JP5925256B2

JP5925256B2 - スケール防止法

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Publication number: JP5925256B2
Application number: JP2014165051A
Authority: JP
Inventors: アルベール・フィルマン・ドゥヴォー; ジャン・アッシュ・ヴァンブレー; テッサ・ニコール・ジョンソン; パトリック・ノテ
Original assignee: Italmatch Chemicals SpA
Current assignee: Italmatch Chemicals SpA
Priority date: 2006-08-09
Filing date: 2014-08-14
Publication date: 2016-05-25
Anticipated expiration: 2027-05-25
Also published as: RU2436738C2; EP2057099A2; WO2008017338A3; CN101500951B; EP3178792A1; CA2659813A1; RU2009107855A; MX339539B; US20110124533A1; BRPI0716488A2; RU2576053C2; US8461088B2; AU2007283161A1; BRPI0716488B1; JP2014237136A; JP2010500158A; NZ599440A; US9108866B2; ZA200900884B; WO2008017338A2

Description

本発明は、バリウムのスケール阻害のようなスケールを阻害するための改善方法に関し、本方法は、油回収および水処理用途に関して有用な可能性がある。本方法は、広義には、閾値量の選択されたアミノアルキルホスホン酸スケール防止剤の添加を含む。本発明の方法に使用するためのスケール防止剤は、α−アミノ酸アルキルホスホン酸、および、カルボキシルとアミン成分とに連結したＣ₂〜Ｃ₂₀炭化水素基を有するアミノ酸種から選択
することができる。ここにおいて、特定のα−アミノ酸アルキルホスホン酸、すなわち、選択された少なくとも１個の孤立電子対を含む電子が豊富な成分；炭素原子のうち少なくとも１つがヘテロ原子で置換されている芳香族化合物；および、α−炭素原子が狭義に定義された電子求引性の成分で置換されている化合物で置換されているものは、排除される。

無機物質の沈着の形成を有効に制御する分野、具体的には、そのような沈着（多くの場合において、水中の炭酸カルシウムおよび硫酸バリウムである）の望ましくないレベルの形成を抑制する分野がよく知られており、長い間存在し続けている。その結果として想像できるように、それに関連する技術がかなり増えつつある。

特許文献１は、主成分としてスチレンスルホン酸およびビニルスルホン酸からなる水溶性コポリマーを含み、任意に少量の非イオン性単量体を含むスケール防止剤を開示している。これらの防止剤の組み合わせは、圧搾処理で用いることができる。特許文献２は、具体的には高濃度の塩水環境における油田でのスケール形成を抑制するための組成物および方法を説明している。２個またはそれ以上のアミン成分を含むアミノメチレンホスホン酸塩（ここにおいて、実質的に全ての利用可能なＮ−Ｈ基がホスホン酸化されている）が、使用に適している。特許文献３は、アミノ末端化した少なくとも２個のアミノ基を有するオキシアルキレートのメチレンホスホン酸塩、および、海洋での油回収活動においてスケール防止剤としてのそれらの使用、加えて、生物系においてキレート化するためのそれらの使用に関する。一例として、このようなホスホン酸塩は、水攻法を用いた第二の油回収に伴って鉄イオンを有効に封鎖することができる。

特許文献４は、地下構造におけるスケールの出現を制御したり低減させたりするのに有用な方法および組成物の技術を説明している。このような防止剤組成物は、アミノホスホン酸、および、アルケニルスルホン酸化合物とエチレン性不飽和単量体とのコポリマーを含む。このようなホスホン酸の例としては、ビスヘキサメチレントリアミンペンタメチレンホスホン酸が示されている。特許文献５は、水に高濃度のアルカリ土類金属塩（例えばバリウム塩）が含まれる可能性がある環境での油田運営において使用するための、スケール防止法に関する。好ましいスケール防止剤の例としては、ヒドロキシルアルキル化されたホスホノメチルアミンが示されている。

特許文献６は、油田に関わる流体系、およびその他の工業用水の用途で使用するための生分解性の腐食抑制剤、および、抗スケール剤（ａｎｔｉ−ｓｃａｌａｎｔ）を開示している。腐食抑制剤／抗スケール剤の例としては、改変されたポリ（アスパラギン酸）ポリマー、および、改変されたアスパラギン酸単位が示されている。改変されたアスパラギン酸は、選択された側鎖（例えばメチルホスホン酸／塩）で置換されていてもよい。

特許文献７は、鉄が存在する可能性がある水系中のカルシウムおよびバリウムのスケール形成を抑制するのに適したスケール防止剤を説明している。このような防止剤の例とし
ては、メチレンホスホン酸塩、好ましくはカルボキシビスニトリロテトラ（メチレンホスホン酸）（これは、尿素（テトラメチレンホスホン酸）としても知られている）が示されている。特許文献８は、特に、油田の活動で用いられる水中での用途のための、少なくとも１種のオキシアルキレン単位、および、１種のホスホン酸塩単位を含むスケールおよび腐食抑制剤を開示している。オキシアルキレンの例としては、トリエチレングリコール、または、テトラエチレングリコールが示されている。ホスホン酸塩の例としては、ビニルホスホン酸、または、ビニリデンジホスホン酸が示されている。好ましいアプローチにおいて、ホスホン酸塩およびオキシアルキレン成分を反応させて、使用に適した単一の化合物を得ることができる。

非特許文献１は、プロリン由来のＮ−ホスホノメチル−Ｌ−プロリン、および、システイン由来のＮ−ホスホノメチル−１，３−チアゾリジン−４−カルボン酸に基づく官能化したγ−リン酸−ホスホン酸ジルコニウムの合成を説明している。特許文献９では、ヘキサヒドロトリアジンとトリアシルリン酸塩とを反応させることによるＮ−ホスホノメチルグリシンの製造方法が説明されている。同じ系列で、特許文献１０は、ホスホン酸塩含有のアミノ酸またはそれらのエステルの製造を説明している。そのアミノ酸成分の例としては、最終産物中において、α−アラニン、β−アラニン、フェニルアラニン、および、アスパラギンが示される。この研究の目的は、１個の残留したＮ−Ｈ官能基を有するモノホスホン酸塩の製造であった。

特許文献１１は、具体的には、不要物由来の天然タンパク質、例えば革、トウモロコシおよびダイズ、卵白、脱脂粉乳および無糖粉乳、羊毛および副蚕糸、獣毛ならびにその他のタンパク質系不要物由来の天然タンパク質とを反応させることによって製造された、カルボキシアルカンアミノメタンホスホン酸の混合物を開示している。特許文献１２は、タウリンまたはシステイン酸のジホスホノメチル誘導体を低レベルで用いることによる、スケールを形成する塩の形成の阻害方法を開示している。

特許文献１３は、Ｎ−ビス（ホスホノメチル）アミノ酸、および、工業用プロセス水と接触させて炭酸カルシウムのスケールを制御するためのそれらの使用を開示している。説明されている特定の化合物は、Ｎ，Ｎ−ビス（ホスホノメチル）−Ｌ−グルタミン酸、Ｎ，Ｎ−ビス（ホスホノメチル）−Ｌ−セリン、および、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−ビス（ホスホノメチル）−Ｌ−リシンである。このＬ−リシン化合物の例としては、１個のアミノラジカルに結合した１個のホスホノメチル成分を有する化学種が示されている。

ＷＯ０１／４９７５６ＵＳ５，１１２，４９６ＵＳ４，０８０，３７５ＵＳ５，２６３，５３９ＧＢ２３０６４６５ＵＳ６，０２２，４０１ＥＰ０４０８２９７ＷＯ０１／８５６１６ＷＯ２００３０００７０４ＤＤＲの特許１４１９３０ＤＥ４１３１９１２ＵＳ５，０８７，３７６ＵＳ５４１４１１２

ＫｕｌｉｎＨｕａｎｇ等，Ｅｕｒ．Ｊ．Ｉｎｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．２００４，２９５６〜２９６０

