(57)【要約】方法は、測定ドーズ量の製造金属ナノ粒子材料を提供するステップと、測定ドーズ量の製造金属ナノ粒子材料を、地下土壌活動でのキャリア材料及び製造金属ナノ粒子材料の使用前に、キャリア材料の前処理のためにキャリア材料に添加するステップとを含む。別の方法は、地下土壌活動に関連して用いる地下土壌開口にアクセスするステップと、一定量の製造金属ナノ粒子材料を地下土壌開口へ導入するステップと、地下土壌開口を介してアクセス可能な地下土壌位置にある地下土壌状態を処理するステップとを含む。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
地下土壌活動に関連して金属ナノ粒子材料を用いる方法であって、
測定ドーズ量の製造金属ナノ粒子材料を提供するステップと、
前記測定ドーズ量の前記製造金属ナノ粒子材料を、地下土壌活動でのキャリア材料及び前記製造金属ナノ粒子材料の使用前に、前記キャリア材料の前処理のために該キャリア材料に添加するステップと
を含む方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、前記キャリア材料及び前記製造金属ナノ粒子材料を地下土壌活動で用いて、前記キャリア材料及び前記製造金属ナノ粒子材料に曝された硫化水素（Ｈ２Ｓ）及び／又は硫化水素イオン（ＨＳ−）の大部分を化学的に分解するステップをさらに含む方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法において、前記キャリア材料及び前記製造金属ナノ粒子材料を地下土壌活動で用いるステップをさらに含み、前記製造金属ナノ粒子材料が、前記キャリア材料及び前記製造金属ナノ粒子材料に曝された硫化水素（Ｈ２Ｓ）及び／又は硫化水素イオン（ＨＳ−）の実質的に全部を化学的に分解する方法。
【請求項４】
請求項１に記載の方法において、前記キャリア材料及び前記製造金属ナノ粒子材料を地下土壌活動で用いるステップをさらに含み、前記製造金属ナノ粒子材料が、地下土壌活動内で腐食源を低減する方法。
【請求項５】
請求項１に記載の方法において、前記キャリア材料及び前記製造金属ナノ粒子材料を地下土壌活動で用いるステップをさらに含み、前記製造金属ナノ粒子材料が、地下土壌活動内で液体及びガスの両方を処理する方法。
【請求項６】
請求項１に記載の方法において、前記製造金属ナノ粒子材料は銀ナノ粒子を含み、該銀ナノ粒子の実質的に全部が、約２ナノメートル〜約１００ナノメートルの直径を有する方法。
【請求項７】
請求項１に記載の方法において、前記製造金属ナノ粒子材料は、約５ナノメートル〜約１５ナノメートルの平均直径を有する銀ナノ粒子を含む方法。
【請求項８】
請求項１に記載の方法において、前記キャリア材料及び前記製造金属ナノ粒子材料を地下土壌活動で用いて、前記キャリア材料中の金属含有量を低減するステップをさらに含む方法。
【請求項９】
地下土壌活動に関連して金属ナノ粒子材料を用いる方法であって、
地下土壌活動に関連して用いる地下土壌開口にアクセスするステップと、
一定量の製造金属ナノ粒子材料を前記地下土壌開口へ導入するステップと、
前記製造金属ナノ粒子材料により、前記地下土壌開口を介してアクセス可能な地下土壌位置にある地下土壌状態を処理するステップと
を含む方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の方法において、前記製造金属ナノ粒子材料により前記地下土壌状態を処理するステップは、前記製造金属ナノ粒子材料に曝された硫化水素（Ｈ２Ｓ）及び／又は硫化水素イオン（ＨＳ−）の大部分を化学的に分解するステップをさらに含む方法。
【請求項１１】
請求項９に記載の方法において、前記製造金属ナノ粒子材料により前記地下土壌状態を処理するステップは、地下土壌活動内で腐食源を低減するステップをさらに含む方法。
【請求項１２】
請求項９に記載の方法において、前記製造金属ナノ粒子材料により前記地下土壌状態を処理するステップは、地下土壌活動内で液体及びガスの両方を処理するステップをさらに含む方法。
【請求項１３】
請求項９に記載の方法において、前記製造金属ナノ粒子材料は銀ナノ粒子を含み、該銀ナノ粒子の実質的に全部が、約２ナノメートル〜約１００ナノメートルの直径を有する方法。
【請求項１４】
請求項９に記載の方法において、前記製造金属ナノ粒子材料は、約５ナノメートル〜約１５ナノメートルの平均直径を有する銀ナノ粒子を含む方法。
【請求項１５】
請求項９に記載の方法において、前記地下土壌開口は、ボアホールの開口を含み、前記地下土壌位置は、前記ボアホール内の位置を含む方法。
【請求項１６】
地下土壌活動に関連して金属ナノ粒子材料を用いる方法であって、
地下土壌活動に関連して抽出した地下土壌位置からの産物にアクセスするステップと、
製造金属ナノ粒子材料のドーズ量を測定するステップと、
測定ドーズ量の前記製造金属ナノ粒子材料を前記地下土壌位置からの前記産物と共に導入するステップと
を含む方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の方法において、前記地下土壌位置からの前記産物内の硫化水素（Ｈ２Ｓ）及び／又は硫化水素イオン（ＨＳ−）の大部分を、該硫化水素（Ｈ２Ｓ）及び／又は硫化水素イオン（ＨＳ−）を前記製造金属ナノ粒子材料に曝すことによって、化学的に分解するステップをさらに含む方法。
【請求項１８】
請求項１６に記載の方法において、前記地下土壌位置からの前記産物内の腐食源を、該腐食源を前記製造金属ナノ粒子材料に曝すことによって、化学的に分解するステップをさらに含む方法。
【請求項１９】
請求項１６に記載の方法において、前記地下土壌位置からの前記産物に関連した液体及びガスの両方を、該液体及びガスを前記製造金属ナノ粒子材料に曝すことによって、化学的に処理するステップをさらに含む方法。
【請求項２０】
請求項１６に記載の方法において、前記製造金属ナノ粒子材料は銀ナノ粒子を含み、該銀ナノ粒子の実質的に全部が、約２ナノメートル〜約１００ナノメートルの直径を有する方法。
【請求項２１】
金属ナノ粒子材料を用いた処理の方法であって、
地下土壌活動からの汚染物質による汚染条件下にある材料にアクセスするステップと、
製造金属ナノ粒子材料のドーズ量を測定するステップと、
測定ドーズ量の前記製造金属ナノ粒子材料を、前記汚染条件下にある材料と共に導入するステップと
を含む方法。
【請求項２２】
請求項２１に記載の方法において、前記製造金属ナノ粒子材料は銀ナノ粒子を含み、該銀ナノ粒子の実質的に全部が、約２ナノメートル〜約１００ナノメートルの直径を有する方法。
【請求項２３】
請求項２１に記載の方法において、前記製造金属ナノ粒子材料は、約５ナノメートル〜約１５ナノメートルの平均直径を有する銀ナノ粒子を含む方法。
【請求項２４】
請求項２１に記載の方法において、前記材料は、雨水、流出水、貯留水、土及び／又は植物を含む自然環境組成物を含む方法。
