特許 6028045 油井におけるスケール形成を抑制するためのシステムおよび方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6028045

(24)【登録日】2016年10月21日

(45)【発行日】2016年11月16日

(54)【発明の名称】油井におけるスケール形成を抑制するためのシステムおよび方法

(51)【国際特許分類】

   C02F 5/00 20060101AFI20161107BHJP

   C09K 8/588 20060101ALI20161107BHJP

   C02F 5/10 20060101ALI20161107BHJP

   C09K 8/528 20060101ALI20161107BHJP

【ＦＩ】

   C02F5/00 620A

   C09K8/588

   C02F5/00 620B

   C02F5/00 620D

   C02F5/10 620Z

   C09K8/528

【請求項の数】23

【全頁数】30

(21)【出願番号】特願2014-560056(P2014-560056)

(86)(22)【出願日】2013年2月28日

(65)【公表番号】特表2015-516283(P2015-516283A)

(43)【公表日】2015年6月11日

(86)【国際出願番号】US2013028425

(87)【国際公開番号】WO2013130884

(87)【国際公開日】20130906

【審査請求日】2014年9月24日

(31)【優先権主張番号】61/605,036

(32)【優先日】2012年2月29日

(33)【優先権主張国】US

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】514218894

【氏名又は名称】コスカン、ラリー ピー．

【氏名又は名称原語表記】ＫＯＳＫＡＮ，Ｌａｒｒｙ Ｐ．

(74)【代理人】

【識別番号】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(74)【代理人】

【識別番号】100142907

【弁理士】

【氏名又は名称】本田 淳

(72)【発明者】

【氏名】コスカン、ラリー ピー．

(72)【発明者】

【氏名】メア、アブドゥル アール．

【審査官】 ▲高▼ 美葉子

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第９７／０２８２３０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１０／０３００６８４（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０２Ｆ ５／００−５／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

炭化水素生産時に、塩化ナトリウムの結晶化および析出のうちの少なくとも一方を抑制するために既存の地下坑井に注入される水の量を低減する方法であって、前記方法は、
処理水と混合されるべき混合位置に、貯蔵タンクからアスパラギン酸系ポリマーを加える工程と、
前記アスパラギン酸系ポリマーと前記処理水との混合物を前記混合位置から前記地下坑井にポンプ輸送する工程と、
炭化水素と随伴水とを含む地層流体を前記地下坑井からポンプ輸送する工程と、
随伴水のイオン濃度を監視する工程と、
塩化ナトリウムの結晶化および析出のうちの少なくとも一方を抑制する工程と、
を含む、方法。

【請求項2】

前記アスパラギン酸系ポリマーは、前記アスパラギン酸系ポリマーのコポリマー、前記アスパラギン酸系ポリマーのターポリマー、アスパラギン酸系ポリマー誘導体、エンドキャップを有するアスパラギン酸系ポリマー、および前記アスパラギン酸系ポリマーの可溶塩のうちの１つ以上を含む、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記アスパラギン酸系ポリマーは、ポリスクシンイミドおよびポリスクシンイミドの誘導体のうちの少なくとも一方である、請求項２に記載の方法。

【請求項4】

前記アスパラギン酸系ポリマーは少なくとも１種の二塩基酸から形成される、請求項２に記載の方法。

【請求項5】

前記少なくとも１種の二塩基酸は、Ｌ−アスパラギン酸、無水マレイン酸、フマル酸、グルタミン酸、グルタル酸、アジピン酸、コハク酸、酒石酸、リンゴ酸、およびマレアミド酸のうちの少なくとも１つである、請求項４に記載の方法。

【請求項6】

前記アスパラギン酸系ポリマーはポリアスパラギン酸ナトリウム塩である、請求項１に記載の方法。

【請求項7】

前記地下坑井にアスパラギン酸系ポリマーを加えることは、前記随伴水の量に対応する濃度にてアスパラギン酸系ポリマーを提供することをさらに含む、請求項１に記載の方法。

【請求項8】

前記アスパラギン酸系ポリマーの濃度は、１パーツ・パー・ミリオン（ｐｐｍ）〜１０００ｐｐｍの範囲内にある、請求項７に記載の方法。

【請求項9】

前記アスパラギン酸系ポリマーの濃度は、１パーツ・パー・ミリオン（ｐｐｍ）〜１０００ｐｐｍの範囲内にあるポリアスパラギン酸誘導体およびポリアスパラギン酸塩のうちの少なくとも一方の濃度を含む、請求項８に記載の方法。

【請求項10】

前記処理水は少なくとも１つの水源からの水を含み、前記少なくとも１つの水源は、表層水源、井戸水源、再生水源、排水源、生産水源および破砕流体源のうちの１つ以上を含む、請求項１に記載の方法。

【請求項11】

前記地下坑井に注入される処理水の量を５パーセント〜９５パーセント低減することをさらに含む、請求項１に記載の方法。

【請求項12】

炭化水素生産時に、既存の地下坑井における塩化ナトリウムの結晶化および析出のうちの少なくとも一方を抑制する方法であって、前記方法は、
処理水を混合位置へポンプ輸送する工程と、
前記混合位置にてアスパラギン酸系ポリマーを前記処理水中に混合する工程と、
前記混合した処理水とアスパラギン酸系ポリマーとを前記地下坑井にポンプ輸送する工程と、
随伴水のイオン濃度を監視する工程と、
前記処理水中における前記アスパラギン酸系ポリマーの濃度を少なくとも部分的に前記随伴水のイオン濃度に基づいて調節する工程と、
塩化ナトリウムの結晶化および析出のうちの少なくとも一方を抑制する工程と、
を含む、方法。

【請求項13】

前記混合した処理水と前記アスパラギン酸系ポリマーとを所定の第１注入量で地下坑井に注入することと、
前記混合した処理水と前記アスパラギン酸系ポリマーとの前記地下坑井への前記第１注入量を第２注入量に調節することと、を含み、第２注入量は第１注入量未満である、請求項１２に記載の方法。

【請求項14】

前記アスパラギン酸系ポリマーは、前記処理水とともに、１パーツ・パー・ミリオン（ｐｐｍ）〜１０００ｐｐｍの濃度で、前記地下坑井に提供される、請求項１２に記載の方法。

【請求項15】

前記アスパラギン酸系ポリマーは、２５パーツ・パー・ミリオン（ｐｐｍ）〜５００ｐｐｍの前記処理水中におけるアスパラギン酸系ポリマーの所定濃度をもたらす量で前記地下坑井に提供され得る、請求項１２に記載の方法。

【請求項16】

前記地下坑井に関連する層マトリックス内および前記地下坑井に関連する設備上のうちの少なくとも一方における塩化ナトリウムスケールを抑制することをさらに含む、請求項１２に記載の方法。

【請求項17】

炭酸カルシウムスケール形成および硫酸バリウムスケール形成のうちの少なくとも一方を抑制することを含む、請求項１５に記載の方法。

【請求項18】

前記アスパラギン酸系ポリマーは、ポリスクシンイミドおよびポリスクシンイミドの誘導体のうちの少なくとも一方である、請求項１２に記載の方法。

【請求項19】

炭化水素生産時に、既存の地下坑井における塩化ナトリウムの結晶化および析出のうちの少なくとも一方を最小限にするためのシステムであって、該システムは、
処理水を含む処理水貯蔵タンクと、
アスパラギン酸系ポリマーを含む貯蔵タンクと、
前記処理水と前記アスパラギン酸系ポリマーとを所定の濃度にて混合するように構成された混合位置と、
前記地下坑井における塩化ナトリウムの結晶化および析出のうちの少なくとも一方を少なくとも部分的に抑制するために、前記処理水と前記アスパラギン酸系ポリマーとの混合物を前記地下坑井に提供するための手段と、
随伴水貯蔵タンクであって、同随伴水貯蔵タンク中の随伴水のイオン濃度を測定するためのセンサーを含む随伴水貯蔵タンクと、を含む、システム。

【請求項20】

請求項１９に記載のシステムは制御装置をさらに備え、前記制御装置は、前記地下坑井に提供される処理水の流量を制御するため、および前記地下坑井に提供される処理水中におけるアスパラギン酸系ポリマーの濃度を制御するため、のうちの少なくとも一方のためのものである、システム。

【請求項21】

前記制御装置は、前記地下坑井に提供される処理水の流量および前記アスパラギン酸系ポリマーの濃度のうちの少なくとも一方を調節することにより、水源から用いられる処理水の量を最小限にするように構成されている、請求項２０に記載のシステム。

【請求項22】

前記地下坑井から地層流体を得るように構成されたポンプをさらに備える、請求項１９に記載のシステム。

【請求項23】

前記処理水と前記アスパラギン酸系ポリマーとの組み合わせは、前記ポンプに関連した表面上および前記地下坑井に関連する層マトリックス内のうちの少なくとも一方におけるスケール形成を最小限にする、請求項２２に記載のシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、概して炭化水素採収井（ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎ ｐｒｏｄｕｃｉｎｇ ｗｅｌｌｓ）におけるスケール形成の制御に関し、具体的には炭化水素採収井における岩塩スケール（ｈａｌｉｔｅ ｓｃａｌｅ）の形成を制御することによってスケール形成を抑制することに関する。

【背景技術】

【0002】

炭化水素含有岩石層に掘削された坑井孔（ｗｅｌｌ ｂｏｒｅｓ）は、ほぼ不純物を含むことなく石油の採収を可能にすることもある。しかしながら、多くの炭化水素含有岩石層は、特定の無機成分（ｍｉｎｅｒａｌ ｃｏｎｔｅｎｔ）（例えば、カルシウム、マグネシウム、硫黄、ナトリウム、鉄、等）を有する水を含んでいる。この水は、遺留水のように岩石の形成中に取り込まれたもの、または間隙水のように後に岩石層に自然に取り込まれたもの、と考えられ、しばしば鹹水（ｂｒｉｎｅ）と呼ばれる。これらの鹹水は比較的高い溶解無機成分を有し得、高濃度の溶解塩類を含有し得る。鹹水および／または他の地層水は、炭化水素とともに岩石層の間隙（ｐｏｒｅｓ）内に見られるか、炭化水素とは別に岩石層の間隙内に見られるか、または炭化水素を含むことなく岩石層中に見られ得る。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

炭化水素採収井の操業中、関連する岩石層中に存在する鹹水から岩塩スケールが生じることがあり、これは坑井の生産の低下および／または高価な改善処置につながる。場合により、岩塩沈積物を希釈および／または溶解することによるスケール形成の制御のために、淡水源のような低塩分源から得られた処理水が用いられ得る。しかしながら、鹹水の不適合により、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、および／または他の無機物スケール（ｍｉｎｅｒａｌ ｓｃａｌｅｓ）が生じることがある。また、処理水の使用および／または得られた炭化水素から分離した地層水の廃棄は、炭化水素採収井の操業コストの増大をもたらし得る。多くの一般的なスケール抑制剤は環境に優しくなく、飲用井戸に用いられるものなどの近隣の地下水源を汚染し得る。それゆえ、使用する処理水の量および炭化水素採収井の操業の環境影響の双方を最小限にするとともに、岩塩スケール形成を制御する改善されたシステムおよび方法が望まれている。