当業界では、実質的に、累積的な機能性を追加することによって、具体的には海洋での油回収活動および／または水処理の用途に関連して知られている性能不足に対する改善法を提供することなく、および／または、このような既知の活動の組み合わせに本来付随している重要な欠陥を示すことがわかっている多成分系を回避することなく、確実に付加的な成果を実現することを目的としている。

本発明の主な目的は、温度、硬度レベルおよびアルカリ度などの幅広い状態下での水性環境においてスケールを有効に制限することできる、スケール阻害に有益な方法を提供することである。本発明のその他の目的は、実質的に１種の活性なスケール防止剤を用いた有効なスケール制御方法を提供することである。本発明のその他の目的は、例えば媒体を適用する際に付随する二次的な不利益を実質的に引き起こすことなく有効な油スケール制御を提供することである。本発明のさらにその他の目的は、水処理を制御するための有効な手段を提供することである。本発明のさらにその他の目的は、厳しい温度条件下でスケール制御を提供することに関する。

ここで、本発明の前述の目的およびその他の目的は、閾値量の選択されたアルキルホスホン酸化アミノ酸の使用を含むスケール阻害方法の提供によって満たすことができる。

本願中で用いられる用語「パーセント」または「％」は、異なる定義が示されない限り、「質量パーセント」または「質量％」を意味する。また用語「ホスホン酸」および「ホスホン酸塩」も、同じ意味で用いられるが、当然ながらこれは、媒体の優勢なアルカリ度／酸性度の状態に依存する。用語「閾値量」は、水処理分野において周知である。極めて少量のスケール防止剤が溶液中に多量のスケール剤（ｓｃａｌａｎｔ）を保持することができる能力は、「閾値作用」として知られている。また言い換えれば、これは、ｐｐｍレベルの防止剤によって、スケール剤の過飽和溶液からの沈殿の形成を予防することである。用語「ｐｐｍ」は、「百万分率」を意味する。

本発明において、無機物質の沈着の形成を有効に制御する有益な方法、具体的にはアルカリ土類金属スケールを阻害する有益な方法が見出された。より詳細には、本発明に係る方法は、水系におけるスケール制御に関し、本方法は、以下からなる群より選択される閾値量のスケール防止剤を添加することを含む：
ｉ．以下の式で示されるアミノ酸アルキルホスホン酸（ａｍｉｎｏａｃｉｄａｌｋｙｌｐｈｏｓｐｈｏｎｉｃａｃｉｄ）：
Ａ¹−（Ｂ）_x
［式中Ａ¹は、以下の式で示される：
ＨＯＯＣ−Ａ−ＮＨ₂
式中Ａは、独立して、Ｃ₂〜Ｃ₂₀の直鎖状、分枝状、環式または芳香族炭化水素鎖から
選択され、ここにおいて該炭化水素鎖は、Ｃ₁〜Ｃ₁₂の直鎖状、分枝状、環式または芳香
族炭化水素基で任意に置換されていてもよく、ここにおいて該炭化水素基は、ＯＨ、ＣＯＯＨおよび／またはＮＨ₂成分で任意に置換されていてもよく、および、
Ｂは、アルキル基中に１〜６個の炭素原子を有するアルキルホスホン酸成分であり、ｘは、１〜１０の整数であり、好ましくは１〜６整数である］、
ｉｉ．以下の式で示されるアミノ酸アルキルホスホン酸：
Ａ²−Ｂ_y
［式中Ａは、以下の式で示される：
ＨＯＯＣ−Ｃ（ＮＨ₂）（Ｒ）（Ｒ’）
式中ＲおよびＲ’は、独立して、Ｃ₁〜Ｃ₂₀の直鎖状、分枝状、環式または芳香族炭化
水素鎖から選択され、これらは、Ｃ₁〜Ｃ₁₂の直鎖状、分枝状、環式または芳香族炭化水
素基で任意に置換されていてもよく、さらにこれら芳香族炭化水素基は、ＯＨ、ＮＨ₂お
よび／またはＣＯＯＨで任意に置換されていてもよく、ここにおいてＲまたはＲ’の一方が水素であってもよく、
ただし：
Ｒおよび／またはＲ’が、少なくとも１個の孤立電子対を含む電子が豊富な成分であり、この成分が芳香族成分に直接共有結合している化合物；または、炭素原子のうち少なくとも１つがヘテロ原子で置換されている芳香族化合物；および、Ｒが−Ｃ（Ｘ）（Ｒ”）（Ｒ”’）であり、Ｒ’、Ｒ”およびＲ”’が水素であり、ここにおいてＸがＮＯ₂、Ｃ
Ｎ、ＣＯＯＨ、ＳＯ₃Ｈ、ＯＨおよびハロゲンから選択される電子求引基である化合物は
除外され、
さらに：
Ａ²がＬ−リシンである場合、
少なくとも１つのＬ−リシンアミノラジカルが、２個のアルキルホスホン酸成分を有し；および、
Ａ²がＬ−グルタミン酸である場合、
グルタミン酸ホスホン酸塩という用語は、反応生成物に基づき示した場合に５０〜９０質量％のピロリドンカルボン酸Ｎ−メチレンホスホン酸と、１０〜５０質量％のＬ−グルタミン酸ジホスホン酸との組み合わせを示し；および、
Ｂは、アルキル基中に１〜６個の炭素原子を有するアルキルホスホン酸成分であり、ｙは、１〜１０の範囲の整数であり、好ましくは１〜６整数である］。

本発明の方法で使用するため第一の必須のアミノ酸アルキルホスホン酸は、以下の式：
Ａ¹−（Ｂ）_x
で示すことができるものであり、
式中Ａ¹は、以下の式で示される：
ＨＯＯＣ−Ａ−ＮＨ₂
式中Ａは、独立して、Ｃ₂〜Ｃ₂₀の直鎖状、分枝状、環式または芳香族炭化水素鎖から
選択され、ここにおいて前記鎖は、任意に、Ｃ₁〜Ｃ₁₂の直鎖状、分枝状、環式または芳
香族炭化水素基で置換されていてもよく、ここにおいて前記基および／または鎖は、任意に、ＯＨ、ＣＯＯＨおよび／またはＮＨ₂成分で置換されていてもよい。好ましい実施に
おいて、Ａは、Ｃ₂〜Ｃ₁₆の直鎖状炭化水素鎖で示すことができ、これらは任意に、およ
び、好ましくは、１〜３個のＮＨ₂成分で置換されている。追加の任意の基および／また
は任意の成分の選択に応じて、このような炭化水素鎖中の多数の炭素原子を選択することによって、望ましい実施を構成することができる。実際の好ましい組み合わせの決定は、慣例的な作業であり、当業界で周知である。

本発明の方法で使用するため第二の必須のアミノ酸アルキルホスホン酸は、以下の式：
Ａ²−Ｂ_y
で示すことができるものであり、
式中Ａ²は、以下の式で示される：
ＨＯＯＣ−Ｃ（ＮＨ₂）（Ｒ）（Ｒ’）
式中ＲおよびＲ’は、独立して、Ｃ₁〜Ｃ₂₀の直鎖状、分枝状、環式または芳香族炭化
水素鎖から選択され、ここにおいて前記鎖は、任意に、Ｃ₁〜Ｃ₁₂の直鎖状、分枝状、環
式または芳香族炭化水素基で置換されていてもよく、ここにおいて前記基および／または前記鎖は、任意に、ＯＨ、ＮＨ₂および／またはＣＯＯＨ成分で置換されていてもよく、
および、ＲまたはＲ’の一方が水素であってもよく、
ただし、本発明の技術に関連して使用するのに適していない構造は除外される。

