MX2014011409A - Metodo para retirar calcio, bario, magnesio y estroncio a partir de contraflujo de frac. - Google Patents

Abstract

Un método para retirar bario, calcio, estroncio, y magnesio a partir de contraflujo de frac. Se mezclan un reactivo de sulfato y reactivo de carbonato con el contraflujo de frac, lo que provoca que el bario, calcio, estroncio, y magnesio se precipiten. Los precipitantes se cristalizan y el contraflujo de frac y cristales resultantes se separan en sólidos relativamente pesados y una corriente de sólidos relativamente ligeros. La corriente de sólidos relativamente ligeros se somete a un proceso de separación adicional que produce que el lodo que se recicla ayude en el proceso de cristalización y un efluente tratado el cual se recicla en la operación de fracturación o se recolecta y utiliza en otra operación de fracturación.

Description

MÉTODO PARA RETIRAR CALCIO, BARIO, MAGNESIO Y ESTRONCIO A PARTIR DE CONTRAFLUJO DE FRAC REFERENCIA CRUZADA A LA SOLICITUD RELACIONADA Esta solicitud reclama prioridad de conformidad con 35 U.S.C. § 119(e) de la siguiente solicitud provisional de los Estados Unidos: Solicitud No. de Serie 61/615,496 presentada el 26 de Marzo de 2012 y la solicitud no provisional de los Estados Unidos: Solicitud No. de Serie 13/829,576 presentada el 14 de Marzo de 2013. Esas solicitudes se incorporan en su totalidad para referencia en la presente.

CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se relaciona con procesos de recuperación de gas y petróleo. Más particularmente, la presente invención se relaciona con un proceso para recuperar gas y petróleo a partir de un yacimiento geológico y tratar el agua producida o contraflujo de frac que resulta de la recuperación de petróleo y gas a fin de reducir la dureza en el agua producida o contraflujo de frac, permitiendo al agua producida tratada o contraflujo de frac reciclarse o de otra forma reutilizarse .

ANTECEDENTES Los combustibles fósiles siguen siendo una fuente importante de energía en América y alrededor del mundo. Por ejemplo, el gas natural se utiliza para producir energía, para incluir calor y electricidad, en establecimientos comerciales y residenciales. Esos recursos también son componentes de varios productos utilizados diariamente. Por ejemplo, el petróleo es un componente en plásticos, combustibles, artículos de aseo, productos de limpieza, ropa, y productos de salud, entre muchos otros. Suministros de petróleo y gas natural, sin embargo, son finitos. También existe un interés creciente en muchos países hacía la producción de más de sus propios recursos de petróleo y gas natural con el fin de reducir o terminar la dependenc de suministros extranjeros. Por lo tanto, es importante para las operaciones de recuperación de petróleo y gas natural optimizar responsablemente sus producciones de esos recursos.

Una forma de optimizar la producción de gas y petróleo es utilizar un proceso de fracturación hidráulica. La fracturación hidráulica, o "fracturación," que utiliza mezclas de arena y agua a alta presión para restaurar los índices de flujo de petróleo y gas natural en operaciones mineras. En la fracturación hidráulica, las mezclas a alta presión se inyectan en los pozos de petróleo y gas. El contacto de alta presión entre la mezcla y la roca forma grietas en la roca que contiene el recurso que se extrae.

Esto, a su vez, permite que más recursos en la roca fluyan a las ubicaciones en el pozo donde deben recuperarse. En los Estados Unidos, la fracturación hidráulica ha dado como resultado la recuperación de billones de barriles de petróleo adicionales y trillones de pies cúbicos de gas natural adicionales .

El agua es una parte crucial del proceso de fracturación hidráulica. En los Estados Unidos, una operación de fracturación hidráulica para un solo pozo utiliza más de 18,927,048,342 litros (5 millones de galones) de agua. A fin de preservar los recursos de agua, existe un fuerte interés en reciclar el agua ya presente en. operaciones mineras, tal como el agua producida. El agua producida es agua que se encuentra presente naturalmente en depósitos de petróleo y gas natural y se extrae o co-extrae durante las operaciones de recuperación. Como se discutirá después, la fracturación hidráulica utilizada para recuperar gas natural produce lo que algunas veces se denomina como contraflujo de frac o agua de frac, la cual es un ejemplo de agua producida. Reciclar agua producida, en lugar de utilizar agua nueva en la fracturación hidráulica, conlleva a beneficios ambientales y operativos. Por ejemplo, reciclar agua producida para su uso en la fracturación hidráulica puede preservar los recursos de agua, especialmente en áreas donde existe poca agua natural. Reciclar agua producida también reduce costos relacionados con transportar agua al sitio de perforación, una consideración que es especialmente sensible cuando se produce la perforación en áreas que son remotas. También, existe una reducción potencial en químicos de tratamiento de agua de frac, tales como inhibidores de incrustación, actualmente utilizados en la industria.