【請求項２５】
請求項２１に記載の方法において、前記地下土壌活動からの前記汚染物質は、細菌、有機炭素、無機イオン及び／又は金属を含む方法。
【請求項２６】
金属ナノ粒子材料を用いた処理の方法であって、
実質的に嫌気状態からの汚染物質による汚染条件下にある材料にアクセスするステップと、
製造金属ナノ粒子材料のドーズ量を測定するステップと、
測定ドーズ量の前記製造金属ナノ粒子材料を、前記汚染条件下にある材料と共に導入するステップと
を含む方法。
【請求項２７】
請求項２６に記載の方法において、前記製造金属ナノ粒子材料は銀ナノ粒子を含み、該銀ナノ粒子の実質的に全部が、約２ナノメートル〜約１００ナノメートルの直径を有する方法。
【請求項２８】
請求項２６に記載の方法において、前記製造金属ナノ粒子材料は、約５ナノメートル〜約１５ナノメートルの平均直径を有する銀ナノ粒子を含む方法。
【請求項２９】
請求項２６に記載の方法において、前記地下土壌活動からの前記汚染物質は、細菌、有機炭素及び／又は金属を含む方法。
【請求項３０】
合計で約１ｐｐｂ〜５０ｐｐｍの銀の濃度を有する産業用殺生物剤としての水中での銀の組成物であって、
前記銀は、懸濁液中の銀ナノ粒子の形態であり、且つ元素としての銀の内部及び酸化銀の表面を有し、
前記銀ナノ粒子の大部分は、約１００ナノメートル未満の最大直径を有し、
前記銀ナノ粒子の大部分は、約２ナノメートル超の最小直径を有し、
前記組成物は抗菌特性を示す、組成物。
【請求項３１】
請求項３０に記載の組成物であって、前記銀ナノ粒子に曝された硫化水素（Ｈ２Ｓ）及び／又は硫化水素イオン（ＨＳ−）を化学的に分解する構造的及び機能的性質を有する組成物。
【請求項３２】
請求項３０に記載の組成物であって、ボアホールの掘削に用いる掘削流体を形成するための掘削泥水をさらに含む組成物。
【請求項３３】
請求項３０に記載の組成物であって、ボアホール内の水圧破砕用の破砕流体をさらに含む組成物。
【請求項３４】
請求項３０に記載の組成物であって、地下ボアホールから抽出した生成水を含む組成物。
【請求項３５】
請求項３０に記載の組成物であって、合計で約５ｐｐｂ〜約５０ｐｐｍの銀の濃度を有する組成物。
【請求項３６】
請求項３０に記載の組成物において、前記銀ナノ粒子の大部分が、約１５ナノメートル未満の最大直径及び約５ナノメートル超の最小直径を有する組成物。
【請求項３７】
請求項３０に記載の組成物において、前記銀の濃度が合計で約１ｐｐｂ〜約６４ｐｐｍである組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願の相互参照］
本願は、２０１１年２月２５日付けで出願された「産業用途における金属ナノ粒子殺生物剤」と題する米国仮特許出願第６１／４４６，５９９号の優先権の利益を主張し、当該出願の全体を本明細書に援用する。本願は、２０１２年２月７日付けで出願された「産業用途における金属ナノ粒子殺生物剤」と題する米国出願第１３／３６８，２５２号の利益も主張し、当該出願の全体を参照により援用する。
【背景技術】
【０００２】
多くの産業プロセスは、腐食の低減又は他の形でのプロセス支援のために殺生物剤の使用から利益を享受している。微生物は、一般的な腐食原因の１つである。硫酸塩還元菌（「ＳＲＢ」）は、例えば、多くの掘削流体に見られる有機化合物を酸化させ、硫酸塩を硫化物に、特に硫化水素（Ｈ２Ｓ）及び硫化水素イオン（ＨＳ−）に還元する。ボアホール、又は土壌に開けた深い地中孔は、多くの場合、嫌気状態を曝すこととなり、ＳＲＢ及び他の有害な恐れのある微生物を広めることとなる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
細菌は１つの主な腐食源の最大要因なので、殺生物剤が従来の掘削流体及び源水に含まれることが多い。これらの殺生物剤は、地質工学的ボアホールの奏功を妨げることが多い細菌、Ｈ２Ｓ、有機炭素、及び金属を無効にするか又は減らすことを意図したものである。掘削流体で用いる殺生物剤の例として、塩素、グルタルアルデヒド、水酸化ナトリウム、及び次亜塩素酸ナトリウムが挙げられる。しかしながら、掘削及び他の産業プロセスで用いる従来の殺生物剤には大きな欠点がある。通常の殺生物剤は、危険なほど有毒及び／又は適切な量で用いるには比較的高価である。多くの殺生物剤は、急速に分解又は消散するので、定期的に補充しなければならず、これが費用増加につながる。また、殺生物剤によっては、有効とするために比較的高い濃度とする必要があり、これが周辺の生態系に又は坑井労働者若しくは他の人員に悪影響を及ぼし得る。近年特に関心を引いている１つの欠点は、殺生物剤の毒性である。有毒な殺生物剤は、坑井孔から帯水層又は他の意図せぬ場所へ浸出し得る。掘削流体中でのこれらの殺生物剤の使用の潜在的な環境上の欠点は、将来的にさらなる規制及び費用増加をもたらし得ることである。これらの有毒な殺生物剤を含有する掘削流体の廃棄は、相当な費用及び懸念をもたらす。さらに、高濃度の従来の処理材料が、ケーシング、ポンプ、パイプライン、及び他の機械工学的材料の腐食に寄与し得る。また、回収した掘削流体又は生成水は、高濃度の種々の有毒化学物質、金属及び硫化水素、並びに他のガスを含有し得る。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
方法、システム、及び組成物の種々の実施形態を本明細書に記載する。いくつかの実施形態では、本方法は、産業活動に関連して金属ナノ粒子材料を用いることを含む。より具体的な実施形態では、本方法は、地下土壌（sub-surface earth）活動に関連して金属ナノ粒子材料を用いることを含む。
【０００５】
一実施形態では、本方法は、測定ドーズ量の製造金属ナノ粒子材料を提供するステップと、測定ドーズ量の製造金属ナノ粒子材料を、地下土壌活動でのキャリア材料及び製造金属ナノ粒子材料の使用前に、キャリア材料の前処理のためにキャリア材料に添加するステップとを含む。別の実施形態では、本方法は、地下土壌活動に関連して用いる地下土壌開口にアクセスするステップと、一定量の製造金属ナノ粒子材料を地下土壌開口へ導入するステップと、地下土壌開口を介してアクセス可能な地下土壌位置にある地下土壌状態を処理するステップとを含む。地下土壌状態は、製造金属ナノ粒子材料で処理する。別の実施形態では、本方法は、地下土壌活動に関連して抽出した地下土壌位置からの産物にアクセスするステップと、製造金属ナノ粒子材料のドーズ量を測定するステップと、測定ドーズ量の製造金属ナノ粒子材料を地下土壌位置からの産物と共に導入するステップとを含む。
【０００６】
本明細書での測定又は測定値への言及は、概して、ある量をそれよりも大きな量から分離することを含むと理解されたい。分離する量は、正確な所定量（例えば、体積又は重量ベースの測定器具で得たもの）であってもよく、又は代替的に、より不正確な不確定量（例えば、容器から若干ランダムに又は大まかに概算量を注ぐことにより得たもの）であってもよい。