本方法の好ましい実施態様において、（ｉｉ）に記載のホスホナート防止剤におけるアミノ酸としては、ｙが２であるＤ，Ｌ−アラニン、ｙが２であるＬ−アラニン、ｙが２〜４の範囲であるＬ−リシン、ｙが２であるＬ−フェニルアラニン、ｙが２〜６の範囲であるＬ−アルギニン、ｙが２であるＬ−スレオニン、ｙが２であるＬ−メチオニン、ｙが２であるＬ−システイン、および、ｙが１〜２であるＬ−グルタミン酸が挙げられる。

Ｌ−グルタミン酸アルキレンホスホン酸化合物は、本質的に性能および安定性が不十分であるため、本発明の方法で使用するのに適さないことが見出された。形成の反応条件に応じて、Ｌ−グルタミン酸のメチレンホスホン酸化によって生じたＬ−グルタミン酸アルキレンホスホン酸の例としては、混合物（１００％）に基づいて、主成分としてカルボン酸で置換されたピロリドンから誘導されたモノ−メチレンホスホン酸、および、比較的少量のジメチレンホスホン酸グルタミン酸化合物を含む実質的に二成分の混合物が挙げられる。有益な一実施態様において、反応生成物は、５０％〜９０％のピロリドンカルボン酸Ｎ−メチレンホスホン酸スケール防止剤、および、１０％〜５０％のＬ−グルタミン酸ビス（アルキレンホスホン酸）化合物を含むことが多いことが見出された。反応中に形成されたジホスホン酸塩およびモノホスホン酸塩防止剤の合計は、出発原料であるグルタミン酸に基づき８０％を超えることが多い。このような二成分混合物はまた、個別に製造されたホスホン酸化合物を混合することによって製造することもできる。その他の好ましい実施態様において、アミノラジカルに結合した１個のアルキレンホスホン酸基を有するＬ−リシンは、アミノラジカルに結合した１および２個のアルキレンホスホン酸基を有するＬ−リシンの合計量の２０モル％以下で存在する。その他の好ましい実施態様において、Ｌ−リシンアルキレンホスホン酸は、（個々の）アミノラジカルに結合した２個のアルキレンホスホン酸基を有するＬ−リシン（２リシン）、および、４個のアルキレンホスホン酸基（４リシン）を有するＬ−リシンの混合物として存在しており、ここにおいてリシン（４）のリシン（２）に対する重量比は、９：１〜１：１の範囲であり、より好ましくは７：２〜４：２の範囲である。

（ｉ）に記載のホスホナート防止剤において好ましいアミノ酸としては、７−アミノヘプタン酸（式中ｘは２である）、６−アミノヘキサン酸（式中ｘは２である）、５−アミノペンタン酸（式中ｘは２である）、４−アミノ酪酸（式中ｘは２である）、および、β−アラニン（式中ｘは２である）が挙げられる。（ｉ）に記載のホスホナート防止剤において好ましいアミノ酸は、ラクタム、またはその他の一般的に知られている材料から開始して有利に製造することができる；２−アザシクロオクタノンの代わりに、７−アミノヘプタン酸を用いて、それに対応するジホスホナートを形成することができる。好ましいアミノ酸出発原料は、下記の実施例で説明されている。簡単に説明すると、化学量論的な比率のアミノ酸出発原料（１モル）、亜リン酸（２モル）、塩酸水溶液（１．２モル）の混合物を撹拌しながら１００℃に加熱し、続いてホルムアルデヒド（２モル）を、１２０〜１４０分間にわたり１００〜１２０℃の範囲温度で徐々に添加する。続いてこの反応混合物を、１０５〜１１５℃でさらに６０〜１００分間維持する。当然ながら、上記の出発原料の化学量論的な比率は、利用可能なＮ−Ｈ官能基との反応によって望ましい程度のホスホン酸置換が達成されるように様々であってよい。

本明細書におけるその他の好ましい実施態様において、本発明の方法で使用するためスケール防止剤の例としては、本発明のアミノ酸ポリホスホナートと、以下からなる群より選択されるホスホン酸との選択された組み合わせが挙げられる：（ａ）アミノ（ポリ）アルキレンポリホスホン酸（ここにおいてアルキレン成分は、１〜２０個の炭素原子を含む）；（ｂ）ヒドロキシアルキレンポリホスホン酸（ここにおいてアルキレン成分は、２〜
５０個の炭素原子を含む）；および、（ｃ）ホスホノアルカンポリカルボン酸（ここにおいてアルカン成分は、直鎖状であり、３〜１２個の炭素原子を含む）。実際には、好ましくは、アルキレン成分に１〜１２個の炭素原子を有するアミノアルキレンポリホスホン酸；アルキレン成分に２〜１２個の炭素原子、および、２個のホスホン酸基を含むヒドロキシアルキレンホスホン酸であり；一方で、ホスホノアルカンポリカルボン酸は、４〜８個の炭素原子を有する直鎖アルカンの形態を有し、ここにおいて、ホスホン酸ラジカルのカルボン酸ラジカルに対するモル比は、１：２〜１：４の範囲である。具体的には、好ましくは、２〜８個のホスホン酸基を有するポリホスホン酸である。好ましい種の個々の例としては、以下のものが見出されている：アミノトリ（メチレンホスホン酸）、および、そのＮ−酸化物；１−ヒドロキシエチレン（１，１−ジホスホン酸）；エチレンジアミンテトラ（メチレンホスホン酸）；ジエチレントリアミンペンタ（メチレンホスホン酸）；ヘキサメチレンジアミンテトラ（メチレンホスホン酸）；ヒドロキシエチルアミノビス（メチレンホスホン酸）；Ｎ，Ｎ’−ビス（３−アミノプロピル）−エチレンジアミンヘキサ（メチレンホスホン酸）；および、ブタン−２−ホスホノ−１，２，４−トリカルボン酸。

アミノ酸ホスホナートのホスホン酸に対する重量比は、９８：２〜２５：７５の範囲であり、好ましくは９０：１０〜５０：５０の範囲である。

Ａ²の例としては、α−アミノ酸が挙げられ、例えば、特定の天然アミノ酸、例えば動
物種に存在する天然アミノ酸である。アミノ酸とは、一般的に、タンパク質のビルディングブロックである。４０種を超える既知のアミノ酸があるが、そのうちの約２０種は、例えば動物組織に実際に含まれている。アミノ酸は、タンパク質の加水分解、酵素による発酵、および／または、化学合成によって作製することができる。この技術分野は非常によく知られており、全ての個々の技術の文献に多く記載されている。適切なアミノ酸は、それらのＤ、Ｄ，ＬおよびＬ型の形態で、加えてＤおよびＬ型の混合物の形態で用いることができる。ホスホナート防止剤に使用するための好ましいα−アミノ酸としては、以下が挙げられる：Ｄ，Ｌ−アラニン；Ｌ−アラニン；Ｌ−フェニルアラニン；Ｌ−リシン；Ｌ−アルギニン；Ｌ−メチオニン；Ｌ−システイン；Ｌ−スレオニン；および、Ｌ−グルタミン酸。