【課題を解決するための手段】

【0004】

一部の例において、地下坑井（ｓｕｂｔｅｒｒａｎｅａｎ ｗｅｌｌ）に注入される処理水の量を低減する例示的な方法は、前記地下坑井に、生分解性ポリマー（例えば、アスパラギン酸系ポリマー（ａｓｐａｒｔｉｃ ａｃｉｄ ｂａｓｅｄ ｐｏｌｙｍｅｒ））などの環境に優しいポリマーを提供することを含み得る。一部の例において、前記アスパラギン酸系ポリマーは、前記アスパラギン酸系ポリマーのコポリマー、前記アスパラギン酸系ポリマーのターポリマー、アスパラギン酸系ポリマー誘導体、エンドキャップを有するアスパラギン酸系ポリマー、および前記アスパラギン酸系ポリマーの可溶塩のうちの１つ以上を含み得る。一部の例において、処理水の使用は約５パーセント〜約９５パーセントの範囲内に低減され得る。

【0005】

一部の例において、地下坑井における岩塩スケール形成を抑制する例示的な方法は、前記地下坑井に処理水を提供することと、前記地下坑井にアスパラギン酸系ポリマーを提供することとを含み得る。前記例示的な方法は、前記処理水中における前記アスパラギン酸系ポリマーの濃度を調節することをさらに含み得る。一部の例において、前記例示的な方法は、前記処理水を地下坑井に第１所定率（ｆｉｒｓｔ ｓｐｅｃｉｆｉｅｄ ｒａｔｅ）で注入することと、前記処理水の地下坑井への注入率（ｒａｔｅ ｏｆ ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ）を第２注入率に調節することとを含み、第２注入率は第１注入率未満である。一部の例において、スケール抑制剤は、坑井孔（ｗｅｌｌ ｂｏｒｅ）に供給される淡水の量を低減するか、または最小限にするように構成された割合および／または濃度で提供され得る。

【0006】

地下坑井におけるスケール形成を低減するか、または最小限にするための例示的なシステムは、水源と、アスパラギン酸系ポリマーとを含み得る。前記水源から水が得られ、その水は坑井内におけるスケール形成を少なくとも部分的に抑制するために前記地下坑井に提供され得る。前記アスパラギン酸系ポリマーは、前記水源から得られた水中において所定濃度で、前記地下坑井に提供され得る。一部の例において、前記例示的なシステムは制御装置を備え得る。前記制御装置は、前記地下坑井に提供される水の流量を制御するように、かつ／または前記地下坑井に提供される水中のアスパラギン酸系ポリマーの濃度を制御するように構成され得る。

【0007】

先の要約は本発明に特有の革新的な特徴のうちの一部についての理解を容易にするために提供されており、完全な説明であるようには意図されない。本発明の完全な理解は、明細書全体、特許請求の範囲、図面および要約を総じて解釈することによってなされ得る。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】炭化水素含有層の鹹水に起因するスケール形成を模擬するのに使用するための例示的な実験室的実験を示す図。

【図2A】未処理の鹹水について図１の実験室的実験を用いて得られた例示的な実験結果を示す図。

【図2B】未処理の鹹水について図１の実験室的実験を用いて得られた例示的な実験結果を示す図。

【図2C】未処理の鹹水について図１の実験室的実験を用いて得られた例示的な実験結果を示す図。

【図2D】未処理の鹹水について図１の実験室的実験を用いて得られた例示的な実験結果を示す図。

【図3A】１０ｐｐｍの割合のポリマーで処理した鹹水について図１の実験室的実験を用いて得られた例示的な実験結果を示す図。

【図3B】１０ｐｐｍの割合のポリマーで処理した鹹水について図１の実験室的実験を用いて得られた例示的な実験結果を示す図。

【図3C】１０ｐｐｍの割合のポリマーで処理した鹹水について図１の実験室的実験を用いて得られた例示的な実験結果を示す図。

【図3D】１０ｐｐｍの割合のポリマーで処理した鹹水について図１の実験室的実験を用いて得られた例示的な実験結果を示す図。

【図4A】２０ｐｐｍの割合のポリマーで処理した鹹水について図１の実験室的実験を用いて得られた例示的な実験結果を示す図。

【図4B】２０ｐｐｍの割合のポリマーで処理した鹹水について図１の実験室的実験を用いて得られた例示的な実験結果を示す図。

【図4C】２０ｐｐｍの割合のポリマーで処理した鹹水について図１の実験室的実験を用いて得られた例示的な実験結果を示す図。

【図4D】２０ｐｐｍの割合のポリマーで処理した鹹水について図１の実験室的実験を用いて得られた例示的な実験結果を示す図。

【図5A】異なる期間にわたる、スケール抑制剤と脱イオン水との混合物を用いた一連のジャーテストの実験結果を示す図。

【図5B】異なる期間にわたる、スケール抑制剤と脱イオン水との混合物を用いた一連のジャーテストの実験結果を示す図。

【図5C】異なる期間にわたる、スケール抑制剤と脱イオン水との混合物を用いた一連のジャーテストの実験結果を示す図。

【図5D】異なる期間にわたる、スケール抑制剤と脱イオン水との混合物を用いた一連のジャーテストの実験結果を示す図。

【図6】特定の投与量レベルにおいて形成された析出物またはフロックの量についての定性的理解を判定する一連のジャーテストの実験結果を示す図。

【図7】特定の濃度レベルのアスパラギン酸系ポリマーに対する一連の実験的ジャーテストからの実験結果を示す図。

【図8】特定の濃度レベルのアスパラギン酸系ポリマーに対する一連の実験的ジャーテストからの実験結果を示す図。

【図9】異なる鹹水調合物中において特定濃度レベルのアスパラギン酸系ポリマーについての一連の実験的ジャーテストからの実験結果を示す図。

【図10】異なる鹹水調合物中において特定濃度レベルのアスパラギン酸系ポリマーについての一連の実験的ジャーテストからの実験結果を示す図。

【図11】異なる鹹水調合物中において特定濃度レベルのアスパラギン酸系ポリマーについての一連の実験的ジャーテストからの実験結果を示す図。

【図12】異なる鹹水調合物中において特定濃度レベルのアスパラギン酸系ポリマーについての一連の実験的ジャーテストからの実験結果を示す図。

【図13】異なる分子量を有する異なるアスパラギン酸系ポリマーのスケール抑制を比較する一連のジャーテストの実験結果を示す図。

【図14】いくつかのアスパラギン酸系ポリマーおよびいくつかの非アスパラギン酸系ポリマーのスケール抑制特性を比較する一連のジャーテストの実験結果を示す図。

【図15A】水、鹹水、およびスケール抑制剤と鹹水との混合物のスケール抑制能力を比較する一連のジャーテストの実験結果を示す図。

【図15B】水、鹹水、およびスケール抑制剤と鹹水との混合物のスケール抑制能力を比較する一連のジャーテストの実験結果を示す図。

【図16A】水、鹹水、およびスケール抑制剤と鹹水との混合物のスケール抑制能力を比較する一連のジャーテストの実験結果を示す図。

【図16B】水、鹹水、およびスケール抑制剤と鹹水との混合物のスケール抑制能力を比較する一連のジャーテストの実験結果を示す図。

【図17】炭化水素採収井における岩塩スケール形成を抑制するための例示的システムを示す図。

【図18】処理水の使用量および／またはアスパラギン酸系ポリマーの濃度レベルを制御するための図１７の例示的なシステムの例示的な制御装置を示す図。

【図19】地下坑井および／または地下坑井に関連する設備におけるスケール形成を抑制するための例示的な方法を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0009】

本発明は、添付の図面に関連する以下の様々な実施形態の詳細な説明を参酌して、より完全に理解され得る。
本発明は様々な修正および代替形態を受け入れるが、それらのうちの特定のものを例として図面に示しており、詳細に説明する。しかしながら、本発明は本発明の態様を、記載する特定の実施形態に限定するものではないことを理解すべきである。むしろ、本発明は、本発明の要旨および範囲内にあるすべての変更物、均等物、および代替物を対象とするものとする。

【0010】

以下の記載は図面を参照しながら読むべきであり、同一の参照数字は、いくつかの図にわたって同一の要素を示している。詳細な説明および図面は、権利請求される本発明の例証となるいくつかの実施形態を示している。

【0011】

時として、油田の炭化水素には油田水が混じっている。例えば、ノースダコタの油田では、炭化水素はほぼ等量の鹹水が混じった層に存在し得る。炭化水素（例えば原油、天然ガス、など）が得られると、その炭化水素から鹹水が分離され、該鹹水は、例えば回収した鹹水を深い廃棄坑井に注入することによって、廃棄され得る。鹹水および他の油田水は、多くの場合、地理的位置に基づいて、無機物組成および／または無機物濃度が変化し得る。例えば、ノースダコタなどのいくつかの場所における鹹水の無機成分は、塩化物が優勢である。いくつかの例において、鹹水は高塩分を有し、岩塩とも呼ばれる約９０％の塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）を含有し得る。高塩分鹹水は塩化カルシウム（ＣａＣｌ_２）および塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ_２）などの他の塩を含有し得る。一例において、１０００ガロン（３．７９ｍ^３）（例えば約２４バレル）の高塩分鹹水は１トン以上のＮａＣｌを含有し得る。おおよそのイオン濃度レベルを含む例示的な鹹水組成を以下で表１に示す。

【0012】

【表1】

タオ・チェンらによる「Ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇ ｔｈｅ Ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ ｏｆ Ｈａｌｉｔｅ Ｉｎｈｉｂｉｔｉｏｎ ａｎｄ Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｏｆ Ｈａｌｉｔｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｈｉｂｉｔｏｒ ｂｙ Ｓｔａｔｉｃ ａｎｄ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｔｅｓｔｓ」（油田化学に関するＳＰＥ国際シンポジウム（ＳＰＥ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ ｏｎ Ｏｉｌｆｉｅｌｄ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ）、２００９年４月２０〜２２日、テキサス州ザ・ウッドランズ）は、石油およびガス生産中における岩塩スケール形成の抑制は、岩塩抑制剤の濃度レベルのために困難であることを述べている。さらに、岩塩抑制剤の実験室試験は実施および／または再現するのが困難であった。

【0013】

岩塩スケールは、鹹水の無機成分に起因して石油およびガス産業において見られる多くのスケール（例えば炭酸塩スケール、硫酸塩スケールなど）のうちの１つである。鹹水の温度が低下した場合、または他の類似した理由で、岩塩スケールはガスの発生から縮合によって生じ得る。例えば、北ドイツのガス貯蔵器では、ガスが層から回収された際に岩塩の析出が見られた。

【0014】

鹹水が層中に存在する場合、岩塩は坑井孔内および／または坑井孔付近に沈積し得る。岩塩スケールは、生産レートの低下を含めて、坑井孔の性能を低下させることが分かっている。一部の例では、岩塩スケールは岩石層の間隙を通る流路を閉塞することがあり、時に坑井を放棄させる。岩塩スケールはまた、地層流体が冷えると、かつ／または気化すると、パイプ、チューブ、ポンプ、圧縮機等のようなトップサイド設備上においても形成し得る。一つの事例では、岩塩スケール形成は、特定の坑井現場（ｗｅｌｌ ｓｉｔｅ）の水中ポンプおよびジェットポンプにおいて観察され、スケールを除去するのに必要とされる中断時間中に生産の低下を生じる。一部の例では、淡水処理および／または化学処理を用いることにより岩塩スケールを制御する試みがなされてきた。酸性ベースの処理（ａｃｉｄｉｃ ｂａｓｅｄ ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ）のような化学処理は、限られた効果をもたらすのみであり、かつ／または環境に優しい製品を使用していない。生産中に坑井孔に淡水を導入する淡水処理は、多くの場合、一定間隔で用いられる比較的大量の処理水を必要とする。処理水（例えば淡水、再生水、地層水、など）による希釈は、比較的高塩分の鹹水を有する岩石層において岩塩スケール形成の制御を助けるために今日用いられる最も一般的な方法であり得る。