Una barrera para reciclar agua producida para su uso en la fracturación hidráulica es que el agua producida contiene altas concentraciones de constituyentes de formación de incrustaciones, tales como calcio, bario, estroncio, y magnesio. Por ejemplo, un agua producida de Marcellus Shale típica incluiría aproximadamente 10,600 mg/1 de calcio, 10,100 mg/1 de bario, 3,500 mg/1 de estroncio, y 973 mg/1 de magnesio. Esas altas concentraciones deben reducirse al menos a 80% de manera que el agua producida pueda utilizarse en la fracturación hidráulica sin incrustaciones significativas. Como tal, existe una necesidad de un proceso eficiente para tratar agua producida para reducir el potencial de incrustación del mismo de manera que pueda reciclarse y utilizarse en las operaciones de fracturación hidráulica.

COMPENDIO DE LA INVENCIÓN La presente invención se relaciona con un proceso para retirar compuestos de formación de incrustaciones a partir de contraflujo de frac de manera que, una vez que se ha tratado, el contraflujo de frac puede reciclarse o utilizarse en otra operación de f acturacion.

En una modalidad de la presente invención, un reactivo de sulfato y un reactivo de carbonato se mezclan con el contraflujo de frac de manera que el bario, calcio, estroncio, y/o magnesio se precipitan a partir del contraflujo de frac. Una vez que esos cationes divalentes, los cuales tienden a provocar incrustación, se retiran a partir del contraflujo de frac, el contraflujo de frac tratado puede reutilizarse en una operación de fracturacion.

En otro aspecto de la presente invención, los compuestos que incluyen cationes divalentes se precipitan a partir del agua de contraflujo de frac y los precipitantes se cristalizan en un tanque de cristalización. El contraflujo de frac y los cristales se dirigen desde el tanque de cristalización hasta un primer separador de sólidos el cual separa el contraflujo de frac y los cristales en sólidos relativamente pesados y una corriente que contiene sólidos relativamente ligeros. Los sólidos relativamente pesados se disponen o tratan adicionalmente antes de su disposición. La corriente que contiene los sólidos relativamente ligeros se dirige a un segundo separador de sólidos que separa la corriente en un efluente y lodo tratados. El lodo se recicla desde el segundo separador de sólidos en el tanque de cristalización, donde el lodo funciona como material de alimentación para el proceso de cristalización. El efluente tratado desde el segundo separador de sólidos puede reciclarse en el pozo de gas original o puede utilizarse en otras operaciones de fracturación .

Otros objetos y ventajas de la presente invención se volverán aparentes y obvios a partir de un estudio de la siguiente descripción y los dibujos anexos, los cuales son simplemente ilustrativos de tal invención.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La Figura 1 es una ilustración esquemática del sistema y proceso de la presente invención.

La Figura 2 es una ilustración esquemática de un sistema y proceso alternativos de la presente invención.

DESCRIPCIÓN DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS Con referencia adicional a los dibujos, la presente invención vincula un sistema y proceso para tratar contraflujo de frac o agua producida. Como se utiliza en la presente, los términos "contraflujo de frac" y "agua producida" se utilizan de manera intercambiable y significan lo mismo. El contraflujo de frac y agua producida significan agua producida como resultado de la recuperación de petróleo o gas de un yacimiento petrolero o gasífero.

La presente invención vincula un método para tratar contraflujo de frac que resulta de una operación de recuperación de gas o petróleo y para retirar ciertos contaminantes del contraflujo de frac de manera que el contraflujo de frac tratado pueda reutilizarse en una operación de fracturación. Más particularmente, el contraflujo de frac que se trata típicamente incluye cationes divalentes, tales como calcio, magnesio, bario, y estroncio, que tienen el potencial para provocar incrustación. Por lo tanto el sistema y proceso de la presente invención se diseñan para retirar una porción sustancial de esos cationes divalentes del contraflujo de frac.

Regresando ahora a los dibujos, la Figura 1 muestra una modalidad para un sistema 10 para tratar contraflujo de frac. Como se observa en la Figura 1, el sistema comprende un subsistema 20 de tratamiento químico, un separador 30 de sólidos primario, y un sistema 40 de separación de sólidos secundario .

El subsistema 20 de tratamiento químico comprende un reactor o tanque 42 de cristalización que incluye un mezclador 43 y una entrada para recibir el contraflujo de frac. El tanque o reactor 42 algunas veces se denomina como un reactor pero se entiende que esta estructura también puede ser un tanque de cristalización. Por lo tanto, el término "reactor" como se utiliza en la presente incluye un tanque de cristalización. Además, se proporciona un sitio de inyección química adyacente al reactor 42 para inyectar uno o más químicos en el reactor.