以下のような特定のアミノ酸は除外される：
１．Ｒおよび／またはＲ’が、芳香族成分に直接結合した電子が豊富な成分であるα−アミノ酸。一例として、１０８〜１１２℃、ＨＣｌ（１．５モル）の存在下でのＬ−チロシン（１当量）（Ｒ＝−ｐ−ＯＨフェニル；Ｒ’＝Ｈ）と、Ｈ₃ＰＯ₃（２当量）およびホルムアルデヒド（２．２当量）とを反応させても、それに対応するビス（メチレンホスホン酸）は生成しない。実際に、³¹ＰＮＭＲ解析は、微量のリン酸と共に開始時の亜リン酸のシグナルしか示さない。水不溶性の生成物が得られる；これは、ホルムアルデヒドとチロシンとが反応し、芳香族成分の間にメチレン架橋が形成されることによるものと考えられる；
２．Ｒおよび／またはＲが、少なくとも１個の炭素原子がヘテロ原子で置換されている芳香族化合物であるα−アミノ酸。例えば、１０７〜１１１℃、ＨＣｌ（２．５モル）の存在下で、Ｌ−トリプトファン（１当量）とＨ₃ＰＯ₃（２当量）およびホルムアルデヒド（２．２当量）とを反応させても、それに対応するビス（メチレンホスホン酸）は生成しない。³¹ＰＮＭＲ解析は、微量のリン酸と共に開始時の亜リン酸のシグナルしか示さない。水不溶性の生成物が得られる；これは、ホルムアルデヒドとトリプトファンとが反応し、芳香族成分の間にメチレン架橋が形成されることによるものと考えられる；および、
３．Ｒが−Ｃ（Ｘ）（Ｒ”）（Ｒ”’）であり、Ｒ”、Ｒ”およびＲ”’が水素であり、ここにおいてＸがＮＯ₂、ＣＮ、ＣＯＯＨ、ＳＯ₃Ｈ、ＯＨおよびハロゲンから選択される電子求引基であるα−アミノ酸。一例として、１１０〜１１５℃、ＨＣｌ（１．５モル
）の存在下でＬ−アスパラギン酸（１当量）（Ｘ＝ＣＯＯＨ）とＨ₃ＰＯ₃（２当量）およびホルムアルデヒド（２．２当量）とを反応させると、フマル酸；イミノ−ビス（メチレンホスホン酸）；アミノトリ（メチレンホスホン酸）（ＡＴＭＰ）、および、Ｌ−アスパラギン酸ビス（メチレンホスホン酸）などの複数の生成物の混合物が生成する。後者の生成物は、³¹ＰＮＭＲによれば、上記反応条件下でフマル酸およびイミノビス（メチレンホスホン酸）に分解され、それ自身ＡＴＭＰに変換されるていることが示されている。その他の例において、１０７〜１１２℃、ＨＣｌ（１．５モル）の存在下で、Ｌ−セリン（１当量）（Ｘ＝ＯＨ）とＨ₃ＰＯ₃（２当量）およびホルムアルデヒド（２．２当量）とを反応させると、アミノトリ（メチレンホスホン酸）（ＡＴＭＰ）、および、亜リン酸などの複数の生成物の混合物が生成する。³¹ＰＮＭＲでは、Ｌ−セリンモノまたはジホスホン酸塩に相当するシグナルを示さない。Ｌ−セリンホスホン酸塩は不安定であり、上記反応条件下では分解して最終的にＡＴＭＰを生じると考えられる。

ここで特許請求される技術において使用するのに適していない特定のα−アミノ酸は、チロシン；トリプトファン；アスパラギン；アスパラギン酸；および、セリンである。

本発明の方法に使用するためのアミノ酸アルキルホスホナートスケール防止剤は、一般的に４未満のｐＨを有する水性媒体中で、塩酸の存在下で、アミノ酸の１種またはそれ以上の利用可能なＮ−Ｈ官能基と、亜リン酸およびホルムアルデヒドとを反応させ、この反応混合物を、通常７０℃より高い温度で、反応を完了させるのに十分な時間加熱することによって製造することができる。この種の反応は、当技術分野において一般的であり、よく知られており、および、このような新規のホスホナート化合物の例が、以下で説明するようにして、塩酸経路によってすでに合成されている。

好ましい方法において、アミノ酸ホスホナートは、ハロゲン化水素酸、および、それに対応する副産物および中間体を実質的に排除した条件で形成することができる。具体的には、アミノ酸ホスホナートは、亜リン酸成分（１００％）に対して０．４％以下の、好ましくは２０００ｐｐｍ未満のハロゲン化水素酸の存在下で：
（ａ）亜リン酸；
（ｂ）アミノ酸；および、
（ｃ）ホルムアルデヒド、
を反応させ、
ここにおいて反応物の比率（ａ）：（ｂ）は、０．０５：１〜２：１であり；（ｃ）：（ｂ）は０．０５：１〜５：１であり；および、（ｃ）：（ａ）は５：１〜０．２５：１であり；
ここにおいて（ａ）および（ｃ）は、用いられるモル数を意味し、（ｂ）は、３．１に等しいか、またはそれより低いｐＫａを有する酸触媒の存在下におけるアミン中のＮ−Ｈ官能基の数を掛けたモル数を示し、ここにおいて該触媒は反応媒体に対して均一であり；
ここにおいて反応物の比率（ｂ）：（ｄ）は、４０：１〜１：５で用いられ；
ここにおいて（ｄ）は、触媒１モルあたりの利用可能なプロトンの数を掛けた触媒のモル数を意味する］；
続いて、形成されたアミノ酸ホスホナートを、それ自体既知の方式で回収することによって製造することができる。

上記触媒は、３．１に等しいか、またはそれより低いｐＫａ、好ましくは２．７５に等しいか、またはそれより低いｐＫａ、最も好ましくは１．９に等しいか、またはそれより低いｐＫａを有し、ここにおいて前記触媒は、反応媒体と均一に混和する。ｐＫａは、以下のように示すことができる：
ｐＫａ＝−ｌｏｇ₁₀Ｋａ
式中Ｋａは、熱力学的平衡における酸性度定数を示す。

用語「均一な」触媒とは、使用に適した触媒が、所定の反応条件下で、反応媒体中で単一の液相を形成することを意味する。このような触媒の均一な性質は、慣例的手順で確認することができ、例えば沈殿または相分離の特性を目視検査することによって確認することができる。

好ましい触媒の種類は、硫酸、亜硫酸、トリフルオロ酢酸、トリフルオロメタンスルホン酸、メタンスルホン酸、シュウ酸、マロン酸、ｐ−トルエンスルホン酸、および、ナフタレンスルホン酸から選択することができる。

好ましくは、均一の反応は、以下から選択されるアプローチを用いて、７０℃〜１５０℃の範囲の温度で行われる：
−上記反応を周囲の気圧下で行うこと（ここにおいて水および反応しなかったホルムアルデヒドの蒸留を行ってもよいし、行わなくてもよい）；
−閉じた容器中で、自然発生的な圧力が生じる条件下で行うこと；
−蒸留および圧力装置の組み合わせで行うこと（ここにおいて反応物の混合物を含む反応容器は、反応温度で周囲の気圧下に維持し、続いてこの反応混合物を、自然発生的な圧力が生じる条件下で操作される反応装置に循環させることによって、ホルムアルデヒドおよびその他の選択された反応物を必要に応じて徐々に添加する）；および、
−場合によっては自然発生的な圧力が生じる条件下での連続プロセス装置で行うこと（ここにおいて反応体は、反応混合物に連続的に注入され、反応生成物であるホスホン酸を連続的に取り出す）。