【0015】

高鹹水の領域を含む層からの石油および／またはガスの生産において、塩化ナトリウム塩の形成は、前記鹹水を希釈するために非常に大量の淡水の使用を必要とし得る。この希釈は、層の岩石（ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｒｏｃｋ）中の間隙、坑井孔、およびポンプ設備が閉塞するのを防止する試みにおいて、スケール形成を低減するのを助け得る。しかしながら、多くの場所において、淡水は限られた資源であり得、そのため、坑井孔における淡水の使用量の低減およびスケール形成の抑制の双方を行うと考えられる方法が望ましい。北海の油田および／またはガス田などの一部の例では、炭化水素含有層（ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎ ｂｅａｒｉｎｇ ｆｏｒｍａｔｉｏｎ）中の鹹水を希釈するために海水が用いられ得る。しかしながら、いずれの場合も、淡水中の無機成分（例えば重炭酸イオン（ｂｉｃａｒｂｏｎａｔｅ））または海水中の無機成分（例えば硫酸イオン（ｓｕｌｐｈａｔｅｓ））が他のスケール（例えば炭酸カルシウム）の形成をもたらし、かつ／または設備の腐食を引き起こし得る。例示的な処理水源の例示的な無機成分を下記の表２に示す。

【0016】

【表2】

生分解性ポリマーであるポリアスパラギン酸などのアスパラギン酸系ポリマーの使用は、付着性スケールの形成および／または可溶性スケールの形成を低減することによって、処理水の使用量（例えば淡水、海水、再生水、地層水、再生水、など）を著しく低減し得ることが判明している。一部の例では、前記アスパラギン酸系ポリマーは非毒性および／または非有害であり得る。一部の例では、前記アスパラギン酸系ポリマーは広範囲の温度にわたって安定性であり得る。一部の例では、前記アスパラギン酸系ポリマーは生分解性であり得、また生分解性に対する１つ以上の国際規格の基準（例えばＯＥＣＤ３０１、３０２、３０６、など）を満たし得る。一例において、前記アスパラギン酸系ポリマーは、処理水とともに坑井にポンプ輸送されるとき、５パーツ・パー・ミリオン（ｐａｒｔｓ ｐｅｒ ｍｉｌｌｉｏｎ（百万分率）：ｐｐｍ）〜約１０００ｐｐｍの範囲内の濃度で与えられてもよく、処理水の使用量を約５０〜約９５パーセント低減し得る。別の例において、坑井孔に導入される処理水流中において約１００ｐｐｍの濃度でアスパラギン酸系ポリマー（例えばポリアスパラギン酸（ｐｏｌｙａｓｐａｒｔｉｃ ａｃｉｄ）、など）を与えることは、処理水の使用の有意な低減を可能にすることが判明した。

【0017】

炭化水素生産業（例えば石油およびガス産業）においてなど、様々な産業界において用いられる化学物質の使用および／または特性を規制するために、多くの環境条例が世界中で施行されている。例えば、北海地域の鉱区からの石油および／またはガス生産を規制するために環境基準が確立されている。北海油田内に用いられるいかなる化学物質もそれらの基準を満たさなければならない。同様に、米国では、一組以上の環境条例が国家および／または州政府機関によって規定され得る。炭化水素採収井における使用について化学物質を評価する場合、国内法令および地方州法の明確な理解が必要とされる。例えば、多くの地域で、フラクシング（ｆｒａｃｃｉｎｇ、水圧破砕）業において用いられる化学物質の毒性は、政府機関、環境監視団体および社会全般の監視を受けている。基準がより厳格になる、かつ／またはより広く導入されるおそれがあるので、より環境に優しい製品の要求が必要とされている。

【0018】

例えば、北海地域に存在する環境法令および規制は、それらの生分解、生物蓄積性および／または毒性の試験結果に基づいた化学物質の環境プロファイルの評価を義務づけている。化学物質の生分解を測定するための最も知られた試験は、経済協力開発機構（Ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｅｃｏｎｏｍｉｃ Ｃｏｏｐｅｒａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ：ＯＥＣＤ）によって制定された規格である。これらのＯＥＣＤ試験は、実験室環境において、模擬環境において、かつ／または現場に基づいた（ｆｉｅｌｄ−ｂａｓｅｄ）試験環境において、純粋に実施され得る方法を含む。生分解は多数の要因によって影響され得、前記試験は目的の用途の環境（例えば淡水環境、海水環境、土壌環境、水沈積物環境、下水処理場環境、など）に基づいて異なる。海洋環境において用いられる製品の生分解は、多くの場合、ＯＥＣＤ３０６試験法を用いて評価される。下記の表３は、目的の用途の環境および試験分類に関連するＯＥＣＤ生分解試験の概要を含む。

【0019】

【表3】

ＯＥＣＤによって規定された最も高い生分解等級を達成するためには、化学物質は、２８日間で６０％超の生分解を示さなければならない。生物蓄積試験は、水とオクタノールとの間における化学物質の分配係数を評価し、ｌｏｇ Ｐ_ＯＷとして表わされる。非生物蓄積性であると見なされるためには、化学物質のｌｏｇ Ｐ_ＯＷは３未満の値を有さなければならない。しかしながら、化学物質の分子が７００を超える分子量を有する場合には、生物蓄積するとは考えられていない。様々な毒性試験が特定の化学物質に対するＥＣ_５０（例えば、麻痺、平衡の喪失、および／または他の亜致死的エンドポイント）およびＬＣ_５０（例えば死亡）閾値を評価している。北海地域では、様々な規格が、非毒性であると見なされるためにはＥＣ_５０およびＬＣ_５０は１０ｍｇ／Ｌ超でなければならないと規定している。

【0020】

下記の表４は、特定のアスパラギン酸系ポリマー（例えばポリアスパルタート）の環境試験結果を要約している。

【0021】

【表4】

これらの試験結果に基づいて、アスパラギン酸系ポリマーは、その好ましい環境プロファイルにより、北海における使用を承認されるであろう。それゆえ、アスパラギン酸系ポリマーは、環境影響が懸念される場合の類似した用途における使用に適し得る。

【0022】

図１は、炭化水素含有層の鹹水に起因する岩塩スケール形成を模擬するために用いられ得る例示的な実験室的実験１００を示している。例示的な実験室的実験は、アスパラギン酸系ポリマーなどのポリマーの有効性を試験することを目指している。一部の例において、前記アスパラギン酸系ポリマーは、前記アスパラギン酸系ポリマーのコポリマー、前記アスパラギン酸系ポリマーのターポリマー、アスパラギン酸系ポリマー誘導体、エンドキャップを有するアスパラギン酸系ポリマー、および前記アスパラギン酸系ポリマーの可溶塩のうちの１つ以上、例えば、加熱環境（例えば炭化水素含有層マトリックス）中かつ／または加熱表面（例えば、設備の表面）上において鹹水からの岩塩スケール形成を少なくとも抑制するポリアスパラギン酸など、を含み得る。実験中、処理していない鹹水１１０を、設備（例えばポンプ）、坑井孔、および／または別の表面（例えば岩石層の間隙）などの加熱された表面と接触する地層鹹水（ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｂｒｉｎｅ）の坑内環境を模擬するように流した。鹹水１１０は、岩石層において遭遇する鹹水（ｂｒｉｎｅ ｗａｔｅｒ）を模擬するように調剤した。例えば、実験鹹水調合物は、ノースダコタなどの天然ガスおよび／または原油含有層中に見られる鹹水を模擬し得る。模擬鹹水１１０は、上記の表１に示したように、様々な濃度の１種以上の溶解した無機物を含有し得る。例えば、前記鹹水は、ナトリウムイオン（Ｎａ^＋）、カルシウムイオン（Ｃａ^２＋）、マグネシウムイオン（Ｍｇ^２＋）、硫化物イオン、亜硝酸イオン、臭化物イオン、硝酸イオン、塩化物イオン、炭酸イオン、および／またはスケール沈積を形成することができる他のイオンを含有し得る。

【0023】

図１の例示的な実験１００において、鹹水１１０は、第１ビーカー１３０からポンプ１２０によって、鹹水１１０が浸漬ヒーター１５０の発熱体１４０上を流れて、その後、鹹水１８０が第２ビーカー１６０に流れ込むように、ポンプ輸送（１１５）される。一例において、発熱体１４０は、岩石層中の間隙、坑井孔の側面などの坑井孔内、または前記坑井孔に関連したポンプ内または他の機械類の表面内に見られる伝熱面を模擬する石英浸漬ヒーターであり得る。一部の例において、浸漬ヒーター１５０は所定の温度範囲（例えば約１１０℃〜約２５０℃）内の熱を提供するように構成され得る。示した例では、表示装置１５５は、発熱体１４０の温度の可視表示を提供し得る。示した例では、浸漬ヒーター１５０の発熱体１４０は１２４℃の熱を生じるように構成されていた。

【0024】

一部の例において、所定量の鹹水１１０を第１ビーカー１３０から第２ビーカー１６０に所定時間にわたってポンプ輸送（１１５）した。これらの場合において、鹹水１１０は、第２ビーカー１６０に進入する前に、主に浸漬ヒーター１５０の発熱体１４０の表面１４５の上を流れるように構成された。一例において、実験の実施（ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｕｎ）は、約２５０ｍＬの鹹水１１０を約１．５時間にわたってポンプ輸送してもよく、鹹水１１０はほぼ一定の流量（例えば３．１ミリリットル／分）でポンプ輸送された。一部の例では、前記流量は一定期間にわたってほぼ連続的であり得る。他の場合において、前記流量は一定期間にわたって可変であり得る。例えば、いくつかの場合において、前記流量は、第１期間には第１所定流量となり、かつ第２期間には第２所定流量となるように規定され得る。一部の例では、前記所定流量のうちの１つは約０であり得る。各実験の実施の間に、鹹水１１０の一部は蒸発し得る。一部の例では、約７５ミリリットル（ｍＬ）が蒸発に失われた。

【0025】

図２Ａ〜図２Ｄは、鹹水１１０などの未処理の鹹水について図１の実験室的実験１００を用いて得られた例示的な実験結果２００を示している。これらの試験については、いかなるスケール抑制剤も使用することなく（例えば、アスパラギン酸系ポリマーなしで）、図１に関して上記に概説した実験プロセスを鹹水１１０とともに用いた。一部の例では、スケール２１０（例えば、岩塩、炭酸カルシウムなど）が浸漬ヒーター１５０の発熱体１４０の表面１４５上に形成し、前記スケールは、図２Ａに示すように、付着性スケール２２０、可溶性スケールまたは非付着性スケールのうちの１つ以上を含み得る。一部の例では、スケール２２０は、図２Ｂに示すように、第２ビーカー１６０の表面２２５上に形成され得る。一部の例では、スケール２１０は、第１ビーカー１３０からポンプ輸送（１１５）される鹹水によって発熱体１４０の表面１４５から洗い流されてもよい。そのような場合には、生じたスケール２１０は、第２ビーカー１６０の表面２２５に付着することもあるし、または第２ビーカー１６０内の溶液中に粒状物質として残存することもある。一例において、第２ビーカー１６０内の鹹水１１０は、図２Ｂに示すように、鹹水１１０によって発熱体１４０から洗い流されたスケール２１０から生じた付着性スケール２２０または粒状物質のいずれかのために混濁することもある。

