛染料、氧化膦、酮、苯偶姻醚、苯偶酰酮、α-二烷氧基苯乙酮、α-羥烷基苯酮、α-氨烷基苯酮、酰基氧化膦、二苯酮、苯并胺、噻噸酮、硫代胺、其任何組合物及其任何衍生物。
7.根據(jù)權(quán)利要求I至6中任意一項(xiàng)所述的方法，其中所述衰減劑是選自以下的無(wú)機(jī)衰減劑納米級(jí)二氧化鈦、納米級(jí)氧化鐵、納米級(jí)氧化鈷、納米級(jí)氧化鉻、納米級(jí)氧化鎂、納米級(jí)氧化鋁、納米級(jí)氧化銅、納米級(jí)氧化鋅、納米級(jí)氧化錳、其任何組合物及其任何衍生物。
8.根據(jù)任何上述權(quán)利要求所述的方法，其中所述UV光處理系統(tǒng)包括在大約250nm至大約500nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)的UV光。
9.根據(jù)任何上述權(quán)利要求所述的方法，其中所述UV光處理系統(tǒng)包括UV燈泡，并且至少一部分所述衰減劑是放置在所述燈泡至少一部分上的無(wú)機(jī)衰減劑。
10.根據(jù)任何上述權(quán)利要求所述的方法，其中在所述處理液中的衰減劑的濃度達(dá)到所述處理液的按重量計(jì)約5%。
11.根據(jù)任何上述權(quán)利要求所述的方法，其中所述處理液包括選自以下的添加劑膠凝劑、凝膠穩(wěn)定劑、鹽、pH-調(diào)節(jié)劑、緩蝕劑、分散劑、絮凝劑、酸、起泡劑、防沫劑、H2S清除劑、潤(rùn)滑劑、微粒、橋鍵形成劑、增重劑、防垢劑、殺生物劑、減摩劑、其任何組合物及其任何衍生物。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述添加劑是化學(xué)殺生物劑，并且允許所述自由基與所述處理液中的微生物相互作用以便將所述處理液的微生物數(shù)減少到第二微生物數(shù)的步驟包括允許所述自由基和所述化學(xué)殺生物劑與所述處理液中的微生物相互作用以便將所述處理液的微生物數(shù)減少到第二微生物數(shù)。
13.根據(jù)任何上述權(quán)利要求所述的方法，進(jìn)一步包括將具有所述第二微生物數(shù)的所述處理液放入貯藏容器用于以后再利用。
14.根據(jù)權(quán)利要求I至12中任意一項(xiàng)所述的方法，進(jìn)一步包括將所述處理液放入地層中。
全文摘要
在本發(fā)明提供的眾多方法中，提供的一種是這樣的方法，其包括提供處理液，該處理液由于在處理液中存在至少多個(gè)微生物而具有第一微生物數(shù)；將衰減劑加入處理液；將處理液放置在包含UV光源的UV光處理系統(tǒng)中以便衰減劑產(chǎn)生多個(gè)自由基；允許自由基與處理液中的微生物相互作用以便將處理液的微生物數(shù)減少到第二微生物數(shù)；以及將具有第二微生物數(shù)的處理液放入地層中。
文檔編號(hào)C02F1/32GK102741171SQ201180005499
公開(kāi)日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2011年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月6日
發(fā)明者J·A·哈格斯特拉姆, J·D·韋弗 申請(qǐng)人:哈利伯頓能源服務(wù)公司