Ubicado corriente abajo del reactor 42 se encuentra un tanque 44 de cristalización. El tanque 44 de cristalización incluye un mezclador 46 de tubo vertical. Además, se proporciona un sitio de inyección química adyacente al tanque 44 de cristalización para inyectar uno o más químicos seleccionados en el tanque de cristalización. Como se explicará en lo siguiente, el mezclador 46 de tubo vertical induce el contraflujo de frac en los confines del mezclador y mueve el contraflujo de frac ve trealmente entre las paredes exteriores del mezclador, mientras que al mismo tiempo facilita la cristalización de precipitantes que se producen como resultado de las reacciones químicas en los reactores 42 y 44.

El tanque 44 de cristalización incluye una salida 48. El contraflujo de frac y los cristales resultantes se dirigen desde el tanque de cristalización 44 fuera de la salida 48 en la línea 70. La Línea 70 conduce a una bomba 50 la cual es efectiva para bombear el contraflujo de frac y los cristales en la misma al separador 30 de sólidos primario. En la modalidad ilustrada, el separador 30 de sólidos primario comprende un dispositivo 52 de desecación centrífuga. Otros tipos de separadores de sólidos pueden utilizarse tales como prensas de filtro, etc. En cualquier caso, como se explica en lo siguiente, la función del separador 30 de sólidos primario es separar el contraflujo de frac y cristales en el mismo en sólidos relativamente pesados y una corriente que tiene sólidos relativamente ligeros. Los sólidos más pesados se dirigen en la línea 72 y, en forma convencional, pueden tratarse subsecuentemente para su correcta disposición. La corriente que tiene los sólidos relativamente ligeros se dirige desde el separador 30 de sólidos primario en la línea 72, el cual conduce al separador de sólidos secundario indicado generalmente por el número 40.

En la modalidad ilustrada en la Figura 1, el separador 40 de sólidos secundario comprende un sistema de floculación de balastro. El sistema 40 de floculación de balastro incluye uno o más tanques o reactores de mezclado. En la modalidad ilustrada, se proporciona un tanque 60 de mezclado. El tanque 60 de mezclado incluye un mezclador 66. El mezclador 66 puede, en algunas modalidades, comprender un mezclador de tubo vertical de manera que se incorpore en el tanque 44 de cristalización. Además, diversos sitios de inyección química pueden proporcionarse adyacentes al tanque 60 de mezclado. Por ejemplo, en algunas modalidades, puede ser deseable inyectar un floculante en el tanque 60 de mezclado .

Ubicado corriente abajo del tanque 60 de mezclado en el sistema de floculación de balastro se encuentra un tanque 62 de sedimentación. El tanque 62 de sedimentación se proporciona con placas o lámela separadoras 64 para facilitar el asentamiento de flóculos de balastro que resultan de la adición de un material de balastro en el tanque de mezclado. En algunas modalidades, el material de balastro es un material granular insoluble, tal como microarena. Como se describirá después, el lodo que comprende flóculos se asienta en la porción inferior del tanque 62 de sedimentación y se dirige a través de la linea 74 a. una bomba 68 de lodo.

La bomba 68 de lodo es operativa para bombear el lodo en la linea 76, la cual conduce a un hidrociclón 78. El hidrociclón 78 separa el material de balastro del lodo.

El material de balastro separado se dirige desde el hidrociclón 78 mediante la linea 80 hacia el tanque 60 de mezclado. El lodo separado se dirige desde el hidrociclón 78 mediante la linea 82 hacia el tanque 44 de cristalización, donde se mezcla con el contraflujo de frac y químicos seleccionados agregados en los tanques 42 y 44.

Un efluente tratado, contraflujo de frac tratado, se dirige desde el tanque 62 de sedimentación mediante la línea 84. El contraflujo de frac tratado ahora puede utilizarse en una operación de fracturación . El contraflujo de frac tratado puede reciclarse al yacimiento geológico que produjo el contraflujo de frac, o el contraflujo de frac tratado puede utilizarse para frac otros yacimientos geológicos. En algunos casos, es deseable reciclar todo o una porción del contraflujo de frac tratado para varias partes del sistema para tratamiento adicional. Como se muestra en la Figura 1, se proporciona una linea 86 de reciclaje que se extiende desde la linea 84 de efluente hasta el reactor 42. Al proporcionar válvulas apropiadas, el contraflujo de frac tratado puede reciclarse mediante la linea 86 al tanque 42 o a otros reactores o tanques del sistema.

Regresando a la Figura 2, otra modalidad para el sistema de la presente invención se muestra. Esta modalidad es similar a la discutida en lo anterior y mostrada en la Figura 1. La diferencia básica es que el sistema mostrado en la Figura 1 es un sistema de floculación de balastro y el sistema mostrado en la Figura 2 no utiliza el balastro para asentar precipitantes y cristales. De otra forma, los sistemas y procesos son esencialmente idénticos. En la modalidad de la Figura 2, el separador 40 de sólidos secundario se muestra que tiene un solo tanque 60 de mezclado. Debe entenderse y apreciarse que pueden encontrarse muchos tanques de mezclado delante del tanque 62 de sedimentación. Además de agregar un floculante, en algunas modalidades puede ser benéfico agregar un coagulante al contraflujo de frac en el separador 40 de sólidos.