【0026】

上記で検討したように、形成されたスケール２１０，２２０は、鹹水１１０に含有される１種以上のイオンのスケールを含み得る。一部の例では、スケール２１０，２２０は、発熱体１４０および／または第２ビーカー１６０などの実験装置の１つ以上の表面１４５，２２５に付着し得る。図２Ｃおよび図２Ｄは、非付着性スケールおよび／または可溶性スケールを洗い流した後の第２ビーカー１６０および発熱体１４０を示している。流出水（例えば鹹水１１０）を第２ビーカー１６０から除去した後に、第２ビーカー１６０の底をプラスチック棒で引っ掻いて（２３０）、付着性スケール２２０の存在を示した。同様に、発熱体１４０を濯いで、発熱体１４０の表面１４５から可溶性スケールおよび／または非付着性スケールを除去した。濯いだ後、図２Ｄは発熱体１４０の表面１４５上の付着性スケール２２０を示す。

【0027】

一部の例では、発熱体１４０の先端部１４７における温度計１７０は、発熱体１４０の端部１４７で液滴が形成する毎に即時鹹水温度を監視するために用いられ得る。液滴が発熱体１４０を流れ落ちるにつれ各液滴の鹹水温度は、２３℃から第２ビーカー１６０に落ちる前には約６３℃に上昇した。一部の例では、発熱体１４０上に形成されたスケール２２０に起因する熱伝導の低下により、液滴温度が低下することもある（例えば約４５℃〜約５５℃の範囲内）。鹹水１１０がスケール抑制剤で処理された場合には、各液滴の温度は、未処理の鹹水１１０で見られたのと同じほどには低下しなかった。

【0028】

図３Ａ〜図３Ｄは、約１０ｐｐｍの濃度のアスパラギン酸系ポリマーで処理された鹹水１１０について、図１の実験室的実験１００を用いて得た例示的な実験結果３００を示している。同様に、図４Ａ〜図４Ｄは、約２０ｐｐｍの濃度のアスパラギン酸系ポリマーで処理された鹹水１１０について、図１の実験室的実験１００を用いて得た例示的な実験結果４００を示している。図３Ａ、図３Ｂ、図４Ａおよび図４Ｂにおいて見られるように、ポリアスパラギン酸などのアスパラギン酸系ポリマーの添加は、発熱体１４０および／または第２ビーカー１６０の表面１４５，２２５上のスケール２１０（例えば付着性スケール２２０、非付着性スケール、および／または可溶性スケール）を低減し得る。前記アスパラギン酸系ポリマーの濃度レベルの増大は、図５Ａにおける加熱された鹹水１１０に曝露された表面１４５，２２５上の双方の付着性スケール２２０の低減、および／または図５Ｂに示すような第２ビーカー１６０中の鹹水１８０の濁り度の低減をもたらす。図３Ｃ、図３Ｄ、図４Ｃおよび図４Ｄに示すように、発熱体１４０の表面１４５および／または第２ビーカー１６０の表面２２５を濯いで非付着性スケールおよび／または可溶性スケールを除去した後、付着性スケール２２０は、アスパラギン酸系ポリマー添加の濃度に関連して（例えば、濃度を約１０ｐｐｍから約２０ｐｐｍに増大すると）低減される。鹹水１１０をアスパラギン酸系ポリマーなどのスケール抑制剤で処理すると、処理した鹹水１１０の付着性スケール２２０は、非加熱表面（例えば第２ビーカー１６０の表面２２５）に対して低減される。

【0029】

要約すると、炭化水素含有層に関連した表面上におけるスケール形成を抑制する例示的な方法は、水源からの処理水を所定流量で坑井孔内に提供することと、ポリアスパラギン酸系ポリマーなどのスケール抑制剤を前記処理水とともに坑井孔内に提供することとを含み、前記スケール抑制剤は前記処理水に関して所定濃度で供給される。一部の例では、前記スケール抑制剤の所定濃度は約５ｐｐｍ〜１０００ｐｐｍであり得る。一部の例では、前記スケール抑制剤の所定濃度は約１００ｐｐｍであり得る。これらは単に濃度の例である。前記所定濃度のスケール抑制剤は、処理水の使用率（ｕｓａｇｅ ｒａｔｅ）および／または使用する処理水の量を最小限にするか、または他の場合には低減するように調剤され得る。一部の例では、スケール形成の抑制は、岩塩スケール形成の抑制、炭酸カルシウムスケール形成の抑制、または岩塩スケール形成の抑制および炭酸カルシウムスケール形成の抑制、を含む。

【0030】

前記スケール抑制剤は、例えば、ポリスクシンイミドまたはポリアスパラギン酸のようなアスパラギン酸系ポリマー、および／または、前記アスパラギン酸系ポリマーのコポリマー、前記アスパラギン酸系ポリマーのターポリマー、アスパラギン酸系ポリマー誘導体、エンドキャップを有するアスパラギン酸系ポリマー、および前記アスパラギン酸系ポリマーの可溶塩のうちの１種以上などの生分解性ポリマーを含有し得る。一部の例では、スケール形成の抑制は可溶性スケールおよび／または結晶の形成を抑制することを含み得る。一部の例では、前記処理水および／またはアスパラギン酸系ポリマーの１つ以上は連続的に提供され得る。一部の例では、前記処理水および／またはアスパラギン酸系ポリマーの１つ以上は、可変率で提供される。いくつかの場合において、前記処理水およびアスパラギン酸系ポリマーは単一溶液として提供される。他の場合には、前記処理水およびアスパラギン酸系ポリマーは別々に提供されてもよい。

【0031】

岩塩スケール形成に対するアスパラギン酸系ポリマーの有効性を評価する別の例示的な実験室的実験では、加熱した過飽和合成鹹水溶液を用いた。前記合成鹹水を冷却し、沈積した岩塩を測定することによって、アスパラギン酸系ポリマーによる岩塩形成の軽減を評価した。前記合成鹹水は、下記の表５に与えられたものとほぼ同様の水の化学的性質（ｗａｔｅｒ ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ）を備えるように調製した。

【0032】

【表5】

塩が溶解するまで、合成鹹水溶液を８０℃で保って加熱した。様々な濃度のアスパラギン酸系ポリマーのジャーテストを実施するために、合成鹹水溶液を多数のジャーに入れ、前記合成鹹水が約８０℃を維持するように前記ジャーを加熱した。前記アスパラギン酸系ポリマー（例えばポリアスパルタート）を、脱イオン（ＤＩ）水中１％溶液として、約０ｐｐｍ（例えば「ブランク」）〜約３００ｐｐｍ（例えば３０ｐｐｍ、４０ｐｐｍ、５０ｐｐｍ、７５ｐｐｍ、２００ｐｐｍおよび３００ｐｐｍ）の濃度で前記合成鹹水試験液を収容した各ジャーに添加した。次に、その容器を４℃で２４時間保ち、試験期間にわたって観察を行った。前記容器中で観測された生じた固形物を０．４５ミクロンのフィルタを通してろ過し、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）で洗浄して乾燥させ、どれくらいのスケールが様々な濃度のアスパラギン酸系ポリマーを投与した溶液に対して「ブランク」中に存在したかを評価した。結果を下記で表６に示す。

【0033】

【表6】

このように、この試験において岩塩スケール形成を最小にするためには、約７５ｐｐｍのアスパラギン酸系ポリマーの投与量が有効であった。この試験は、スピカ（Ｓｐｉｃｋａ）らによる「Ｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌ Ｄｅｐｌｏｙｍｅｎｔ ｏｆ ａ Ｇｒｅｅｎ Ｍｕｌｔｉｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｈｉｂｉｔｏｒ， ａ Ｃａｓｅ Ｓｔｕｄｙ Ｆｒｏｍ ｔｈｅ Ｒｏｃｋｉｅｓ」と題された、ＳＰＥ１５３９５２、石油技術者協会（Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ Ｅｎｇｉｎｅｅｒ）、２０１２年の論文において、特に多機能スケール抑制剤が岩塩および他のスケールのスケール形成を抑制する能力のその評価について、さらに検討されており、前記文献は、参照により本願に余すところなく援用される。

【0034】

ジエチレントリアミン（ｄｉｅｔｈｙｌｅｎｅｔｒｉａｍｉｎｅ：ＤＥＴＡ）ホスホナート、リン酸エステルおよびビニルスルホン化コポリマー（ｖｉｎｙｌ ｓｕｌｆｏｎａｔｅｄ ｃｏｐｏｌｙｍｅｒｓ：Ｖｓ−Ｃｏ）などの様々な他のスケール抑制剤の化学的性質は油田において有用であることが分かっており、長年にわたって広範囲に用いられてきた。これらのタイプの化学的性質は、１種以上の新たなスケール抑制剤（様々なアスパラギン酸系ポリマー）を評価する場合に比較として用いられ得る。アスパラギン酸系ポリマー（例えばポリアスパルタート）が、硫酸バリウムスケール（例えば、静止瓶試験を用いて）および炭酸カルシウムスケール（例えば、動的チューブブロック試験を用いて）を抑制する能力を比較するために、油田業界において一般的な試験を用いて、実験室試験を行った。結果として、アスパラギン酸系ポリマーは、下記で表７に示すように、炭酸カルシウムスケール形成および硫酸バリウムスケール形成を他の環境に優しくない化学物質と同様のレベルで抑制することが判明した。

【0035】

【表7】

鹹水（例えば高塩分鹹水）を含有する層マトリックスを有する炭化水素生産地下坑井における特定のアスパラギン酸系ポリマー（例えばポリアスパルタート）の有効性を評価するために、いくつかの現場試験を行った。第１試験では、限界採収井（ｍａｒｇｉｎａｌｌｙ ｐｒｏｄｕｃｉｎｇ ｗｅｌｌ）（例えば坑井１）はプロダクションパッカーを有さないロッドポンプ採油井（ｒｏｄ ｐｕｍｐｅｄ ｗｅｌｌ）であり、約２５バレル（ｂｂｌ）（３．９８ｍ^３）／日の石油、約３万立方フィート（ＭＣＦ）（８４９．５ｍ^３）／日のガス、および約１５０ｂｂｌ（２３．８５ｍ^３）／日の鹹水を生産していた。表１に記載した鹹水からの岩塩形成を制御するために、１３０ｂｂｌ（２０．６７ｍ^３）／日の処理水（例えば表２に記載した淡水）を、地層水（例えば鹹水）１ｂｂｌ（０．１６ｍ^３）当たり約０．８ｂｂｌ（０．１３ｍ^３）の淡水の比率を維持するように注入中に制御した。前記淡水と地層水との組み合わせは、環境制御型電子顕微鏡法（ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｓｃａｎｎｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ：ＥＳＥＭ）を用いた現場試験および実験室試験において示すように、地下坑井に関連する設備上において炭酸カルシウムスケール形成を生じた。

【0036】

岩塩形成を制御し、同時に淡水の使用を低減するために、アスパラギン酸系ポリマー（例えばポリアスパルタート）を、坑井から生産される水の総量（ｔｏｔａｌ ｗａｔｅｒ）に基づいて１００ｐｐｍの濃度で地下坑井に与えた。一部の例では、アスパラギン酸系ポリマーの投与量は、坑井に注入される処理水（例えば淡水）の合計量（ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｖｏｌｕｍｅ）と、溶液中のアスパラギン酸系ポリマーの量（ｖｏｌｕｍｅ）とに基づき得る。一部の例では、アスパラギン酸系ポリマーの投与量濃度は、処理水の合計量と、坑井から生産される水の総量との組み合わせに基づいてもよい。前記アスパラギン酸系ポリマーを淡水源に導入し、次いで、組み合わせた処理水およびアスパラギン酸系ポリマーをバックサイド処理によって地下坑井の前記層に注入することによって、前記アスパラギン酸系ポリマーを系に導入した。最初は、アスパラギン酸系ポリマーを含有する処理水を、１ｂｂｌ（０．１６ｍ^３）の地層水に対して０．８ｂｂｌの（０．１３ｍ^３）処理水の同じ比率で注入した。

