(57)【要約】  本発明の装置および方法は装置に近接して抽出される水、天然ガスおよび空気から硝酸イオンをオンサイトで製造する。装置は硝酸イオンを発生させ、硝酸イオンを水系システムと接触させる。硝酸イオンをシステムに導入することにより、水系システム中に存在する硫化水素が除去され、硫酸還元菌(SRB)による硫化水素の生産が排除される。それにより、硝酸塩を使用する脱窒微生物が利用可能な炭素栄養素を競合する硫酸還元菌を凌駕し、したがってSRBが硫化水素を生産するのを防止する。装置により発生し、脱窒微生物を含む水系システムに加えられる硝酸イオンは微生物攻法メカニズムにより油の回収を増進することができる。【選択図】  図１
2011521134.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
硝酸イオンをオンサイトで製造し水系システムと接触させる設備であって、
(A)(i)前記設備に近接して存在する水および天然ガスを抽出し、設備に存在する周囲空気から酸素および窒素を抽出する抽出装置と、(ii)前記水、天然ガス、酸素および窒素を処理し反応させて硝酸イオンを形成する化学反応器とからなる統合システム、ならびに
(B)前記硝酸イオンを水系システムと接触させるために前記統合システムを前記水系システムと相互に連結するデリバリー装置
を含む前記設備。
【請求項２】
前記抽出装置、前記化学反応器および前記デリバリー装置のそれぞれに機能接続され、かつ硝酸イオン製造の速度と量を制御するように構成されている制御装置をさらに含む、請求項１に記載の設備。
【請求項３】
抽出装置が水および天然ガスの少なくとも1種から選択される流体を取得するためのポンプ、空気を圧縮するためのコンプレッサー、ならびに圧縮空気から窒素を製造するためにコンプレッサーと接続された空気分離器をさらに含む、請求項１に記載の設備。
【請求項４】
化学反応器が、ハーバー型の方法を行うように構成されたアンモニア反応器およびオストワルト型の方法を行うように構成された化学反応器を含む、請求項１に記載の設備。
【請求項５】
デリバリー装置が、(i)統合システムから水系システムに伸びる導水管、および(ii)前記イオンを導水管を通して水系システムに移動させるためのポンプをさらに含む、請求項１に記載の設備。
【請求項６】
水系システム中の前記イオンの濃度をモニターするために、制御装置に機能接続されたセンサーをさらに含む、請求項３に記載の設備。
【請求項７】
統合システムが、統合システムを運搬するためのスキッドまたは車輪をさらに含む、請求項１に記載の設備。
【請求項８】
統合システムの大きさが設備の必要条件に対応するように変更される、請求項１に記載の設備。
【請求項９】
硝酸イオンをオンサイトで製造し水系システムと接触させる設備であって、
(A)(i)前記設備に近接する水および天然ガスを抽出し、設備の周囲空気から酸素および窒素を抽出する抽出装置と、(ii)前記水、天然ガス、酸素および窒素を処理し反応させて硝酸イオンを形成する化学反応器とからなる統合システム、
(B)前記イオンを水系システムと接触させるために前記統合システムを前記水系システムと相互に連結するデリバリー装置、
(C)前記抽出装置、前記化学反応器および前記デリバリー装置のそれぞれに機能接続されており、かつ硝酸イオンの製造の速度と量を制御するように構成されている制御装置、ならびに
(D)水系システム中の前記イオンの濃度をモニターするために制御装置に機能接続されたセンサー
を含む、前記設備。
【請求項１０】
設備で硝酸イオンを局部的に製造し、硝酸イオンを設備に近接する水系システムと接触させる方法であって、
設備に近接する空気から酸素および窒素を抽出するステップ、
設備に近接して存在する水および天然ガスを取得するステップ、
得られた酸素、窒素、水および天然ガスを反応させて硝酸イオンを形成するステップ、および
硝酸イオンを設備に近接する水系システムと接触させるステップ
を含む前記方法。
【請求項１１】
水系システム中の硝酸イオンの濃度をモニターするステップをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