【０００７】
これらの方法のそれぞれの実施形態では、付加的な動作を実行することができ、及び／又はパラメータを指定することができる。いくつかの実施形態では、本方法は、キャリア材料及び製造金属ナノ粒子材料を地下土壌活動で用いて、キャリア材料及び製造金属ナノ粒子材料に曝された硫化水素（Ｈ２Ｓ）及び／又は硫化水素イオン（ＨＳ−）の大部分又は実質的に全部を化学的に分解するステップも含む。いくつかの実施形態では、本方法は、キャリア材料及び製造金属ナノ粒子材料を地下土壌活動で用いて、地下土壌活動内で腐食源を低減するステップも含む。いくつかの実施形態では、本方法は、キャリア材料及び製造金属ナノ粒子材料を地下土壌活動で用いて、地下土壌活動内で液体及びガスの両方を処理することも含む。いくつかの実施形態では、製造金属ナノ粒子材料は銀ナノ粒子を含み、銀ナノ粒子の実質的に全部が、約２ナノメートル〜約１００ナノメートルの直径及び／又は約５ナノメートル〜約１５ナノメートルの平均直径を有する。
【０００８】
方法、システム、及び組成物の他の実施形態も記載する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】掘削流体を用いた坑井掘削用のシステムの一実施形態の図を示す。
【図２】石油及びガス生産を刺激する水圧破砕用のシステムの一実施形態を示す。
【図３】地下資源を抽出するシステムの一実施形態を示す。
【図４】金属ナノ粒子の例としての銀ナノ粒子の一実施形態の図を示す。
【図５】掘削用途で金属ナノ粒子懸濁液を用いる方法の一実施形態を示すフローチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
説明を通して、同様の参照符号を用いて同様の要素を識別し得る。
【００１１】
以下の説明において、種々の実施形態の具体的詳細を提供する。しかしながら、いくつかの実施形態は、これらの具体的詳細の全部を用いなくても実施することができる。他の例では、簡潔及び明確にするために、特定の方法、手順、コンポーネント、構造、及び／又は機能を、本発明の種々の実施形態を可能にする以上には詳細に記載していない。
【００１２】
多くの実施形態を本明細書に記載するが、記載の実施形態の少なくともいくつかは、殺生物剤としての金属ナノ粒子組成物を単独で又は溶液若しくは他の組み合わせの一部として産業用途に組み込んだものである。いくつかの実施形態では、金属ナノ粒子組成物は、構造水に永久的に結合した金属銀ナノ粒子を含み、これは、複数の殺生物性の作用モードを利用して、具現された作用モードを使い果たすことのなく、細菌（例えば病原菌）を触媒的又は相乗的に（すなわち、複数の毒性モードを用いて）破壊する。
【００１３】
多くの産業プロセスは、腐食の低減又は他の形でのプロセス支援のために殺生物剤の使用から利益を享受している。しかしながら、通常の殺生物剤は、危険なほど有毒であり、及び／又は適切な量で用いるには比較的高価である。これに対して、金属ナノ粒子組成物は、比較的持続性があると共に無毒でありつつも、優れた殺生物特性を有し得る。金属ナノ粒子組成物を産業プロセスに組み込むことで、環境上のリスク及び費用を低減しつつ、好ましい殺生物性の効果をもたらすことができる。
【００１４】
多くの産業プロセスは、深い地中孔を土壌に掘削又は穿孔することを含む。これらの孔は、多くの場合にボアホールと称される。例えば、石油及びガス産業においては、深さ１マイルを超える孔を地面の下に開けることが多い。この掘削プロセスは、概して、ドリルビットを冷却し、ドリルビットが切削した粒子を除去し、場合によってはドリルビットに動力を供給する種々のタイプの流体を送り込むことを含む。流体は、ボアホールの壁の支持及び坑井の作製を刺激する等の他の理由でも、ボアホールに送り込まれる。これらの流体は、一般に「掘削流体」、「掘削泥水」、「仕上げ流体」、「改修流体（work-over fluid）」、「パッカー流体」、「破砕流体」、「刺激流体」、「適合制御流体（conformance control fluid）」、「透水性制御流体（permeability control fluid）」、「圧密流体（consolidation fluid）」等と称する。本明細書で用いる場合、「掘削流体」は、掘削、生産、保守、又は修復プロセス中にボアホールに送り込まれる任意のタイプの流体を指し得る。いくつかの実施形態では、掘削流体は水であり、付加的な化学物質を含有してもしなくてもよい。
【００１５】
水は、これらの流体で最も一般的な成分であり、応用地質工学に関係する地下プロセスを含む産業プロセスを通して用いられる。応用地質工学の活動及びプロセスは、任意の地下掘削活動、表層掘削活動、又は限定はされないが石油及びガス並びに地熱産業的実施を含む任意の目的に関係する同様の活動を含み得る。キャリアとしての水の自然の性質は、特定のプロセスを支援も妨げもし得る。例えば、土壌に孔を開ける応用科学の種々の段階において、水は、土壌からの大量の粒子及び元素並びに水に添加された化学物質の組成物を吸収及び／又は運搬する。殺生物剤は、従来は種々の濃度で水に添加されて地下地層（subterranean geologic formations）で生じる細菌、有機炭素、金属、硫化物等に関係する問題に対処する化学物質の一例である。
【００１６】
掘削流体という用語は、本明細書で用いる場合、土壌にボアホールを掘削するのに用いる任意の流体を指す。細菌、有機炭素及び金属並びに硫化物は、掘削流体機能を阻害する。通常の掘削流体機能としては、限定はされないが以下のものが挙げられる：
坑井及びボアホールからの繰粉の除去
繰粉の懸濁及び放出
地層圧の制御
透水性地層のシール
坑井孔安定性の維持
地層損傷の最小化
ビット及び掘削アセンブリの冷却、潤滑、及び支持
工具及びビットへの水圧エネルギーの伝達
適切な地層評価の確保
腐食の制御（許容レベルで）
セメンティング及び仕上げの促進
環境への影響の最小化
【００１７】
掘削システムの種々のコンポーネントは、通常は掘削流体中に浸漬され、腐食により故障することが多い。この腐食は、多くの場合、掘削流体を通って掘削システムのコンポーネントまで移動する腐食性物質により引き起こされる。これらの故障は、掘削システムを操作している労働者に重大な危険をもたらし得ると共に、交換部品の配設といった不経済な遅延を引き起こし得る。
【００１８】
微生物は、一般的な腐食原因の１つである。硫酸塩還元菌（「ＳＲＢ」）は、例えば、多くの掘削流体に見られる有機化合物を酸化させ、硫酸塩を硫化物に、例えば硫化水素（Ｈ２Ｓ）及び硫化水素イオン（ＨＳ−）に還元する。金属掘削装置をＳＲＢの存在下で用いた場合、ＳＲＢにより生成されたＨ２Ｓに起因した金属装置の腐食が生じることが多く、これは、「サワーガス」田と一般に称する坑井現場（well field）全体からの生産を大いに妨害又は阻害し得る状態である。硫化水素は、通常の動作条件下でも他の形で危険であり得る。
【００１９】