【0037】

この現場試験中、前記処理を監視し、地下坑井に注入される抑制淡水（例えば処理水とアスパラギン酸系ポリマーとの組み合わせ）の量を、処理水の使用を最適化するまで、徐々に低減した。試験の間、試験中に起こり得たいかなる岩塩沈積も生産障害を引き起こさないことを保証するために、７５ｂｂｌ（１１．９２ｍ^３）のまとまった淡水（ａ ７５ ｂｂｌ ｓｌｕｇ ｏｆ ｆｒｅｓｈ ｗａｔｅｒ）を２週間ごとにケーシングに流し込んだ。処理レジメンの安定化の後、抑制淡水処理を元の量（ｏｒｉｇｉｎａｌ ｖｏｌｕｍｅｓ）の７０％に低減した。地下坑井の監視は岩塩沈積がないことを示し、生産された地層水のＥＳＥＭ分析も、処理が開始する前に収集したフィルタのＥＳＥＭ画像と比較した場合に、炭酸カルシウムスケールが軽減されていたことを示した。

【0038】

６週間の淡水処理量の低減の後、抑制処理水の注入をさらに７０％低減して、元の量の約５０％に低減した。この間、坑井内では岩塩形成は観測されず、アスパラギン酸系ポリマーが岩塩形成を能動的に抑制していたことを示した。スケール抑制剤の不在下で淡水注入量を低減する先の試みの間には、地下坑井内、および地下坑井に関連する設備の表面上において、岩塩スケール形成および／または沈積が見られた。ＥＳＥＭフィルタ解析はさらに、炭酸カルシウムスケールの継続的な好結果の軽減も同様に示した。しばらくしてアスパラギン酸系ポリマー処理の継続的な成功の後、抑制処理水の注入は、注入された初期の量の約２５％までさらに低減され、このプログラムは現在のところ依然として成功裡に適用されている。

【0039】

処理プログラムの実施後、長期間にわたってスケールに関連する不具合は報告されなかった。表８に見られるように、地層流体の生産に変化はなく、抑制淡水の注入のみが減少した。この淡水処理における７５％の減少は、水の輸送および廃棄のコストの低減により、経営者に対して有意な節約をもたらした。成功した処理の結果として、坑井所有者は、第２坑井を第２現地試験に用いることを要求した。表８は、アスパラギン酸系ポリマーによる処理プログラムが開始する前と、上述したような現場試験結果に基づいて処理プログラムが最適化された（例えば、淡水の使用の最小限化）後とにおける坑井の生産高の比較を示している。

【0040】

【表8】

第２坑井（坑井２）の現場試験において、地下坑井の底孔温度は約２８０°Ｆ（１３７．８℃）と比較してより高い生産レベルを有し、約９００ｂｂｌ（１４３．１ｍ^３）／日の高塩分地層水（例えば表９の鹹水）、１６３ｂｂｌ（２５．９１ｍ^３）／日の石油、および２１９ＭＣＦ／日のガスを生産していた。

【0041】

【表9】

坑井２は、当初はＥＳＰを完備していたが、化学的プログラムの開始の直前にジェットポンプに改装された。岩塩スケール形成を制御するために、地層水を１２５ｂｂｌ（１９．８７ｍ^３）／日の淡水（例えば表１０の処理水）で希釈した。

【0042】

【表10】

坑井１で用いた処理プログラムと同様に、アスパラギン酸系ポリマーを、坑井２に注入する前に、総随伴水量（ｔｏｔａｌ ｐｒｏｄｕｃｅｄ ｗａｔｅｒ ｖｏｌｕｍｅ）に基づいて、１００ｐｐｍの濃度で、処理水に導入した。抑制淡水（例えば処理水およびアスパラギン酸系ポリマーの組み合わせ）を坑井の底の地層水と混じり合うように動力油ラインを介して与えた。処理プログラムの試行を開始する前に、高い温度および非互換性水の混合により、前記坑井内において炭酸カルシウムスケール形成が生じ、ポンプを点検したときに、ジェットポンプ上に沈積物として観測された。炭酸カルシウムスケールおよび炭酸カルシウムスケールもＥＳＥＭによって検出された。

【0043】

化学処理を確立し、用いる淡水の量を初期量の７０％に低減した後、ＥＳＥＭ分析は、岩塩スケールの軽減とともに、炭酸カルシウムスケールが軽減されていることを示した。前記アスパラギン酸系ポリマーの性能は、注入した処理水の量のさらなる低減を可能にし、経営者が淡水消費量を低減するという地方自治体の要請を満たすことを可能にした。坑井２における現在の最適化された処理は、随伴水量に基づいた多機能スケール抑制剤での処理の間に、初期の注入量の５０％の淡水を注入している。

【0044】

用いる注入水の量が少ないため、ポンプはより大量の地層流体を回収することができ、坑井所有者が石油およびガスの生産を増大することを可能にした（表１１）。

【0045】

【表11】

増産による収益は、水の輸送および廃棄に関連するコストの削減と相まって、坑井所有者に対して１年当たり１００万ドル以上の追加収入をもたらした。他の現地試験において、前記アスパラギン酸系ポリマーは７つの坑井を処理するために成功裡に用いられており、スケール形成（例えば岩塩スケール、炭酸カルシウムスケール、など）の軽減を維持しながら、淡水注入量を元の量の約２５％〜約７５％の範囲に低減している。処理プログラムが開始する前に、地方監督官庁は、坑井経営者が坑井２を処理するために使用する局所供給源から得られる淡水の消費量を低減することを要請していた。前記要請に従うために、淡水注入量を低減する試みは、中断時間により、岩塩沈積および生産低下をもたらした。前記アスパラギン酸系ポリマーを用いることによって、坑井経営者は、スケール形成を最小限にし、処理水の使用を最小限にし、かつ坑井の生産性を増大することが同時にできた。

【0046】

図５Ａ〜図１６Ｂに示した実験結果は、異なるスケール抑制剤（例えばアスパラギン酸系ポリマーおよび非アスパラギン酸系ポリマー）の異なる濃度に関してスケール抑制性能を試験するために調剤された一連のジャーテストにおいて実施されたものである。例えば、第１鹹水、例えば、ナトリウム／カルシウム鹹水は、３７グラムのＮａＣｌと、７．４グラムのＣａＣｌ_２とを１００ｇの水に添加し、その水を約８０℃〜８５℃に加熱することによって生成した。第２鹹水、すなわち塩化ナトリウム系鹹水（ｓｏｄｉｕｍ ｃｈｌｏｒｉｄｅ ｂａｓｅｄ ｂｒｉｎｅ）は、３７ｇのＮａＣｌを１００ｇの水に添加し、その水を約８０℃〜８５℃に加熱することによって生成した。

【0047】

図５Ａ〜図５Ｄは、鹹水からのスケール形成を抑制するためにスケール抑制剤と脱イオン水との混合物を用いた一連のジャーテスト５００の実験結果を示している。脱イオン水中のスケール抑制剤、すなわちアスパラギン酸系ポリマー（例えばポリアスパルタート）の濃度は、ジャーテストにおける各ジャーの適切な投与を可能にするために、重量で１０，０００ｐｐｍとなるように調剤した。例えば、０．２５ｇは２５グラムの鹹水中で１００ｐｐｍを提供するであろう。この一連のジャーテスト５００において、２５ｇの第１ナトリウム／カルシウム系鹹水（ｆｉｒｓｔ ｓｏｄｉｕｍ／ｃａｌｃｉｕｍ ｂａｓｅｄ ｂｒｉｎｅ）を含むいくつかのジャーに、異なる濃度５１０（例えば５０ｐｐｍ、１００ｐｐｍ、２００ｐｐｍおよび３００ｐｐｍ）の脱イオン水中のアスパラギン酸系ポリマーを投与した。前記ジャーを異なる所定の期間５２０（例えば４時間、２４時間、４日間）にわたって放置した。その後、任意の非付着性スケールを濯いだ後にスケールの量を測定した。前記ジャーの各々の中に存在するスケールの量をブランク（例えば０ｐｐｍ）に対するスケール抑制のパーセンテージとして示す。図５Ａ〜図５Ｃに示すように前記試験を３回繰り返し、その結果を平均して図５Ｄに示した。図に示すように、約５０ｐｐｍ〜１００ｐｐｍの比較的低い投与量の脱イオン水中のアスパラギン酸系ポリマーでさえ、２５％の岩塩スケール形成の低減をもたらし、約１００ｐｐｍ〜３００ｐｐｍの濃度において有意なスケールの低減が見られ得る。

【0048】

図６は、特定の投与量レベルで形成された析出物またはフロックの量についての定性的理解を判定する一連のジャーテスト６００の実験結果を示している。一部の例では、フロックおよび／またはフレークはスケール抑制プロセスの一部として形成され得る。一部の例では、結晶の形態がスケール抑制剤の存在によって変化し、その結果、形成し得る結晶が表面上にスケール沈積物を形成することができず、溶液中に残存することがある。図６に見られるように、スケール形成および／または析出物形成は、アスパラギン酸系抑制剤の濃度レベル６１０が低いほど、より優勢である。濃度レベル６１０が増大すると、フロックの形成が増大するにつれ、析出および付着性スケールの形成は減少する。

【0049】

図７および図８は、図５Ａ〜図５Ｃに関して上記で検討したジャーテストに類似した、特定の濃度レベルのアスパラギン酸系ポリマーに対する一連の実験的ジャーテスト７００からの実験結果を示している。ここで、様々な濃度７２０の脱イオン水中アスパラギン酸系スケール抑制剤を、測定量の第１ナトリウム／カルシウム系鹹水を含むジャーに添加した。図に示すように、スケール抑制は、約５００ｐｐｍ未満の投与量では、４時間と２４時間との間で減少し得る。

【0050】

図９および図１０は、異なる鹹水調合物中において特定の濃度レベルのアスパラギン酸系ポリマーに対する一連の実験的ジャーテストからの実験結果を示している。ここで、図９は、脱イオン水中アスパラギン酸系ポリマーを特定の濃度レベル８２０で第１ナトリウム／カルシウム系鹹水に添加することによって実施した一連の４時間のジャーテスト８１０を示している。図１０は、脱イオン水中アスパラギン酸系ポリマーを特定の濃度レベル８２０で第２ナトリウム系鹹水に添加することによって実施した一連の４時間のジャーテスト８３０を示している。第２ナトリウム系鹹水のスケール形成（例えば、０ｐｐｍで４．４９ｇのスケール）は、第１ナトリウム／カルシウム系鹹水のスケール形成（例えば、０ｐｐｍで２．３ｇのスケール）よりはるかに高いことが分かることは注目に値する。しかしながら、３００ｐｐｍのような高い投与量レベルでは、アスパラギン酸系ポリマー溶液は岩塩スケール形成を最小限にすることにおいて大きな効果を有する。