硝酸イオンと接触する水系システムが硫酸還元菌を含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
硝酸イオンと接触する水系システムが脱窒微生物と硫化物酸化微生物を含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
硝酸イオンを水系システムに加える前、同時、または後に脱窒微生物を水系システムに加えるステップをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１５】
水系システムが硝酸イオンと１度接触するバッチ法である、請求項１０に記載の方法。
【請求項１６】
水系システムが硝酸イオンで繰り返し処理される連続法である、請求項１０に記載の方法。
【請求項１７】
接触する水系システムが脱窒微生物のための炭素源栄養素を本来的に含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１８】
脱窒微生物のための炭素源栄養素を、硝酸イオンを水系システムに加える前、同時、または後に水系システムに加える、請求項１０に記載の方法。
【請求項１９】
設備で硝酸イオンを局部的に製造することにより水系システム中の硫化水素の形成を防止する方法であって、
設備に近接する空気から酸素および窒素を抽出するステップ、
設備に近接して存在する水および天然ガスを取得するステップ、
得られた酸素、窒素、水および天然ガスを反応させて硝酸イオンを形成するステップ、
前記硝酸イオンを設備と近接する水系システムと、脱窒菌の増殖を確立し、増進するのに十分な濃度で接触させるステップ、および
水系システム中の硝酸イオンの濃度をモニターするステップ
を含む前記方法。
【請求項２０】
設備で硝酸イオンを局部的に製造することによる、水系システム中の油の回収を促進する方法であって、
設備に近接する空気から窒素を抽出するステップ、
設備に近接して存在する水および天然ガスを取得するステップ、
得られた酸素、窒素、水および天然ガスを反応させて硝酸イオンを形成するステップ、
前記硝酸イオンを設備と近接する水系システムと、油の回収を促進するのに十分な濃度で接触させるステップ、および
水系システム中の硝酸イオンの濃度をモニターするステップ
を含む前記方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、硝酸イオンのオンサイト製造、およびその硝酸イオンを水溶液と、特に油田用に使用される水系システム中で接触させるための方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、油の一次回収では、ある地質構造または貯留層が含む油の50%未満の収率である。したがって、多くの地下貯油層を含む多孔質の岩石層からの油の回収を増進するために注水を用いる。油の増進回収において、貯油層に水溶液を注入するために水系システムが使用される。水系システムは、水溶液を集めたり分配したりする装置といったような設備を備えた地上設備(例えば、油井、油水分離器、貯水タンク、パイプラインおよび注入井)を含むことができる。しかし、注入プロセスは、貯油層を酸性化する硫化水素(H2S)を生成することが知られている。
【０００３】
硫化水素はシステム中の硫酸イオンを硫化物イオンに変換する硫酸還元菌により生産される。かかる菌は油を掘削する間に生じ得るが、掘削の前においても本来存在し得る。これらの菌とその油田に対する影響は、例えば、「J. R. Postgate, The Sulphate-Reducing Bacteria 第2版(Cambridge University Press, 1984)」に記載されている。
【０００４】
このように発生した硫化水素は油の回収に使用する設備機器の腐食を引き起こし、油田の生産能力を大幅に損なう可能性があり、回収される原油の商業的価値を低下させる。したがって、硫化水素の生成を防止し、かつ/または油田中に生成した硫化水素を除去することに関する集中的な研究がなされてきた。