さらに、掘削プロセスの完了後でも、ボアホールに設置した他の装置及び／又は構造物がＳＲＢの腐食作用を被り得る。例えば、コンクリート及び金属パイプは、経時的に腐食してボアホール内で最終的に損壊し得る。さらに、設置プロセス自体がＳＲＢに起因して妨げられるか又は損なわれ得る。例えば、ＳＲＢは、コンクリートの適切な養生を阻害し、これはボアホールの壊滅的な損壊をもたらし得る。
【００２０】
細菌は１つの主な腐食源の最大要因なので、殺生物剤が、標準的な掘削流体及び源水に含まれることが多い。これらの殺生物剤は、地質工学的ボアホールの奏功を妨げることが多い細菌、Ｈ２Ｓ、有機炭素及び金属を無効にするか又は減らすことを意図したものである。掘削流体で用いる殺生物剤の例として、塩素、グルタルアルデヒド、水酸化ナトリウム、及び次亜塩素酸ナトリウムが挙げられる。しかしながら、掘削及び他の産業プロセスで用いる従来の殺生物剤には大きな欠点がある。多くの殺生物剤は、急速に分解又は消散するので、定期的に補充しなければならず、これが費用増加につながる。また、殺生物剤によっては、有効とするために比較的高い濃度とする必要があり、このことが殺生物剤自体の腐食作用に影響するので、硫化水素等の細菌生成腐食性物質を排除するという目標と相反し得る。また、一部の殺生物剤のこのような使用は、周辺の生態系に又は坑井労働者若しくは他の人員に悪影響を及ぼし得る。近年特に関心を引いている１つの欠点は、殺生物剤の毒性である。有毒な殺生物剤は、坑井孔から帯水層又は他の意図せぬ場所へ浸出し得る。掘削流体中でのこれらの殺生物剤の使用の潜在的な環境上の欠点は、将来的にさらなる規制及び費用増加をもたらし得ることである。これらの有毒な殺生物剤を含有する掘削流体の廃棄は、相当な費用及び懸念をもたらす。
【００２１】
結果として、掘削企業は、人体及び環境に対する毒性が低く、急速に分解せず、且つＳＲＢ及びＨ２Ｓに対して効果的な殺生物剤を必要としている。これらの特性を有する本開示に記載の１つの殺生物剤は、金属ナノ粒子組成物からなるものである。金属ナノ粒子組成物の一例は、２００６年１１月１４日付けでRobert J. Holladayに付与された米国特許第７，１３５，１９５号明細書に記載されており、当該明細書の全体を参照により本願に援用する。
【００２２】
図１は、掘削流体を用いて坑井を掘削するシステム１００の一実施形態の図を示す。システム１００は、デリック１０２、ドリルストリング１０４、及び泥水ポンプ１０６を含む。システム１００は、地面にボアホール１０８を開ける。
【００２３】
デリック１０２は、いくつかの実施形態では、システム１００の他の要素を支持する支持構造物である。デリック１０２は、ドリルストリング１０４を持ち上げて位置決めする機械を含み、システム１００を操作し、ボアホール１０８内でドリルビット１１０を回転する等のシステム１００の機能を実行する他の機械も含み得る。デリック１０２は、任意のサイズとすることができ、ドリルストリング１０４を支持することが可能な任意の材料を含むことができる。
【００２４】
ドリルストリング１０４は、一実施形態では、相互に接続した中空のドリルパイプの１つ又は複数のセクションを含む。ドリルストリング１０４は、掘削流体１１４及びトルクを表層からドリルストリング１０４の底部へ伝達する。ドリルストリング１０４の中空パイプは、掘削流体１１４が流れる導管として働く。ドリルストリング１０４は、ボアホールの経路における岩石層を粉砕、切削、又は破砕するドリルビット１１０も含む。
【００２５】
いくつかの実施形態では、泥水ポンプ１０６は、表層からドリルストリング１０４を通してボアホール１０８の底部へ掘削流体１１４を移送する。泥水ポンプ１０６は、往復ポンプ又は掘削流体１１４を高圧とすることが可能な他のデバイスで有り得る。泥水ポンプ１０６は、掘削流体１１４を移送する複数のピストン／プランジャを有する場合があり、またボアホール１０８のサイズ及び深さに対してサイズを決めることができる。泥水ポンプ１０６は、振動を減らす１つ又は複数の緩衝装置もさらに含み得る。
【００２６】
掘削流体１１４は、泥水ポンプ１０６によって中空ドリルストリング１０４を通してボアホール１０８の底部のドリルビッド１１０に移送される。掘削流体１１４は、続いてドリルストリング１０４とボアホール１０８の壁との間の環状空間（アニュラス１１２として知られる）内を上方へと流れる。掘削流体１１４は、アニュラス１１２の頂部から出て、泥水ポンプ１０６、ドリルストリング１０４、ドリルビット１１０、及びアニュラス１１２を通して再循環される。
【００２７】
掘削流体１１４は、いくつかの機能を果たす。いくつかの実施形態では、掘削流体１１４は、ドリルビット１１０の使用を延長するためにドリルビット１１０を潤滑及び冷却する。掘削流体１１４は、ドリルビット１１０によってボアホール１０８から切削された「繰粉」として知られる材料も除去する。いくつかの実施形態では、掘削流体１１４は、ドリルビット１１０又はドリルストリング１０４の他のコンポーネントに動力を供給する。掘削流体１１４は、例えば腐食性物質の細菌生成を低減する殺生物剤も含み得る。
【００２８】
一実施形態では、掘削流体１１４は、金属ナノ粒子組成物を含む。金属ナノ粒子組成物は、掘削流体１１４中のＳＲＢの少なくとも一部の活動を低減するか又はこれを死滅させることができる。結果として、掘削流体１１４中の腐食性物質の生成が低減され得る。特定の実施形態では、金属ナノ粒子は銀ナノ粒子を含む。以下の説明は銀ナノ粒子について言及するが、提供される説明は、他の金属若しくは金属特性により形成されるか又は他の金属若しくは他の金属特性を含むナノ粒子に適用可能である。銀ナノ粒子は、あらゆる濃度レベルで掘削流体１１４中に存在し得る。一例として、銀ナノ粒子は、約５０ｐｐｂ〜５ｐｐｍの濃度で掘削流体１１４中に存在し得る。別の例では、銀ナノ粒子は、最大で約１００ｐｐｍの濃度で掘削流体１１４中に存在し得る。別の例では、銀ナノ粒子は、最小で約１ｐｐｂの濃度で掘削流体１１４中に存在し得る。特定の用途内で用いられる濃度レベルは、銀ナノ粒子組成物を用いる産業用途のタイプに応じて変わり得る。さらに、他の濃度範囲が銀以外の金属を含むナノ粒子に適用可能であり得る。
【００２９】
いくつかの実施形態では、掘削流体１１４を再循環前に泥水ピット１１６内に静置して、繰粉を掘削流体１１４から沈殿させることができる。掘削流体１１４は、再循環前に監視又は変更することもできる。従来の殺生物性添加剤の場合、この沈殿プロセスが、繰粉と共に殺生物剤の沈殿、化学変換及び化学分解、又は大気への揮発をもたらし得る。したがって、掘削流体１１４中の殺生物剤の濃度は効力と共に低下し得る。さらに、従来の殺生物剤は、使用中に比較的急速に分解又は消費され得るので、比較的短時間で掘削流体１１４にさらに殺生物剤を追加する必要がある。
【００３０】