その他の好ましい方法において、ここで使用するためのアミノ酸ホスホナートは、ハロゲン化水素酸を実質的に排除した条件で、具体的には、亜リン酸成分（１００％）に基づき示した場合０．４％以下の、好ましくは２０００ｐｐｍ未満のハロゲン化水素酸の存在下で：
（ａ）亜リン酸；（ｂ）アミノ酸；および、（ｃ）ホルムアルデヒド［ここにおいて反応物の比率は：（ａ）：（ｂ）が０．０５：１〜２：１であり；（ｃ）：（ｂ）が０．０５：１〜５：１であり；および、（ｃ）：（ａ）が５：１〜０．２５：１であり；
ここにおいて（ａ）および（ｃ）は、用いられるモル数を意味し、（ｂ）は、アミノ酸中のＮ−Ｈ官能基の数を掛けたモル数を示す］を、以下からなる群：
（１）固体の酸性金属酸化物の組み合わせ（それ単独で、または、キャリアー材料に支持された状態で）；
（２）芳香族基にＳＯ₃Ｈ成分がグラフトされるように官能化された、スチレンコポリ
マー、エチルビニルベンゼン、および、ジビニルベンゼンからなる群より選択される陽イオン交換樹脂、および、カルボン酸および／またはスルホン酸基を有する過フッ化樹脂；
（３）反応温度で反応媒体と実質的に不混和性の有機スルホン酸およびカルボン酸のブレンステッド酸；
（４）以下から誘導された酸触媒：
（ｉ）表面に有機ブレンステッド酸を堆積させた孤立電子対を有する固体支持体の相互作用；
（ｉｉ）表面にルイス酸部位を有する化合物を堆積させた孤立電子対を有する固体支持体の相互作用；
（ｉｉｉ）ブレンステッド酸基またはそれらの前駆体との化学的グラフトによって官能化された不均一な固体；および、
（５）一般式Ｈ_xＰＭ_yＯ_z（式中Ｐは、リンおよびケイ素から選択され、Ｍは、Ｗおよ
びＭｏ、ならびにそれらの組み合わせから選択される）で示される不均一なヘテロポリ酸、
より選択される（反応媒体に関して）不均一なブレンステッド酸触媒の存在下で反応させ
、続いて、それ自体既知の方法で形成されたアミノアルキルホスホン酸を回収することによって製造することができる。

適切なブレンステッド触媒の例は、炭化水素鎖中に６〜２４個の炭素原子を有するフッ素化カルボン酸、および、フッ素化スルホン酸である。適切な触媒の具体例としては、ペルフルオロウンデカン酸が挙げられる。

その他の実施態様において、適切な不均一な酸触媒の例としては、陽イオン交換樹脂が挙げられる。一般的に、このような樹脂としては、芳香族基にＳＯ₃Ｈ基がグラフトされ
るように官能化されたスチレンコポリマー、エチルビニルベンゼン、および、ジビニルベンゼンが挙げられる。

これらの触媒は、様々な物理的な形態で用いることができ、例えばゲルの形態で、マクロ孔質の形態で、または、シリカもしくは炭素、または、カーボンナノチューブのようなキャリアー材料に支持された形態で用いることができる。不均一なブレンステッド触媒は、当技術分野においてよく知られている多くの操作上の製造の配置で用いることができる。用語「不均一な」は、ブレンステッド触媒が、上記反応媒体中、上記反応条件で実質的に不溶性である、または、実質的に不混和性であることを意味しており、従って、上記反応媒体中、上記反応条件で液体であることを意味する。好ましくは、不均一な反応は、７０〜１５０℃の範囲温度で、反応を完了させるのに十分な時間で行われる。

必須の構成要素であるホルムアルデヒドは、有用な成分であることがよく知られている。ホルムアルデヒドは、一般的に、様々な量（少量のことが多く、例えば０．３〜３％）のメタノールを含む水溶液として製造および販売されており、３７％のホルムアルデヒドをベースとして報告されている。ホルムアルデヒド溶液は、オリゴマーの混合物として存在する。ホルムアルデヒド前駆体の例としては、例えば、パラホルムアルデヒド、一般的にはかなり短い（ｎ＝８〜１００）鎖長を有する直鎖状ポリ（オキシメチレングリコール）の固形混合物、および、ホルムアルデヒドの環状三量体および四量体（これらはそれぞれトリオキサンおよびテトラオキサンという用語で示される）が挙げられる。またこのようなホルムアルデヒド構成要素の例としては、式Ｒ₁Ｒ₂Ｃ＝Ｏで示されるアルデヒドおよびケトンも挙げられ、ここにおいて式中Ｒ₁およびＲ₂は、同一でもよいし、または異なっていてもよく、水素、および、有機ラジカルからなる群より選択される。Ｒ₁が水素であ
る場合、上記材料はアルデヒドである。Ｒ₁およびＲ₂の両方が有機ラジカルである場合、上記材料はケトンである。有用なアルデヒドの種類は、ホルムアルデヒドに加えて、アセトアルデヒド、カプロアルデヒド、ニコチンアルデヒド、クロトンアルデヒド、グルタルアルデヒド、ｐ−トルアルデヒド、ベンズアルデヒド、ナフトアルデヒド、および、３−アミノベンズアルデヒドである。ここで使用するための適切なケトン種は、アセトン、メチルエチルケトン、２−ペンタノン、ブチロン、アセトフェノン、および、２−アセトニルシクロヘキサノンである。

亜リン酸反応体は、好ましくは、既知の方式で、ハロゲンを実質的に排除した条件で、元素のリン、例えば四リン（ｔｅｔｒａｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ）と水とを、２００℃未満の温度で、リンの酸化を促進するのに有効な触媒の存在下で接触させ、水と反応させることによって；または、Ｐ（Ｖ）の化学種と還元剤、例えば水素とを、還元触媒の存在下で接触させることによって；または、リン酸エステルおよびホスホン酸エステルを含む加水分解供給混合物と液状の水および水蒸気とを接触させて、ホスホン酸エステルを亜リン酸に加水分解することによって製造される。

このような場合のアミノ酸ホスホナートの合成例を説明する。

Ｌ−フェニルアラニン１６５．１９ｇ（１モル）を、３７％塩酸水溶液１４７．８ｇ（１．５モル）、および、水２５０ｃｃ中の亜リン酸１６４ｇ（２モル）の溶液と混合する。この混合物を撹拌しながら１１０℃に加熱する。３６．６％ホルムアルデヒド水溶液１８０．５ｇ（２．２モル）を、１０６℃〜１０７℃の反応温度を維持しながら１１０分間にわたり添加する。ホルムアルデヒドの添加が完了したら、この反応混合物を、１０７℃〜１０８℃の温度で追加の９０分間維持する。粗生成物の³¹ＰＮＭＲ解析から、６８％のＬ−フェニルアラニンビス（メチレンホスホン酸）の存在が示された。

Ｌ−イソロイシン１３１．１７ｇ（１モル）を、３７％塩酸水溶液１４７．８ｇ（１．５モル）、および、水１５０ｃｃ中の亜リン酸１６４ｇ（２モル）の溶液と混合する。この混合物を撹拌しながら１１０℃に加熱する。３６．６％ホルムアルデヒド水溶液１８０．５ｇ（２．２モル）を、１１０℃の反応温度を維持しながら１００分間にわたり添加する。ホルムアルデヒドの添加が完了したら、この反応混合物を、追加の１１０分間１１０℃に維持する。粗生成物の³¹ＰＮＭＲ解析から、６９．７％のＬ−イソロイシンビス（メチレンホスホン酸）の存在が示された。

Ｄ，Ｌ−ロイシン１３１．１７ｇ（１モル）を、塩酸水溶液１４７．８ｇ（１．５モル）および１５０ｃｃの水溶液中の亜リン酸１６４ｇ（２モル）と混合する。この混合物を撹拌しながら１０５℃に加熱する。３６．６％ホルムアルデヒド水溶液１８０．５ｇ（２．２モル）を、続いて、１０５℃〜１１０℃の反応温度を維持しながら１００分間にわたり添加する。ホルムアルデヒドの添加が完了したら、この反応混合物を、追加の６０分間１１０℃に維持する。粗生成物の³¹ＰＮＭＲ解析から、６９．７％のＤ，Ｌ−ロイシンビス（メチレンホスホン酸）の存在が示された。

Ｌ−バリン１１７．１５ｇ（１モル）を、３７％塩酸１４７．８ｇ（１，５モル）、および、水１５０ｇ中の亜リン酸１６４ｇ（２モル）の溶液と混合する。この混合物を撹拌しながら１１０℃に加熱する。３６．６％ホルムアルデヒド水溶液１８０．５ｇ（２．２モル）を、１０７℃の反応温度を維持しながら８５分で添加する。ホルムアルデヒドの添加が完了したら、この反応混合物を、追加の６０分間１０７℃に維持する。この反応生成物の³¹ＰＮＭＲ解析から、そのままで、７０．３％のＬ−バリンビス（メチレンホスホン酸）の存在を示した。