【０００５】
例えば、モリブデン酸イオンの添加は自然環境(例えば堆積物)における硫化水素の生成の原因となる硫酸還元菌(SRB)を阻害し、かつ/または殺すことが知られている。しかし、この方法では膨大な量のモリブデン酸イオン(例えば、処理されるべき水中に3,000ppmを超えて)を、SRBによる硫化水素の生成を有効に制御するために使用することが必要である。かかる大量のモリブデン酸イオンの使用は、モリブデン酸イオンの入手が限られており、また塩分環境またはその他の塩水環境(例えば遺留水)では有効性が低いためにコストが高くなるという欠点を伴う。
【０００６】
SRBを含むシステムへの硝酸イオンの添加によりシステム中のSRBの量と、その結果SRBにより形成される硫化水素の量が減少することも知られている。この方法は、油田の水中に存在するチオバシラス・デニトリフィカンス(Thiobacillus denitrificans)およびその他の脱窒微生物の菌株に依拠している。例えば、水系システム中に硝酸イオンおよび硝酸化合物ならびに/またはモリブデン酸イオンを導入することにより、利用できる炭素栄養素について競合する脱窒微生物が硫酸還元菌を凌駕し、SRBが硫化水素を生産するのを防止することによって、水系システム中に存在する硫化水素が除去され、硫酸還元菌による硫化水素の産生が排除される。
【０００７】
一般に、この目的のための硝酸イオンはアンモニアを酸化することにより形成されるか、または慣習の方法により得られ、得られた硝酸イオンは輸送され、油田またはその他の使用のための場所(多くは遠隔地)にごく近接して貯蔵される。多量の硝酸イオン、または硝酸イオンとその他の溶液との混合物の輸送および貯蔵により、非常に多くの安全性およびコストの問題が引き起こされる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】J. R. Postgate, The Sulphate-Reducing Bacteria 第2版(Cambridge University Press, 1984)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
したがって、局部的に（現場で）硝酸イオンを製造し、硝酸イオンを水系システムと接触させて、水系システム中の硫化水素の形成を防止し、システム中に存在するいかなる硫化水素をも除去する、経済的かつ効果的な方法を提供する必要がある。さらに、局部的に硝酸イオンを製造し、硝酸イオンを水系システムと接触させる手段であって、硫化水素の含有量が減少した油の回収において有用であり、さらに、システムがプロセスにおいて使用される設備に不利な影響を与えないようにプロセスの後の時点において硫化水素を形成する影響を受けにくい手段を提供する必要がある。これらとその他の必要性は本発明により解決された。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によると、硝酸イオンをオンサイトで製造し、水系システムと接触させる設備が提供され、この設備は、設備に近接して存在する水と天然ガスを抽出し、かつ設備に存在する周囲空気から酸素と窒素を抽出する抽出装置と、水、天然ガス、酸素および窒素を処理し反応させて硝酸イオンを形成する化学反応器とからなる統合システム、ならびに、前記硝酸イオンを水系システムと接触させるために前記統合システムを前記水系システムと相互に連結するデリバリー装置を含む。
【００１１】
本発明の別の側面によると、硝酸イオンをオンサイトで製造し、水系システムと接触させる設備であって、該設備は、(i)前記設備に近接する水と天然ガスを抽出し、かつ設備の周囲空気から酸素と窒素を抽出する抽出装置と、(ii)前記水、天然ガス、酸素および窒素を処理し反応させて硝酸イオンを形成するための化学反応器とからなる統合システム、前記イオンを水系システムと接触させるために前記統合システムと前記水系システムを相互に連結するデリバリー装置、前記抽出装置、前記化学反応器および前記デリバリー装置のそれぞれに機能（するように）接続され(operably connected)、かつ硝酸イオン製造の速度と量(volume)を制御するように構成されている制御装置、ならびに、水系システム中の前記イオンの濃度をモニターするために制御装置に機能接続されたセンサーを含む。