いくつかの実施形態では、銀ナノ粒子組成物は、掘削流体１１４が泥水ピット１１６内にある間、銀ナノ粒子組成物を懸濁状態のままとする物理的特性を有する。ナノ粒子の小さなサイズは、ナノ粒子の構造及び種々の基本的な力と併せて、ナノ粒子を懸濁したままの状態とし、その結果、泥水ピット１１６内に沈殿させないか又は比較的ゆっくりと沈殿させて、その殺生物特性を保持することを可能とする。結果として、銀ナノ粒子組成物を含む殺生物剤又は銀ナノ粒子材料のみを基本的に含む溶液は、他の既存の殺生物剤よりも長く濃度及び効力を維持することができる。
【００３１】
銀ナノ粒子は、界面活性剤なしで組成物中において安定であり得る。したがって、掘削流体１１４は界面活性剤を含まなくてもよい。しかしながら、他の実施形態は界面活性剤を含んでもよい。
【００３２】
銀ナノ粒子組成物は、いくつかの実施形態では、掘削及び他の産業用途で用いる他の従来の殺生物剤よりも、殺生物剤としての効力を長く保持し、より多くのＳＲＢを中和する。効力は、ナノ粒子の物理的特性が引き起こし得るナノ粒子の運動によって助長され得る。（例えばミクロ粒子に比べ）比較的小さいナノ粒子は、比較的高いレベルのブラウン運動を示し得る。いくつかの実施形態では、金属ナノ粒子組成物は、構造水に永久的に、基本的に永久的に、又は半永久的に結合した金属銀ナノ粒子を含み、これは、複数の殺生物性の作用モードを利用して、具現された作用モードを使い果たすことのなく、細菌（例えば病原菌）を触媒的又は相乗的に（すなわち、複数の毒性モードを用いて）破壊する。その結果、銀ナノ粒子組成物は、それよりも大きな粒子よりも長く殺生物剤としての効力を保持することができる。
【００３３】
特定の実施形態では、掘削流体１１４用の殺生物性添加剤は、有機ポリマーを含まない。換言すれば、掘削流体１１４は、無機殺生物剤のみを含有し得る。掘削流体１１４は、有機物を実質的に含まない銀ナノ粒子を含有し得る。一実施形態では、掘削流体１１４用の殺生物性添加剤は、主に又は専ら水での銀ナノ粒子懸濁液であり得る。別の実施形態では、掘削流体１１４用の殺生物性添加剤は、１つ又は複数の付加的な物質と組み合わせた水中での銀ナノ粒子懸濁液であり得る。銀ナノ粒子の実施形態は、図４に関してより詳細に後述する。
【００３４】
特定の実施形態では、掘削流体１１４用の殺生物性添加剤は、過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）も含み得る。過酸化水素は、銀ナノ粒子と相互作用して掘削流体１１４の抗菌活性を向上させることができる。特に、過酸化水素の添加は、高塩分による影響の一部又は全部を中和するが、そうでなければこの影響は銀ナノ粒子溶液の有効性に悪影響を及ぼし得る。このように、過酸化水素が塩分を少なくとも部分的に中和すると言える。いくつかの実施形態では、過酸化水素は、嫌気性微生物に対する殺生物剤として働く。過酸化水素は、全溶液の約０．５％〜５．０％を構成し得る。他の実施形態は、過酸化水素をより多く又はより少なく含むことができる。他の実施形態は、全溶液におけるより狭いパーセンテージ範囲（例えば、約１．０％〜４．０％、約２．０％〜３．０％等）に制約され得る。一例として、過酸化水素は、約５００ｐｐｂ〜約１０ｐｐｍの濃度で掘削流体１１４中に存在し得る。別の例では、過酸化水素は、最大約１００ｐｐｍの濃度で掘削流体１１４中に存在し得る。いくつかの実施形態では、過酸化水素は、銀ナノ粒子と共に掘削流体１１４中に存在する。この実施形態は、上述のような一定範囲の銀ナノ粒子濃度と、約５００ｐｐｂ〜約１００ｐｐｍの範囲の過酸化水素濃度とを利用し得る。
【００３５】
図２は、石油及びガス生産を刺激する水圧破砕用のシステム２００の一実施形態を示す。システム２００は、泥水ポンプ１０６、掘削流体１１４、及び穿孔銃２０４を含む。システムは、坑井の作製を容易にするためにボアホール１０８の一部の周りの岩石を破砕する。
【００３６】
穿孔銃２０４は、一実施形態では、ボアホール１０８の横方向部分（「横坑（the lateral）」）に挿入される。横坑は、頁岩（shale：シェール）層等の岩石又は岩石層の特定の層２０２内に位置し得る。穿孔銃２０４は、ケーシングと、コンクリートライニング及びボアホール１０８の周囲の岩石等のボアホール１０８をライニングする他の周囲構造物とに圧力を加える。加えられた圧力は、特定の穿孔部位２０６に位置付けられ、穿孔部位２０６又はその付近において、ケーシング、コンクリートライニング、及び岩石が穿孔されるような位置に、圧力が集中する。穿孔銃２０４は、成形爆薬又は他の爆発物等、圧力を加える任意の方法を用いる。
【００３７】
穿孔銃２０４は、続いてボアホール１０８から除去され、ボアホールに破砕流体が充填される。破砕流体は、いくつかの態様では、ボアホール１０８の掘削に用いる掘削流体１１４と同様のものであってもよく、又は上述のように同様の銀ナノ粒子溶液を含む特殊な破砕流体であってもよい。破砕流体は、泥水ポンプ１０６又は他のポンプ若しくは圧力発生デバイスによってボアホール１０８内に加圧下で注入される。泥水ポンプ１０６は、掘削プロセスで用いるのと同じポンプであってもよく、又は特殊な破砕用ポンプであってもよい。
【００３８】
破砕流体の圧力により、穿孔部付近の岩石が破砕される。加圧した破砕流体により形成された亀裂（フラクチャー）２０８は、ボアホール１０８の周囲の岩石層２０２に進展し得る。概して、亀裂２０８は、石油、ガス又は他の物質をボアホールに導入し、坑井から取り出すための低抵抗通路を提供する。
【００３９】
水圧破砕は、坑井の生産を刺激するのに一般に用いられるが、破砕プロセスはいくつかの困難を含む。上述の掘削流体と同様に、破砕流体は、ＳＲＢ等の細菌の存在によって悪影響を受け得る。ＳＲＢに起因した腐食は、通常の破砕システムにおける標準的な問題である。したがって、殺生物剤が、ＳＲＢの作用を緩和するため、破砕プロセスで用いる破砕流体に含まれることが多い。従来のシステムでは、破砕流体は、有毒な殺生物剤を含む有毒成分を含み得る。既存のシステムで用いる従来の破砕流体の毒性は、労働者、周辺環境、帯水層、及び近隣住民への危険をもたらし得る。破砕に用いる破砕流体からの危険の認識は、プロセスにおいてより少ない有毒物質の使用を要求する政府規制の強化につながり得る。
【００４０】
本明細書に記載のいくつかの実施形態では、破砕プロセスで用いる破砕流体は、構造水懸濁液中に銀ナノ粒子を含む。銀ナノ粒子は、図１及び他の箇所に関して本明細書に記載した特性及び特徴を含み得る。一実施形態では、銀ナノ粒子は、破砕流体に添加される水に懸濁させる。銀ナノ粒子懸濁液は、本明細書で上述したような他の殺生物剤と比べた場合に比較的低い濃度で効果的な殺生物剤として作用することができる。いくつかの実施形態では、銀ナノ粒子懸濁液は、前述の範囲の濃度で存在する。いくつかの実施形態では、銀ナノ粒子懸濁液は、前述の濃度範囲の過酸化水素と共に破砕流体中に存在する。
【００４１】