２−ピロリドン８５ｇ（１モル）を、３７％塩酸１１８．４ｇ（１．２モル）、および、水１００ｇ中の亜リン酸１６４ｇ（２モル）の溶液と混合する。この混合物を撹拌しながら１００℃に加熱する。３６．６％ホルムアルデヒド水溶液１７２．１ｇ（２．１モル）を、１００℃〜１１４℃の反応温度を維持しながら１３５分間にわたり添加する。ホルムアルデヒドの添加が完了したら、この反応混合物を、追加の９０分間１１０℃に維持する。この反応生成物の³¹ＰＮＭＲ解析から、そのままで、９１．２％の４−アミノブタン酸ビス（メチレンホスホン酸）の存在を示した。

ε−カプロラクタム１１３．１ｇ（１モル）を、３７％塩酸水溶液１１８．４ｇ（１．２モル）および水１００ｇ中の亜リン酸１６４ｇ（２モル）と混合する。この混合物を撹拌しながら１００℃に加熱する。３６．６％ホルムアルデヒド水溶液１７２．１ｇ（２．１モル）を、１００℃〜１１２℃の反応温度を維持しながら１０５分間にわたり添加する。ホルムアルデヒドの添加が完了したら、この反応混合物の温度を、追加の７５分間、１１０℃の温度で維持する。反応生成物の³¹ＰＮＭＲ解析から、８９％の６−アミノヘキサン酸ビス（メチレンホスホン酸）の存在が示された。

２−アザシクロノナノン９２．２７ｇ（０．６５モル）を、３７％塩酸水溶液９６．０７ｇ（０．９７モル）および水６５ｇ中の亜リン酸１０６．６ｇ（１．３モル）と混合す
る。この混合物を撹拌しながら１００℃に加熱する。３６．６％ホルムアルデヒド水溶液１１４ｇ（１．３９モル）を、続いて、７０分間で、１０４℃〜１０６℃の反応温度を維持しながら添加する。ホルムアルデヒドの添加が完了したら、この反応混合物の温度を、追加の６０分間１０７℃に維持する。反応生成物の³¹ＰＮＭＲ解析から、８４％の８−アミノオクタン酸ビス（メチレンホスホン酸）の存在が示された。

Ｌ−アラニン８９ｇ（１モル）を、３７％塩酸水溶液１４７．８１ｇ（１．５モル）および水１５０ｇ中の亜リン酸１６４ｇ（２モル）と混合する。この混合物を撹拌しながら１１０℃に加熱する。続いて、３６．６％ホルムアルデヒド水溶液１８０．５１ｇ（２．２モル）を、この反応混合物の温度を１１０℃〜１１５℃に維持しながら、１２０分間にわたり添加する。ホルムアルデヒドの添加が完了したら、この反応混合物の温度を、追加の６０分間１０６℃に維持する。反応生成物の³¹ＰＮＭＲ解析から、７７．６％のＬ−アラニンビス（メチレンホスホン酸）の存在が示された。

アルギニンを、従来の方式で、塩酸の存在下で、亜リン酸およびホルムアルデヒドと反応させた。未精製の反応物は、ビス（アルキレンホスホン酸）誘導体が、実質的に完全に、すなわち７２．７％で存在することがわかった。この反応生成物を実施例で用いた。

Ｌ−リシン塩酸塩９１．３３ｇ（０．５モル）を、３７％塩酸水溶液７３．９１ｇ（０．７５モル）および水１２０ｇ中の亜リン酸１６４ｇ（２モル）と混合する。この混合物を撹拌しながら１０５℃に加熱する。３６．６％ホルムアルデヒド水溶液１８０．５１ｇ（２．２モル）を、１０６℃〜１０９℃の反応温度を維持しながら１２０分間にわたり添加する。ホルムアルデヒドの添加が完了したら、この反応混合物の温度を、追加の５０分間１０６℃に維持する。反応生成物の³¹ＰＮＭＲ解析から、７２．２％のＬ−リシンテトラ（メチレンホスホン酸）、および、約１４％の２−アミノ６−イミノビス（メチレンホスホン酸）ヘキサン酸の存在が示された。この調製物を実施例で「テトラホスホナート」という名称で用いた。

Ｌ−リシン塩酸塩２７３．９８ｇ（１．５モル）を、３７％ＨＣｌ水溶液２２１．７２ｇ（２．２５モル）および水４００ｇ中の亜リン酸３６９ｇ（４．５モル）と混合する。この混合物を撹拌しながら１０６℃に加熱する。３６．６％ホルムアルデヒド水溶液４０４．１４ｇ（４．９５モル）を、１０６〜１１２℃の反応温度を維持しながら、１８０分間にわたり添加する。ホルムアルデヒドの添加が完了したら、この反応混合物を、追加の６０分間、１１０℃で加熱する。粗生成物の³¹ＰＮＭＲ解析は、５２．１％のＬ−リシンテトラ（メチレンホスホン酸）、約１９．７％の２−アミノ−６−イミノビス（メチレンホスホン酸）ヘキサン酸、および、約２２％のＮ−ＭｅＬ−リシンジホスホン酸塩の存在を示す。この組成は、Ｌ−リシン成分１個あたり２個のメチレンホスホン酸基のほぼ平均に相当する。この調製物を実施例で「ジホスホナート」という名称で用いた。

Ｌ−グルタミン酸１４７．１３ｇ（１モル）を、３７％ＨＣｌ水溶液１４７．８ｇ（１．５モル）および水１２０ｍｌ中の亜リン酸１６４ｇ（２モル）の溶液と混合する。この混合物を撹拌しながら１１０℃に加熱する。３６．６％ホルムアルデヒド水溶液１８０．５ｇ（２．２モル）を、約１１０℃の反応温度を維持しながら、１０５分間にわたり添加する。ホルムアルデヒドの添加が完了したら、この反応混合物の温度を、追加の３０分間１１０℃に維持する。反応生成物の³¹ＰＮＭＲ解析は、２０．１％のＬ−グルタミン酸ビス（メチレンホスホン酸）、および、５１．５％の２−ピロリドン−５−カルボン酸Ｎ−メチレンホスホン酸の存在を示す。

油田生産施設において、炭酸塩および硫酸塩スケールのようなスケールの形成は、生産性の低下を頻繁に引き起こす可能性があるために主要な問題となり得る。これは、具体的
には、例えばガス圧の損失を補うために含油地層に海水が注入される場合に当てはまる。下げ孔の地層の水に含まれる多量のバリウムおよびカルシウムイオンが存在するために、硫酸カルシウム、および、特に硫酸バリウムおよび硫酸ストロンチウムは、油井の運転において主要な問題になる可能性がある。強化された油回収処理中に海水を注入する際には硫酸塩スケールが優勢であることに対して、下げ孔の地層におけるより穏やかなｐＨ条件、表面に近くなるほど優勢な圧力差および高温により、一般的には、炭酸塩および硫酸塩スケールの混合物の形成が生じる。それゆえに、スケール防止剤は、油井および生産施設において発生し得るような広範囲の条件にわたって性能を示すものであるべきである。本防止剤は、「圧搾」処理などのあらゆる適切な処理によって含油地層に導入することができる。一般的に、このような油回収方法は、海上油井に本発明のアミノ酸ホスホン酸スケール防止剤の水溶液を０．１〜１０００００ｐｐｍの一般的なレベルで注入することを必要とする。多くの場合において、本防止剤の溶液は、生産油井の活動を停止してから油井地層に注入される。本発明に係るスケール防止剤は、単独で有効に使用できることが立証された。圧搾処理は、一般的に、スケール防止剤の溶液を生産油井のドリルホールに注入して、本防止剤をその地層に置くことからなる。その地層から放出された本スケール防止剤は、リターン水中に、少なくとも０．１の濃度で、一般的には少なくとも０．５の濃度で、多くの場合は１０〜１００ｐｐｍの濃度で含まれ、それによって有効なスケール制御を示し、その結果として、所定レベルの防止剤手段を用いて安全な油井生産を継続したところ、実際の一般的な実施と比較して１桁の規模で減少させた。