【００１２】
別の側面によると、本発明は、設備で硝酸イオンを局部的に製造し、硝酸イオンを設備に近接する水系システムと接触させる方法を提供する。該方法は設備に近接する空気から酸素と窒素を抽出するステップ、設備に近接して存在する水と天然ガスを取得するステップ、得られた酸素、窒素、水および天然ガスを処理し反応させて硝酸イオンを形成するステップ、ならびに硝酸イオンを設備に近接する水系システムと接触させるステップを含む。
【００１３】
本発明の別の側面は、設備で硝酸イオンを局部的に製造することにより、水系システム中の硫化水素の形成を防止する方法に関し、該方法は、設備に近接する空気から酸素と窒素を抽出するステップ、設備に近接して存在する水と天然ガスを取得するステップ、得られた酸素、窒素、水および天然ガスを処理し反応させて硝酸イオンを形成するステップ、前記硝酸イオンを設備に近接する水系システムと、脱窒菌の増殖を確立し増進するのに十分な濃度で接触させるステップ、ならびに水系システム中の硝酸イオンの濃度をモニターするステップを含む。
【００１４】
さらに、本発明の別の側面は、設備で硝酸イオンを局部的に製造することにより、水系システムの油の回収を増進するための方法に関する。該方法は設備に近接する空気から酸素と窒素を抽出するステップ、設備に近接して存在する水と天然ガスを取得するステップ、得られた酸素、窒素、水および天然ガスを処理し反応させて硝酸イオンを形成するステップ、前記硝酸イオンを設備に近接する水系システムと、油の回収を増進するのに十分な濃度で接触させるステップ、ならびに水系システム中の硝酸イオンの濃度をモニターするステップを含む。
【００１５】
本発明の別の目的、特徴および利点は以下の好ましい実施形態の詳細な記載から明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は本発明の1つの実施形態による、硝酸イオンをオンサイトで製造し、水系システムと接触させる設備のブロック図である。
【図２】図２は本発明の1つの実施形態による抽出装置のブロック図である。
【図３】図３は本発明の1つの実施形態による反応器のブロック図である。
【図４】図４は本発明の1つの実施形態によるデリバリー装置のブロック図である。
【図５】図５は本発明の1つの実施形態による、設備で硝酸イオンを局部的に製造する方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明は、SRBによる硫化水素の生成を制御する、または水系システム中で前もって形成されている硫化水素を除去する必要のあるどこにでも使用できる。硫化水素は油回収処理設備を腐食し、設備の油回収能力を大きく損なう可能性があり、製造される油の市場価値が低下する。さらに、水処理用途において、パイプライン、タンクならびにその他の水処理機器および設備中のH2Sの存在が制限されなければならない。硝酸イオンベースの溶液の添加は既に前もって形成されているH2Sの除去と、さらに、システム中に存在し得る、または後(例えば油田の掘削作業中に)に加わり得るSRBによるH2Sのさらなる生成の防止の両方に作用する。
【００１８】
一般に、この目的のための硝酸イオンは掘削される(mine)か、またはアンモニアを酸化することにより形成され、慣習により、油田にごく近接して、またはその他の場所(多くは遠隔地)に処理および使用のために輸送され、貯蔵される。付随する硝酸イオンおよび硝酸塩溶液の輸送、混合および貯蔵の技術的、安全性およびコストの問題が、本発明に従って硝酸イオンのオンサイト製造(例えばアンモニア酸化法による)を提供することにより回避される。
【００１９】