上述の掘削プロセス及び破砕プロセスに加えて、銀ナノ粒子懸濁液を他の産業用途に用いることができる。例えば、銀ナノ粒子懸濁液は、限定はされないが、坑井の生産を刺激する水の圧入、掘削流体水の再生、坑井整備、及びサワーガスの緩和を含むいくつかの他の掘削プロセスで同様に殺生物剤として用いることができる。銀ナノ粒子懸濁液は、限定はされないが以下のものを含む他の産業用途で同様に殺生物剤として用いることができる：流体最適化、水消毒、浄水、水処理、水分離、生成水の回収及び処理、坑井調整、掘削流体調整剤（drilling fluid conditioner）、掘削流体鉱物（drilling fluid mineral）、掘削流体摩擦低減剤、セメント調整剤、掛け流し灌漑（surface flood irrigation）、機械的な蒸気増大（mechanical vapor enhancement）、汚染中和剤、復旧／再生治療剤（rehabilitation/reclamation curative）、貯留層／累層調整剤（reservoir/formation conditioner）、帯水層修復、土壌改善、スケール防止剤、除菌、病原菌除去、掘削プロセスの強化、油水分離、流体融合（fluid integration）、ケーシング保護、細菌予防、紫外線特性相似、砒素除去、石油精製プロセス、地表排出（land surface discharge）、ノンポイントソース（非点源汚濁源）流出、蒸発池処理及び流出制御、湿地処理、防塵、現場洗浄（field wash）、飲用／雑用水、鉄除去、地下圧入、強化蒸発、水バランス（water balancing）、硫化水素除去（硫黄還元細菌）、及び他の同様の用途。
【００４２】
銀ナノ粒子懸濁液を用いることができる他の産業用途として、限定はされないが以下のものが挙げられる：界面活性剤、イオン交換、電気透析（ＥＤ）、逆電気透析（ＥＤＲ）、容量性脱イオン技術、電気化学的活性化技術、電気脱イオン、植物／植生栄養素、電磁半導体。銀ナノ粒子溶液は、塩化物及び硫化物（Ｈ２Ｓ及びＨＳ−）、硝酸塩、亜硝酸塩、及び／又は他のイオン濃度の低減プロセスで用いることもできる。銀ナノ粒子溶液は、セレン、砒素、銅、及び／又は他の金属濃度の低減プロセスで用いることもできる。銀ナノ粒子溶液は、多環芳香族炭化水素及び他の有機化合物の低減プロセスで用いることもできる。
【００４３】
付録Ａは、認定された分析研究所が４個の試料で実施した試験から得られた試験データの無機分析報告を含む。これらの又は同様の試験データにおいて、有機物の報告で見られる略語「Ｓｕｒｒ」は、試料の注入、抽出、及び／又はパージの効率を求めるために研究所が意図的に添加したサロゲート化合物を示す。報告書で見られる「報告限界」は、定量限界値（ＰＱＬ）に相当し、言及した方法及び試料マトリックスにより報告され得る最低濃度である。報告限界は、任意の規制限度に必ずしも合致せず、場合によっては、より正確な試験装置を用いて得られ得るより正確な試験データを除外し得る。これらの制約の範囲内において、品質管理及び計算の目的で分析結果を有効数字３桁まで報告する。また、付録Ａで実施及び報告されている硫化物分析に関して、提供試料の体積が限られていたので、試料を希釈して試料分析のための特定の体積とした。この希釈により、当該試料の報告限界が上昇する。付録Ａに示す試料５は、ワイオミング州南部の坑井現場での坑井仕上げから石油生産への移行中の生成水と混合された還流水（flow-back water）における処理の結果を含む。
【００４４】
ＡＳＴＭ標準法も用いた他の分析は、銀ナノ粒子溶液が硫化物の濃度を低減する能力を実証している。これらの硫化物の化学的な酸化試験の結果も、付録Ａに含まれている。
【００４５】
本明細書に記載の金属ナノ技術、又は同等の金属ナノ技術の実施形態の潜在的ユーザとして、限定はされないが、石油及びガス産業、地下地質工学、並びに他の産業用エネルギー又は環境関連製品用途の何らかの態様に関与する事業体が挙げられる。潜在的使用のいくつかの例として、限定はされないが以下のものが挙げられる：国内外、多国籍の主要石油産業、国内石油会社、一貫操業石油企業（fully integrated oil entities）、独立系石油会社、精製業者、流通業者、生産業者、投資家、参加者、消費者及び投機家、先物取引の製造業者及び制作者、現金市場、先渡し市場、及び先物市場からなる石油市場の販売業者及び取引業者、並びに全てのエネルギーサービス事業者、第三者供給業者、及び任意の法人、子会社、部門、補助団体、及び上流・下流活動における持株会社又は関係会社。
【００４６】
概して、本明細書に記載の金属ナノ技術、又は同等の金属ナノ技術の実施形態として、限定はされないが、工学技術、建設、操業、企画、設計、調査、及び生産試験といった一般的な分野の活動が挙げられる。これらの分野内に入る可能性のある活動のいくつかの例として、限定はされないが、生産、精製、製造、処理、化学、石油化学、ＧＴＬ（gas to liquids：ガス液化）、地熱、地質工学、加工、パイプラインの敷設、流体、炭化水素、有機蒸気、輸送、取り扱い、地震、地質学、地球物理学、技術、開発、工学技術、堆積、磁気、重量測定、転移、導電性、貯留層、海底、気象、環境、泥水ピット、泥水システム、泥水流体（mud fluids）、泥生成物（mud products）、加泥剤（mud additives）、殺生物剤の交換又は添加、増粘、最適化、回収手順、坑井流体、セメンティング流体、スリックライン流体（slick-line fluids）、水圧破砕流体、工業用水用途、ガス又は加圧破砕、改修流体、セメンティング流体、ボアホール、循環プロセス、遺留水、地層水、間隙水、鉱物骨材又は有機物、硫黄還元細菌、全ての他の既知又は未知の表層細菌及び地下細菌、生成水、沈殿池流体、貯留ピット流体（reserve pit fluids）、閉ループ流体、混和性流体、水流入（water-flooding）、水井戸、投棄井、流体圧入、圧入井、採掘井（outpost wells）、流れ処理器（flow treaters）、増進回収、塩水流体、塩水廃棄、硫化水素、溶解ガス、二酸化炭素、ガス圧入、水流入（water-flood）、化学物質、ガス、熱を用いた３次回収法（tertiary methods）、資源回収の効率増大、ポンプ装置(pumpers)、タンク消耗品（tank consumables）、洗浄、タンク集合体（tank battery）、タンクファーム、タンク貯蔵、空気掘削、エア／ガスリフト、スワッビング、ヒーター処理、ホットオイリング（hot oiling）、酸処理、ピギング、洗浄、ケーシング、チュービング（tubing's）、ダウンホール整備、ワイヤライン、改修、及び同様の活動が挙げられる。