より詳細には、有益な油回収方法は、海上油井に本発明のアミノホスホン酸化合物の水溶液を０．１〜１０００００ｐｐｍのレベルで注入することによって行うことができる。本方法は、油井に０．１〜８００ｐｐｍのアミノホスホン酸化合物の水溶液を連続注入することによって行うことができる。多くの場合において、連続注入とは、水注入井にスケール防止剤の溶液を注入することを意味する。しかし当然ながら、連続注入は、生産井の周囲にあるもの、例えば、水中器具（例えばポンプおよびパイプ）などの坑口の装置にも適用することができる。また本発明のアミノ酸スケール防止剤は、圧搾による油回収方法でも使用できる。このような圧搾方法は、生産坑井の活動を止めること；生産坑井を介して、アミノホスホン酸スケール防止剤を１００〜１０００００ｐｐｍのレベルで含む水性の処理溶液を導入すること；生産坑井を介して海水を注入して、その地層の標的領域内に該スケール防止剤を設置すること；油抽出活動を再開すること；および、生産坑井を介して、油およびリターン水を含むリターン流体（ｒｅｔｕｒｎｆｌｕｉｄ）を生産することを上記の順序で含む。

また本発明の方法は、一般的に１００ｍｇ／ｌより高いバリウムおよび／またはストロンチウム、および／または、炭酸カルシウム硬度を含み、一般的に２〜１０の範囲内のｐＨを有するスケールを形成する水系中での、本発明のアミノ酸ホスホン酸防止剤の使用も企図している。その作用に加えて、０．１〜８００ｐｐｍ、好ましくは０．２〜１００ｐｐｍのアミノ酸ホスホン酸塩スケール防止剤が水系に添加される。

それぞれのアミノ酸ホスホン酸塩スケール防止剤は、一実施態様において、実質的に単独で用いてもよいし、または、それらが１種より多くの（ｉ）に記載の種の混合物、または、１種より多くの（ｉｉ）に記載の種の混合物として用いられるか、または、（ｉ）および（ｉｉ）に記載の種の混合物として用いられる場合、本発明に係るそれぞれの防止剤は、重量に基づき（ｐｏｎｄｅｒａｌｂａｓｉｓ）、本発明の防止剤の混合物の少なくとも５０％、一般的には６０％またはそれ以上を構成することが観察されている。タンパク質の加水分解物由来のアミノ酸混合物は、本発明の方法で使用するにはあまり適していないことが観察されており、これは特に、性能に悪影響を与える可能性がある様々な種との相互作用のためである。このような場合に好ましい触媒、具体的には油生産井に関連して適用するのに好ましい触媒は、１４０℃で測定した場合、約１０％未満の熱分解を示す
ものとする。

本発明の方法で使用するのに適したアミノ酸アルキルホスホナートのスケール防止剤の性能は、以下のような比較試験方法を用いることによって定量することができる。

熱安定性の評価
これは、合成した北海の海水の存在下でのホスホナートの熱安定性を評価するための試験である。この試験は、ｐＨ５．５で安定化された北海の海水およびホスホナートの混合物を１４０℃で１週間加熱することによって行った。熱分解は、³¹ＰＮＭＲ解析によって測定した。結果は、処理後に分解した生成物の質量パーセントで示した。

試験の詳細は以下の通りである：
−２０％の活性な酸ホスホナート（ＡＡ）を含む水溶液（溶液１）をｐＨ５．５で製造し；
−ｐＨ５．５を有する合成した北海の海水（溶液２）を製造し；
−１ｇの溶液１と１９ｇの溶液２とを混合することによって１％の活性物質のサンプルを製造し；
−このようにして製造されたサンプルを、オーブン中に１４０℃で１週間置き；および、
−熱処理後にサンプルを、³¹ＰＮＭＲ分光分析を用いて熱分解に関して解析した。

塩水／海水の混和性
この試験によって、ホスホナートを１００；１０００；１００００；および５００００ｐｐｍで北海の海水に添加して９０℃で２２時間経過した後の、海水との混和性を評価した。溶液中に残存したカルシウムを、ＩＣＰによって測定した。

試験の詳細は以下の通りである：
−合成した北海の海水をｐＨ５．５で製造し；
−活性酸が１００、１０００、１００００および５００００ｐｐｍの濃度になるようにホスホナートを合成した北海の海水の溶液に添加し；
−５種のブランク溶液を、必要量の蒸留水を北海の海水と混合して、同じ希釈率を得ることによって製造し、具体的には、合成した北海の海水の溶液に、活性酸ホスホナートを１、１００、１０００、１００００および５００００ｐｐｍで添加することによって得て；
−これらの、各ホスホナートを４種の濃度で含むホスホナートサンプル、加えて５種のブランクを、オーブン中で９０℃で２２〜２４時間保存し；
−試験が完了したら、サンプルを目視で観察し；
−試験が完了したら、ｐＨ値を慎重にモニターし、各サンプルから５０ｍｌを採取し、４０μｍミリポア（Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ）フィルターを通過させてろ過し、３７％塩酸水溶液の添加によってｐＨ２未満で安定化し；
−Ｃａ許容度を以下のようにして計算した：

式中、
Ｖ₀は、ブランク溶液中で検出されたＣａのｐｐｍであり；および、
Ｖ₁は、ホスホナートを含む溶液中で検出されたＣａのｐｐｍである。

硫酸バリウムによるスケール阻害
これは静電気による試験であって、油田が拡張している状態において、バリウムおよびストロンチウムのスケール阻害を予防する際のホスホナートの効率を評価することができる。この試験は、合成した北海の海水と、試験しようとするホスホナートを５種の異なる濃度で含む地層水との５０／５０の混合物中で９０℃で２２時間後に沈殿したＢａＳＯ₄
およびＳｒＳＯ₄の量を測定することによって行われた。可溶性のＢａおよびＳｒイオン
の量は、ＩＣＰによって測定した。この結果は、１００％硫酸バリウムによるスケール阻害の場合の最小限のホスホナート濃度を示すか、または、ホスホナートの１００ｐｐｍ添加におけるスケール阻害を示す。

試験の詳細は以下に示す通りである：

−合成した北海の海水および地層水をｐＨ６を有するように調整した。これらの水溶液は、試験開始前に９０℃に予熱した。酢酸／酢酸ナトリウム緩衝液を製造し、必要なｐＨを得るために北海の海水に添加し；
−必要な量のスケール防止剤をガラスボトルに添加し、最終的な試験混合物において、本スケール防止剤の試験濃度（１５、３０、５０、７０および１００ｐｐｍの活性なホスホン酸）を得て；
−このガラスボトルに、５０ｍｌの北海の海水を撹拌しながら添加した。続いてこのガラスボトルに、５０ｍｌの地層水を添加し；
−さらに１つのブランク溶液も、５０ｍｌの北海の海水と５０ｍｌの地層水とを混合することによって製造し；
−サンプルのボトルをオーブン中に９０℃で２２時間置き；
−２２時間後、表面から３ｍｌの各試験溶液を採取し、０．４５μｍミリポアフィルターを通過させてろ過し、安定化溶液を添加した。続いてサンプルを、ＩＣＰで、ＢａおよびＳｒに関して分析し；
−ＢａＳＯ₄およびＳｒＳＯ₄スケール阻害としてのホスホナートの効率を以下のようにして計算した：

式中、
Ｖ₀は、ブランク溶液中で見出されたＢａ（またはＳｒ）のｐｐｍであり；
Ｖ₁は、本防止剤を含む溶液中で見出されたＢａ（またはＳｒ）のｐｐｍであり；
Ｖ₂は、地層水中に存在するＢａ（またはＳｒ）のｐｐｍである。