本発明の装置および方法はH2Sの減少または油田用途に限定されない。例えば、本発明は油貯蔵タンク、油およびガスパイプライン、冷却塔水、石炭スラリーパイプラインならびに水を含有するか、あるいは水相を有するその他のタンクまたは装置・機器中の硫化水素を制御することに使用できる。本発明の装置および方法はピットもしくは水閉じ込め(containment)池中に、または水が地下に置かれる水注入システムにおいても使用できる。さらに、本発明の装置および方法は金属回収のための鉱業(水攻法)、埋立地、肥料を製造する農業地帯または種々のその他の環境への適用において使用できる。
【００２０】
装置
1つの実施形態によると、図１に示されるように、硝酸イオンをオンサイトで製造し、それらのイオンを水系システム20と接触させるための設備1が提供される。水系システム20は水溶液を集めるか、あるいは分配する装置または機器を備えた地上設備(例えば油井、石油分離器、貯水タンク、パイプラインおよび注入井)を含むことができる。1つの実施形態によると、水系システム20中に存在する水の起源は海水、再利用生成水または帯水層(aquifer)水であることができる。1つの実施形態によると、水系システム20は硝酸イオンが水系システム20に接触する前にSRBおよび/または脱窒微生物および硫化物酸化微生物を含む。追加の実施形態において、水系システム20は脱窒微生物のための炭素源栄養素を本来的に含む。
【００２１】
図１に示される統合システム10は設備1に近接して存在する水、天然ガス、酸素または酸素含有ガスおよび窒素を(周囲空気または外気から)抽出する抽出装置30を含む。1つの実施形態によると、統合システム10は種々の水系システム20への搬入、搬出ができるように比較的小さい。例えば、統合システムは慣用の事務机の大きさ(高さ約3フィート、幅約2フィート、長さ約5フィート)であることができる。別の実施形態によると、統合システム10の大きさは作動する設備の大きさや要求に対応して増減することができる。さらに、統合システム10は統合システム10を種々の場所に輸送することを可能にする車輪および/またはスキッドを有することができる。
【００２２】
図２に示されるように、1つの実施形態によると、抽出装置30は、さらに、天然ガスと水を取得するためのポンプ31、設備1に近接する周囲空気を抽出するためのコンプレッサー32および抽出された周囲空気から窒素を抽出するための空気分離器33を含む。
【００２３】
さらに、統合システム10は酸素、水、天然ガスおよび窒素を反応させて硝酸イオンを形成するための反応器40を含む。図３に示すように、1つの実施形態によると、反応器40はハーバー型の方法を行うためのアンモニア反応器41およびオストワルト型の方法を行うための化学反応器42を含む。ハーバー型の方法は窒素、酸素、水および天然ガスを反応させ、処理し、窒素をアンモニアに還元する任意の方法(例えばハーバー法)であることができる。オストワルト型の方法はアンモニアを反応させ、処理し、一酸化窒素、硝酸および硝酸-亜硝酸イオンを得る任意の方法(例えばオストワルト法)であることができる。
【００２４】
反応器40に接続されたデリバリー装置50は形成される硝酸イオンを水系システムと接触させる。1つの実施形態によると、図４に示されるように、デリバリー装置50は反応器40により形成された硝酸イオンを、導水管52を通って水系システム20へと送り込むためのポンプ51を含む。
【００２５】
制御装置60は抽出装置30、反応器40およびデリバリー装置50に機能接続されている。制御装置60は硝酸製造の速度と量を制御する。水系システム20中の硝酸イオン濃度をモニターするためのセンサー70が制御装置60に機能接続されている。
【００２６】
方法および操作
ここで、設備1における硝酸イオンのオンサイト製造、およびその硝酸イオンを設備1に近接する水系システム20と接触させる方法について説明する。好ましくは、持ち運び可能な統合システム10を処理を必要とする水系システム20を有する設備に近接して設置する。1つの実施形態によると、図５に示されるように、統合システム10の抽出装置30は設備1に近接する空気から酸素および窒素を抽出する(ステップ110)。さらに、抽出装置30は設備に近接して存在する水と天然ガスを取得する(ステップ120)。