【0051】

図１１および図１２は、図５Ａ〜図５Ｃ、図７および図８に関して上記で検討したジャーテストに類似した、異なる鹹水調合物中において特定の濃度９２０のアスパラギン酸系ポリマーについての一連の実験的ジャーテスト９１０，１０１０からの実験結果を示している。ここでは、様々な濃度９２０の、異なる分子量を有するアスパラギン酸系ポリマーのような異なるアスパラギン酸系スケール抑制剤を脱イオン水と溶液に組み合わせ、測定量の第１ナトリウム／カルシウム系鹹水を含むジャーに添加した。図に示すように、このアスパラギン酸系ポリマーについて、このアスパラギン酸系ポリマーのスケール形成を抑制する能力は、すべての投与量レベルにおいて４時間と２４時間との間で安定したままであるように見える。

【0052】

一部の例において、様々な濃度の異なる非アスパラギン酸系ポリマーの岩塩スケール形成を抑制する能力を評価するために一連の実験ジャーテストを行った。例えば、異なる非アスパラギン酸系ポリマーを水ブランクと比較して、非アスパラギン酸系ポリマーの岩塩スケール形成を抑制する能力のパーセンテージ尺度を提供した。いくつかの非生物分解性スケール抑制剤ポリマーはイリノイ州ネーパーヴィルのナルコ社−エコラボ社（Ｎａｌｃｏ Ｃｏｍｐａｎｙ − ａｎ Ｅｃｏｌａｂ Ｃｏｍｐａｎｙ ｏｆ Ｎａｐｅｒｖｉｌｌｅ， Ｉｌｌｉｎｏｉｓ）によって提供された。例えば、ＮＡＬＣＯ ４６０２５はｐＨ３．２を有する分子量（ＭＷ）４４００のポリアクリレートであり、ＮＡＬＣＯ ４６０３７はｐＨ５．８を有する分子量１２０００のアクリル、アクリルアミド、スルホナートのターポリマーであり、ＮＡＬＣＯ ４６３５０は、ｐＨ３．８を有する分子量６０００のアクリルおよびアクリルアミドのコポリマーである。ドイツ国ヴリシンゲンのデクエスト アーゲー（Ｄｅｑｕｅｓｔ ＡＧ）、サーモフォス社（Ｔｈｅｒｍｐｈｏｓ ｃｏｍｐａｎｙ）によって提供された別の生分解性ポリマーは、ＤＥＱＵＥＳＴ（登録商標）ＰＢ１１６２５であり、該ポリマーはｐＨ７．０を有する分子量＜１０００のカルボキシメチルイヌリンである。前記ジャーテストにおいて、これらの非アスパラギン酸系ポリマーを脱イオン水と溶液に組み合わせて、第１ナトリウム／カルシウム鹹水中において所望の投与濃度をなすように、重量によって添加した。前記ジャーテストの結果はひいき目にみても決定的ではなかった。しかしながら、実験結果の表面的な観察（ｃａｓｕａｌ ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ）は、カルボキシメチルイヌリン、および最高濃度のアクリルとアクリルアミドとのコポリマーは、ポリアクリレート、およびアクリルとアクリルアミドとスルホナートとのターポリマーよりも、より高濃度レベルにおいてスケール形成を抑制するより良好な能力を有するように見えることを示した。

【0053】

一部の例において、異なる分子量（例えば約２０００と、約１５０００、約４０００、約７０００などとの間）のアスパラギン酸系ポリマーの作用の間における岩塩スケール抑制の差を評価するために、ジャーテストを行った。図１３は、異なる分子量を有する異なるアスパラギン酸系ポリマーのスケール抑制を比較する一連のジャーテストの実験結果を示している。これらの特定の実験室的実験中、ほとんど差は見られなかった。例えば、岩塩スケール形成の抑制において、高分子量（例えば約１５０００）のアスパラギン酸系ポリマーおよび脱イオン水の溶液の能力は、低分子量（例えば約２０００）のアスパラギン酸系ポリマーおよび脱イオン水の溶液の能力とほぼ同様であるように見えた。

【0054】

図１４は、第２ナトリウム系鹹水に添加した場合の、いくつかのアスパラギン酸系ポリマーと、上記で検討したＮＡＬＣＯ４６０２５、４６０３７、４６３５０、およびＤＥＱＵＥＳＴ１１６２５などのいくつかの非アスパラギン酸系ポリマー１４２０とのスケール抑制特性を比較する一連のジャーテストの実験結果を示している。上記の一連の実験では、水が鹹水を希釈することによって岩塩スケール形成を少なくとも部分的に抑制する能力を有することに留意した。それゆえ、以前に検討した実験、すなわちポリマー溶液中の付加的な脱イオン水の添加において、試験したポリマーの１つ以上のスケール抑制特性は正確に特定されていなかった可能性がある。これらの結果に基づいて、第２の一連のジャーテスト１４５０は、「ブランク」および試験ポリマーに対して、１．２５ｇの最高投与量レベルの水を用いて行った。図１４に示すように、前記非アスパラギン酸系ポリマーのいずれも、アスパラギン酸系ポリマーが見せたほど大きなスケール形成の低減を見せなかった。事実、ポリアクリレート、アクリルとアクリルアミドとスルホナートとのターポリマー、およびアクリルとアクリルアミドとのコポリマーの各々は、それぞれ、スケール形成の純増を経験した。カルボキシメチルイヌリンは岩塩スケール形成の低減を見せたが、純減は、３つの異なるアスパラギン酸系ポリマーに対する岩塩形成の低減よりも著しく少なかった。さらに、異なるアスパラギン酸系ポリマー１４７０の各々の間における分子量の差は、試験したアスパラギン酸系ポリマー１４７０の間で岩塩スケール抑制特性に有意差を生じるようには見えなかった。

【0055】

図１５Ａおよび図１５Ｂは、前述の第２ナトリウム系鹹水溶液において４時間にわたる水およびアスパラギン酸系スケール抑制剤のスケール抑制能力を「ブランク」と比較した一連の２０ｍＬのジャーテストの実験結果を示している。以前の通りに、異なる濃度１５１０の水１５２０、アスパラギン酸系ポリマー１５３０、および同一の第２の塩化ナトリウム系鹹水１５４０の添加を有する一連の「ブランク」ジャーを用いて一連のジャーを調製する。同様に、図１６Ａおよび図１６Ｂは、前述の第２ナトリウム系鹹水溶液において２４時間にわたる水およびアスパラギン酸系スケール抑制剤のスケール抑制能力を「ブランク」と比較した一連の２０ｍＬのジャーテストの実験結果を示している。以前の通りに、異なる濃度１６１０の水１６２０、アスパラギン酸系ポリマー１６３０、および同一の第２の塩化ナトリウム系鹹水１６４０の添加を有する一連の「ブランク」ジャーを用いて一連のジャーを調製する。図に示すように、水の添加１５２０，１６２０、およびアスパラギン酸系ポリマーの添加１５３０，１６３０の双方は、特に約３００ｐｐｍを超える濃度レベルで、岩塩スケール形成の低減を提供するように見える。アスパラギン酸系ポリマーの添加１５３０，１６３０の間に第２ナトリウム系鹹水溶液の希釈を回避するために、アスパラギン酸系ポリマーは同一の第２塩化ナトリウム系鹹水溶液に溶解されている。図１５Ｂおよび図１６Ｂは、図１５Ａおよび図１６Ａの表に示した実験結果のグラフ表示を提供している。

【0056】

図１７は地下坑井１７１０におけるスケール形成を最小限にするための例示的なシステム１７００を示している。例示的なシステム１７００は、層マトリックス１７２０を含む炭化水素（例えば石油、天然ガス、など）にアクセスするための坑井孔１７１５を備えた地下坑井１７１０を含み得る。所望の炭化水素１７２５は、鹹水１７２７と共に、前記層マトリックス内に見られ得る。一部の例では、前記鹹水は、表１、表５および表９において上述した鹹水のような高塩分鹹水であり得る。地下坑井１７１０は、層マトリックス１７２０に処理水を提供するため、および／または処理（例えば、石油および／または天然ガスなどの炭化水素の鹹水からの分離）のために炭化水素１７２５と鹹水１７２７（例えば地層流体１７２９）との混合物を前記層マトリックスから地表に取り出すためのポンプ１７１７，１７１９および管類および／またはパイプ１７１８などの炭化水素採収井の操業に関連する設備を備え得る。上記で検討したように、鹹水１７２７の無機成分は、層マトリックス内（例えば間隙内）において、および／または地層流体（例えば炭化水素１７２５と鹹水１７２７との混合物および／または乳濁液、炭化水素１７２５または鹹水１７２７）に接するダウンホールポンプ１２１７、表面ポンプ１７１９、管類および／またはパイプ１７１８，１７２１などの地下坑井１７１０の操業に関連する設備上においてスケール形成を生じ得る。

【0057】

地層マトリックス１７２０内および／または地下坑井の操業に関連する設備（例えばポンプ１７１７，１７１９および／または管類および／またはパイプ１７１８，１７２１など）内におけるスケール形成を防止するために、処理水は、坑井孔１７１５内の管類および／またはパイプ１７１８によって層マトリックス１７２０に提供され得る。１つ以上の水源は、処理水１７４１として地下坑井１７１０に用いられる水を提供し得る。例えば、水源は、表層水源１７４２（例えば湖、川、など）、帯水層１７４７内の水にアクセスするための井戸１７４４等を含む淡水源のような１つ以上の異なる水源から水を受容し得る水保持タンク１７４０を備え得る。例えば、システム１７００は、処理水１７４１として用いるために、水を表層水源１７４２から水保持タンク１７４０へポンプ輸送するためのポンプ１７４３を備え得る。同様に、システム１７００は、処理水１７４１として用いるために、水を井戸１７４４から水保持タンク１７４０へポンプ輸送するためのポンプ１７４５を備え得る。一部の例では、前記水源は、地層流体水（例えば鹹水１７２７）の供給源、再生水（例えば排水処理施設）の供給源、生産水（ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｗａｔｅｒ）（例えば地層流体１７２９からの炭化水素１７４９から分離された随伴水１７４８）の供給源などのような１つ以上の非淡水源から得られた処理水１７４１を保持するための保持タンク１７４７を備え得る。