Como se señaló en lo anterior, el proceso de la presente invención tiene como objetivo reducir la concentración de cationes divalentes (calcio, magnesio, bario, y estroncio) en el contraflujo de frac de manera que el contraflujo de frac tratado puede reutilizarse en un proceso de recuperación de gas o petróleo. Al retirar o reducir la concentración de cationes divalentes, el potencial de incrustación del contraflujo de frac tratado se reduce.

En un proceso ejemplar, el contraflujo de frac se dirige al sistema representado en la Figura 1. El contraflujo de frac ingresa al primer reactor 42 del subsistema 20 de tratamiento guimico. En el primer reactor, una sal de sulfato se agrega al agua producida. Un ejemplo de una sal de sulfato que puede utilizarse es sulfato de sodio. Otro ejemplo de una sal de sulfato que puede utilizarse es sulfato de potasio. El sulfato de sodio y el contraflujo de frac se mezclan y, en una modalidad preferida, se contempla que el mezclado se produzca durante aproximadamente 1 a 5 minutos. Esto resultará en que algunos de los cationes divalentes se precipiten a partir del contraflujo de frac. Es decir, cationes divalentes, tales como calcio, bario, estroncio, y magnesio, comenzarán a precipitarse como sulfato de calcio, sulfato de bario, sulfato de estroncio, e hidróxido de magnesio. En una. modalidad preferida, la sal de sulfato es efectiva para retirar bario como sulfato de bario. Esta reacción se produce relativamente rápido. Las pruebas preliminares indican que con sulfato de sodio, por ejemplo, el proceso retira rápidamente todo o sustancialmente todo el bario. La dosificación de la sal de sulfato puede variar pero se ha encontrado que una relación estequiométrica de sulfato a bario de aproximadamente 1:1 es efectiva para retirar todo o sustancialmente todo el bario en el contraflujo de frac. Puede ser deseable dosificar el sulfato a menos que el bario en una base estequiométrica con el fin de no tener sulfato residual en el agua tratada de frac. Esto es debido a que el sulfato tiende a ser un formador de incrustaciones también, especialmente si se reutiliza y entra en contacto con el bario en el yacimiento del pozo.

El contraflujo de frac y los precipitantes en el tanque 42 de mezclado se dirigen en el tanque 44 de cristalización. Aquí, un reactivo de carbonato se añade al contraflujo de frac en el tanque de cristalización con el fin de formar cristales. Varios reactivos de carbonato pueden agregarse al tanque 44 de cristalización. En una modalidad preferida, el reactivo de carbonato es sosa cáustica, carbonato de sodio. Por lo tanto, en el tanque de cristalización, la presencia del reactivo de carbonato resultará en que los cationes divalentes continuarán precipitándose del contraflujo de frac en la forma de especies o complejos de sulfato y carbonato. En la modalidad ilustrada en la presente, los reactivos químicos se mezclan con el contraflujo de frac en el mezclador 46 de tubo vertical para mejorar la formación de cristal. En una modalidad, el tiempo de contacto en el tanque de es aproximadamente de 5 a 30 minutos. Como se discutirá después, el lodo que se produce por el separador 40 de sólidos secundario se recicla nuevamente en el tanque 44 de cristalización, donde el lodo reciclado se mezcla con el contraflujo de frac y los reactivos de carbonato y sulfato.

Este .reciclado y mezclado permiten al lodo producido por el separador 40 de sólidos secundario actuar como un material de alimentación para agregar además la cristalización. contraflujo de frac y los cristales en el tanque 44 de cristalización se dirigen al separador 30 de sólidos primario. En el separador 30 de sólidos primario, una mayoría de los cristales se retiran como un lodo sólido y se produce un material filtrado. En efecto, el separador 30 de sólidos separa el contraflujo de frac y cristales en sólidos relativamente pesados y una corriente que tiene sólidos relativamente ligeros. En algunas modalidades, arriba del 98% del total de sólidos suspendidos puede retirarse por el separador 30 de sólidos primario. Algunas modalidades pueden retirar partículas de sólido suspendidas basándose en el tamaño y/o peso. Por ejemplo, en una modalidad preferida, las partículas más grandes y pesadas se retiran como lodo mientras que partículas residuales más pequeñas y ligeras permanecen en el material filtrado o la corriente que tiene los sólidos relativamente ligeros. El lodo producido en este paso puede disponerse a través de la eliminación en vertederos u otro medio y, en algunos casos, puede tratarse adicionalmente antes de su disposición.