【００２７】
反応器40を使用し、統合システム10は窒素、酸素、水および天然ガスを処理し、反応させて硝酸イオンを製造する(ステップ130)。空気、富化空気または酸素を使用する吸着プロセス(処理)は0℃〜100℃の温度、0〜20barのゲージ圧力で行う。好ましくは、硝酸の製造のためのアンモニアの一酸化窒素への酸化における反応(オストワルト型の方法)は750℃〜1000℃(好ましくは850℃〜950℃)の温度、0〜14barのゲージ圧力で操作することができる。なお、反応物としての窒素、酸素、水および天然ガスから、硝酸イオンを形成する任意の公知の方法を使用することができる。1つの実施形態によると、例えば、反応器40はアンモニア反応器41と化学反応器42を含む。窒素、酸素、水および天然ガスがあれば、アンモニア反応器41はアンモニアを合成するハーバー型の方法を使用し、窒素のアンモニアへの還元を行う。次に、化学反応器42が、アンモニアの一酸化窒素、硝酸および硝酸-亜硝酸イオンへの酸化または変換を行う（硝酸イオンを生じる）ためのオストワルト型の方法を行う。
【００２８】
図５のステップ140に示されるように、反応器40により形成される硝酸イオンをその後、デリバリー装置50を経由して水系システム20と接触させる。硝酸イオンは水系システム20にバッチまたは連続法のいずれかで加えることができる。本発明の1つの実施形態によると、水系システム20を硝酸イオンと1度接触させる。別の方法では、水系システム20を硝酸イオンで繰り返し処理する。処理方法の選択は処理されるべきシステムに従い調節される。したがって、単独の油井が処理されるべき場合には、硝酸および亜硝酸イオンの1回のバッチ注入(3日間もかかるが)が最も得策であり得る。しかし、油回収システム全体が処理されるべき場合には、連続法が最善であり得る。
【００２９】
硝酸イオンは任意の望ましい形態でシステムに加えることができる。例えば、水系システム20に加えられたときに硝酸イオンがその望ましい機能を果たす限り、任意の望ましい形態の硝酸イオンを加えることができる。対イオン(例えばカルシウム、アンモニウム、ナトリウムまたはカリウム)を使用できる。また、水系システムに加えられると硝酸イオンを生じさせる化合物を使用できる。
【００３０】
制御装置60とセンサー70は水溶液20へ注入される硝酸イオンの濃度を調節し、モニターする(ステップ150)。統合システム10を使用する用途(例えば、H2Sの減少、油の増進回収)により制御装置60とセンサー70をどのように操作するかが決定される。次に、H2Sの減少と油の増進回収について以下に記載する。
【００３１】
硫化水素の減少
本発明の1つの側面によるH2Sの減少について、十分な硝酸イオンを加えて脱窒有機体(脱窒菌)の増殖を促進し、脱窒有機体がSRBにより利用される炭素源を先に消費することにより、SRBに硫酸イオンを硫化物イオンに変換するのに必要な炭素源を与えないことが重要である。したがって、加えられる硝酸イオンの量は処理されるべき水系システム20中に存在する炭素源の量に依存する。例えば、処理されるべき水が以前はSRBにより硫酸イオンを硫化物イオンに変換するのに全て使用された1000ppmの酢酸塩を含む場合には、脱窒微生物がSRBよりも前に1000ppmの酢酸塩を消費するように十分な硝酸イオンを加えるべきである。
【００３２】
硝酸イオン処理はSRBとともに水系システム20中に通常存在する脱窒微生物の増殖を促進することにより作用する。しかし、これらの脱窒微生物が存在しないか、あるいは十分な量で存在しない場合には、処理されるべき水系システム20に硝酸イオンと一緒に脱窒微生物を加えることができる。例えば、硝酸イオンを水系システム20と接触させる前に、同時に、または後に脱窒有機体を水系システム20に加えることができる。脱窒有機体はバッチ法または連続法で加えることができる。脱窒菌は当業者に公知であり、例えば「The Prokaryotes: A Handbook on Habitats, Isolation, and Identification of Bacteria, 第1-4巻(Springer-Verlag, 1981)」に記載されている。これらの菌は硝酸または亜硝酸イオンを最終電子受容体として利用する(すなわち、動物が酸素呼吸するように硝酸または亜硝酸イオンを呼吸することによりエネルギーを得る)。一部の菌は硝酸イオン(NO3)をNO2、N2OおよびN2に変換するが、その他の菌はNH3に変換する。脱窒菌はSRBが利用するのと同じ炭素/エネルギー源で増殖でき、前記の通り、脱窒菌は炭素/エネルギー源に対してより効果的に競合し、したがってSRBの増殖およびその後の硫化物形成にそれらを使用させない。