さらに他の例として、以下に関する種々の活動が挙げられる：施設、収集施設（gathering facilities）、水処理システム、配管系、パイプライン、ポンプステーション、リフトステーション、移送ステーション、貯蔵施設、廃棄物処理施設、宿泊設備、供給ユニット、掘削地点、掘削ユニット、廃棄施設、坑口、フローライン、圧入ライン、カソード、分離プロセス、人工採油法、高度回収技術、輸送装置、コミッショニング／ディコミッショニング、復旧、坑井放棄、環境管理、蒸発池、脱塩蒸発／沈殿池（desalinate evaporation/settling ponds）、生成流体、さらには還元、安定化向上、膨張、蒸発、潤滑、酸性度、アルカリ性度、分離、滅菌、活性化及び廃棄に関して有形又は無形の特性を有する有機、無機、金属又は他の組成物における水処理。他の商業的及び／又は産業的用途活動のさらに他の例として、限定はされないが以下のものが挙げられる：石油、ガス、コンデンセート、可燃性及び不燃性ガス、炭化水素、ディスティレート、収集プロセス、脱水、圧縮、処理及び輸送法、検層（logging）、整地、採掘、土壌作業（dirt work）、準備、消耗品、穿孔等。また、本明細書に記載の金属ナノ技術の実施形態は、進行中の研究開発活動に関連して用いることができる。かかる研究開発活動のいくつかの例として、限定はされないが以下のものが挙げられる：陸上、海上、移動式、固定式、内蔵式、ジャッキアップ、半潜水型、掘削船、給水船、掘削リグ、ドリルモジュール、輸送機関（transports）、作業員宿泊施設、石油精製、化学プラント、尿素プラント、水処理施設、圧入施設、硫化水素施設等。さらに、本明細書に記載の金属ナノ技術の実施形態は、地下土壌活動に対する、環境規制及び／又は安全規制に関する任意の活動に関連して用いることができ、これにより本明細書に記載の製造金属ナノ粒子の１つ若しくは複数の実施形態の、又は製造金属ナノ粒子の記載した実施形態の１つ若しくは複数と同等の金属構造の特性によって処理され得る放出物又は抽出物をもたらすか又はもたらし得る。
【００４７】
図３は、地下資源を抽出するシステム２２０の一実施形態を示す。図３のシステム２２０は、図２のシステム２００と多くの態様で実質的に同様である。しかしながら、図３に示すシステム２２０は、破砕が完了して天然ガス又は石油等の資源をボアホール１０８から抽出している運転可能な段階を表す。
【００４８】
図示のシステム２２０では、掘削流体１１４がもう必要ないので、ピット１１６が埋め戻されている。システム２２０は、生成水又はボアホール１０８から天然ガス又は他の資源（単数又は複数）と共に抽出された水を貯蔵するために設置したタンク集合体２２２も含む。タンク集合体２２２は、一定量の生成水を保持するよう設計した１つ又は複数の貯蔵タンクを含み得る。生成水は、表層環境にとって有害な成分を有する可能性があるので、タンク集合体２２２に貯蔵される。例えば、有毒化学物質が掘削又は破砕段階で用いられる場合、生成水は、表層環境に放出すべきでない残留有毒化学成分を含み得る。さらに、ボアホール１０８で見られる天然元素のいくつかは、表層環境において危険であるか又は望ましくない場合がある。二次的な予防措置として、タンク集合体２２２を小段（berm）又は堰（dike）２２４内に位置させることができる。タンク集合体２２２内に貯蔵された生成水の一部が漏れた場合、小段又は堰２２４は、閉じ込め及び浄化措置行っている間は漏出物を収容するように設計される。
【００４９】
図４は、銀ナノ粒子３００の一実施形態の図を示す。銀ナノ粒子３００は表面３０２及び内部３０４を含む。銀ナノ粒子３００は銀ナノ粒子懸濁液に含まれ得る。
【００５０】
表面３０２は、一実施形態では酸化銀である。表面３０２は金属特性を有し得る。いくつかの実施形態では、表面３０２は共有結合性を有する。内部３０４は元素としての銀であり得る。
【００５１】
銀ナノ粒子３００は、銀ナノ粒子３００のサイズを定める正確な直径又は平均直径３０６を有し得る。いくつかの実施形態では、銀ナノ粒子の直径３０６又はサイズは、約０．００２マイクロメートル〜約０．０３０マイクロメートル（すなわち、２ナノメートル〜３０ナノメートル）である。銀ナノ粒子は、平均直径が約０．００２マイクロメートル〜０．０３０マイクロメートル（すなわち、２ナノメートル〜３０ナノメートル）の可変サイズを有し得る。
【００５２】
銀ナノ粒子３００は、組成物中の複数の銀ナノ粒子の１つであり得る。組成物は、水中での銀ナノ粒子の組成物であり得る。いくつかの実施形態では、組成物中の銀ナノ粒子の大部分は、直径約０．００２マイクロメートル〜約０．０３０マイクロメートルである。別の実施形態では、組成物中の銀ナノ粒子の少なくとも７５％が、直径約０．００２マイクロメートル〜約０．０３０マイクロメートルである。さらに別の実施形態では、組成物中の銀ナノ粒子の少なくとも９０％が、直径約０．００２マイクロメートル〜約０．０３０マイクロメートルである。いくつかの実施形態では、組成物中の銀ナノ粒子の少なくとも９５％が、直径約０．００２マイクロメートル〜約０．０３０マイクロメートルである。組成物のいくつかの実施形態では、銀ナノ粒子は、平均直径が約０．０１０６マイクロメートルである。上述のように、銀ナノ粒子は、溶液中で又は脱水物質（例えば粉体）として、ＳＲＢ及び／又は他の細菌に対する殺生物特性を示し得る。
【００５３】
図５は、掘削用途で銀ナノ粒子懸濁液を用いる方法４００の一実施形態を示すフローチャート図である。方法４００は、特定の実施形態において、図１〜図３のシステム及び装置の使用法であり、これらの図を参照して説明する。しかしながら、方法４００は、これとは無関係に実行することもでき、これらの図に関して上述した具体的な実施形態に特に限定される意図はない。また、以下の説明は、掘削流体及び掘削装置に主に言及するが、同じ又は同様の動作を破砕流体及び破砕機器で、又は他の工業用流体及び関連装置で実施してもよい。
【００５４】
図５に示すように、銀ナノ粒子懸濁液を供給する（４０２）。懸濁液は、掘削流体１１４の形態とすることができ、泥水ピット１１６又は生成水に供給することができる（４０２）。懸濁液は、抗菌特性を示し、殺生物剤として有用であり得る。
【００５５】
泥を掘削する泥水ポンプ１０６（又は破砕流体用の他のポンプ）が、懸濁液をボアホール１０８に移送する（４０４）。いくつかの実施形態では、懸濁液を、ドリルストリング１０４を通してボアホール１０８に移送する（４０４）。別の実施形態では、懸濁液をボアホール１０８に直接移送する（４０４）。
【００５６】
ボアホール１０８内の懸濁液を加圧することができる。圧力は、泥水ポンプ１０６によって、又は圧力を加えることが可能な別のデバイスによって、懸濁液に加えることができる（４０６）。一実施形態では、加わった圧力が、ドリルストリング１０４を通り、さらにボアホール壁とドリルストリング１０４との間のアニュラス１１２内を通って還流するよう懸濁液を循環させる。別の実施形態では、水圧破砕等において、懸濁液を静圧下に置く。
【００５７】
いくつかの実施形態では、懸濁液をボアホールから除去して再生する（４０８）。懸濁液は、掘削動作の一部として除去及び再生することができ（４０８）、この掘削動作において、懸濁液はアニュラス１１２から流出するが、ここで、再使用のために捕捉されて泥水ピット１１６へ戻される。別の実施形態では、懸濁液を、将来の使用又は廃棄のためにボアホール１０８から移送して、容器（図示せず）に収容することができる。
