Sicherung Ihres Frac-Wassers mit TETRA Water Storage Management
Von Matt Cappers | Betriebsleiter für Wasseraufbereitung | 17. Mai 2021
Wasseraufbereitung: Die (sehr) frühen Jahre
Mit dem Aufkommen des Hydraulic Fracturing hat sich die Lagerung, Aufbereitung und Wartung großer Wassermengen zu einem wichtigen Bestandteil der Baustellenabläufe entwickelt. Frac-Wasser wird in der Regel entweder in oberirdischen Tanks oder, was häufiger vorkommt, in unterirdischen Teichen (oder Wassergruben) gelagert, die mit Auskleidungen versehen sind. Die Lagerung großer Wasservolumina stellt jedoch eine Herausforderung dar.
Die alten Zivilisationen wussten schon vor Jahrhunderten, dass langfristig gelagertes Wasser für den menschlichen Gebrauch ungeeignet ist, auch wenn sie nichts von der Wissenschaft der durch Wasser übertragenen Krankheitserreger wussten. In der Tat ist Wein wahrscheinlich die erste Wasseraufbereitung, die von Menschen erfunden wurde. In den antiken Zivilisationen des Mittelmeerraums wurde das Wasser für den Verzehr in der Regel mit Wein versetzt, da sein Alkoholgehalt (etwas über den 10-14 % moderner Weine) fast genau an dem Punkt lag, an dem Bakterien abgetötet werden, so dass das Wasser sicher war.
Bakterien: Nicht nur ein Problem des Trinkwassers
Wie Trinkwasser muss auch Frac-Wasser ordnungsgemäß behandelt werden, um Bakterienwachstum zu verhindern. Da sich Bakterien schnell vermehren können, bauen sie Sulfate im Wasser ab und erzeugen dabei gefährliches Schwefelwasserstoffgas (H2S) sowie Eisensulfid-Feststoffe. Letztere können die Porosität eines Reservoirs ernsthaft schädigen und folglich die Produktion beeinträchtigen, wenn sie in einen Brunnen gepumpt werden.
Die Notwendigkeit des Managements der Wasserspeicherung
Trotz des Potenzials für bakterielles Wachstum ist die ordnungsgemäße Verwaltung von Frac-Wasser-Lagerteichen eine oft unterschätzte Komponente des Betriebs. In der Tat ist eine ordnungsgemäße Teichbewirtschaftung eine solide Präventivmaßnahme, die nur minimale Investitionen erfordert und in der Regel die Behandlung des Wassers mit einem Biozid, Belüftung und einer Chemikalie zur Förderung der Feststoffabscheidung beinhaltet. Eine Vernachlässigung der Teichbewirtschaftung führt unweigerlich zu einer kostspieligeren Sanierung im Nachhinein.
Die TETRA-Leitlinien für die Bewirtschaftung von Wasserspeichern
Wasseraufbereitung
Der erste Schritt der Teichbewirtschaftung ist die Wasseraufbereitung, die mit der Bestimmung des Gehalts an gelöstem Sauerstoff (DO), des Oxidations-Reduktions-Potenzials (ORP) und des Adenosintriphosphats (ATP) beginnt, einer organischen Verbindung, die das Wachstum von lebenden Zellen wie Bakterien antreibt. Anschließend wird eine erste Schockbehandlung mit Natriumhypochlorit (Bleichmittel) durchgeführt, die in der Regel 12,5 Volumenprozent beträgt, aber je nach ATP-Gehalt variiert. Anschließend sorgt eine Langzeitbehandlung mit Dimethyldialkylammoniumchlorid (DDAC) für eine zusätzliche Desinfektion und eine Abtrennung von Feststoffen. Jede Behandlung sollte auch mit einer Belüftung einhergehen, um das Wasser und die chemischen Zusätze gründlich zu mischen. Verfügt ein Teich nicht über ein Belüftungssystem, kann das Wasser mit einer Transferpumpe "gewälzt" werden.
Wöchentliche Wartung
Jede Woche sollte ein Techniker den Wasserstand, die Temperatur und das Aussehen des Teiches aufzeichnen und an vier gleich weit entfernten Punkten entlang des Teichrandes Proben entnehmen. Zu den üblichen Beschreibungen des Aussehens gehören klar, milchig weiß, undurchsichtig weiß, grün gefärbt, braun gefärbt und schwarz. Im wöchentlichen Protokoll sollte auch vermerkt werden, ob der Teich zum Zeitpunkt der Probenentnahme belüftet (oder "gewalzt") worden ist.
Analyse von Wasserproben
Jede Woche sollten Wasserproben analysiert werden, um den DO- und ORP-Wert zu bestimmen. Wenn das ORP unter 50 Millivolt fällt, sollte die Probe weiter analysiert werden, um den ATP-Wert zu bestimmen. Andernfalls können die Proben für die ATP-Analyse alle zwei Wochen statt jede Woche entnommen werden. Wenn der ATP-Gehalt 10.000 Pikogramm pro Milliliter übersteigt, sollte eine Dosis von 30 Teilen pro Million (ppm) 80 % aktives DDAC angewendet werden, um die Wasserqualität zu erhalten.
Teichbelüftung
Das effektivste Mittel zur Belüftung eines großen Teiches ist ein unterirdisches Belüftungssystem, das diffuse Luft direkt in das Wasser einleitet. Im Gegensatz zu Oberflächenbelüftern und Springbrunnen entsteht bei der Untergrundbelüftung der meiste Luft-Wasser-Kontakt, die meiste Zirkulation und die meiste Durchmischung, und es entsteht die geringste Verdunstung. Wenn der Teich kein Belüftungssystem hat, kann, wie oben erwähnt, eine Transferpumpe verwendet werden, um den Teich zu "rollen", aber das ist nicht ideal.
Die Belüftung wird in der Regel ein- oder zweimal alle 24 Stunden durchgeführt, je nach Wassertemperatur und örtlichen Wetterbedingungen. In wärmeren Klimazonen kann es erforderlich sein, das Belüftungssystem kontinuierlich laufen zu lassen, aber hier ist Vorsicht geboten, da zu viel Luft den Teich trüben kann. TETRA empfiehlt, einen minimalen Sauerstoffgehalt von 2-4 ppm aufrechtzuerhalten, um Bakterienwachstum zu verhindern; höhere Werte sind vorzuziehen, wenn sie aufrechterhalten werden können.