【００３３】
脱窒菌は水系システム20中に存在するか、または水系システム20に加えられ得る炭素系栄養素についてSRBと競合する。すなわち、2種の微生物が同種の栄養素について競合し、熱力学的および生理学的考察によると脱窒菌がより優れている。したがって、SRBは、増殖し硫化水素を製造するのに十分な炭素源がないことになる。この炭素栄養素の欠乏はSRBを直接的に殺すことはできないが、SRBに硫化水素を生産させない。
【００３４】
水系システム20が現在はSRBを含まないが、システムが将来SRBを含む可能性がある場合には、硝酸イオンおよび必要であれば脱窒菌による予防的処理により、将来のSRBの作用が防止される。この場合、脱窒菌の増殖を促進するために炭素源を脱窒菌と一緒に加えることができ、利用できる栄養素の脱窒菌による消費によりSRBには何も残らず、将来生じうるいかなるSRBも硫化水素を生産することを防止する。
【００３５】
システム中に存在する、および/または必要であれば加えることができる炭素源は酢酸塩、プロピオン酸塩および酪酸塩に加えて、または代えて任意の公知である脱窒菌のための炭素栄養素を含む。例えば、単純な炭素/水素化合物、例えば、クレブスサイクル中間体、マロン酸塩、クエン酸塩、乳酸塩、エタノール、グリセロール等を栄養素として使用し、脱窒有機体を増殖させることができる。多くの油田は、脱窒菌を増殖させるために必要な炭素源を元々含んでいる。さらに、多くの場合、栄養素としての役割を果たす化合物を油田の製造および操業中に加える。しかし、脱窒有機体のための追加の炭素源はその他の望ましい栄養素(例えばリン酸塩)と一緒に加えることができ、脱窒有機体の確立と増殖を促進する栄養バランスに作用する。
【００３６】
したがって、本発明は硫化水素を生産するSRBを含むシステム、または過去のSRBの存在による硫化水素を含むシステムを処理するため、あるいは将来SRBを含み得るシステムを処理するために使用できる。このシステムは前もって形成されたいかなる硫化水素も除去し、かつSRBによる将来のその形成を防止する。
【００３７】
別の実施形態によると、硝酸イオンに加えて、反応器40は亜硝酸イオン、窒素酸化物およびその他の未処理化合物を製造する。亜硝酸イオン、窒素酸化物、未処理化合物および硝酸イオンを全て水系システム20と接触させる。さらに、本発明の1つの実施形態によると、本発明の方法および装置は、硝酸イオンに加えて亜硝酸イオンおよび/またはモリブデン酸イオンを水系システム20に注入する。硝酸イオンおよび亜硝酸イオンの両方、または硝酸イオン、亜硝酸イオンおよびモリブデン酸イオンの組み合わせの添加は、前もって形成されたH2Sの除去に加えて、システム中に存在し得る、もしくは後に(例えば油田の掘削作業中に)加えられ得るSRBによるH2Sのさらなる生成の防止の両方に影響を与える。
【００３８】
亜硝酸イオンは、脱窒菌の増殖およびその結果として脱窒菌の炭素源の消費の増大を熱力学的に助けるので加えられる。さらに、亜硝酸イオンはSRBにより作られる前もって形成された硫化水素と反応し、速やかに前もって形成された硫化物を減少させる。また、亜硝酸イオンはさらなる硫化水素の製造におけるSRBの作用を阻害するようにも作用する。加えて、亜硝酸イオンはSRBにより作られる前もって形成された硫化水素と反応し、速やかに前もって形成された硫化物を減少させる。最後に、亜硝酸イオンはさらなる硫化水素の製造において、SRBの作用を阻害する。
【００３９】