La corriente que tiene los sólidos relativamente ligeros se dirige mediante la linea 72 al separador 40 de sólidos secundario. Es decir, la corriente que tiene los sólidos relativamente ligeros se dirige al tanque 60 de mezclado del sistema de floculación de balast.ro. Aquí la corriente que tiene los sólidos relativamente ligeros se mezcla (por el mezclador 66) con un balastro, típicamente microarena, junto con un polímero que promueve la floculación. Esto crea o forma flóculos en el tanque 60 de mezclado. Los flóculos básicamente vinculan el balastro con los sólidos más ligeros que se aglomeran alrededor del balastro. En una modalidad preferida, el agente de balastro es, como se señaló en lo anterior, microarena con tamaños de partícula que oscilan entre 80 y 130 mieras. En términos de dosificación, el balastro se añade a un índice de aproximadamente 5 g/1 a 10 g/1.

El contraflujo de frac y los flóculos en el tanque 60 de mezclado se dirigen al tanque 62 de sedimentación. Aquí, los flóculos de balastros se asientan en el fondo del tanque 62 de sedimentación y forman lodo. Es decir, el lodo asentado en el fondo del tanque 62 de sedimentación comprende los sólidos más ligeros encontrados en la corriente producida por el separador 30 de sólidos primario, junto con los flóculos de balastro producidos en el tanque 60 de mezclado.

El lodo en el fondo del tanque 62 de sedimentación se bombea por una bomba 68 a través de la línea 76 al hidrociclón 78. El hidrociclón 78 separa el balastro del lodo. El balastro se recicla. en el tanque 60 de mezclado, mientras que al. menos una porción del lodo se recicla en el tanque 44 de cristalización, donde actúa como un material de alimentación para el proceso de cristalización llevado a cabo en el tanque de cristalización.

El tanque 62 de sedimentación produce un efluente el cual, en este caso, es el contraflujo de frac tratado. Se dirige desde el tanque 62 de sedimentación mediante la línea 84 y, como se discutió en lo anterior, puede reutilizarse para fracturación . En algunos casos, puede ser deseable reciclar el contraflujo de frac tratado o una porción del mismo a componentes anteriores del sistema de tratamiento para reducir además la concentración de cationes divalentes que provocan, incrustaciones. Como se observa en la Figura 1, al utilizar una válvula de control entre las líneas 84 y 86, todo o una porción del contraflujo de frac tratado puede reciclarse en el reactor 42. Esto puede mejorar la calidad del contraflujo de frac tratado.

La prueba piloto se llevó a cabo para una corriente de contraflujo de frac que tiene las siguientes concentraciones : - calcio - 10,500 mg/L - bario - 10, 500 mg/L - estroncio - 3,460 mg/L - magnesio - 987 mg/L La corriente de contraflujo de frac tuvo un pH de 6.4. Aproximadamente 19 g/L de sulfato de sodio se agregaron al contraflujo de frac en el reactor 42, el cual constituye un porcentaje estequiométrico en relación con el bario de 115%. Aproximadamente 35 g/L de sosa cáustica se agregaron al tanque 44 de cristalización. Además, aproximadamente 740 mg/L de hidróxido de sodio se agregaron al contraflujo de frac, que resulta en que un pH incremente a 10.2. El efluente tratado en la linea 84 se probó. Se encontró que la concentración de calcio se redujo de 10,500 mg/L a 2,380 mg/L, una reducción de 77%. El bario se redujo de 10,500 mg/L a 3 mg/L, efectivamente una reducción de 100%. El estroncio se redujo de 3, 460 mg/L a 383 mg/L, o una reducción de 89%. Finalmente, el magnesio se redujo de 987 mg/L a 695 mg/L, una reducción de 30% . Se supuso que incrementando la cantidad de carbonato agregado al contraflujo de frac incrementaría la reducción en el calcio, estroncio. Incrementar el punto de referencia de pH entonces incrementaría la reducción de magnesio.

En un diseño alternativo, el reactivo de carbonato puede agregarse antes que el reactivo de sulfato que se agrega o, en algunas modalidades, los dos reactivos pueden agregarse simultáneamente al mismo reactor. Sin embargo, existen ventajas al escalonar las reacciones al agregar inicialmente un reactivo de sulfato y a partir de entonces, en un reactor separado, agregar el reactivo de carbonato. Esto es debido a que el carbonato de bario es más soluble que el sulfato de bario. Si el objetivo es retirar todo o sustancialmente todo el bario, parece ser más eficiente agregar primero sulfato de sodio u otro reactivo de sulfato. En una modalidad preferida, se utilizan reactores separados de sulfato y carbonato a fin de reducir los efectos de las reacciones concurrentes.

La presente invención presenta un costo efectivo y método eficiente para retirar la dureza a partir de contraflujo de frac para producir un efluente de contraflujo de frac tratado. El contraflujo de frac tratado puede reciclarse en el pozo de gas o petróleo que produjo el contraflujo de frac en el primer lugar. El contraflujo de frac tratado también se puede dirigir a otro pozo de gas o petróleo o incluso recolectarse y transportarse a otra instalación de fracturació . El escalonado de la inyección del reactivo de sulfato y el reactivo de carbonato, junto con el proceso de cristalización y el sólo uso del separador de sólidos primario y secundario, permite a los compuestos de dureza retirarse del contraflujo de frac de manera que el efluente de contraflujo de frac tratado incluya una reducción sustancial en calcio, magnesio, bario, y estroncio.