【００５８】
本開示の実施形態は、産業用途で用いる殺生物剤の人体及び環境に対する毒性の低減及び安全性の向上を提供する。銀ナノ粒子の金属懸濁液は、他の殺生物剤の代わりに、又は従来の殺生物剤が危険となる用途で用いることができる。
【００５９】
また、参考までに、本明細書に記載の銀ナノ粒子溶液の特定の実施形態は、他の殺生物組成物と区別可能である。一例として、本明細書に記載の銀ナノ粒子溶液の実施形態は、従来の有毒物質、ポリマー、充填剤、凝固剤、プロパント、界面活性剤、有機殺生物剤等の他の潜在的な添加剤を除外する厳密な形態で用いることができる。例として、本明細書に記載の銀ナノ粒子溶液の実施形態は、経時的により早く分解する有機成分を除いて実施することができる。別の例として、本明細書に記載の銀ナノ粒子溶液の実施形態を実施できるが、これらは、効果的に可溶であるか、又は可溶性溶液の実質的な等価物である。これは、いわゆるミクロ粒子として形成した従来の銀系殺生物剤、又は実質的に不溶性の金属／微粒子マトリックス内で比較的不安定な種々の材料の調合物内で形成した従来の銀系殺生物剤とは、対照的である。他の実施形態は、本明細書に示す説明に照らして当業者に容易に明らかとなるであろう他の利点及び／又は特徴的な特徴を示し得る。
【００６０】
本明細書の方法（単数又は複数）の動作は、特定の順序で図示及び説明されているが、各方法の動作の順序は、特定の動作を逆順に実施できるように、又は特定の動作を少なくとも部分的に他の動作と同時に実施できるように、変更することができる。別の実施形態では、別個の動作の命令又はサブ動作を間欠的及び／又は交互に実施することができる。
【００６１】
本発明の具体的な実施形態を説明及び図示してきたが、本発明は、こうして説明及び図示した特定の形態にも部品の構成にも限定されない。本発明の範囲は、本明細書に添付した特許請求の範囲及びそれらの等価物によって規定されるものとする。
【００６２】
付録Ａ
試料１−そのまま（未処理）の高ＴＤＳ（全溶解固形物）生成水
全金属
【表１】
2014514250.tif 000003
【００６３】
【表２】
2014514250.tif 000004
【００６４】
試料２−０．１ｐｐｍの製造金属ナノ粒子材料（ＭＭＮＭ）による試料１の高ＴＤＳ生成水の処理
全金属
【表３】
2014514250.tif 000005
【００６５】
【表４】
2014514250.tif 000006
【００６６】
試料３−３．２ｐｐｍのＭＭＮＭ及び０．５ｐｐｍのＨ２Ｏ２による試料１の高ＴＤＳ生成水の処理
全金属
【表５】
2014514250.tif 000007
【００６７】
【表６】
2014514250.tif 000008
【００６８】
試料４−０．３２ｐｐｍのＭＭＮＭおよび１９．８ｐｐｍのＨ２Ｏ２による試料１の高ＴＤＳ生成水の処理
全金属
【表７】
2014514250.tif 000009
【００６９】
【表８】
2014514250.tif 000010
【００７０】
試料１〜４の硫化物分析は、ＡＰＨＡ標準法４５００−Ｓ２−Ｆ（２００５）を用いて実施した。試料体積が限られており、その方法の体積要件に合致させるために希釈水を添加する必要があったので、この試験における最小の検出限界は６ｍｇ／Ｌであった。このような制限があったので、追加の試料を収集し、ＥＰＡ法３７６．２を用いて分析した（試料５）。この方法の最小の検出限界は０．１ｍｇ／Ｌである。
【００７１】
試料５−ワイオミング州南部の坑井現場での坑井仕上げから石油生産への移行中の、生成水と混合した還流水の処理の結果。試料には、１）そのままの還流／生成水、２）最終的な銀ナノ粒子の濃度が１ｐｐｍとなるように処理した還流／生成水、３）最終的な銀ナノ粒子の濃度が０．０３２ｐｐｍとなるように処理した還流／生成水が含まれる。試料体積が限られているので、１ｐｐｍの銀ナノ粒子で処理した還流／生成水試料は硫化物に関して試験しなかった。
【００７２】
【表９】
2014514250.tif 000011
【００７３】
これらの試料間で金属除去が生じる程度は実質的に変化する。したがって、これらの処理結果は、銀ナノ粒子が種々の金属、硝酸塩／亜硝酸塩及びＴＤＳを溶液から除去する可能性を示すものとして含まれる。この可変性の原因は現在未知である。しかしながら、証拠は、掘削流体及び破砕流体等の比較的高濃度のバインダー／ポリマーを含有する試料では、金属がこれらのポリマーによって強固に結合又はキレート化され得るが、銀ナノ粒子によってそれほど強い影響を受けないことを示唆している。銀ナノ粒子による種々の掘削／破砕組成物からの金属除去におけるこの明らかな阻害にも関わらず、殺菌活性及び硫化物除去特性が少なくとも１４か月の期間にわたって持続するという証拠がある。
【００７４】
試料６．２つの銀ナノ粒子濃度（０．１００ｐｐｍ及び０．３２０ｐｐｍ）での処理後の硫化物濃度の除去。硫化物の濃度は百万分率（ｐｐｍ）である。分析は、水及び廃棄物の化学分析に関するＵＳＥＰＡ法、方法３７６．２（１９８３年）に従った、ＣＨＥＭｅｔｒｉｃｓ分析機器とプロトコルとを用いて１時間、３時間、及び１２時間の曝露後に実施した。硫化物は、１Ｌプラスチック試料容器内において、河川水９００ｍＬで覆われた有機物に富む河川堆積物約１００ｍＬを２５℃で３日間培養することによって生成した。これにより、自然の硫黄還元細菌群／群集からの硫化物の濃度が与えられる。
【００７５】
【表１０】
2014514250.tif 000012
【００７６】
補注：
殺生物剤としての主張に加えて、銀ナノ粒子が掘削泥水、還流／破砕流体、生成水からの硫化物、及び自然の河川堆積物に生じる硫化物を除去する際に極めて効果的な処理であるという主張を裏付ける証拠がここに提示されている。可視の沈殿物は観察されなかったので、化学的な酸化は、河川の水において硫酸塩の生成をもたらし得る。黒ずんだ生成水を用いたいくつかの試験では、おそらく硫化鉄（ＦｅＳ）又は水酸化鉄（ＦｅＯＨ２）である黒色懸濁液が、橙赤色の沈殿物［おそらく二硫化鉄（ＦｅＳ２）又は酸化水酸化鉄（酸素の存在下）］へと急激な変化することとなる。硫化水素は、無酸素環境で他の金属の還元剤としての役割も果たし得ると共に、プロセスにおいて不溶性金属硫化物も形成し得る。このことは、多くの場合、金属が硫化物種と共に水柱から除去されている理由を説明する。このように、銀ナノ粒子は、特にｐＨが中性付近又は中性よりも高い条件において、Ｈ２Ｓ及びＨＳ−による金属の還元で触媒作用を及ぼすように働き得る。
【図１】
2014514250.tif 000013
【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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