【0058】

システム１７００は、一定量のアスパラギン酸系ポリマー１７５５を保持するための保持タンク１７５０または他の貯蔵コンテナをさらに備え得る。一部の例では、ポンプ１７５１は、アスパラギン酸系ポリマー１７５５を処理水に添加される場所にポンプ輸送するために用いられ、所望の濃度が得られるように制御され得る。一部の例では、アスパラギン酸系ポリマーは溶液および／または固体形態で貯蔵され得る。上記で議論したように、アスパラギン酸系ポリマー１７５５は、アスパラギン酸系ポリマーのコポリマー（例えばグルタミン酸、コハク酸、リンゴ酸、マレアミド酸（ｍａｌｅｉａｍｉｃ ａｃｉｄ）、酒石酸、アコニット酸、ソルビタール（ｓｏｒｂｉｔａｌ）、など）、アスパラギン酸系ポリマーのターポリマー（例えばグルタミン酸、コハク酸、リンゴ酸、マレアミド酸（ｍａｌｅｉａｍｉｃ ａｃｉｄ）、酒石酸、アコニット酸、ソルビタール、など）、アスパラギン酸系ポリマー誘導体（例えばエタノールアミン、タウリン、アミノプロピル第四級アミンおよびラウリルアミン（ｌａｕｒｌｙａｍｉｎｅ）、など）、エンドキャップを有するアスパラギン酸系ポリマー（例えばアジピン酸、クエン酸、タウリン（ｔｒａｕｒｉｎｅ）、安息香酸、ホウリックアシッド（ｆｏｕｒｉｃ ａｃｉｄ）、ステアリン酸、グリホサート、テレフタル酸、トランス桂皮酸（ｔｒａｎｓ ｃｉｎａｍｍｉｃ ａｃｉｄ）など）、および前記アスパラギン酸系ポリマーの可溶塩（例えば、ナトリウム、カリウム（ｐｏｓｔａｓｓｉｕｍ）、リチウム、アンモニウム、カルシウム、バリウムなどのようなアルカリ金属およびアルカリ土類金属の塩）の１つ以上を含み得る。一部の例では、前記アスパラギン酸系ポリマーは、１つ以上のグラフト（例えばアクリル酸、メタクリル酸、酢酸ビニル、ビニルスルホン酸、炭水化物、多糖類など）を含み得る。例えば、前記アスパラギン酸系ポリマーは、ポリスクシンイミドおよび／またはポリスクシンイミドの誘導体であってもよい。一部の例では、前記アスパラギン酸系ポリマーは、少なくとも１種の二塩基酸を用いて形成され得る。例えば、前記二塩基酸は、Ｌ−アスパラギン酸、無水マレイン酸、グルタミン酸、グルタル酸（ｇｌｕａｔａｒｉｃ ａｃｉｄ）、アジピン酸、コハク酸、酒石酸、リンゴ酸、マレアミド酸（ｍａｌｉｅｍｉｃ ａｃｉｄ）、フマル酸等のうちの少なくとも１つであり得るが、これらに限定されるものではない。一部の例では、前記アスパラギン酸系ポリマーは、ポリアスパラギン酸ナトリウム塩のような１種以上のアスパラギン酸系ポリマーの可溶性塩を含み得る。

【0059】

上記で検討したように、処理水１７４１およびアスパラギン酸系ポリマー１７５５の双方は、地下坑井１７１０内および／または地下坑井１７１０に関連する設備１７１７，１７１８，１７１９，１７２１内のスケール形成を抑制するために用いられ得る。例えば、処理水１７４１は、地下坑井１７１０内および／または地下坑井１７１０に関連する設備１７１７，１７１８，１７１９，１７２１の表面上におけるスケール形成を少なくとも部分的に抑制するために地下坑井１７１０に提供され得る。同様に、アスパラギン酸系ポリマー１７５５は、地下坑井１７１０内および／または地下坑井１７１０に関連する設備１７１７，１７１８，１７１９，１７２１の表面上におけるスケール形成を少なくとも部分的に抑制するために用いられ得る。アスパラギン酸系ポリマー１７５５は、１つ以上の水源１７４２，１７４３，１７４７，１７４８から得られた処理水１７４１中において所定濃度で地下坑井１７１０に提供され得る。

【0060】

制御装置１７６０は、地下坑井１７１０の操業の少なくとも一部を制御するように構成され得る。例えば、制御装置１７６０は、ポンプ１７６５を用いて、処理水１７４１を所定率で地下坑井１７１０に提供するための非一時的コンピュータ可読媒体に格納された命令を処理するように構成され得る。制御装置１７６０はまた、アスパラギン酸系ポリマー１７５５を、処理水１７４１内における所定濃度および／または地下坑井から生じる随伴水１７４８の量に対応する濃度のような地下坑井１７１０から生じる水の量に対応する所定濃度などの所定濃度で、地下坑井に提供するように構成され得る。一部の例では、制御装置１７６０は、地下坑井に提供される水の流量および／またはアスパラギン酸系ポリマーの濃度を調節することにより、水源から使用される水の量を最小限にするか、または他の場合には低減するように構成され得る。

【0061】

システム１７００は、１つ以上のイオン濃度レベルを監視するためなど、処理水１７４１および／または随伴水１７４８のような様々な水の化学的性質および／または地層流体１７２９の化学的性質を分析するための１つ以上のセンサー１７９０を備え得る。例えば、制御装置１７６０は、地下坑井１７１０の適切な操業を保証するために、かつ／またはスケール形成の適切な抑制を保証するために、アスパラギン酸系ポリマー１７５５の濃度および／または流量、および／または処理水１７４１の流量を制御するように構成され得る。

【0062】

一部の例では、制御装置１７６０はユーザインタフェース１７７０を備えてもよいし、またはユーザインタフェース１７７０と関連付けられていてもよい。例えば、ユーザインタフェース１７７０は、スケール形成、水の使用、および／またはシステム１７００の障害および／または他のエラー状態に関連した警告および／または警報についての情報を含む、地下坑井１７１０の操業についての情報を使用者に提供するために用いられ得る。一部の例では、制御装置１７６０は、ユーザインタフェース１７７０を通じて、処理水１７４１の所望の流量や、アスパラギン酸系ポリマー１７５５の所望の濃度についての情報、および／または処理水１７４１、随伴水１７４８および／または地層流体１７２９の無機成分についての情報などの情報を使用者から受信するように構成され得る。一部の例では、制御装置１７６０は、ローカルエリアネットワーク、広域ネットワーク、インターネット、セルラーネットワーク等のようなネットワーク１７８７への有線接続および／または無線接続を備え得る。制御装置１７６０は、携帯装置１７８２（例えば携帯電話、タブレットなど）および／またはコンピュータ１７８４のような、遠隔監視サイト１７８０における１つ以上の装置と情報を交換するように構成され得る。例えば、制御装置１７６０は、水使用率（ｗａｔｅｒ ｕｓｅ ｒａｔｅｓ）、アスパラギン酸系ポリマーの情報、水の化学的性質の情報、炭化水素生産レート等のような操業情報を通信するように構成され得る。同様に、制御装置１７６０は、例えば、新たな目標処理水使用率および／またはアスパラギン酸系ポリマーの新たな濃度レベルを提供することによって、制御装置１７６０の動作を修正および／または変更するために用いられ得る遠隔監視サイト１７８０からの１つ以上のコマンドおよび／または動作設定値を受信するように構成され得る。

【0063】

図１８は、図１７の例示的な制御装置１７６０の概略図１８００である。いくつかの場合において、制御装置１７６０は、１つ以上のセンサー１８１５、および／または、図１７のセンサー１７９０のような制御装置１７６０の外部のセンサーに接続するための１つ以上の端子１８５５を備え得るが、これは必須ではない。図１８の例示的な実施形態において、制御装置１７６０は、プロセッサ（例えばマイクロプロセッサ、マイクロコントローラなど）１８１０、任意選択のセンサー１８１５、任意選択のユーザインタフェース１８２０およびメモリ１８３０を備える。プロセッサ１８１０は、センサー１８１５、メモリ１８３０、ユーザインタフェース１８２０、および／またはＩ／Ｏブロック１８５０に接続され得る。

【0064】

一部の例では、入力／出力ブロック（Ｉ／Ｏブロック）１８５０は、１つ以上の信号を受信するため、および／または１つ以上の信号を提供するためのものであり得る。一例において、Ｉ／Ｏブロック１８５０は、例示的なシステム１７００のポンプ１７１７，１７１９，１７４３，１７４５，１７５１および／または１つ以上のセンサー１７９０などの１つ以上のシステム構成要素と、時に有線インタフェースを介して、通信するために用いられ得る。一部の例では、Ｉ／Ｏブロック１８５０は、別の地下坑井にある別の制御装置および／または２つ以上の地下坑井の動作を監視および／または制御するように構成された監視制御装置と、時に有線および／または無線インタフェースを介して、通信するために用いられ得る。

【0065】

Ｉ／Ｏブロック１８５０は、１つ以上のポンプ１７１７，１７１９，１７４３，１７４５，１７５１、他の制御装置、および／またはセンサー１７９０から制御線を受容するように構成された１つ以上の端子１８５５（例えば入力端子、出力端子、ユニバーサル端子など）を備え得る。一部の例では、端子１８５５の割り当てはプログラム可能であってもよく、例えば、端子は入力または出力のいずれかとして構成されてもよく、かつ／または特定の端子の機能性はプログラムされてもよい。一例において、端子１８５５の各々は、特定の設定（ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ）に従って、システム構成要素の１つ以上に割り当てられてもよく、かつ／または制御装置を形成してもよく、各端子１８５５の機能性は接続された装置の特性に依存し得る。例えば、端子１８５５のうちの１つは、ワイヤ端子がポンプにコマンドを提供するために用いられる場合などに出力として構成され得、かつ、前記ワイヤ端子のうちの別の１つは、前記ワイヤ端子が水の化学的性質を感知する（例えば、イオン濃度を感知する、ｐＨを感知する、など）ためのセンサーのようなセンサーからセンサー信号を受信するために用いられることになっている場合に入力として構成され得る。他の場合において、端子１８５５または端子１８５５のうちのいくつかの割り当ては固定されていてもよい。

【0066】

例示的な制御装置１７６０のプロセッサ１８１０は、監視制御装置から受信した制御コマンドおよび／またはメモリ１８３０から読み出したコマンドを処理することによって動作し得、それらのコマンドは、制御装置１７６０を通じて、例示的なシステム１７００の１つ以上のシステム構成要素を制御するか、または少なくとも部分的に制御し得る。プロセッサ１８１０は、例えば、監視制御装置から、ユーザインタフェースから、および／またはメモリから、前記アスパラギン酸系ポリマーの所定流量および／または濃度レベル、および／または地層水中および／または随伴水中の監視イオン濃度（例えばカルシウムイオン濃度等）の濃度レベルを受信してもよく、かつその受信情報に基づいて適当なシステム構成要素を制御し得る。

【0067】

図１８の例示的な実施形態において、制御装置１７６０のユーザインタフェース１８２０は、提供された場合、制御装置１７６０が、情報を表示すること、および／または求めること、並びに１つ以上のユーザとの対話処理（ｕｓｅｒ ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｓ）を受け入れることを可能にする任意の適当なユーザインタフェースであり得る。例えば、ユーザインタフェース１８２０は、使用者が、所望の流量および／または濃度レベル等についての情報のようなデータを入力することを可能にし得る。一部の例では、ユーザインタフェース１８２０は表示装置と、別個のキーパッドとを備え得る。表示装置は任意の適当な表示装置であってよい。いくつかの場合において、表示装置は液晶表示装置（ＬＣＤ）を備えてもよいし、液晶表示装置であってもよく、場合によっては、固定セグメント表示装置またはドットマトリックスＬＣＤ表示装置であってもよい。所望により、ユーザインタフェース１８２０は、表示装置とキーパッドとの双方として機能するタッチスクリーンＬＣＤパネルであってもよい。

【0068】

例示的な制御装置１７６０のメモリ１８３０は、プロセッサ１８１０と通信していてもよい。メモリ１８３０は、前述の所望のイオン濃度レベル、アスパラギン酸系ポリマーの所定濃度、および／または、処理水の所望の流量などの任意の所望の情報を格納するために用いられ得る。前記メモリはまた、制御装置１７６０によって実行され得る１つ以上のアルゴリズムを格納してもよい。一部の例では、プロセッサ１８１０は、特定の設定において目前に（ａｔ ｈａｎｄ）制御装置１７６０に接続される例示的なシステム１７００の特定のシステム構成要素を制御するのに適したアルゴリズムに従って動作し得る。一部の例では、プロセッサ１８１０が処理水流および／またはアスパラギン酸系ポリマー濃度を、生産レートの変化、随伴水１７４８および／または、地層流体１７２９のイオン濃度の変化、処理水の組成の変化等のような１つ以上の他のパラメータの変化に応じて制御することを可能にし得る命令は、メモリ１８３０に格納され得る。一部の例では、メモリ１８３０は、以下で検討するように、処理水の使用率を低減するための方法を実施するため、かつ／または、地下坑井１７１０内および／または地下坑井１７１０の操業に関連する設備の表面上におけるスケール形成を制御および／または抑制するための命令を格納するように構成され得る。