La presente invención puede, por su puesto, llevarse a acabo en otras formas que aquellas establecidas específicamente en la presente sin apartarse de las características esenciales de la invención. Las presentes modalidades se considerarán en todos los aspectos como ilustrativas y no restrictivas, y todos los cambios que vienen dentro del significado y margen de equivalencia de las reivindicaciones anexas se pretende que se abarquen en la presente .

Claims (10)

REIVINDICACIONES

1. Un método para retirar contaminantes disueltos a partir de contraflujo de frac, caracterizado porque comprende : dirigir el contraflujo de frac en un reactor y mezclar el contraflujo de frac con una sal de sulfato; después mezclar la sal de sulfato con el contraflujo de frac, dirigir el contraflujo de frac a un tanque de cristalización que tiene un cristalizador de tubo vertical; en el tanque de cristalización, mezclar un reactivo de carbonato con el contraflujo de frac y circular el contraflujo de frac a través del cristalizador de tubo vertical y formar cristales en el tanque de cristalización; dirigir el contraflujo de frac y cristales desde el tanque de cristalización hasta un primer separador de sólidos y separar el contraflujo de frac y cristales en sólidos relativamente pesados y una corriente que tiene sólidos relativamente ligeros; dirigir la corriente que tiene sólidos relativamente ligeros a un segundo separador de sólidos y separar la corriente que tiene sólidos relativamente ligeros en una corriente y lodo de efluente tratado; y alimentar el tanque de cristalización al reciclar al menos una porción del lodo producido por el segundo separador de sólidos en el tanque de cristalización y mezclar el lodo con el contraflujo de frac y reactivo de carbonato en el tanque de cristalización.

2. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el segundo separador de sólidos comprende al menos un tanque de mezclado seguido por un tanque de sedimentación, y en donde el método además incluye: dirigir la corriente que tiene sólidos relativamente ligeros al tanque de mezclado del segundo separador de sólidos y mezclar un floculante con sólidos relativamente ligeros de la corriente que tiene sólidos relativamente ligeros y formar flóculos conformados de los sólidos relativamente ligeros; dirigir los flóculos conformados de sólidos relativamente ligeros al tanque de sedimentación y asentar los flóculos de manera que los flóculos formen al menos una porción del lodo; reciclar al menos una porción del lodo del tanque de sedimentación en el tanque de cristalización donde el lodo funciona como material de alimentación en el tanque de cristalización.

3. Un método para recuperar y tratar el contraflujo de frac al retirar la dureza del contraflujo de frac y utilizar el contraflujo de frac tratado en una operación de fracturación, el método caracterizado porque comprende: recuperar el contraflujo de frac que tiene iones de dureza en el mismo de una operación de recuperación de gas o petróleo; tratar el contraflujo de frac para reducir la concentración de los iones de dureza en el contraflujo de frac, tratar el contraflujo de frac comprende: i. dirigir el contraflujo de frac en un reactor y mezclar el contraflujo de frac con una sal de sulfato; ii. después de mezclar la sal de sulfato con el contraflujo de frac, dirigir el contraflujo de frac a un tanque de cristalización que tiene un cristalizador de tubo vertical; iii. en el tanque de cristalización, mezclar un reactivo de carbonato con el contraflujo de frac; iv. precipitar los compuestos de dureza de sulfato y carbonato del contraflujo de frac al mezclar la sal de sulfato y el reactivo de carbonato con el contraflujo de frac; v. cristalizar los compuestos de dureza de sulfato y carbonato y formar cristales al circular los compuestos de dureza a través del cristalizador de tubo vertical en el tanque de cristalización; vi. dirigir el contraflujo de frac y cristales desde el tanque de cristalización hasta un primer separador de sólidos y separar el contraflujo de frac y cristales en sólidos relativamente pesados y una corriente que tiene sólidos relativamente ligeros; vii. dirigir la corriente que tiene sólidos relativamente ligeros a un segundo separador de sólidos y separar la corriente que tiene sólidos relativamente ligeros en una corriente y lodo de efluente tratado; y viii. alimentar el tanque de cristalización al reciclar al menos una porción del lodo producido por el segundo separador de sólidos en el tanque de cristalización y mezclar el lodo con el contraflujo de frac y reactivo de carbonato en el cristalizador de tubo vertical en el tanque de cristalización; y dirigir la corriente de efluente tratado producida por el segundo separador de sólidos a una instalación de fracturación y utilizar la corriente de efluente tratado la operación de fracturación.