亜硝酸イオンと硝酸イオンの作用は相乗的である。すなわち、亜硝酸イオンと硝酸イオンの両方を一緒に加えることにより、H2Sの除去およびSRBによるさらなるH2S生成の防止を達成するのに必要な亜硝酸イオンと硝酸イオンがより少なくなる。前記のように、加えられるイオンの適切な量は処理されるべきシステムのパラメーター(炭素濃度、硫化水素濃度、現在のSRB濃度等を含む)に依存する。前記の原理を使用する当業者は、システムが利用できる炭素源を脱窒菌に使い果たさせることによってSRBが硫化水素を製造することを防止し、前もって形成されるいかなる硫化水素も除去すべきことを考慮に入れて、加えるべきイオンの適切な量を容易に決定することができる。
【００４０】
油の増進回収
本発明の別の実施形態によると、制御装置60は油の増進回収(微生物攻法(MEOR)としても知られる)を行うために水系システムに接触する硝酸イオンの濃度を測定する。脱窒微生物は、例えば水分散(water dispersion)、バイオポリマー、バイオソルベント、生物界面活性剤、N2形成、ガス製造、pH変化等のメカニズムによる微生物攻法(MEOR)中の油の放出に有用な（作用）物質として作用する。すなわち、脱窒菌とかかる菌の生産物は高浸透率層において、優先的に迂回される水を低浸透率層へと移動させ、油の移動を増進させる前記のメカニズム(水分散等)により、油の放出を引き起こす。
【００４１】
したがって、水系システム20中の脱窒菌の増殖は硫化水素を除去し、硫化水素の形成を防止するだけでなく、MEOR法において使用できる水系システム20をもたらす。水系システム20は、硫化水素が地下層に入らないように油回収ステップの前、またはステップ中に硝酸イオンで処理される。その後水系システム20は油の増進回収法（それ自体公知）に使用できる。例えば、処理される水系システム20は地下含油層に注入するのに使用され、層から油を移す。
【００４２】
脱窒菌を含み、硫化水素が減少した、または硫化水素を含まない水系システム20は、油が酸性にならず、また運転の費用を増大させ最終的に油田の放棄を増大させる腐食作用が小さいので、油の回収により効果的である。さらに、硫化水素がより少ないか、あるいは存在しないので、硫化水素と鉄の反応による硫化鉄が生成しない。硫化鉄は閉塞剤として作用するので、油田においては望ましくない。
【００４３】
H2Sの減少と同様のさらなる増進において、モリブデン酸イオンおよび/または亜硝酸イオンを硝酸イオンと組み合わせて水系システム20に加えることができる。モリブデン酸イオンはSRBを殺すか、あるいは阻害する働きをする。しかし、モリブデン酸イオンは脱窒菌を殺さず、または阻害しないような量で加えられる。さらに、亜硝酸イオンおよび硝酸イオンを組み合わせて使用する場合には、単独でモリブデン酸イオンを使用してSRBを殺し、かつ/または阻害する公知の方法よりも、望ましいSRBの阻害を得るために必要なモリブデン酸イオンはずっと少ない。
【００４４】
このように、硝酸イオンおよび/または亜硝酸イオンならびにモリブデン酸イオンの組み合わせはモリブデン酸イオン単独の公知の使用に対して利点を提供する。特に、単独で使用する場合には膨大な量(例えば、3000ppmより多い)のモリブデン酸イオンが必要であるのに対して、硝酸および亜硝酸イオンと組み合わせて使用する場合にはたった約1〜約200ppm、好ましくは約5〜約100ppmのモリブデン酸イオンが必要である。加えられるモリブデン酸イオンはモリブデン酸イオンを生じさせる任意のモリブデン酸の塩または化合物の形態であることができる。現在のところ、経済性および入手可能性の点から、モリブデン酸ナトリウムおよびモリブデン酸リチウムが使用される。
【００４５】
したがって、本発明は油の増進回収に使用される水系システム20を処理するのに使用できる。本発明は地下層に存在する硫化水素の量を減少させ、油の酸性化および腐食を防止する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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