【0069】

一部の例では、メモリ１８３０は、例示的なシステム１７００の構成についての情報を含む１つ以上のデータ構造４３５を格納するために用いられ得る。例えば、データ構造１８３５は、特定の処理水流量、アスパラギン酸系ポリマーを形成する濃度レベル、処理水、地層流体および／または随伴水中の１つ以上のイオンのイオン濃度、炭化水素生産レート、および／または、地下坑井の動作についての他の操業情報のうちの２つ以上の間の関連性についての情報を格納するために用いられ得る。一部の例では、データ構造１８３５は、別の制御装置および／またはユーザへのコマンドを発行するため、および／または別の制御装置および／またはユーザからの情報を要求するための情報を含み得る。メモリ１８３０は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリー、ハードドライブおよび／またはその他同種のものを含むが、これらに限定されない任意の適当な種類の記憶装置であり得る。一部の例では、プロセッサ１８１０は、メモリ１８３０内に情報を格納し、後に格納した情報を読み出し得る。例えば、メモリ１８３０は水使用率、アスパラギン酸に基づく濃度レベルおよび／または使用率、炭化水素生産レート、水廃棄率（ｗａｔｅｒ ｄｉｓｐｏｓａｌ ｒａｔｅｓ）、イオン濃度レベル等についての傾向情報を格納するために用いられ得る。

【0070】

一部の例では、図１８に示すように、制御装置１７６０はデータポート１８４０を備え得る。データポート１８４０は、ブルートゥース（商標）ポートのような無線ポートまたは他の無線プロトコルであり得る。他の場合において、データポート１８４０は、シリアルポート、パラレルポート、ＣＡＴ５ポート、ＵＳＢ（ユニバーサルシリアルバス）ポートおよび／またはその他同種のものなどの有線ポートであり得る。いくつかの場合において、データポート１８４０はＵＳＢポートであってもよく、ＵＳＢフラッシュドライブまたは他のいくつかのデータソースから情報をダウンロードおよび／またはアップロードをするために用いられ得る。他の遠隔装置も所望通りに用いられ得る。

【0071】

データポート１８４０は、プロセッサ１８１０と通信するように構成され得、所望により、情報をプロセッサ１８１０にアップロードするため、および／または情報をプロセッサ１８１０からダウンロードするために用いられ得る。アップロードおよび／またはダウンロードされ得る情報としては、例えば、構成情報、割合情報（ｒａｔｅ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）、濃度情報等が挙げられ得る。いくつかの場合において、データポート１８４０は以前に形成された制御装置構成をプロセッサ１８１０にアップロードするために用いられてもよく、それにより構成プロセスを促進する。例えば、１つ以上の地下坑井は、異なる坑井および異なる場所と同様の水の化学的性質および／または鹹水の化学的性質を有し得る。一部の例では、データポート１８４０は、制御装置１７６０を用いて形成された制御装置構成をダウンロードするために用いられてもよく、その結果、前記制御装置構成は他の類似した地下坑井システム制御装置に転送されて、それらの構成プロセスを促進し得る。一部の例では、データポート１８４０は、分析を目的として、メモリ１８３０内に格納されたデータをダウンロードするために用いられてもよい。例えば、データポート１８４０は、傾向ログ、障害ログ、および／または警告ログ、またはそれらの一部をＵＳＢメモリスティック（時にサムドライブまたはジャンプドライブとも称される）、パーソナルコンピュータ、ラップトップ、ｉＰＡＤ（登録商標）または他のタブレット型コンピュータ、ＰＤＡ、スマートフォン、または他の遠隔装置などの遠隔装置に所望通りにダウンロードするために用いられ得る。一部の例では、前記データは、ＭＳ ＥＸＣＥＬ（登録商標）、ＭＳ ＷＯＲＤ（登録商標）、テキスト、ＸＮＬ、および／またはアドビＰＤＦ（登録商標）ファイルに変換可能であってもよいが、これはもちろん必須ではない。

【0072】

一部の例では、地下坑井に注入される水の量を低減する方法は、地下坑井にアスパラギン酸系ポリマーを提供することを含み、前記方法を実施するための命令は、前記制御装置のメモリ１８３０に少なくとも部分的に格納され得る。一部の例において、前記アスパラギン酸系ポリマーは、前記アスパラギン酸系ポリマーのコポリマー、前記アスパラギン酸系ポリマーのターポリマー、アスパラギン酸系ポリマー誘導体、エンドキャップを有するアスパラギン酸系ポリマー、および前記アスパラギン酸系ポリマーの可溶塩のうちの１つ以上を含み得る。例えば、前記アスパラギン酸系ポリマーは、ポリスクシンイミドおよび／またはポリスクシンイミドの誘導体であってもよい。一部の例では、前記アスパラギン酸系ポリマーは、少なくとも１種の二塩基酸を用いて形成されてもよい。例えば、前記二塩基酸は、Ｌ−アスパラギン酸、無水マレイン酸、および／またはフマル酸のうちの少なくとも１つであり得る。一部の例では、前記アスパラギン酸系ポリマーは、ポリアスパラギン酸ナトリウム塩のような１種以上のアスパラギン酸系ポリマーの可溶性塩を含み得る。

【0073】

一部の例では、地下坑井にアスパラギン酸系ポリマーを提供することは、アスパラギン酸系ポリマーを流体中において所定濃度で提供することを含み、前記所定濃度のアスパラギン酸系ポリマーは、約１ｐｐｍ〜約１０００ｐｐｍの範囲内で提供され得る。実例において、前記アスパラギン酸系ポリマーの濃度は、約１パーツ・パー・ミリオン（ｐｐｍ）〜約１０００ｐｐｍの範囲内の濃度のポリアスパラギン酸および／またはポリアスパラギン酸塩の濃度を含み得る。

【0074】

一部の例では、地下坑井に注入される水の量を低減する方法は、塩化ナトリウム（例えば岩塩）の結晶化および／または析出を抑制することを含み得る。例えば、地下坑井に注入された水、地下坑井に提供されたアスパラギン酸系ポリマー、または地下坑井に注入された水および地下坑井に提供されたアスパラギン酸系ポリマーの双方の組み合わせは、塩化ナトリウムおよび／または１種以上の他の結晶および／または塩化カルシウムおよび／または硫酸バリウムなどのスケール形成物質の結晶化および／または析出を抑制し得る。一部の例では、地下坑井に注入される水の量を低減する方法は、アスパラギン酸系ポリマーと、少なくとも１つの水源からの処理水との組み合わせを注入することを含み得る。前記処理水は、表層水源（例えば川、湖、池、など）、井戸水源、再生水源、排水源、生産水源、および／または破砕流体源のうちの１つ以上から得られ得る。一部の例では、前記地下坑井に注入される水の量を低減する方法は、坑井に注入される処理水の量を約５パーセント〜約９５パーセント低減することを含み得る。一部の例では、淡水源（例えば川、湖、他の表層水源、淡水井戸など）から得られる処理水の量は、再生水源、排水源、生産水源および／または破砕流体源などの別の供給源から得られる一定量の水、アスパラギン酸系ポリマーおよび／または別の供給源から得られた水とアスパラギン酸系ポリマーとの組み合わせの使用を用いて、低減され得る。例えば、水は、水処理施設からの水を再利用することによって、炭化水素および／または鹹水等の混合物を含む地層流体から分離された水から得られ得る。

【0075】

別の例において、図１９に示すように、地下坑井および／または地下坑井に関連する設備におけるスケール形成を抑制する方法、すなわち方法１９００は、参照番号１９１０において、前記地下坑井に処理水を提供することによって開始し得る。例えば、前記地下坑井に処理水を提供することは、前記地下坑井に処理水を第１所定率で注入すること、および／または前記処理水の地下坑井への注入率を第２注入率に調節することを含み、第２注入率は第１注入率未満である。参照番号１９２０では、前記地下坑井にアスパラギン酸系ポリマーが提供され得る。一部の例では、アスパラギン酸系ポリマーは、処理水とともに、１パーツ・パー・ミリオン（ｐｐｍ）〜１０００ｐｐｍの濃度で、前記地下坑井に提供される。例えば、アスパラギン酸系ポリマーは、約２５パーツ・パー・ミリオン（ｐｐｍ）〜５００ｐｐｍの処理水中のアスパラギン酸系ポリマーの所定濃度をもたらす割合で地下坑井に提供され得る。一部の例では、前記地下坑井および／または地下坑井に関連する設備におけるスケール形成を抑制する方法は、処理水中におけるアスパラギン酸系ポリマーの濃度を調節することを含み得る。

【0076】

図１９の方法は、アスパラギン酸系ポリマーを用いて、地下坑井に関連する層マトリックス内および／または地下坑井に関連する設備上における塩化ナトリウムスケールを抑制すること、および／または１種以上の他のスケール形成（例えば炭酸カルシウムスケール形成、硫酸バリウムスケール形成等）を抑制することをさらに含み得る。一部の例において、前記アスパラギン酸系ポリマーは、前記アスパラギン酸系ポリマーのコポリマー、前記アスパラギン酸系ポリマーのターポリマー、アスパラギン酸系ポリマー誘導体、エンドキャップを有するアスパラギン酸系ポリマー、および前記アスパラギン酸系ポリマーの可溶塩のうちの１つ以上を含み得る。例えば、前記アスパラギン酸系ポリマーは、ポリスクシンイミドおよび／またはポリスクシンイミドの誘導体であってもよい。一部の例では、前記アスパラギン酸系ポリマーは、少なくとも１種の二塩基酸を用いて形成されてもよい。例えば、前記二塩基酸は、Ｌ−アスパラギン酸、無水マレイン酸、グルタル酸（ｇｌｕａｔａｒｉｃ ａｃｉｄ）、アジピン酸、コハク酸、酒石酸、リンゴ酸、マレアミド酸（ｍａｌｉｅｍｉｃ ａｃｉｄ）、フマル酸等のうちの少なくとも１つであり得るが、これらに限定されるものではない。一部の例では、前記アスパラギン酸系ポリマーは、ポリアスパラギン酸ナトリウム塩のような１種以上のアスパラギン酸系ポリマーの可溶性塩を含み得る。上記で検討したように、図１９の方法１９００を実施するための命令は、制御装置１７６０のプロセッサ１８１０によって使用するためのメモリ１８３０に少なくとも部分的に格納され得る。

【0077】

このように本開示のいくつかの例示的な実施形態を記載したが、当業者には、本願に添付する特許請求の範囲内において、さらに他の実施形態が製造され用いられてもよいことが容易に分かるであろう。この文書によって包含される本開示の多数の利点は、前述の記載において述べられている。しかしながら、この開示は、多くの点で単なる実例であることが理解されるであろう。本開示の範囲を超えることなく、詳細について、特に部品の形状、大きさ、および配置に関して、変更がなされてもよい。本開示の範囲は、もちろん、添付した特許請求の範囲が表現されている言語において定義される。

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図2D】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図3D】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図4D】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【図5D】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15A】

【図15B】

【図16A】

【図16B】

【図17】

【図18】

【図19】