4. Un método para recuperar y tratar el contraflujo de frac, caracterizado porque comprende: Recuperar el contraflujo de frac de un pozo de gas o petróleo; Dirigir el contraflujo de frac a un sistema de tratamiento químico que tiene al menos un reactor y un tanque de cristalización; en el sistema de tratamiento químico, mezclar un reactivo de sulfato y un reactivo de carbonato con el contraflujo de frac y producir precipitantes que incluyen compuestos de dureza de sulfato y carbonato; cristalizar los precipitantes en el tanque de cristalización de la sección de tratamiento químico para formar cristales de los compuestos de dureza; dirigir el contraflujo de frac y cristales desde el tanque de cristalización hasta un primer separador de sólidos y separar el contraflujo de frac y cristales en sólidos relativamente pesados y una corriente de sólidos relativamente ligeros; dirigir la corriente de sólidos relativamente ligeros a un segundo separador de sólidos y separar la corriente de sólidos relativamente ligeros en una corriente y lodo de contraflujo de frac tratado; alimentar el tanque de cristalización en el sistema de tratamiento químico al reciclar al menos una porción del lodo producido por el segundo separador de sólidos en el tanque de cristalización y mezclar el lodo con el contraflujo de frac y precipitantes en el mismo de manera que el reciclaje del lodo en el tanque de cristalización ayude en la cristalización de precipitantes; y dirigir la corriente de contraflujo de frac tratado a una instalación de fracturación y utilizar la corriente de contraflujo de frac tratado en una operación de fracturación.

5. Un método para recuperar y tratar el contraflujo de frac al retirar la dureza del contraflujo de frac y utilizar el contraflujo de frac tratado en una operación de fracturación, el método caracterizado porque comprende: recuperar el contraflujo de frac que tiene iones de dureza en el mismo de una operación de recuperación de gas o petróleo; tratar el contraflujo de frac para reducir la concentración de los iones de dureza en el contraflujo de frac, tratar el contraflujo de frac comprende: i. dirigir el contraflujo de frac hacia un reactor y mezclar el contraflujo de frac con una sal de sulfato; ii . después de mezclar la sal de sulfato con el contraflujo de frac, dirigir el contraflujo de frac a un tanque de cristalización que tiene un cristalizador de tubo vertical ; iii. en el tanque de cristalización, mezclar un reactivo de carbonato con el contraflujo de frac; iv. precipitar los compuestos de dureza de sulfato y carbonato del contraflujo de frac al mezclar la sal de sulfato y el reactivo de carbonato con el contraflujo de frac; v. cristalizar los compuestos de dureza de sulfato y carbonato y formar cristales al circular los compuestos de dureza a través del cristalizador de tubo vertical en el tanque de cristalización; vi. dirigir el contraflujo de frac y cristales desde el tanque de cristalización hasta un primer separador de sólidos y separar el contraflujo de frac y cristales en sólidos relativamente pesados y una corriente que tiene sólidos relativamente ligeros; vii. dirigir los sólidos relativamente pesados del primer separador de sólidos; viii. dirigir la corriente que tiene los sólidos relativamente ligeros a un tanque de mezclado ubicado corriente abajo del primer separador de sólidos, y mezclar un floculante con los sólidos relativamente ligeros para formar flóculos en la corriente; ix. dirigir la corriente con los flóculos a un segundo separador de sólidos, en donde el segundo separador de sólidos comprende un tanque de sedimentación y en donde el segundo separador de sólidos se ubica corriente abajo del tanque de mezclado x. asentar los flóculos en el tanque de sedimentación para formar lodo y un efluente tratado; y xi . reciclar el lodo en el tanque de cristalización y alimentar el tanque de cristalización con el lodo al mezclar el lodo con la contracorriente de frac y reactivo de carbonato en el cristalizador de tubo vertical.

6. El método de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque el método además incluye: a. mezclar un. material de balastro granular insoluble con la corriente que tiene sólidos relativamente ligeros y el floculante en el tanque de mezclado; b. formar flóculos que incluyen el material granular insoluble y los sólidos relativamente ligeros déla corriente que tiene sólidos relativamente ligeros; c. dirigir los flóculos que incluyen el material granular soluble al tanque de sedimentación; y d. asentar los flóculos que incluyen el material granular soluble para formar una parte del lodo.

7. El método de conformidad con la reivindicación 6 caracterizado porque el método además incluye: a. dirigir el lodo que incluye material granular insoluble a un tercer separador de sólidos; b. separar el material granular insoluble del lodo en el tercer separador de sólidos; c. reciclar el material granular insoluble en el tanque de mezclado; y d. dirigir al menos parte del lodo separado del material granular insoluble al tanque de cristalización y alimentar el tanque de cristalización con el lodo separado del material granular insoluble.