本発明の方法で使用するためスケール防止剤のホスホナートサンプルの性能を前述の試験手順を用いて試験した。性能のデータは以下に示す通りである。

一連のホスホナート防止剤を、上述した本方法を用いることによって熱安定性に関して
試験した。試験結果は、以下のように示される。

一連のアミノ酸ホスホナート／ホスホン酸スケール防止剤の組み合わせの性能を、前述の試験手順を用いて試験した。以下の表に、試験データを要約する。アミノ酸ホスホナートとホスホン酸（ＡＴＭＰ）との重量の合計は１００％であり、例えば３０％のＡＴＭＰが存在する場合、アミノ酸ホスホナートが７０％存在することを意味する。

Claims

水を処理してスケール形成を抑制する方法であって、該方法は：
ｉ．以下の式で示されるアミノ酸アルキルホスホン酸：
Ａ¹−（Ｂ）_x
［式中Ａ¹は、以下の式：
ＨＯＯＣ−Ａ−ＮＨ₂
で示され、
式中Ａは、独立して、Ｃ₂〜Ｃ₂₀の直鎖状、分枝状、環式または芳香族炭化水素鎖から
選択され、ここにおいて該炭化水素鎖は、Ｃ₁〜Ｃ₁₂の直鎖状、分枝状、環式または芳香
族炭化水素基で任意に置換されていてもよく、ここにおいて該炭化水素基は、ＯＨ、ＣＯＯＨおよび／またはＮＨ₂部分で任意に置換され、および、
Ｂは、アルキル基中に１〜６個の炭素原子を有するアルキルホスホン酸部分であり、ｘは、１〜１０の整数である］
および、
ｉｉ．以下の式で示されるアミノ酸アルキルホスホン酸：
Ａ²−Ｂ_y
［式中Ａ²は、以下の式：
ＨＯＯＣ−Ｃ（ＮＨ₂）（Ｒ）（Ｒ’）
で示され、
式中ＲおよびＲ’は、独立して、Ｃ₁〜Ｃ₂₀の直鎖状、分枝状、環式または芳香族炭化
水素鎖から選択され、ここにおいて該炭化水素鎖は、Ｃ₁〜Ｃ₁₂の直鎖状、分枝状、環式
または芳香族ＮＨ₂および／またはＣＯＯＨで任意に置換され、ここにおいてＲまたはＲ’の一方が水素であってよく、
ただし、
Ｒおよび／またはＲ’が、少なくとも１個の孤立電子対を含む電子が豊富な部分であり、この部分が芳香族部分に直接共有結合している化合物；または、炭素原子のうち少なくとも１つがヘテロ原子で置換されている芳香族化合物；および、Ｒが−Ｃ（Ｘ）（Ｒ”）（Ｒ”’）であり、Ｒ’、Ｒ”およびＲ”’が水素であり、ここにおいてＸがＮＯ₂、Ｃ
Ｎ、ＣＯＯＨ、ＳＯ₃Ｈ、ＯＨおよびハロゲンから選択される電子求引基である化合物は
除外され、
さらに、
Ａ²がＬ−リシンである場合、少なくとも１つのＬ−リシンアミノラジカルが、２個の
アルキルホスホン酸部分を有し；そして、
Ａ²がＬ−グルタミン酸である場合、グルタミン酸ホスホン酸塩という用語は、反応生
成物に基づき示した場合に５０〜９０質量％のピロリドンカルボン酸Ｎ−メチレンホスホン酸と、１０〜５０質量％のＬ−グルタミン酸ジホスホン酸との組み合わせを示し；そして、
Ｂは、アルキル基中に１〜６個の炭素原子を有するアルキルホスホン酸部分であり、ｙは、１〜１０の範囲の整数である］
からなる群より選択される閾値量のスケール防止剤を添加することを含む、上記方法。
スケールがバリウムスケールである、請求項１に記載の方法。
アミノラジカルに結合した１個のアルキレンホスホン酸基を有するＬ−リシンは、アミンラジカルに結合した１または２個のアルキレンホスホン酸基を有するＬ−リシンの合計量の２０モル％以下で存在する、請求項１に記載の方法。
（ｉｉ）に記載のアミノ酸アルキルホスホン酸におけるアミノ酸は：
−Ｄ，Ｌ−アラニン（ｙが２である）；
−Ｌ−アラニン（ｙが２である）；
−Ｌ−フェニルアラニン（ｙが２である）；
−Ｌ−リシン（ｙが２〜４の範囲である）；
−Ｌ−アルギニン（ｙが２〜６の範囲である）；
−Ｌ−スレオニン（ｙが２である）；
−Ｌ−メチオニン（ｙが２である）；
−Ｌ−システイン（ｙが２である）；および、
−Ｌ−グルタミン酸（ｙが１〜２である）、
から選択される、請求項１に記載の方法。
（ｉ）に記載のアミノ酸アルキルホスホン酸におけるＡは、１〜３個のＮＨ₂部分で置換されたＣ₂〜Ｃ₁₆の直鎖状炭化水素鎖から選択される、請求項１に記載の方法。
（ｉ）に記載のアミノ酸アルキルホスホン酸中のアミノ酸は：
−７−アミノヘプタン酸；
−６−アミノヘキサン酸；
−５−アミノペンタン酸；
−４−アミノ酪酸；および、
−β−アラニン
（これら化学種それぞれにおいて、ｘは２である）、
から選択される、請求項１に記載の方法。
１００ｍｇ／リットルより高いバリウムおよび／またはストロンチウム硬度を含むスケールを形成する水系（該系は、ｐＨ２〜１０を有する）に、０.１〜８００ｐｐｍのアミノ酸アルキルホスホン酸スケール防止剤を添加することを含む、請求項１に記載の方法。
スケールを形成する水系に、０.２〜１００ｐｐｍのアミノ酸アルキルホスホン酸スケール防止剤を添加する、請求項１または７に記載の方法。
アミノ酸アルキルホスホン酸スケール防止剤に加えて、ポリホスホン酸が存在しており
、ここにおいて該ポリホスホン酸は：
（ａ）アミノポリアルキレンポリホスホン酸（ここにおいてアルキレン部分は、１〜２０個の炭素原子を含む）；
（ｂ）ヒドロキシアルキレンポリホスホン酸（ここにおいてアルキレン部分は、２〜５０個の炭素原子を含む）；および、
（ｃ）ホスホノアルカンポリカルボン酸（ここにおいてアルカン部分は、直鎖状であり、３〜１２個の炭素原子を含む）、
からなる群より選択され、
ここにおいてアミノ酸アルキルホスホン酸のポリホスホン酸に対する重量比は、９８：２〜２５：７５の範囲である、請求項１に記載の方法。
ポリホスホン酸は：アミノトリ（メチレンホスホン酸）、および、そのＮ−酸化物；エチレンジアミンテトラ（メチレンホスホン酸）；ジエチレントリアミンペンタ（メチレンホスホン酸）；ヘキサメチレンジアミンテトラ（メチレンホスホン酸）；ヒドロキシエチルアミノビス（メチレンホスホン酸）；Ｎ，Ｎ’−ビス（３−アミノプロピル）−エチレンジアミンヘキサ（メチレンホスホン酸）；および、ブタン−２−ホスホノ−１，２，４−トリカルボン酸から選択され、
ここにおいてアミノ酸アルキルホスホン酸のポリホスホン酸に対する重量比は、９０：１０〜５０：５０の範囲である、請求項８に記載の方法。
相当するアルキルホスホン酸におけるアミノ酸は、α−アラニン；Ｌ−グルタミン酸；Ｌ−メチオニン；４−アミノ酪酸；５−アミノペンタン酸；６−アミノヘキサン酸、および、７−アミノヘプタン酸からなる群より選択される、請求項９または１０に記載の方法。