8. Un método para tratar el contraflujo de frac que tiene dureza que incluye bario y que utiliza el contraflujo de frac tratado en una operación de fracturación, el método caracterizado porque comprende: recuperar el contraflujo de frac que tiene dureza que incluye bario en el mismo de una operación de recuperación de gas o petróleo; tratar el contraflujo de frac para reducir la concentración de dureza que incluye bario en el contraflujo de frac, tratar el contraflujo de frac comprende: i. dirigir el contraflujo de frac en un reactor y mezclar el sulfato de sodio o sulfato de potasio con el contraflujo de frac en un reactor; ii. después de mezclar el sulfato de sodio o el sulfato de potasio con el contraflujo de frac, dirigir el contraflujo de frac a un tanque de cristalización que tiene un cristalizador de tubo vertical; iii. en el tanque de cristalización, mezclar un reactivo de carbonato con el contraflujo de frac y el sulfato de sodio o sulfato de potasio; iv. precipitar el sulfato de bario y los componentes de dureza de carbonato del contraflujo de frac como resultado de mezclar el sulfato de sodio o sulfato de potasio y el agente reactivo con el contraflujo de frac; v. cristalizar el sulfato de bario y los compuestos de carbonato y formar cristales al circular el sulfato de bario y los compuestos de dureza a través del cristalizador de tubo vertical en el tanque de cristalización; vi. dirigir el contraflujo de frac y cristales desde el tanque de cristalización hasta un primer separador de sólidos y separar el contraflujo de frac y cristales en sólidos relativamente pesados y una corriente que tiene sólidos relativamente ligeros; vii. dirigir los sólidos relativamente pesados del primer separador de sólidos; viii. dirigir la corriente que tiene los sólidos relativamente ligeros a un tanque de mezclado ubicado corriente abajo del primer separador de sólidos y corriente arriba de un segundo separador de sólidos, y mezclar un floculante con los sólidos relativamente ligeros en el tanque de mezclado para formar flóculos; ix. dirigir la corriente que tiene sólidos relativamente ligeros y los flóculos desde el tanque de mezclado hasta el segundo separador de sólidos y en donde el segundo separador de sólidos se ubica corriente abajo del tanque de mezclado; x. separar los flóculos en el segundo separador de sólidos para formar lodo y un efluente tratado; xi . reciclar el lodo en el tanque de cristalización y alimentar el tanque de cristalización con el lodo al. mezclar el lodo con el contraflujo de frac, sulfato de sodio o sulfato de potasio, y reactivo de carbonato en el cristalizador de tubo vertical; y xii. dirigir el efluente tratado a una instalación de frac y emplear el efluente tratado en un proceso de frac.

9. El método de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque el método además incluye: a. mezclar un material de balastro granular insoluble con la corriente que tiene sólidos relati amente ligeros y el floculante en el tanque de mezclado; b. formar flóculos que incluyen el material granular insoluble y los sólidos relativamente ligeros de la corriente que tiene sólidos relativamente ligeros; c. dirigir los flóculos que incluyen el material granular insoluble a un tanque de sedimentación; y d. asentar los flóculos que incluyen el material granular insoluble para formar una parte del lodo.

10. El método de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque el método además incluye: a. dirigir el lodo que incluye el material granular insoluble a un tercer separador de sólidos : b. separar el material granular insoluble del lodo en el tercer separador de sólidos; c. reciclar el material granular insoluble en el tanque de mezclado; y d. dirigir al menos parte del lodo separado del material granular insoluble en el tanque de cristalización y alimentar el tanque de cristalización con el lodo separado del material granular insoluble. RESUMEN DE LA INVENCIÓN Un método para retirar bario, calcio, estroncio, y magnesio a partir de contraflujo de frac. Se mezclan un reactivo de sulfato y reactivo de carbonato con el contraflujo de frac, lo que provoca que el bario, calcio, estroncio, y magnesio se precipiten. Los precipitantes se cristalizan y el contraflujo de frac y cristales resultantes se separan en sólidos relativamente pesados y una corriente de sólidos relativamente ligeros. La corriente de sólidos relativamente ligeros se somete a un proceso de separación adicional que produce que el lodo que se recicla ayude en el proceso de cristalización y un efluente tratado el cual se recicla en la operación de fracturación o se recolecta y utiliza en otra operación de fracturación. RESUMEN DE LA. INVENCIÓN Un método para retirar bario, calcio, estroncio, y magnesio a partir de contraflujo de frac. Se mezclan un reactivo de sulfato y reactivo de carbonato con el contraflujo de frac, lo que provoca que el bario, calcio, estroncio, y magnesio se precipiten. Los precipitantes se cristalizan y el contraflujo de frac y cristales resultantes se separan en sólidos relativamente pesados y una corriente de sólidos relativamente ligeros. La corriente de sólidos relativamente ligeros se somete a un proceso de separación adicional que produce que el lodo que se recicla ayude en el proceso de cristalización y un efluente tratado el cual se recicla en la operación de fracturación o se recolecta y utiliza en otra operación de fracturación. FIGURA 1 10 FIGURA 2